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1、洛阳理工学院毕业设计（论文）材料自动分拣系统的PLC设计摘 要 利用可编程控制器(PLC),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,运用梯形图编程，实现对铁块及不同颜色材料的自动分拣。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. 本设计采用的是三菱系列的可编程控制器（PLC）。第一章进行了设计的分析。第二章根据对设计的分析进行了方案的确定和PLC型号的选用，同时进行了IO接点的分配。第三章进行了电气原理图的设计同时对按钮等电器元件进行了选用，第四章进行了PLC程序的设计和操作过程的叙
2、述。关键词：可编程控制器，分拣装置，控制系统，传感器。 The Design of Material Selecting System By PLC ControlledABSTRACT The design of an automatic sorting with low cost and high efficiency is presented in the paper，which regards programmable logic controller(PLC) as the master controller and combines pneumatic device，sensing
3、 technology，position control and other technology to implement automatic selecting of the products live.Program with the ladder-shape figure,designing the automatic system that sorts out iron,aluminum and plastic and different colour.The device is characteristic of high automation, steady running, h
4、igh precision and easy control, which can fulfill the requirement according to different situations with little modifications.This design adoption is the programmable controller(PLC) of Mitsubishi series.Chapter 1 carried on the analysis of design.Chapter 2 according to carrying on a project really
5、and settling with PLC to the analysis of design the choice of the model number, carried on the allotment of IO point of contact in the meantime.Chapter 3 carried on the design of electricity principle diagram to wait an electric appliances component to carry on choice towards pressing button in the
6、meantime, chapter 4 carried on PLC the design of the procedure and the description of the operation process.KEY WORDS: programmable logic controller，sorting device，control system，sensors4目 录前 言1第1章多种材料分拣装置系统设计分析21.1设计对象介绍31.1.1 课题任务提出31.1.2控制方案选择4第2章 材料分拣系统方案分析52.1 用户I/O设备及所需PLC的I/O点数52.2 用户存储容量的选择6
7、2.3 PLC型号的选择6第3章 材料自动分拣装置系统的硬件设计83.1 自动分拣装置系统的设计过程83.1.1 自动分拣系统动作顺序分析83.3.2设计要求83.1.3 保护要求93.2电气元件的选择93.2.1 按钮的选用93.2.2 传感器的选用93.2.3 电机的选用103.2.4 变频器的选用103.3 PLCI/O点实际接线图143.3.1 PLC的接线143.3.2 PLC的I/0接线图15第4章 PLC程序设计174.1系统的顺序功能图设计174.1.1 系统的顺序功能图如下图4-1所示：184.2 梯形图程序设计204.2.1黄灯及其闪烁控制部分204.2.2红灯禁止下料控制
8、部分224.2.3蜂鸣器控制程序234.2.3传送带材料计数控制程序244.2.4其他主要程序设计25第5章 调试与抗干扰系统分析265.1 程序的模拟调试265.2程序的现场调试265.3 系统调试275.3.1 调试过程275.3.2 调试结果275.4 PLC的抗干扰系统285.4.1电磁干扰源及对系统的干扰285.4.2 PLC控制系统中电磁干扰的主要来源285.4.3 PLC控制系统工程应用的抗干扰设计305.4.4主要抗干扰措施30结 论32谢 辞33参考文献34附录35外文资料翻译47前 言PLC是从20世纪末发展起来的一种新型的电气控制装置，它将传统的继电器控制技术和计算控制技
