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1、石家庄铁道学院毕业设计（论文）材料分拣装置的PLC控制系统Material sorting PLC control2014届石家庄铁道学院成人教育分院(系)专 业 电气自动化应用 学 号 201024136 学生姓名 王旭宏 指导教师 刘东岚 完成日期 2013年 10 月 30 日毕业设计（论文）任务书题目材料分拣装置的PLC控制系统专业电气技术应用班级电气技师10班学生姓名王旭宏承担指导单位石家庄铁道学院成人分院导师姓名刘东岚导师职称一、设计题目材料分拣装置的PLC控制系统二、设计目的1、通过毕业设计培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识、基本技能进行分析和解决实际问题的能力。2、使学生
2、受到PLC系统开发的综合训练，达到能够进行PLC系统设计和实施的目的。3、使学生掌握工业生产流水线中材料分拣控制系统的工作原理。三、设备概述及技术数据1、材料分拣装置工作过程概述下图为材料分拣装置的结构示意图。其工作过程为：通电状态下，下料时，下料传感器动作，传送带运行，电感传感器检测到铁块材料时，汽缸1动作将材料推下。电容传感器检测到铝块材料时，汽缸2动作将材料推下。颜色传感器检测到非金属材料黄色块时，汽缸3动作将材料推下。其它颜色非金属材料块被传送到SD位置时，汽缸4动作将材料推下。竖井式下料槽无料时，传送带运行一个行程自动停机。2、技术数据输入电压：AC200240V（带保护地三芯插座）
3、消耗功率：250W环境温度范围：-540气源：大于0.2MPa且小于0.85MPa四、设计要求1、控制要求：(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。 (4)分拣出非金属中某一颜色块。 (5)分拣出金属中某一颜色块和非金属中某一颜色块。 (6)建议分拣颜色为：红、绿、蓝；建议分拣材料为：铁、铝、塑料。 2、设计内容：(1)根据分拣装置工作过程设计功能表图。 (2)设计电气控制原理图。 (3)进行PLC选型及I/O分配。 (4)设计PLC硬件系统。 (5)设计PLC控制程序。 (6)按要求撰写毕业设计说明书。(7)绘制设计图样。五、应完成的技术资料 1、开题报
4、告（3000字左右） 2、毕业设计说明书（12000字左右） 3、技术资料 (1)系统电气原理图； (2)PLC的I/O接线图； (3)控制程序清单及注释；六、毕业设计（论文）工作进度安排：9月1日9月3日：熟悉设计内容、要求、任务；收集与设计相关的论文、资料，方案论证与选择；9月4日9月7日：初步完成系统框图设计，完成系统配置与选型；9月8日9月12日：完善系统硬件电路设计；9月13日9月18日：绘制软件框图、编写梯形图及梯形图调试；9月19日9月23日：撰写毕业设计说明书；9月24日9月28日：绘制图纸；9月29日：完成英文文献翻译；10月20日：答辩。教研组主任签字时间年 月 日毕业设计
5、（论文）开题报告题目材料分拣装置的PLC控制系统设计专业电气自动化应用班级电气技师10班姓名王旭宏一、选题背景及依据（简述题目的研究背景，国内外研究现状，列出主要参考文献）1、研究背景：可编程序控制器（PLC）是20世纪60年代以来发展极为迅速的一种新型工业控制装置。现代PLC应用综合了计算机技术，自动控制技术和网络通信技术，其应用越来越广泛、深入，已进入到系统的过程控制、运动控制、通信网络、人机交互等领域。由于PLC应用向智能化和网络化方向发展。智能化是指PLC除具有传统的顺序控制功能外，还增加了用于过程控制和位置控制各种专用接口及控制算法；而网络化是指以触摸屏为代表的人机接口实现了PLC与
6、用户之间的、灵活的信息交换，且逐渐成为主流趋势。2、PLC编程的特点； (1) 可靠性强，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现在大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电器控制系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百以及数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障是可及时发出报警信息。在应用软件中，应用者还可以编
7、入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。(2) 配套齐全，功能完善，实用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现在的PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中，加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使PLC组成各种控制系统变得非常容易。(3) 易学易用，深受工程技术人员的欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设
