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1、腾飞电子设计大赛设计课题：物料分拣系统PLC控制 系 别 电气工程系 组 别 第四组 组 长 强 组 员 宏璋、高华、杰 指导老师 严俊、华满香、钟燕科 完成时间 2011年 11 月12日 一 概 述 PLC控制是目前工业上最常用的自动化控制方法，由于其控制方便，能够承受恶劣的环境，因此，在工业上优于单片机的控制。PLC将传统的继电器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体,专门为工业控制而设计,具有功能强、通用灵活、可靠性高、环境适应性强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点,因此在工业上的应用越来越广泛。 本文主要讲述PLC在材料分拣系统中的应用，利用可编程控制器( P
2、LC) ,设计成本低、效率高的材料自动分拣装置。以PLC 为主控制器,结合气动装置、传感技术、位置控制等技术,现场控制产品的自动分拣。 系统具有自动化程度高、运行稳定、精度高、易控制的特点,可根据不同对象,稍加修改本系统即可实现要求。材料分拣装置是模拟自动化工业生产过程的微缩模型，它使用了PLC控制、传感器、位置控制、电气传动和气动等技术，可以实现不同材料的自动分选和归类功能，并可配置监控软件由上位机监控。该装置采用台式结构，配有S7-200型CPU、传感器（光电式、电感式、颜色、磁感应式）、旋转编码器、交流电动机、输送带、气缸、电磁阀、直流电源、空气过滤减压器等是典型的机电一体化教学实验装置
3、。本系统采用的可编程控制器，只要结合不同的传感器，比如根据材料的属性、尺寸的大小、物体的颜色等选择相应的传感器，就可对不同的物料进行分拣，具有广泛的应用前景。二、系统的技术要求及指标1、输入电压：AC200240V（带保护地三芯插座） 消耗功率：250W2、环境温度围：0403、气源：大于0.2Mpa且小于0.8Mpa4、分拣功能（1）能实行对铁物质的分拣（2）能对铝物质的分拣（3）能对黄色塑料分拣（4）能准确的排除废物（前1、2、3都不能满足的物料本次任务要求：1）当料仓传感器检测到有物料后，按照一定的时间间隔或按照输送带上物料间隔适当(如物料的间隔不小于某个规定值)的原则，由PLC控制上料
4、汽缸将物料送至输送带上。2）输送带把物料依次带到各分拣工位。物料经过各分拣工位时，工位上的传感器会检测出是符合检出条件(即材质或颜色是否满足设定条件)，PLC得到传感器发出的符合检出条件信号(即信号有效)时，控制相应汽缸动作将物料推出传送带，送入相应下料斗。3）PLC要通过输送带电机轴上的编码器跟踪物料的位置，当物料在前3各分拣工位均未检出时，由第四各工位上的汽缸将物料推出传送带，送入下料斗。三、使用方法1、气源由二联体左侧进气口连接6气管，另一端接气源。（非长期使用，不要向油杯里注油）2、接通电源（启动按钮） 3、将物料放进竖井式料槽4、运行方式：a.通电状态下，下料时下料传感器动作，传送带
5、运行。电感传感器检测到铁材料时，气缸1动作，将材料块推下。 b.电容传感器检测到铝材料时，气缸2动作将材料推下。 c.颜色传感器检测到非金属材料黄色块时，气缸3动作将材料块推下。 d.其它颜色非金属材料块送到SD位置时，气缸4动作将材料块推下。 e.竖井式下料槽无下料时，传送带运行一个行程自动停机。 1.布局图该装置采用台式结构，置电源，配装西门子S7-200系列主机，该装置中，选网板上本装置还设置了气动方面的减压器、滤清、气压指示等，可与各类气源相连接。传感器位置见图 图1 传感器位置图四 调试方法1电感传感器的调试在电感传感器下方的传送带上，放置铁质料块，调整传感器上两螺母，使传感器上下移
6、动，恰好使传感器上端指示灯发光，该高度即为传感器对铁质材料的检出点。2电容传感器的调试在电容传感器下方的传送带上，放置铝质料块，调整传感器上两螺母，使传感器上下移动，恰好使传感器上端指示灯发光，该高度即为传感器对铝质材料的检出点。3颜色传感器的调试通电状态下，在颜色传感器下方的传送带上，放置带有某一颜色料块，调节传感器上的电位器，观察窗口中红绿（或蓝）指示灯，当两灯恰同时发光时，该灵敏点即为料块颜色检出点。（注：顺时针旋转检测色温向低端移动，否则反之）4、 气压表标值建议调定在0.12Mpa五 监控系统 本次设计的重点就是通过组态软件模拟材料分拣系统的运行状态。设计的组态工程能够看到系统对各个
7、不同的材料相对应的被分拣的出来。在电脑上安装MCGS通用版。，运行MCGS运行环境，进入监控系统，如果监控的数据与实际的不一样，可能是通讯口的连接不对，或是连接的串口不对，进入组态MCGS运行环境后，通过控制开关的操作，系统开始工作。电动机带动传送带工作，首先上料传感器对料槽中的物料进行检测，如果有物料则将其推入传送带上，物料在传送带上移动；当物料通过传感器时，若不是要检测的物料则传感器和对应的气缸都不工作，物料继续向前运动；当传感器检测出相应的物料后气缸做出动作将此物料推出，物料会沿着气缸动作的方向移动到料槽。在无料状况一段时间后电机、传感器等会自动停止工作。设计中的控制开关具有材料分拣系统
