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1、自动化生产线中分拣单元的设计毕业论文目录摘 要IABSTRACTII1.绪论12.分拣单元的结构和工作过程22.1传送和分拣机构22.2电磁阀组和气动控制回路32.3传动带驱动机构33.分拣单元的结构组成设计33.1传感器33.1.1磁性开关43.1.2光电式接近开关53.1.3电感式接近开关53.1.4旋转编码器63.2西门子MM420变频器简介8.2.MM420 变频器的安装和接线8.2. MM420 变频器的BOP 操作面板9.2. MM420 变频器的参数10.2. MM420 变频器的参数访问113.3西门子S7-200型PLC介绍123.3.1 S7-200系列可编程控制器133.
2、3.2PLC选型134 分拣单元的PLC 控制及编程144.1工作任务144.2 PLC 的I/O 接线15.分拣单元的编程要点17.高速计数器的编程17.旋转编码器脉冲当量的测试。18.分拣单元程序结构204.5变频器输出的模拟量控制22.组态监控系统设计235.1MCGS组态软件概述235.2 MCGS组态软件的系统构成245.3 TPC7062KS 人机界面255.4分拣单元组态监控系统设计265.4.1 分拣单元人机界面组态概况275.4.2 分拣单元人机界面组态步骤和方法28总结35致 谢36参考文献37附录1：分拣单元气动控制回路38 .专业.专注. 附录2：分拣单元电气原理图38
3、附录3：分拣单元PLC程序39 .专业.专注. 1.绪论分拣是把很多货物按品种从不同的地点和单位分配到所设置的场地的作业。按分拣的手段不同，可分为人工分拣、机械分拣和自动分拣。目前自动分拣已逐渐成为主流，因为自动分拣是从货物进入分拣系统送到指定的分配位置为止，都是按照人们的指令靠自动分拣装置来完成的。这种装置是由接受分拣指示情报的控制装置、计算机网络，把到达分拣位置的货物送到别处的搬送装置。由于全部采用机械自动作业，因此，分拣处理能力较大，分拣分类数量也较多。随着社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，尤其在需要进行物料分拣的企业，以往一
4、直采用人工分拣的方法，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，物料的自动分拣已成为企业的唯一选择。针对上述问题，利用 PLC 技术设计了一种成本低，效率高的物料自动分拣装置，在物料分拣过程中取得了较好的控制效果。物料分拣采用可编程控制器PLC 进行控制，能连续、大批量地分拣货物，分拣误差率低且劳动强度大大降低，可显著提高劳动生产率。而且，分拣系统能灵活地与其他物流分拣单元无缝连接，实现对物料实物流、物料信息流的分配和管理。 其设计采用标准化、模块化的组装，具有系统布局灵活，维护、检修方便等特点，受场地原因影响不大。PLC控制分拣装置涵盖了PLC技术、气动技术、传感器技术、位置控制技术等容
5、，是实际工业现场生产分拣单元的微缩模型。应用PLC技术结合气动、传感器和位置控制等技术，设计不同类型物料的自动分拣控制系统。该系统的灵活性较强，程序开发简单，可适应进行物料分拣的弹性生产线的需求。本文主要介绍了PLC控制系统的硬件和软件设计，以及一些调试方法。2.分拣单元的结构和工作过程分拣单元是自动化生产线 中的最末单元，完成对上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣。使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。当输送站送来工件放到传送带上并被入料口光电传感器检测到时，即启动变频器，工件开始送入分拣区进行分拣。分拣单元主要结构组成为：传送和分拣机构，传动带驱动机构，变频器模块，电磁阀组，接线端口
