基于PLC的分料自動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【分料自動(dòng)機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)】

基于PLC的分料自動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【分料自動(dòng)機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)】,分料自動(dòng)機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),基于PLC的分料自動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【分料自動(dòng)機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)】,基于,plc,自動(dòng)機(jī),控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) 這個(gè)你可以作為參考 目錄 目錄 I 模塊一 振動(dòng)進(jìn)料模塊 1 1. 主要任務(wù) 1 2．實(shí)訓(xùn)目標(biāo) 1 3. 控制電路圖 1 1. 主要任務(wù) 3 2．實(shí)訓(xùn)目的 3 3. 控制電路圖 3 模塊三 裝配及檢測(cè)模塊 5 1. 主要任務(wù) 5 2．實(shí)訓(xùn)目的 5 3. 控制電路圖 5 模塊四 成品分檢及轉(zhuǎn)移模塊 7 1. 主要任務(wù) 7 2．實(shí)訓(xùn)目的 7 3. 控制電路圖 7 模塊五 進(jìn)倉(cāng)模塊 9 1. 主要任務(wù) 9 2．實(shí)訓(xùn)目的 9 3. 控制電路圖 9 自動(dòng)機(jī)控制原理 11 各模塊的動(dòng)作互鎖 12 STEP 7—Micro 軟件使用說(shuō)明 13 1． 軟件界面介紹 13 2．創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目的步驟 13 14 模塊一 振動(dòng)進(jìn)料模塊 1. 主要任務(wù) 振動(dòng)模塊主要由振動(dòng)料倉(cāng)配直線振動(dòng)器、檢測(cè)裝置等組成，主要完成工作1的裝配準(zhǔn)備工作及檢測(cè)是否有工件（以便確定第二模塊是否工作）。 2．實(shí)訓(xùn)目標(biāo) 1) .寫出PLC的資源分配。 2) .要求編程實(shí)現(xiàn)本模塊的控制要求，即檢測(cè)是否有工件，并把信號(hào)傳送給第二模塊。 3. 控制電路圖 圖1.料斗電路控制圖2.料斗I/O口分配圖模塊二 物料轉(zhuǎn)移模塊 1. 主要任務(wù) 物料轉(zhuǎn)移模塊主要由氣缸等完成上下、水平、轉(zhuǎn)動(dòng)等動(dòng)作，由氣爪（機(jī)械手）完成工作的抓取及釋放工作，使工作1從直線振動(dòng)器轉(zhuǎn)發(fā)移到工作臺(tái)上。 2．實(shí)訓(xùn)目的 1) .寫出PLC的資源分配。 2) .要求編程實(shí)現(xiàn)本模塊的控制要求，即實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的抓取和釋放的動(dòng)作，并把釋放信號(hào)傳送給第三模塊。 3. 控制電路圖 圖3.機(jī)械手電路控制圖 圖4.機(jī)械手I/O口分配圖 模塊三 裝配及檢測(cè)模塊 1. 主要任務(wù) 裝配及檢測(cè)模塊主要完成工作的裝配及檢測(cè)工作，分成四個(gè)工位，第一工位為接料，第二為裝配，第三為接觸式檢測(cè)，第四為出料。 2．實(shí)訓(xùn)目的 1) .寫出PLC的資源分配。 2) .要求編程實(shí)現(xiàn)本模塊的控制要求，即完成工位的轉(zhuǎn)動(dòng)，工件1和工件2的組裝和壓緊動(dòng)作，然后轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)。 3. 控制電路圖 圖5.轉(zhuǎn)臺(tái)電路控制圖 圖6.轉(zhuǎn)臺(tái)I/O資源分配 模塊四 成品分檢及轉(zhuǎn)移模塊 1. 主要任務(wù) 成品分撿及轉(zhuǎn)移模塊根據(jù)上一模塊的檢測(cè)結(jié)果確定在哪一位置釋放工件，不良品進(jìn)入廢品斗，良品上皮帶機(jī)進(jìn)入后道工序，皮帶機(jī)上配有工作檢知器，用于檢測(cè)是否有工作向后道移動(dòng)，若有工件則給予后一模塊動(dòng)作信號(hào)。 2．實(shí)訓(xùn)目的 1) .寫出PLC的資源分配。 2) .要求編程實(shí)現(xiàn)本模塊的控制要求，即主要完成電磁吸盤的吸上、氣缸的水平移動(dòng)、及檢測(cè)安裝好的工件的信息檢測(cè)（高度和顏色信息），并給第五模塊信號(hào)，控制第五模塊的動(dòng)作。 3. 控制電路圖 圖7.傳送帶控制電路圖 圖8.傳送帶I/O資源分配 模塊五 進(jìn)倉(cāng)模塊 1. 主要任務(wù) 進(jìn)倉(cāng)模塊根據(jù)前一模塊的信號(hào)確定角度氣缸、步進(jìn)電機(jī)是否動(dòng)作，上下移動(dòng)氣缸根據(jù)料倉(cāng)內(nèi)的物料情況確定是否動(dòng)作，推料氣缸在步進(jìn)電機(jī)及上下氣缸動(dòng)作完成后（即確定放料倉(cāng)位后）推料入倉(cāng)。 2．實(shí)訓(xùn)目的 1) . 寫出PLC的資源分配。 2) . 要求編程實(shí)現(xiàn)本模塊的控制要求，即主要是根據(jù)第四模塊傳送來(lái)的信號(hào)，確定氣缸的歸倉(cāng)動(dòng)作（即控制絲桿的轉(zhuǎn)矩）。 