1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上國(guó)家職業(yè)資格全?。ɑ蚴校┙y(tǒng)一鑒定維修電工論文(國(guó)家職業(yè)資格 II 級(jí))論文題目：基于PLC控制的環(huán)形傳輸分揀系統(tǒng)姓 名： 崔 業(yè) 華 身份證號(hào)： 準(zhǔn)考證號(hào)： 所在省市： 江蘇省鹽城市 所在單位： 江蘇省鹽城技師學(xué)院 基于PLC控制的環(huán)形傳輸分揀系統(tǒng)崔業(yè)華 江蘇省鹽城技師學(xué)院摘要：本文主要介紹以PLC控制環(huán)形皮帶分揀系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分揀不同的物料，以達(dá)到節(jié)約人力資源，提高生產(chǎn)率，從而實(shí)現(xiàn)分揀過(guò)程自動(dòng)化。關(guān)鍵詞：編碼器 傳感器 變頻器 氣壓傳動(dòng)元件 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化已成為突出的主題。隨著工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)一步發(fā)展,自動(dòng)化已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)中的重要支柱,無(wú)人車(chē)間、

2、無(wú)人生產(chǎn)流水線等等，已經(jīng)隨處可見(jiàn)。本文主要介紹以PLC控制環(huán)形皮帶分揀系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分揀不同的物料。以達(dá)到節(jié)約人力資源，提高生產(chǎn)率，從而實(shí)現(xiàn)分揀過(guò)程自動(dòng)化。一、環(huán)形皮帶傳送分揀系統(tǒng)運(yùn)行要求系統(tǒng)啟動(dòng)后，環(huán)形皮帶以50Hz順時(shí)針運(yùn)行一周，檢測(cè)皮帶上是否有物料。若有物料則皮帶機(jī)繼續(xù)運(yùn)行按物料分揀要求將物料推入對(duì)應(yīng)的料倉(cāng)，然后再進(jìn)行正常分揀工作；若無(wú)物料則運(yùn)行一周結(jié)束后按正常流程進(jìn)行分揀工作。正常工作：首先將料倉(cāng)中物料推入皮帶，物料到達(dá)減速點(diǎn)后以20Hz運(yùn)行并進(jìn)行材質(zhì)檢測(cè)、顏色檢測(cè)。若料倉(cāng)中物料數(shù)小于二時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，報(bào)警指示燈以2Hz頻率閃爍，提示工作人員料倉(cāng)儲(chǔ)料不足，當(dāng)最后一個(gè)物料分揀完畢后系統(tǒng)自動(dòng)

3、停止運(yùn)行，同時(shí)報(bào)警指示燈熄滅。 環(huán)形皮帶傳送分揀系統(tǒng)控制要求：（1）挑檢出物料中的白色件。（2）若物料為金屬件則直接將金屬物料送到A槽。（3）若物料為塑料件且為藍(lán)色則送至B槽。（4）當(dāng)符合要求的物料到達(dá)輸出平臺(tái)后，等待機(jī)械手搬運(yùn)，皮帶機(jī)停止運(yùn)行。（5）待機(jī)械手將物料搬運(yùn)走后環(huán)形皮帶傳送分揀站繼續(xù)進(jìn)行出料傳送分揀工作。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖二、系統(tǒng)硬件組成1傳感器 （1）擴(kuò)散反射型光電傳感器 它是用來(lái)檢測(cè)料倉(cāng)中是否有物料的。它是通過(guò)調(diào)節(jié)外部旋鈕來(lái)判斷料倉(cāng)中是否存有物料。當(dāng)模式切換開(kāi)關(guān)切換到L側(cè)時(shí)，調(diào)節(jié)感光旋鈕只有當(dāng)反射光強(qiáng)度大于其外部設(shè)定值時(shí)，輸出段電路中晶體管才會(huì)有輸出，發(fā)出信號(hào)