8、备。它接口容易，编程技术易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便的实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。(4) 系统的设计、建造工作量少，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同事维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能，这很适合多品种，小批量的生产场合。(5) 体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm
9、，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想设备。 2、参考文献：(1) 陈其纯.可编程序控制器应用技术，高等教育出版社 2000年(2) 孙平.可编程序控制器原理及应用，北京高等教育出版社 1999年(3) 张桂香.电气控制与PLC应用，化学工业出版社 2006年(4) 张运波.工厂电气控制技术，化学工业出版社 2001年(5) 余雷声.电气控制与PLC应用，化学工业出版社 2001年(6) 王兆义.小型可编程控制器使用技术，化学工业出版社 2002年(7) 张泽荣.可编程控制器原理及应用，化学工业出版社 2002年(8) 李景学.可编程控制器应用设计
10、系统及方法，化学工业出版社 2001年(9) 田瑞庭.可编程应用控制技术，化学工业出版社 1994年(10) 田效伍.电气控制与PLC应用技术， 机械工业出版社 2006年(11) 常晓玲.电气控制系统与可编程控制器，机械工业出版社 2000年(12) 汤蕴缪.电机学，机械工业出版社 1999年(13) 姚勇刚.机电传动与控制技术，北京轻工业出版社 2005年(14) 孙平.可编程控制器原理，北京高等工业出版社 2003年(15) 常文平.电气控制与PLC原理及应用 西安电子科技大学出版 2006年二、主要设计（研究）思想、解决的关键问题、拟采用的技术方案、设计（研究）工作步骤1设计内容有内置
11、电源，有进步电动机、传送带、汽缸、电磁阀、旋转编码器、气体压缩机、滤清器、气压指示等部件。选用颜色识别传感器及对不同材料敏感的电容式和电感式传感器，分别固定在网板上，且允许重新安装传感器排列位置或选择网板不同区域安装。2、设计思想系统利用各种传感器对待测材料进行检测并分类。当待测物体经下料装置送入传送带后，依次接受各种传送带检测。如果被某种传感器测中，通过相应的气动装置将其推入料箱；否则，继续前进。其控制要求有如下9个方面：(1)系统送电后，光电编码器便可发生所需的脉冲(2)电机运行，带动传输带传送物体向前运行(3)有物料时，下料汽缸动作，将物料送出(4)当电感传感器检测到铁物料时，推汽缸1动
12、作(5)当电感传感器检测到铝物料时，推汽缸2动作(6)当颜色传感器检测到材料为某一颜色时，推动汽缸3动作(7)其他物料被送到SD位置时，推动汽缸4动作(8)汽缸运行应有动作限位开关(9)下料槽内无下料时，延时后自动停机3关键问题在系统的设计过程中，需要根据以下要求具体设计：(1) 拟定设计思路，它是整个设计过程的指导(2) 选择合适的硬件，以便节省成本和稳定的运行(3) 选择合适的PLC使其能够满足工作的需要(4) 编制PLC的输入/输出分配表或绘制输入/输出端子接线图(5) 根据系统要求编写软件说明书，然后再进行程序设计(6) 注重设计的可用性，以便在工作过程中工作人员对系统的交流和更好的去
13、操作(7) 设计工作台、电气柜及非标准电器元部件4设计步骤(1)根据设计任务书，分析设计任务；(2)查阅相关文献资料，解决关键问题；(3)完成相关硬件电路的设计，并进行器件的选型；(4)绘制软件流程框图；(5)编写程序，调试；(6)功能完善。三、毕业设计（论文）工作进度安排9月 1日9月10日：熟悉设计内容、要求、任务；收集与设计相关的论文、资料，方案论证与选择；9月11日9月15日：初步完成系统框图设计，完成系统配置与选型；9月15日9月20日：完善系统硬件电路设计；9月20日9月23日：绘制软件框图、编写梯形图及梯形图调试；9月23日9月25日：撰写毕业设计说明书；9月26日9月27日：绘制图纸；9月27日9月30日：答辩。指导教师签字时间年 月 日毕业设计（论文）评语及成绩学生姓名王旭宏专业电气自动化应用班 级电气技师10班学 号201024136毕业设计（论文）题目材料分拣分拣装置的PLC控制系统设计指导教师姓名刘东岚指导教师职称指导教师评语：签字：年 月 日专家评语： 签字： 年 月 日 答辩小组意见：答辩小组组长签字： 年 月 日成绩： 院长(主任) 签字：年 月 日35摘 要随着科学技术的飞速发展，现代工业控制系统越来越复杂