6、，PLC 模块，按钮/指示灯模块及底板等。其中，机械部分的装配总成如图2-1 所示。图2-1分拣单元外型图2.1传送和分拣机构传送和分拣机构主要由传送带、出料滑槽、推料（分拣）气缸、漫射式光电传感器、光纤传感器、磁感应接近式传感器组成。传送已经加工、装配好的工件，在被光纤传感器检测到并进行分拣。传送带是把机械手输送过来加工好的工件进行传输，输送至分拣区。导向器是用纠偏机械手输送过来的工件。两条物料槽分别用于存放加工好的黑色、白色工件或金属工件。传送和分拣的工作原理：当输送站送来工件放到传送带上并被入料口漫射式光电传感器检测到时，将信号传输给PLC，通过PLC 的程序启动变频器，电机运转驱动传送
7、带工作，把工件带进分拣区，如果进入分拣区工件为白色，则检测白色物料的光纤传感器动作，作为1 号槽推料气缸启动信号，将白色料推到1 号槽里；如果进入分拣区工件为黑色，检测黑色的光纤传感器作为2 号槽推料气缸启动信号，将黑色料推到2 号槽里，如果是金属工件被金属传感器检测到将其推到3 号槽里。自动生产线的加工结束2.2电磁阀组和气动控制回路分拣单元的电磁阀组使用了三个由二位五通的带手控开关的单电控电磁阀，它们安装在汇流板上。这三个阀分别对金属、白料和黑料推动气缸的气路进行控制，以改变各自的动作状态。本单元气动控制回路的工作原理如图5-3 所示。图中1A、2A 和3A 分别为分拣1#气缸、分拣2#气
8、缸和分拣3#气缸。1B1、2B1 和3B1 分别为安装在各分拣气缸的前极限工作位置的磁感应接近开关。1Y1、2Y1 和3Y1 分别为控制3个分拣气缸电磁阀的电磁控制端。图2-2分拣单元气动控制回路工作原理图23传动带驱动机构 传动带驱动机构机构如图5-2 所示。采用的三相减速电机，用于拖动传送带从而输送物料。它主要由电机支架、电动机、联轴器等组成 三相异步电动机是传动机构的主要部分，电动机转速的快慢由变频器来控制，其作用是带传送带从而输送物料。电机支架用于固定电动机。联轴器由于把电动机的轴和输送带主动轮的轴联接起来，从而组成一个传动机构。3.分拣单元的结构组成设计3.1传感器在自动化生产线上各
9、工作单元所使用的传感器都是接近传感器，它利用传感器对所接近的物体具有的敏感特性来识别物体的接近，并输出相应开关信号，因此，接近传感器通常也称为接近开关。接近传感器有多种检测方式，包括利用电磁感应引起的检测对象的金属体中产生的涡电流的方式、捕捉检测体的接近引起的电气信号的容量变化的方式、利用磁石和引导开关的方式、利用光电效应和光电转换器件作为检测元件等等。YL-335B 所使用的是磁感应式接近开关（或称磁性开关）、电感式接近开关、漫反射光电开关和光纤型光电传感器等。3.1.1磁性开关 YL-335B 所使用的气缸都是带磁性开关的气缸。这些气缸的缸筒采用导磁性弱、隔磁性强的材料，如硬铝、不锈钢等。
10、在非磁性体的活塞上安装一个永久磁铁的磁环，这样就提供了一个反映气缸活塞位置的磁场。而安装在气缸外侧的磁性开关则是用来检测气缸活塞位置，即检测活塞的运动行程的。有触点式的磁性开关用舌簧开关作磁场检测元件。舌簧开关成型于合成树脂块，并且一般还有动作指示灯、过电压保护电路也塑封在。图2-10 所示是带磁性开关气缸的工作原理图。当气缸中随活塞移动的磁环靠近开关时，舌簧开关的两根簧片被磁化而相互吸引，触点闭合；当磁环移开开关后，簧片失磁，触点断开。当触点闭合或断开时发出电控信号，在PLC 的自动控制中，可以利用该信号判断推料及顶料缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或气缸是否返回。图3-1 带