4、；反之，當(dāng)模式切換開(kāi)關(guān)切換到D側(cè)時(shí)，調(diào)節(jié)感光旋鈕只有當(dāng)反射光強(qiáng)度小于其外部設(shè)定值，才會(huì)有輸出，發(fā)出信號(hào)。（2）電感式接近開(kāi)關(guān)電感式接近開(kāi)關(guān)屬于一種開(kāi)關(guān)量輸出的位置傳感器，它由LC高頻振蕩器和放大處理電路組成，其原理框圖如圖2所示。金屬體在接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場(chǎng)的振蕩感應(yīng)頭時(shí)，其內(nèi)部產(chǎn)生渦流，這個(gè)渦流反作用于接近開(kāi)關(guān)，使接近開(kāi)關(guān)能力衰弱，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化由此識(shí)別出有無(wú)金屬物體接近，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通或斷。由此可見(jiàn)電感式接近開(kāi)關(guān)鎖檢測(cè)的物體必須是金屬物體，據(jù)此性能也可將其用于金屬與非金屬物體的判別。其接線方式(兩線制）如圖3所示。藍(lán)色線接0V，棕色線接PLC輸入端。高頻振蕩電路整形檢波信號(hào) 處理

5、開(kāi)關(guān)量輸出感應(yīng)磁罐圖2 電感式接近開(kāi)關(guān)原理框圖藍(lán)_+棕負(fù)載圖3 電感式接近開(kāi)關(guān)接線圖（3）磁性開(kāi)關(guān)用來(lái)檢測(cè)氣缸是否伸出到位。氣缸中活塞上裝有磁環(huán)，當(dāng)活塞桿伸出靠近磁性開(kāi)關(guān)時(shí)，磁性開(kāi)關(guān)檢測(cè)到磁環(huán)發(fā)出檢測(cè)信號(hào)，指示氣缸已伸出到位。（4）數(shù)字式光纖傳感器它是用來(lái)檢測(cè)工件的顏色，挑選出符合系統(tǒng)要求的工件。它采用了白色LED+一體型RGB感光端子。由光纖探頭、放大器單元、連接器組成。通過(guò)RGB對(duì)比判別，不受物料背景、表面凹凸的影響能夠準(zhǔn)確判斷出所經(jīng)過(guò)光纖探頭前的物料的顏色。若RGB測(cè)量值大于（選擇高電平輸出）或小于（選擇低電平輸出）設(shè)定值時(shí)，經(jīng)過(guò)放大器單元放大形成高低電平輸送至PLC的輸入端。通過(guò)調(diào)節(jié)放

6、大器單元上的功能鍵可以修改RGB對(duì)比參數(shù)，從而來(lái)區(qū)分更多種類(lèi)的顏色。2變頻器 變頻器的任務(wù)是把電壓和頻率恒定的電網(wǎng)電壓變成電壓和頻率可調(diào)的交流電。安裝時(shí)在電源和變頻器之間通常接入低壓斷路器和接觸器，以便在發(fā)生故障時(shí)能迅速切斷電源；變頻器和電動(dòng)機(jī)之間一般不允許接入接觸器；變頻器輸出側(cè)不允許接電容器，也不允許接入電容式單相電動(dòng)機(jī)。變頻器的選型應(yīng)遵循控制對(duì)象的工作環(huán)境的要求，電動(dòng)機(jī)工作條件為三相交流電，額定電壓為380V，功率為1KW，因此變頻器選型為FR-E740-1.5K。變頻器參數(shù)設(shè)置如表1所示。表1 變頻器參數(shù)設(shè)置如表參數(shù)名稱參數(shù)號(hào)設(shè)定值RH速度頻率值Pr.450HzRM速度頻率值Pr.53

7、0HzRL速度頻率值Pr.610Hz加速時(shí)間Pr.71.0s減速時(shí)間Pr.81.0s運(yùn)行模式選擇Pr.7923可編程控制器（PLC）通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)輸入、輸出信號(hào)的統(tǒng)計(jì)，選擇PLC型號(hào)為FX2N-48MR。4氣壓傳動(dòng)元件氣動(dòng)技術(shù)是以空氣壓縮機(jī)為動(dòng)力源，以壓縮空氣為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞或信號(hào)傳遞的工程技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)各種生產(chǎn)控制自動(dòng)控制的重要手段。一個(gè)典型的氣動(dòng)系統(tǒng)由方向控制元件、氣動(dòng)執(zhí)行元件、各種氣動(dòng)輔助元件、氣源凈化元件組成。（1）方向控制元件采用電磁控制換向閥（簡(jiǎn)稱電磁閥），它是利用電磁力的作用來(lái)實(shí)現(xiàn)閥的切換以控制氣流的流動(dòng)方向的。（2）氣動(dòng)執(zhí)行元件氣缸是氣動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行元件之一。它是將壓縮空氣的壓

