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1、xxxxx毕 业 设 计题 目 基于PLC的物料分拣系统设计 英文题目The Design of Material Choose System Based on PLC 院 系 机械与材料工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 xxx 年 级 2009(机材A0916) 指导教师 xxx 二零一三年六月摘 要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，分拣系统能灵活地与其他物流设备无缝连接，实现对物料信息流的分配和管理。随着工业自动化的普及和发展，可编程控制器的需求量逐年增大，应用领域也越来越广。本设计基于FX
2、-2N型PLC控制的物料分拣系统由上料机构、搬运机械手机构、物料传输分拣机构组成，对三种不同的物料进行分类分拣。灵活运用传感器对物料进行检测、识别、以及对机械手的状态检测。在本设计中运用了步进电机进行旋转角度的精确定位，利用变频控制技术对物料传输速度进行了设计。现目前物料分拣系统运用甚广，系统中设计到搬运机械手也广泛应用在各行各业。本次设计应用了大部分在校所学的知识，将各种元器件通过逻辑关系有序的联系起来，构成物料分拣系统，实现了光机电一体化。【关键词】 可编程序控制器； 传感器； 硬件设计； 软件设计AbstractThe material sorting adopt programming
3、 controller PLC to be in progress under the control of,can criticize in large scale in arow measuring field sorting goods, the intensity sorting,error lead low and working is reduced greatly,but notable rise productivity. Mark chooses system to be able to nimbly and logistics equipment seamless conn
4、ection other ,come true to material information stream assignment and manage . Hardware-Design and software-design middle having introduced it mainly in is designed.With the popularization and development of industrial automation, increased demand for programmable controllers, field more and more wi
5、dely used. Design material sorting system based on FX-2N PLC control by feeding, handling robot body, material transport pickup bodies, on three different materials for category sorting. Flexible sensor material for detection, identification, and State testing for Manipulator. This design uses a ste
6、pper motor to precisely position the rotation, use of variable frequency control technique to design the material transmission speed. Current material sorting system using a wide range of system design to handling robots are widely used in all trades and industries. Most of the design and applicatio
7、n of the knowledge learnt in school, to link various components through a logical and orderly, constitute a material sorting system, for optical, mechanical and electronic integration.【Key words】PLC; Sensor; Hardware-design; software-design目 录前 言1第一章 绪论21.1分拣系统的研究背景21.2物料分拣系统发展概况和现状31.3 课题研究目的和意义41.
