基于PLC的物料自动分拣系统设计.docx

1、基于PLC的物料自动分拣系统设计摘 要本论文介绍了樱桃西红柿分拣机的工作机理及其简单的工艺流程，主要针对其控制系统做详细说明。 本文对该分拣机进行了总体方案设计，采用PC与PLC相结合的技术实现了樱桃西红柿的自动分选。根据实际生产需求以及设计生产效率，合理选择各动力及控制元件。并且编制控制程序。关键词：自动分拣机；控制系统；可编程逻辑控制器；PC；继电器。AbstractWith the rapid development of the micro electric technique and computer technology, PLC (namely programmable cont

2、roller) gets widely application very in the industry controlled field. PLC is one kind on the basis of technology of digital computer, electronic control device designed to use under the environment of industry specially, adopt it by memory that can programmer, it is last user order not to used for,

3、 through figure or introductions of simulation export, finish such functions confirmed as a series of logic, order, timing, counting, operation ,etc., to control all kinds of integrated equipment of electro mechanics and production process.Key words：Automatic sorting system；Control system; Programma

4、ble logicalcontroller；PC；Solid State Rely 目 录1、前言 52、总体功能介绍 62.1排队部分 72.1.1电机选择 82.1.2 电子无级速度控制器选择 82.2输送部分 92.2.1 电机的选择 92.2.2电机工作情况 102.3视觉系统 113、电控设计 123.1输入部分 123.2输出部分 133.3控制面板 133.3.1输送、排队继电器 143.3.2按钮开关 143.3.3信号灯 154、系统PLC选择 154.1PLC简介 154.1.1PLC的起源与发展 154.1.2 PLC控制系统与其他工业控制系统的比较 164.1.3PLC

5、控制系统的硬件组成 184.1.4PLC控制系统的软件组成 204.2PLC选择 235、总结 246、参考文献 25 第一章 前言 樱桃西红柿又名葡萄番茄、圣女果、珍珠番茄，在国外又有“小金果”、“爱情果”之称。它既是蔬菜又是水果，色泽艳丽、形态优美，并且味道适口、营养丰富，除了含有番茄的所有营养成分之外，其维生素含量比普通番茄高。被联合国粮农组织列为优先推广的“四大水果”之一。 圣女果是一种热带作物，鲜红碧透，味清甜，无核，口感好，营养价值极高。伴随着人们生活水平的提高，其消费量逐渐增加 。 圣女果一般单重1020g，果实横径2厘米左右。在不断增长的市场需求刺激下，我国的樱桃西红柿产业正快

6、速发展，目前已经形成一定规模。并且伴随着国际市场的需求增大，作为一种高档蔬菜的樱桃番茄将会有一个长足的发展。为了提高樱桃西红柿的出产效率，并且使樱桃番茄规格划分更加准确，效率更高，需要设计一种自动的等级分拣机。自动分拣机是将混在一起而去向不同的物品，按设定要求自动进行分发配送的设备，它主要由输送装置、分拣机构、控制装置等组成。当分拣物到达分拣口时，通过推拉机构、拨块、倾倒、输送等方式，使分拣物滑动或传输到分拣口，可实现多品种、小批量、多批次、短周期的物品分拣和配送作业。自动分拣机的种类很多，但较为先进的主要有三种：滑靴式分拣机、翻盘/翻板式分拣机、交叉带式分拣机。在该自动分拣机的帮助下，樱桃番

7、茄的分级不再是单纯依靠采摘人员的大致分类，而是可以在更严格的分级标准下，快速准确的分出等级，对产品的质量有更明确的保证，增加劳动生产率，提高产品的市场竞争力。利用该自动分拣系统，可以省去专人进行樱桃番茄的等级划分，减少工人的劳动强度，节约劳动成本，并且可以实现连续的生产，很大程度的提高生产效率，取得更大的利益。第二章 总体功能介绍 对于自动分拣系统，首先必须实现以下基本条件：1、 分拣误差率极低。因此要求系统拥有很高的稳定性，以及对产品信息采集要有较高的准确性。2、 能够持续工作。同样要求控制系统有极高的稳定性。 3、自动化生产。建立自动分拣系统的目的之一就是为了减少人员的使用，减轻 人员的劳

8、动强度，提高人员的使用效率，基本实现无人化作业。现将樱桃番茄按照其尺寸及色泽分为规格一和规格二两种。产品经送料系统送入排队系统，在此等待，并依次经过光耦。光耦在传送系统配合下，采集每个樱桃番茄的信息，并且将该信息送入PC机的采集卡。PC机将光耦采集的信息进行分析，并根据预装的程序判断该产品属于规格一或者规格二。判断完成后，根据结果向每种规格所对应的继电器发出信号。并转换成指令送入PLC。PLC根据程序设计，在收到产品的规格指令后，经过一定时间延迟，打开规格一或者规格二出料口的电磁阀，产品在空气压缩机的气压作用下出料，将不同规格的产品经不同出料口送出分拣机，分拣任务完成。考虑到产品的特殊性，产品

9、在分拣机的各部分中不能有强烈的碰撞等，因此产品在进出料时由空气压缩机提供气压使产品移动。 以下是为实现自动分拣机的上述功能的各种控制要求。送料、出料部分，由一台空气压缩机提供气压，电磁阀控制，共需要三个电磁阀。产品的输送及依次排队由电机提供动力。这里需要两个继电器对电机进行控制。产品规格信息由视觉系统采集后送给PC进行分析，并将分级结果转换为指令送入控制系统。系统的主要控制功能将由PLC实现。系统设计4个控制开关：总行、送料、输送、手/自动转换。下面对分拣机各功能模块进行设计说明：2.1排队部分 产品经进料口送入分拣机后，需要使其可以依次经过光耦进入输送部分，而排队部分就是实现这一功能的。功能