8、力能轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)的動(dòng)力能。（3）氣動(dòng)輔助元件油霧器是一種特殊的注油裝置。它以空氣為動(dòng)力，使?jié)櫥挽F化后，注入空氣流中，并隨空氣進(jìn)入需要潤(rùn)滑的部件，達(dá)到潤(rùn)滑的目的。消聲器的作用是降低噪聲，它是通過(guò)阻尼或增加排氣面積來(lái)降低排氣速度和功率，從而降低噪聲的。管道連接件是連接成一個(gè)完整的氣動(dòng)控制系統(tǒng)必不可少的元件。（4）氣源凈化元件儲(chǔ)氣罐的作用是儲(chǔ)存一定數(shù)量的壓縮空氣平衡，同時(shí)也是應(yīng)急動(dòng)力源，以解決空壓機(jī)的輸出氣量和氣動(dòng)設(shè)備的耗氣量之間的不平衡。油水分離器的作用是分離并排出壓縮空氣中凝聚的油分、水分和灰塵雜質(zhì)，使壓縮空氣得到初步凈化。過(guò)濾器是氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，進(jìn)一步濾除壓縮空氣中的雜質(zhì)。5光電編碼

9、器光電編碼器是一種光學(xué)式位置檢測(cè)元件，用以檢測(cè)軸的旋轉(zhuǎn)角度位置和速度變化，其輸出信號(hào)為電脈沖信號(hào)。它通常安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，它隨著電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)可以連續(xù)發(fā)出脈沖信號(hào)。電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)一周，編碼器所能輸出脈沖的多少反映了它的測(cè)量精度，輸出脈沖數(shù)越多，其精確度越高，反之則低。增量式光電編碼器原理如圖4所示。它由光源、聚光鏡、光電盤(pán)、光欄板、光敏元件、整形放大電路和數(shù)字顯示裝置組成。在光電盤(pán)的圓周上等分地制成透光狹縫，其數(shù)量從幾百條到上千條不等。光欄板透光狹縫為兩條，每條后面安裝一個(gè)光敏元件。圖4 增量式光電編碼器原理圖光電盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光電元件把通過(guò)光電盤(pán)和光欄板射來(lái)的忽明忽暗的光信號(hào)（近似于正弦波信號(hào)）轉(zhuǎn)

10、換為電信號(hào)，經(jīng)整形、放大等電路的變換后變成脈沖信號(hào)，通過(guò)計(jì)量脈沖的數(shù)目，即可測(cè)出工作軸的轉(zhuǎn)角，通過(guò)測(cè)定計(jì)數(shù)脈沖的頻率，即可測(cè)出工作軸的轉(zhuǎn)速。在FX2N-48MR的輸入端由8個(gè)輸入端(X0-X7)專(zhuān)門(mén)用來(lái)接收編碼器的輸出信號(hào)。在此系統(tǒng)中，X0用來(lái)接入編碼器的輸出信號(hào)，并將其鏈接至PLC程序中。在三菱編程通用計(jì)數(shù)器中C235-C255專(zhuān)用于高速計(jì)數(shù)，當(dāng)其接通時(shí)便可以將從X0口輸入的脈沖數(shù)記錄下來(lái)，從而能夠使皮帶機(jī)準(zhǔn)確定位。三、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1. PLC輸入輸出信號(hào)地址分配根據(jù)系統(tǒng)的控制要求分配PLC輸入/輸出信號(hào)地址如表2所示。表2 I/O分配表輸入信號(hào)地址分配輸出信號(hào)地址分配光電編碼器K1X0

