基于分拣系统的设计课程设计.docx

1、基于分拣系统的设计课程设计基于分拣系统的设计-课程设计课 程 设 计 基于分拣系统的设计学生姓名0.所 在 系机械工程系班 级08级机电4班专 业机电一体化技术指导教师2010年10月摘要随着科学技术的发展，自动分拣系统(Automatic sorting system)已成为先进配送中心所必需的设施条件之一，它一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成，具有很高的分拣效率。自动分拣机是自动分拣系统的一个主要设备，它是提高物流配送效率的一项关健因素。自动分拣系统是二次大战后率先在美国、日本的物流中心中广泛采用一种自动化作业系统，该系统目前已经成为发达国家大中型物流中心不可缺少的一部分。该

2、系统采用西门子PLC、西门子变频器、传感器等，可有效的减少运输时间，实现准确定位，实现自动化。目前自动分拣系统在很多商业领域都有广泛应用。关键词：自动分拣系统 变频器 传感器 PLC第一章、系统总体设计1.1系统功能描述当传感器检测到信号，供料站将物料送到放料台上，放料台上的传感器检测到信号，PLC控制步进电机，机械手将物料搬运到传输带上，传输带上的传感器检测到信号，异步电机开始转动，带动输送带和物料一起运动，当分拣站的传感器检测到信号，就将物料推到指定的仓库，仓库边的传感器检测到信号，异步电机停止转动，等待下一个物料到来在开始运转。1.2系统总体实物图图1-1-1 总体实物图1.3运动简图图

3、1-1-2 运动简图1.4气动控制回路图图1-2 气动回路图1.5系统运动流程图机械手手臂前伸手臂伸出限位传感器检测到位后，延时0.5秒，手爪气缸下降手爪下降限位传感器检测到位后，延时0.5秒，气动手爪抓取物料手爪夹紧限位传感器检测到夹紧信号后；延时0.5秒，手爪气缸上升手爪提升限位传感器检测到位后，手臂气缸缩回手臂缩回限位传感器检测到位后；手臂向右旋转手臂旋转一定角度后，手臂前伸手臂伸出限位传感器检测到位后，手爪气缸下降手爪下降限位传感器检测到位后，延时0.5秒，气动手爪放开物料；若输送线上有物料，则在分拣气缸完成分拣后，再放开物料手爪气缸上升，手爪提升限位传感器检测到位后，手臂气缸缩回手臂

4、缩回限位传感器检测到位后，手臂向左旋转到基准位置，等待下一个物料到位放料台光电传感器检测物料是否到位机械手不动作YN图1-3 系统运动流程图第二章、系统硬件设计2.1控制系统组成图2-1 系统连线图2.2硬件选型PLC：选用西门子S7-200，S7-200是西门子公司推出的一种小型PLC,它主要有扩展性能好，结构紧凑，指令功能强大，价格实惠等一系列独特优势，这些优势使其成为许多小型控制工程的理想的控制器。 S7-200PLC的扩展模块主要有数字量、模拟量、通讯模块和其他特殊功能模块。可以灵活地组装成各种规模的控制器。控制规模可以从几点到几百点。S7-200PLC可以方便地组成PLC-PLC网络

5、和微机-PLC网络，从而完成规模更大的工程。 S7-200的编程软件可以方便地在Windows环境下对其进行编码、调控。使得PLC的编程更加方便、快捷。可以说，S7-200可以完美地满足各种小型控制系统的要求。图2-2 西门子PLC S7-200实物图变频器：采用西门子MM420变频器，三相380V供电，输出功率0.75KW。集成RS-485通讯接口，提供BOP操作面板；具有线性V/F控制、平方V/F控制、可编程多点设定V/F控制，磁通电流控制、直流转矩控制；集成3路数字量输入/1路继电器输出，1路模拟量输入/1路模拟量输出；具备过电压、欠电压保护，变频器、电机过热保护，短路保护等。提供调速电

6、位器，所有接口均采用安全插连接。 图2-3-1 西门子MM420变频器实物图图2-3-2 西门子MM420变频器原理图电磁阀: 选用二位五通电磁阀，它是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，并不限于液压，气动。电磁阀里有密闭的腔，在不同的位置开有通孔，每个孔都通向不同的气管，腔中间是阀。一面是电磁铁，另一面是弹簧，磁铁线圈通电阀体就会被吸引过来，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排气的孔，而进气孔是常开的，气体就会进入不同的气管，然后通过气的压力来推动气缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞竿带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。图2-4 电磁阀实物图和原理图气缸：选用双作