10、的具体实现如下图： 2.1.1电机选择排队输送机构采取电机带动。根据设计生产效率及小番茄重量，需要电机轴上功率P=0.06KW。并且要求电机效率高，运转平稳、振动小、质量轻，故选用90YYJT90型齿轮减速电子调速电动机，额定功率0.09kW，频率50Hz，电压200V，输出转速1-500r/min(任意选择)。选用浙江佳雪微特电机集团生产的 90YYJT90-3。该产品具有高精度、低噪声等优点，并且拥有良好的加工工艺，整体适应性良好，属于小功率齿轮减速、电子调速电机，具有较高的性价比。排队电机的安装线路图：2.1.2 电子无级速度控制器选择 在现代工业系统中，电动机是主要的驱动设备，目前在电

11、动机拖动系统中已大量采用晶闸管(即可控硅)装置向电动机供电的KZD拖动系统，取代了笨重的发电动一电动机的FD系统，并且伴随着电子技术的发展，促使电机调速逐步从模拟化向数字化转变。 选择浙江微特电机生产的SC-A电子无级速度控制器。该产品采用PD比例调节器，电流负反馈技术，实现恒力矩无级调速，具有运转平稳，起动迅速，控制精度高等特点。 并且该产品结构简单，能与主电路同步，能平稳移相且有足够的移相范围，控制角调整量可达10000步，能够实现电机的无级平滑控制，脉冲前沿陡且有足够的幅值，脉宽可设定，稳定性与抗干扰性能好。 以下为其接线图：2.2输送部分 产品经过光耦后，经由输送系统送到出料口，由电机

12、带动滚轮来实现。2.2.1 电机的选择 该电机的线路图如下所示： 根据传送带设计所需转速，以及生产效率，确定在输送部分所需电机功率P=0.65KW。选择由上海锐进电机公司生产的MBL07-Y0.75-C5（一级齿轮减速，减速比为1：5）。该电机主要由压紧的主动轮装置、摩檫传动机构、调速控制机构组成，并具有以下的特点。（1）.高强度：在加冲击负栽或机器逆转时，本机性能可靠，能精确转动，无后坐力。（2）.变速范围大：变速比均为1：5，即输出转速可在1：45至1：7.25之间任意变化。（3）.调速精度高：调速精度为1-0.5转。（4）.性能稳定：本机的传动部件都经过特殊的热处理，精密度加工摩檫部位，

13、润滑良好，运行平稳、噪音低、寿命长。（5）.同轴结构：输入轴、输出轴同向旋转，体积小、重量轻。（6）.组合能力强：本机可与各种类型减速机组合，实现低转速，大扭矩的变速效果。（7）.在允许负载的情况下，调定的转速恒定；（8）.全机密封，可适用于潮湿、多尘、有轻度腐蚀性的工作环境。2.2.2电机工作情况工作温度：部件磨合（空机运转）开始时，温升可高于环境温度的40-50，当运转60-80小时后，温度逐渐降低，温度约高于环境温度25，并保持恒定。 工况系数表：K工作情况1均匀、匀速负载、单向旋转、无惯性1.3中等冲击、脉动负载、常反转、中惯性1.5中等冲击、脉动负载、常反转、大惯性1.75严重冲击、

14、脉动负载、常反转、大惯性调速方式：手动调速（分快慢手轮、指针手轮两种）配直角器调速电动调速 2.3视觉系统 视觉系统主要包括光耦、采集卡、摄像灯、摄像头等，主要完成对产品信息的采集功能。下面是视觉系统安装线路： 视觉摄像头需要24V直流电源。视觉系统的摄像灯以及采集卡需要12V直流电源。作为产品等级划分的指令输出部分，采集卡及采集灯需要稳定的电源供应，以满足系统的稳定性要求，来保证产品规格划分的可靠性。考虑到控制系统的保护，所选交直流转换器要求很高的转换准确度。交直流转换有热电变换、电动系、静电系、电子系等方法。系统需要高稳定性，低误差，较高的灵敏度，因此选用热电变换。 由所需电压及考虑使用环

15、境和成本，选用德力西公司生产的SA-350-24型号交直流转换器。 SA-350-24转换器采用了拥有专利的薄膜量程电阻器，能够提供非比寻常的转换准确度，其总不确定度低达2%，并且能够提供较宽的电压范围和宽频率范围。该转换器拥有良好的温度稳定性和快速的稳定时间，可以在更快的时间内进行测量。 并且该产品在保证良好的性能之外，拥有比同规格产品要低的价格。具有较高的性价比，适合在我们的番茄分拣机上使用。 以下为其功能参数： 温度稳定度 在使用环境中可达12个小时稳定时间 预热时间 上电15分钟，达到稳定 温度性能 工作： 11C 至 35C; 校准： 18C 至 28C; 储存： -40C 至 50C 第三章 电控设计 本设计主要针对自动分拣机控制系统的设计，以下就对该部分设计进行详细的说明。 3.1输入部分 产品信息由光耦采集，PC分析后，给出两种规格结果，并输入给PLC。由于采集卡给出信号为弱电输入，不足以作为指令信号输送给PLC，因此这里需要两个继电器进行调节。 右图为产品规格信息的输入线路图： 根据系统性能要求及成本考虑，可以选择固态继