9、术、通信技术融为一体，以其显著的优点正被广泛地应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中。可编程控制器以微处理器为核心，综合计算机技术、自动化技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置。应用PLC技术是当今世界潮流，必将对生产、科研和社会生活等诸多领域产生巨大而深远的影响。目前世界上，生产和研制PLC的大公司很多，有代表性的是日本的欧姆龙公司，德国西门子、美国的AB公司，都处于世界的领先水平。总的来说，我国从1974年开始研制PLC，1979年开始应用于工业，并且发展很快，已取得了很大的成绩，但是与世界研制和应用水平较高的国家相比还有很大的差距。随着社会的不断发展,市场的竞争也越来越激烈,
10、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,尤其在需要进行材料分拣的企业,以往一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。而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设备无缝连接,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。同时,只要根据不同的分拣对象,对本系统稍加修改即可实现要求。本设计应用可编程控制器(PLC)实现了生产过程材料自动分拣的设计方案。文中比较
11、详细地介绍了设计过程，包括具体的设计要求，对设计任务的分析，可编程控制器型号的选择，I/O接点的分配， PLC接线图等具体内容，并且给出了完整的硬件接线图，功能状态图，梯形图程序以及指令表程序。第1章 多种材料分拣装置系统设计分析本次设计的目的主要是根据现代化生产的要求改造过去采用的继电器控制系统，同时锻炼和提高自己的设计能力，并初步具备从理论走向实践的设计思想，夯实过去所学的专业知识。本次设计的内容包括具体的设计要求.对设计任务的分析.可编程控制器型号的选择.I/O接点的分配.实际状态及传感器与I/O接点的对应关系.PLC接线图等具体内容，并且给出了完整的硬件电路图、软件流程图、梯形图程序和
12、指令表程序，绘制了完整的硬件接线图和顺序功能图。本次设计的要求是采用可编程控制器PLC进行控制,能连续、大批量地分拣货物,使得分拣误差率低且劳动强度大大降低,能够显著提高劳动生产率。自动分拣系统如下图1-1所示，其系统组成如下：1光电传感器；2颜色传感器；3电容式传感器；4电感式传感器；A、B、C单出杆气缸；510磁性开关；G交流异步电动机；D、E、F出口斜槽；P传送带。图11.材料传送、分拣系统系统组成：此工作系统由传送带、光电传感器（1个）、颜色传感器（一个）、电容式传感器（1个）、电感式传感器（1个）、安装有磁性传感器的物料分拣用直线气缸（3个）和分拣斜槽（3条）组成。传送件由三相交流电
13、动机G拖动，三相交流电动机由变频器作低速运行控制。直线气缸由双线圈电磁阀控制。1.1 设计对象介绍材料在传送系统的位置下料，当光电传感器检测到材料后，传送带就以低速（变频器输出频率为5Hz）运行，当检测到材料为绿色木质材料时，位置的直线气缸A就会将绿色木质材料推到斜槽D；当检测到材料为塑料材料时，位置的直线气缸B就将塑料材料推到斜槽E；当检测到材料为铁材料时，位置的直线气缸C就将铁材料推到斜槽F。1.1.1 课题任务提出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,尤其在需要进行材料分拣的企业,以往一直采用人工分拣的方法,致使生产效率低,生
14、产成本高,企业的竞争能力差。而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设备无缝连接,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。同时,只要根据不同的分拣对象,对本系统稍加修改即可实现要求。材料自动分拣系统装置能实现如下3种基本功能：1.分拣出金属与非金属；2.分拣某一颜色块；3.分拣出金属中某一颜色块和非金属中某一颜色块。 1.1.2控制方案选择对生产过程采用自动化控制时，可选比较先进而又稳定的
15、单片机和PLC控制，但采用单片机控制还要附加配套的集成电路I/O接口，又必须完成大量硬件设计和制作工作，而且单片机的维修对工人的知识水平要求较高，需要专业水平较高的人员进行维护，所以其成本比采用PLC控制要高。鉴于此种情况本设计选用了PLC控制的方案。从微机的应用范围来说，PLC是专用机，而我们通常说的PC机是通用机。从工业控制的角度来说，PLC是工业控制的通用计算机。因此，PLC的抗干扰能力比PC高，编程及硬件配置简单，开发周期短。第2章 材料分拣系统方案分析 2.1 用户I/O设备及所需PLC的I/O点数根据前述要求可知PLC需要以下一些输出端：分别是绿灯（待机控制）、红灯（禁止下料提示）、黄灯（允许下料指示）、和蜂鸣器（气缸未复位提示）的4个输出端、6个气缸伸出（退回）的输出端，以及电动机运转/停止与低速运行控制的2个输出端，总共需要12个输出端。PLC所需要的输入信号端有：1个检测是否下料的输入端口，3个能检测材料类型的输入端口，2个自动分拣系
