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1、毕业教学环节成果毕业教学环节成果（2012 届）题 目 基于 PLC 的物料分拣 控制系统设计(软件) 目目 录录摘要. 1 英文摘要.1 引言：.2 1 自动化立体仓库控制系统的整体结构.3 1.1 设计思想 .3 1.2 控制要求 .3 1.3 系统构成 .3 2 系统主要器件及功能特点.4 2.1 可编程控制器 .4 2.2 变频器 .5 2.3 传感器 .6 3 硬件系统设计.7 4 程序设计.9 4.1 自动 .9 4.2 手动 .12 4.3 系统统调 .14 结论与谢辞：.15 附件 1 程序清单.17 附件 2 实物照片.18 基于基于 PLCPLC 的物料分拣控制系统设计（软
2、件）的物料分拣控制系统设计（软件）摘要摘要: : 自动化物料分解系统具有高效、可靠、操作方便的优点为越来越多的使用者接受，应用也日益广泛。本设计对可编程控制器、变频器、交流电机在自动化物料分解系统堆垛机中的应用进行了探讨。本文简述以三菱 Q 系列可编程控制器，用变频器控制传送带，利用电磁阀控制气缸使电磁阀完成伸缩动作的物料分解系统。关键词关键词: : 物料分解 PLC 变频器 PLC based material sorting control system design ( software )(Major of Electronic Automatization Technology,In
3、formation and Engineering college, JinHua College of Vocation And Technology, Li Feilong) Abstract: automated material decomposition system has the advantages of high efficiency, reliable operation, convenient for more and more accepted by users, is widely used. The design of the programmable contro
4、ller, inverter, AC motor in the automatic material decomposition system stacker discussed the application. This paper briefly describes the Mitsubishi Q series programmable controller, frequency converter control conveyor belt, using electromagnetic valve control cylinder electromagnetic valve to co
5、mplete the extension fork action material decomposition system.Key words: material decomposed PLC converter引言：引言：我国分拣设备的研发和应用起步较晚，与国外相比约晚 20 年左右。前期主要受历史因素影响，相当长的时期内只停留在研究和中试阶段，改革开放以来，通过国外产品引进及与国外专业厂商技术合作与交流，引入了国外先进技术和理念，国内对分拣设备的研制越来越成熟，应用也越来越多。早期主要应用于在邮政行业，生产和流通领域运用的并不是太多。近几年，输送分拣系统由于它能有效地解决生产分拣过程人工
6、作业运行成本高、效率低等弊病，所以应用越来越广泛。传统的自动分拣系统，由于当时的技术水平不高，分拣的种类不多和分拣精度不高，再加上 PLC 技术、位置控制技术、气动技术都不够完善。所以应用到实际生产效果不是很明显。传统的材料分拣都是通过人工来进行分拣的，这样一来不但增加了人员的成本，而且分练速度和精确度都得不到保障。生产过程的条件可能会很恶劣，生产工不可能都能在该环境作业，所以物料分拣系统能发挥其功效，材料自动分拣系统能连续、大批量地分拣货物，由于采用流水线自动作业方式，并不受气候、环境、时间、人的体力等的限制，可以连续运行。THFCL-1 型材料分拣实物教学模型，是涵盖了 PLC 技术，位置
7、控制技术、气动技术有机结合成一体的教学仪器。随着 PLC 技术、位置控制技术、气动技术的发展，机械化程度的逐步提高，分工也越来越细，材料分拣实物教学模型能够应用到该领域，对于生产过程中需要重复分拣某些特征明显物料有重要的现实意义。并通过通信电缆实现与上位机的通信，上位机采用组态软件设计监控系统。从而可减少成本和提高劳动生产率。THFCL-1 型材料分拣实物教学模型采用三菱公司 FX2n 微型可编程控制器作为控制的核心, 根据分拣系统传感器返回的信号结合 PLC 里的程序，可设定分拣某种金属或非金属物料和某种颜色的物料，并能将传感器的数据利用 FX2n 微型可编程控制器的通信电缆与上位机串口通信
8、,从而实现在上位 PC 机观察材料分拣状态。1 1 自动化立体仓库控制系统的整体结构自动化立体仓库控制系统的整体结构1.11.1 设计思想设计思想设计一种基于三菱 PLC 控制的物料分拣自动化控制系统，该控制系统主要的功能是完成对不同材料（金属和非金属）物品的准确判断，并通过电磁阀控制推手动作，将不同物料分拣至指定位置,如图 1-1 所示：PLC变变频频器器电电机机电电磁磁阀阀开开关关图 1-1 系统原理图1.21.2 控制要求控制要求1.该装置的传动带由交流电机控制，其逆时针和顺时针旋转运动由电机的正反转控制；三个执行机构（送料推手，金属物品分拣推手和非金属物品分拣推手）的推出和返回均由气压
9、驱动，并由电磁阀控制；装置中同时包含 2 个传感器（电磁传感器和红外探头）用来检测金属与非金属物品。2.交流电机由经 PLC 设置的变频器控制，可以实现正确的运动方向和合适的工作频率。3.两个传感器的安装位置合适，可以正确实现金属和非金属物品的检测。4.该系统设置了手动工作方式和自动工作方式。自动方式又分为单步、单周期、连续三种工作方式。手动相当于点动控制。1.31.3 系统构成系统构成本系统由可编程控制器、变频器、交流电机及电磁阀等组成。2 2 系统主要器件及功能特点系统主要器件及功能特点2.12.1 可编程控制器可编程控制器可编程控制器(Programmable Controller)是计
10、算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称 PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称 PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称 PLC，如图 2-1 所示。PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。 中央处理单元(CPU)是 PLC 的控制中枢。它按照 PLC 系统程序赋予的功能接收并存储
11、从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O 以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当 PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入 I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入 I/O 映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将 I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高 PLC 的可靠性，近年来对大型 PLC 还采用双 CPU 构成冗余系统，或采用三 CPU 的表决式系统。这样，即
12、使某个 CPU 出现故障，整个系统仍能正常运行。 本系统中使用的可编程控制器 Q00UJ-S8 为日本三菱公司生产的一款中大型 PLC，实物如图 2-1 所示。Q 系列 PLC 是三菱公司从原 A 系列 PLC 基础上发展过来的中、大型PLC 系列产品，Q 系列 PLC 采用了模块化的结构形式，系列产品的组成与规模灵活可变，最大输入输出点数达到 4096 点；最大程序存储器容量可达 252K 步，采用扩展存储器后可以达到 32M；基本指令的处理速度可以达到 34ns；其性能水平居世界领先地位，可以适合各种中等复杂机械、自动生产线的控制场合。 Q 系列 PLC 的基本组成包括电源模块、CPU 模
13、块、基板、I/O 模块等。通过扩展基板与 I/O 模块可以增加 I/O 点数，通过扩展储存器卡可增加程序储存器容量，通过各种特殊功能模块可提高 PLC 的性能，扩大 PLC 的应用范围。Q 系列 PLC 可以实现多 CPU 模块在同一基板上的安装，CPU 模块间可以通过自动刷新来进行定期通信或通过特殊指令进行瞬时通信，以提高系统的处理速度。特殊设计的过程控制 CPU 模块与高分辨率的模拟量输入/输出模块，可以适合各类过程控制的需要。最大可以控制 32 轴的高速运动控制 CPU 模块，可以满足各种运动控制的需要。图 2-1 QPLC2.22.2 变频器变频器变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流） 、滤波、逆变（直流