8、4 本文研究的主要内容51.5 本章小结5第二章 PLC系统设计62.1 控制系统设计的基本内容62.2 控制系统设计的原则72.3 控制系统设计的一般步骤72.4 程序设计的步骤82.5 编写梯形图应该注意的事项82.6 本章小结9第三章 系统的组成及控制要求103.1 系统的组成113.1.1 上料机构113.1.2 搬运机械手机构113.1.3 物料传输分拣机构113.2 系统控制要求123.3 本章小结13第四章 系统硬件设计144.1 电气元件名称及功能144.1.1 输入电气元件144.1.2 输出电气元件154.1.3 执行电气元件154.2 输入/输出（I/O）点分配164.3
9、 PLC的选型174.3.1 系统对PLC的要求184.3.2 确定PLC型号184.4 三菱FX-2N型PLC控制原理图194.5 步进电机设计204.6 本章小结21第五章 系统软件设计225.1 三菱编程软件、模拟仿真软件225.2 程序设计思想225.2.1 上料机构流程图235.2.2 搬运机械手流程图255.2.3 物料传输分拣流程图305.2.4 系统控制总程序设计简介31第六章 系统调试326.1 程序的模拟调试326.1.1 通过软元件输入输出状态进行调试336.1.2 时序图辅助调试356.2 程序的现场调试35结论37参考文献38谢 辞39附 录40前 言在现代工业中，生
10、产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等，已经随处可见。同时，现代生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作，更需要自动控制系统来实现。现在工业控制的三大支柱中PLC控制越来得到重视，在本设计中难点的是搬运机械手的设计。机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生
11、产效率的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。物料分拣系统，采用日本三菱公司的FX-2N型PLC，对物料的存放，机械手的上下、左右、步进旋转以及抓取运动，物料的传输速度、分拣进行控制。我们利用可编程技术，结合相应的硬件装置，模拟实现了物料分拣系统控制的机电一体化。第一章 绪论 随着计算机技术的不断进步，特别是经过近二十来随着大规模，超大规模集成电路技术和数字通信技术的进步和发展，可编程序控制器应运而生并得到快速的发展，而且发展势头越发迅猛。现如今PLC是应用面极为
12、广泛的工业控制装置，它采用可编程序的存储器，用来存储用户指令，通过数字或模拟的输入、输出，完成确定的逻辑、顺序、定时、计数、运算和一些特定的功能，来控制各种类型的机械设备或生产过程1。它给自动化控制带来很大的方便，目前有不少的国家的公司都在致力于PLC的研究并使其性能不断的改善提高。 1.1分拣系统的研究背景自动分拣系统的规模和能力已有很大的发展，目前大型分拣系统大多能分拣几十到几百个种类的物品，分拣能力达到每小时万件以上。国外分拣系统规模都很大，主要包括进给台、信号盘、分拣机、分拣信息识别系统、设备控制系统和计算机管理系统等几大部分，还要配备外围的各种运输和装卸机械，组成一个庞大而复杂的系统
13、。从分拣技术水平上说，欧美各国发展最早，技术比较成熟，目前处于世界领先地位。美国和欧洲在60年代开始使用，日本则在第二次世界大战后才引进分拣机，但近二十年来由于其本国经济发展需要发展迅速，后来者居上，从1970-1985年共有338台自动分拣机投入运行，其中58.32%用于储运业，17.15%用于销售业。到1987年就已经拥有自动分拣机1000台，号称是世界上拥有分拣机最多的国家。我国自动分拣技术起步较晚，目前已能与国际先进水平保持同步，但是缺少技术创新能力，使自动分拣技术的物流系数也减少，大部分小型超市配送中心仍然靠人工分分拣。近二十年来,特别是物流行业，随着经济和生产的发展,商品趋势趋于短
14、小轻薄，流通趋于小批量多品种和准时制（JUST-IN-TIME，简称JIT)。分拣作业已成为一项重要的工作环节，分拣系统的应用已经日趋普遍。我国目前多数配送中心和物流企业都是人工分拣。而国外一些配送中心多采用分拣系统进行分拣，充分发挥了分拣技术分拣速度快、分拣点多、差错率极低、效率高和全自动操作的优势。自动分拣系统成为当代物流技术发展的三大标志之一2。本次设计基于PLC的物料分拣系统控制。采用PLC控制开发可以达到短周期，低成本的控制要求，可以直接用于工业现场控制。PLC控制具有实时性、信号处理时间短、速度快、更能满足各个领域大、中、小型工业控制项目，同时PLC的可靠性高，有丰富的I/O卡件，
15、质优价廉，性价比高，安装简单，维修方便，PLC控制能在高粉尘、高噪声、强电磁干扰和温度变化剧烈的环境下正常工作。因为它是整体模块，集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能，所以在使用中，硬件相对简单，编程语言也相对简单，并且测试容易，维修方便，更可以提高控制系统设计的灵活性及控制系统的可靠性。本设计以操作简单、使用可靠、维护修理方便作为主要设计方向。1.2物料分拣系统发展概况和现状纵观国内外物料分拣系统的应用情况可以发现，国外的物流配送中心或工业中倾向于采用自动化程度很高的分拣系统，而且应用也较为广泛。而在我国，由于物流业起步晚，物料分拣系统中人工作业的比例也较高。尽管自动分拣系统有非常多的优点，但因其要求使用者必须具备一定的技术经济条件，在发达国家某些行业不用自动分拣系统的情况也很普遍。其主要原因有两点:一是一次性投资巨大，先期投入回收慢。系统的设备复杂