11、磁性开关气缸的工作原理图在磁性开关上设置的LED 显示用于显示其信号状态，供调试时使用。磁性开关动作时，输出信号“1”，LED 亮；磁性开关不动作时，输出信号“0”，LED 不亮。磁性开关的安装位置可以调整，调整方法是松开它的紧固定位螺栓，让磁性开关顺着气缸滑动，到达指定位置后，再旋紧固定螺栓。磁性开关有蓝色和棕色2 根引出线，使用时蓝色引出线应连接到PLC 输入公共端，棕色引出线应连接到PLC 输入端。磁性开关的部电路如图3-2 中虚线框所示。图3-2磁性开关部电路3.1.2光电式接近开关“光电传感器” 是利用光的各种性质，检测物体的有无和表面状态的变化等的传感器。其中输出形式为开关量的传感
12、器为光电式接近开关。光电式接近开关主要由光发射器和光接收器构成。如果光发射器发射的光线因检测物体不同而被遮掩或反射，到达光接收器的量将会发生变化。光接收器的敏感元件将检测出这种变化，并转换为电气信号，输出电信号传送到PLC 中。大多接近开关使用可视光（主要为红色，也用绿色、蓝色来判断颜色）和红外光。按照接收器接收光的方式的不同，光电式接近开关可分为对射式、反射式和漫射式3种.3.1.3电感式接近开关 电感式接近开关是利用电涡流效应制造的传感器。电涡流效应是指，当金属物体处于一个交变的磁场中，在金属部会产生交变的电涡流，该涡流又会反作用于产生它的磁场这样一种物理效应。如果这个交变的磁场是由一个电
13、感线圈产生的，则这个电感线圈中的电流就会发生变化，用于平衡涡流产生的磁场。利用这一原理，以高频振荡器（LC 振荡器）中的电感线圈作为检测元件，当被测金属物体接近电感线圈时产生了涡流效应，引起振荡器振幅或频率的变化，由传感器的信号调理电路（包括检波、放大、整形、输出等电路）将该变化转换成开关量输出，从而达到检测目的。电感式接近传感器工作原理框图如图33所示。图3电感式传感器原理框图接近开关的选用和安装中，必须认真考虑检测距离、设定距离.3.1.4旋转编码器旋转编码器是通过光电转换，将输出把轴上的机械、几何位移量转换成脉冲或数字信号的传感器，主要用于速度或位置（角度）的检测。典型的旋转编码器是由光
14、栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形狭缝。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图3-4所示；通过计算每秒旋转编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。图3-4 旋转编码器原理示意图一般来说，根据旋转编码器产生脉冲的方式的不同，可以分为增量式、绝对式以及复合式三大类。自动线上常采用的是增量式旋转编码器。增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B 和Z 相；A、B 两组脉冲相位差90，用于辩向：当A相脉冲超前B 相时为正转方向，而当B相脉冲超前A
15、 相时则为反转方向。Z 相为每转一个脉冲，用于基准点定位。如图3-5所示。YL-335B分拣单元使用了这种具有A、B 两相90相位差的通用型旋转编码器，用于计算工件在传送带上的位置。编码器直接连接到传送带主动轴上。该旋转编码器的三相脉冲采用NPN 型集电极开路输出，分辨率500 线，工作电源DC 1224V。本工作单元没有使用Z 相脉冲，A、B 两相输出端直接连接到PLC（S7-224XP AC/DC/RLY 主单元）的高速计数器输入端。图5 增量式编码器输出的三组方波脉冲计算工件在传送带上的位置时，需确定每两个脉冲之间的距离即脉冲当量。分拣单元主动轴的直径为d=43 mm,则减速电机每旋转一周，皮带上工件移动距离L=d=3.1443=136.35 mm。故脉冲当量为=L/5000.273 mm。按如图6 所示的安装尺寸，当工件从下料口中心线移至传感器中心时，旋转编码器约发出430 个脉冲；移至第一个推杆中心点时，约发出614 个脉冲；移至第二个推杆中心点时，约发出963个脉冲；移至第二个推杆中心点时，约发出1284 个脉冲。图6传送带位置计算用图应该指出的