7、用单杆气缸，其结构合理、性能可靠、质量稳定、安装使用维修方便，该产品深受广大用户的欢迎。图2-5-1 气缸实物图1，13弹簧挡圈 2防尘圈压板 3防尘圈 4导向套 5杆侧端盖 6活塞杆 7缸筒 8缓冲垫 9活塞 10活塞密封圈 11密封圈 12耐磨环 14无杆侧端盖图2-5-2气缸原理图电机：选用四相步进电机和三项异步电机。四相步进电机它可以获得准正弦波驱动电流，从而使用户应用更简单方便。它有五种通电方式，可提供微步距控制以使步进电动机的基本步距角的最大红分为1/16。通过步进电机驱动器可使用户方便地实现高转、低振动水平、低噪音、快速响应和高效驱动的自动机控制系统。Y系列三项异步电机是全封闭、

8、外扇冷三相鼠笼型一般用途的电机，具有高效、节能、起动力大、噪音低、振动小、可靠性高等特点。 图2-3-1 步进电机实物图图2-3-2 步进电机原理图图2-4 异步电机实物图传感器：选用光电传感器，光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器，接收器和检测电路。发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管（LED）和激光二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管或光电三极管组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。图2-5-1 传感器实物图图2-5-2 传感器原理图2.3 PLC输入输出

9、口分配第三章、系统软件设计3.1 I/O分配表设备符号设备名称PLC口SB5开始按钮I0.0SB6停止按钮I0.1SB4复位按钮I0.2A检测供料站有无工件光电传感器I0.3B检测搬运站有无工件光电传感器I0.4C供料缸推出到位位置接近开关I0.5D供料缸返回到位位置接近开关I0.6E机械手伸出到位位置接近开关I0.7F机械手缩回到位位置接近开关I1.0G机械手下降到位位置接近开关I1.1H机械手提升到位位置接近开关I1.2I手爪夹紧位置接近开关I1.3J机械手基准位置电感传感器I1.4K第一类工件气缸推出到位位置接近开关I1.5L第一类工件气缸返回到位位置接近开关I1.6M第二类工件旋转气缸

10、转出到位位置接近开关I1.7N第二类工件旋转气缸转回到位位置接近开关I2.0O检测分检站有无工件传感器I2.1P检测第一类工件电感传感器I2.2Q检测第二类工件光电传感器I2.3R-Z分拣槽检测光电传感器I2.4PUL+步进电机驱动器PUL+Q0.0DIR+步进电机驱动器DIR+Q0.1ENA+步进电机驱动器ENA+Q0.2S供料缸推出电磁阀Q0.3T机械手伸出电磁阀Q0.4U机械手下降电磁阀Q0.5V手爪夹紧电磁阀Q0.6W手爪松开电磁阀Q0.7X第一类工件推出电磁阀Q1.0Y第二类工件转出电磁阀Q1.1LR指示灯红灯Q1.2LG指示灯绿灯Q1.3LY指示灯黄灯Q1.45变频器D1N1Q2.

11、03.2控制程序设计子程序1：子程序2： 结束语经过三周的实训，基于机电一体化自动分拣系统的设计已经完成。本次设计主要涉及了PLC的I/O分配，PLC编程等方面，设计中涉及的许多问题，更是对以前所学知识的回顾及在过去两年中学到的知识的系统总结，这次设计对我们将来的工作有很大的帮助。在设计中，我积极查阅资料，细心钻研各个细节，完成了PLC的I/O分配及编程，也让我明白了在设计中考虑问题应该全面。在设计中既锻炼了我的动手能力，又学会查阅资料，提炼需要的信息。在设计过程中，指导老师李庭贵老师给予了我很大帮助，李老师对设计中出现的问题作了及时讲解和耐心指导，使我的设计得以顺利完成。在此，特向李老师表示感谢；同时，也向帮助我的同学表示感谢。由于本人水平有限，文中难免出现错误与不足之处，恳请各位老师批评指正。参考文献1 华满香 电气控制及PLC应用三菱系列.北京大学出版社 ，2009年2 陶权、韦瑞录 PLC控制系统设计、安装与调试.北京理工大学出版社，20093 中国工控网 4 谢克明.电工电子技术.高等教育出版社，20035 周进民.液压与气动技术.西南交通大学出版社，2009