8、运行的开始按钮，分拣系统结束时要有停止按钮，当系统出现错误的时候有紧急停止按钮，可以使模拟画面上的物料，传送带，计数器等可以全部保持并停止，从而完善了整个分拣系统。图2 监控画面六 人机界面人机界面是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的部形式与人类可以接受形式之间的转换；本系统采用威纶通MT506MV的电阻式触摸屏，此触摸屏采用是开关电源24VDC供电，可以和多种硬件器件进行通讯连接。 触摸屏的运行与仿真在下载屏幕文件之前，应使用规定的通信电缆连接触摸屏的通信接口与计算机的RS-232C接口，将触摸屏切换到下载模式，设置好通信参数，然后执行组态软件的下载命令，将屏幕文件写入到触
9、摸屏的存储器中。触摸屏与PLC通信之前，应设置二者的通信接口的通信参数，它们的通信参数的设置应完全一致。设置完成后，用通信电缆把触摸屏与PLC连接起来，通电后PLC进入RUN模式，就可以进行预先设计好的画面操作 图3 人机界面图七 整体调试将设备接入PLC，进行联机调试，看是否满足要求，如果不满足要求，可通过综合调整软件和硬件系统，直到满足要求为止。致 岁月如梭，如歌。转眼间，三年的求学生活即将结束，站在毕业的门槛上，回首往昔，奋斗和辛劳成为丝丝的记忆，甜美与欢笑也都尘埃落定。这三年的求学生活对于我的记忆，在于老师无微不至的关怀和教导，也在于不能很好完成老师交待任务的焦虑，在于和搭档们认真工作
10、的场景，也在于生活里大家把酒言欢，在于失败时的沮丧，也在于成功时的欣喜从对知识的不了解到熟悉，从青涩到成熟，这三年是一种积累，它给我带来太多的感动、感悟乃至成长。值此课题完成之际，我谨向所有关心、帮助我的师长，亲友呈上我最诚挚的感与最美好的祝愿。首先是要感严俊老师，我们的水平有限，要完成课题，难度是可想而知。但我们之所以能完成，我们的指导老师是功不可没的。在这次课题的制作过程中，我得到了严俊老师的亲切关怀和耐心指导。严俊老师严肃的科学态度，精益求精的工作作风，徐徐渐进的指导，深入浅出的讲解都深深地感染和激励着我们。在老师的悉心指导下的，课题从陌生到结题，老师都给予了精心的指导和极大的帮助。在此
11、谨向尊敬的指导老师致以由衷的感和崇高的敬意！其次我们必须感实训室的老师及管理员，材料分拣装置是微模型，制作的过程中很多的设备都是利用实训室里面的。在设计的过程中也遇到许多困难，在老师的帮助下，通过查资料，把困难都一一克服。另外我们在设计的过程中也得到许多同学的帮助，对于实训室老师的大力支持，管理员的热心帮助，我们课题能够顺利的结题，我深表感。同时也感学校提供给我们一次提高的机会，我在此深表感。课题制作的这个机会，我们好好地总结一下我在学校所学的各门课程，将它们分化理解，合理分类，融会贯通。将其真正的运用到实践中去，通过这次个课题，我们把以前所学都综合起来了，感觉自己的水平提高很多。我们了解到了
12、做一个系统的基本常识，为我们以后从事技术工作打下良好的基础。父母十几年寒心茹苦将我抚养成人，并以坚定的意志负担起我求学的重担，使我能安心学业，顺利完成大学学习任务，还有我的兄长们在我成长期间一如既往地给我极大的关心与鼓舞，在此真诚感他们！最后，再次向所有帮助过我，激励过我，关心过我们的人，致以最诚挚的意和最美好的祝福！参考文献1 平 可编程控制器原理及应用 高等教育 1999年2 桂香 电气控制与PLC应用 化学工业 2006年3 吴丽 西门子PLC应用基础与实训 化学工业 2010年4 余雷声 电气控制与PLC应用 化学工业 2001年5 王兆义 小型可编程控制器实用技术 化学工业 2002
13、年6 泽荣 可编程控制器原理及应用 化学工业 2002年7 景学 可编程序控制器应用系统设计及方法 化学工业 2001年8 田瑞庭 可编程控制器应用技术 化学工业 1994 年附录： PLC的输入输出端子分配西门子PLC(I/O)分拣系统接口(I/O)备注 输 入 部 分I0.0UCP(计数传感器)接旋转编码器I1.7SFW1(推气缸1动作限位)D-C73 型磁性开关I0.1SFW2(推气缸2动作限位)D-C73 型磁性开关I0.2SFW3(推气缸3动作限位)D-C73 型磁性开关I0.3SFW4(推气缸4动作限位)D-C73 型磁性开关I0.4SFW5(下料气缸动作限位)D-C73 型磁性开
14、关I0.5SA(电感传感器)检测铁I0.6SB(电容传感器)检测铝I0.7SC(颜色传感器)检测黄色非金属I1.0SBW1(推气缸1回位限位)D-C73 型磁性开关I1.1SBW2(推气缸2回位限位)D-C73 型磁性开关I1.2SBW3(推气缸3回位限位)D-C73 型磁性开关I1.3SN(下料传感器)SBW4(推气缸4回位限位)D-C73 型磁性开关I1.4SBW5(下料气缸回位限位)D-C73 型磁性开关I1.6SD光电传感器)判断下料有无I2.0SB1(启动)启动按钮I2.1SB2(停止) 停止按钮 输 出 部 分Q0.0YV1(推气缸1电磁阀)推动铁物质Q0.1YV2(推气缸2电磁阀)推动铝物质Q0.2YV3(推气缸3电磁阀)推动黄色非金属Q0.3YV4(推气缸4电磁阀)推动非金属Q0