11、頂料氣缸電磁閥YV1Y0推料伸出限位傳感器K2X1推料氣缸電磁閥YV2Y1頂料傳感器K3X2A推桿氣缸電磁閥YV3Y2推料傳感器K4X3B推桿氣缸電磁閥YV4Y3出料臺(tái)傳感器K5X4送料氣缸電磁閥YV5Y4A推桿伸出限位傳感器K6X5STF（正轉(zhuǎn)）Y10A工件位傳感器K7X6STR（反轉(zhuǎn)）Y11B推桿伸出限位傳感器K8X7RH（高速）Y12B工件位傳感器K9X10RM（中速）Y13升降臺(tái)傳感器K10X11RL（低速）Y14啟動(dòng)按鈕SB1X12RESY15停止按鈕SB2X13送料氣缸伸出限位K11X142氣動(dòng)回路連接圖本系統(tǒng)涉及多個(gè)電磁閥控制作用氣缸，采用一個(gè)兩位三通單線圈電磁閥、四個(gè)兩位五通單

12、線圈電磁閥、一個(gè)單作用氣缸以及四個(gè)雙作用氣缸，設(shè)計(jì)的氣動(dòng)回路圖見(jiàn)圖5所示。圖5 氣動(dòng)回路圖3PLC外部接線圖PLC外部接線圖的繪制是為了便于我們查看PLC外部電路的接線方式，其具體連接圖見(jiàn)圖6所示。QFCOMCOM1X0X1X2X3X4X5X6X7X10X11X12X13X14PENY0LY1Y2Y3COM2Y4Y5R S TCOM3Y10Y11Y12Y13COM4Y14Y15STFSTRRHRLRMRESSD M3 0VPENL+24V0V+24VYV3YV4HLYV1變頻器K1K2K3K4K5K6K7K10K8K9K11SB1SB2QFFU圖6 PLC外部接線圖四、程序設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)系統(tǒng)流程

13、圖 流程圖是對(duì)某一系統(tǒng)工作流程的概括。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)一些故障時(shí)通過(guò)查看流程圖便于我們檢修，從而保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，流程圖見(jiàn)圖7所示。 啟動(dòng)有料 按要求分揀分揀完成料倉(cāng)出料編碼器計(jì)數(shù)到達(dá)減速點(diǎn)減速材質(zhì)判別金屬A推桿動(dòng)作推料結(jié)束倉(cāng)儲(chǔ)量2報(bào)警倉(cāng)儲(chǔ)量=0最后一個(gè)物料分揀完成系統(tǒng)停止運(yùn)行藍(lán)色B推桿動(dòng)作推料結(jié)束到達(dá)出料位置搬料完成等待搬運(yùn)推料結(jié)束推料桿動(dòng)作YNYYNNNNNYYYYNYNYYYYYNN N N N N 圖7 系統(tǒng)工作流程圖2.系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 報(bào)警程序如圖8所示。圖8 報(bào)警程序 在這里X2一直處于斷開(kāi)狀態(tài)，直到料倉(cāng)中物料小于2時(shí)，X2（頂料傳感器）接通，且系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)報(bào)警程序才會(huì)接通，報(bào)警指示

14、燈HL以2Hz的頻率閃爍，直至推料傳感器檢測(cè)不到物料且最后一物料分揀結(jié)束，系統(tǒng)停止運(yùn)行。 物料分揀程序如圖9所示。圖9 物料分揀程序 在程序中，當(dāng)編碼器輸出脈沖數(shù)等于程序設(shè)定值（減速點(diǎn)）時(shí)，接通中間輔助繼電器M14控制PLC的輸出Y10，從而改變變頻器的工作頻率，以達(dá)到減速的目的。為了防止在工作過(guò)程中出現(xiàn)誤動(dòng)作這一現(xiàn)象，因而在程序中將各個(gè)分揀點(diǎn)的脈沖數(shù)均錄入程序中，通過(guò)與各分揀位的傳感器的組合，來(lái)避免這一現(xiàn)象的發(fā)生。四、結(jié)束語(yǔ)該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠分揀不同顏色的物料，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化的分揀模式。它模擬了現(xiàn)代設(shè)備中的自動(dòng)化分揀系統(tǒng)，合理利用了現(xiàn)有的設(shè)備資源，滿足了新生產(chǎn)工藝的需求，符合節(jié)約人力資源、提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率這一基本要求。通過(guò)本次設(shè)計(jì)