3. 控制電路圖 圖9.立體倉(cāng)控制電路圖 圖10.立體倉(cāng)I/O資源分配 自動(dòng)機(jī)控制原理 振動(dòng)料倉(cāng)采用外購(gòu)，具體提供工件給供應(yīng)商，由供應(yīng)商根據(jù)工件確定料倉(cāng)。直線振動(dòng)器出口處裝有檢測(cè)裝置，檢測(cè)是否有工件通過(guò)，若有工件，即指揮第二模塊動(dòng)作（第二模塊的動(dòng)作還需第三模塊的動(dòng)作命令）。 當(dāng)上一模塊檢測(cè)有工件時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸、水平移動(dòng)氣缸工作，使機(jī)械手動(dòng)作到直線振動(dòng)器的出口上方，然后上下移動(dòng)氣缸動(dòng)作，使氣爪移動(dòng)到工件處，氣爪動(dòng)作，抓緊工件，然后上下移動(dòng)氣缸、水平移動(dòng)氣缸、角度氣缸分別移動(dòng)，使工件1移至下一模塊的第一工位上方，然后氣爪動(dòng)作，放下工件1，最后機(jī)械手恢復(fù)原始位置；根據(jù)時(shí)序控制及上一模塊是否有工件確定機(jī)械手的下一動(dòng)作時(shí)間。 當(dāng)?shù)诙K將工件1放入第一工位后，工件轉(zhuǎn)動(dòng)到下工位（注意：應(yīng)測(cè)試模塊2的動(dòng)作時(shí)間，模塊3的轉(zhuǎn)動(dòng)1工位的時(shí)間，根據(jù)兩個(gè)動(dòng)作的時(shí)間確定哪個(gè)模塊等待，由動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)的模塊在動(dòng)作完成時(shí)提供一電信號(hào)給予動(dòng)作快的模塊，確定其可以動(dòng)作），第二工位的進(jìn)料缺陷缸動(dòng)作，使工件2進(jìn)入工件1，壓緊氣缸動(dòng)作，壓入工件2，轉(zhuǎn)動(dòng)工件臺(tái)，使工件進(jìn)入第四工位。 第四模塊的電磁吸盤初始位置為第三模塊的第四工位正上方，當(dāng)?shù)谌K轉(zhuǎn)動(dòng)一工位時(shí)，電磁吸盤工作，吸上工件，然后水平移動(dòng)氣缸移動(dòng)，根據(jù)第三模塊檢測(cè)結(jié)果確定將工件在何處釋放，釋放工件后恢復(fù)初始位置。皮帶機(jī)減速電機(jī)在系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后通電，保持在10r/min作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶作勻速運(yùn)動(dòng)，在皮帶的靠近出口處裝有工件檢測(cè)裝置，檢測(cè)是否有工件進(jìn)入后道，若檢測(cè)有工件通過(guò)，第五模塊的角度氣缸動(dòng)作（角度氣缸動(dòng)作的時(shí)機(jī)根據(jù)實(shí)際確定）夾緊工件，工件進(jìn)入第五模塊。 第五模塊接收工件后，判斷工件的放置入口，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果，步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作，上下移動(dòng)氣缸根據(jù)計(jì)算確定是否動(dòng)作，入倉(cāng)位置定位完成后，推料氣缸動(dòng)作推入工件并復(fù)位，待推料氣缸動(dòng)作完成后，工作臺(tái)復(fù)位，等待下一工件進(jìn)入（注意：測(cè)試第五模塊的動(dòng)作完成時(shí)間，應(yīng)保證動(dòng)作時(shí)間快于皮帶送料的時(shí)間）。 各模塊的動(dòng)作互鎖 １、第二模塊的動(dòng)作由第一模塊的工件檢測(cè)裝置及第三模塊的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作完成信號(hào)決定，當(dāng)?shù)谌K轉(zhuǎn)動(dòng)一工位的時(shí)間小于第二模塊的動(dòng)作時(shí)間時(shí)，不需要第三模塊的反饋信號(hào)。 ２、第三模塊的動(dòng)作由第二模塊是否動(dòng)作決定，當(dāng)?shù)诙K動(dòng)作時(shí)，延時(shí)一定時(shí)間，工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。 ３、第四模塊的動(dòng)作周期由第二模塊及第三模塊中動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)的確定，與第二模塊同時(shí)動(dòng)作，第四模塊的皮帶機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)小于前部所有模塊的單元?jiǎng)幼魉俣龋员ＷC工件始終在皮帶上。 ４、第四模塊上工件檢知器用于檢測(cè)是否工件通過(guò)，當(dāng)檢測(cè)有工件時(shí)，通過(guò)一定的延時(shí)，第五模塊上角度氣缸動(dòng)作，夾緊工件，然后完成入倉(cāng)動(dòng)作。應(yīng)保證入倉(cāng)動(dòng)作時(shí)間少于前部單元?jiǎng)幼鲿r(shí)間，若無(wú)法保證，應(yīng)使前部所有模塊有動(dòng)作延時(shí)功能。入倉(cāng)工作臺(tái)上有上下位置行程開(kāi)關(guān)及水平行程開(kāi)關(guān)，以使工作臺(tái)能恢復(fù)到初始位置，當(dāng)工作臺(tái)無(wú)法恢復(fù)時(shí)，應(yīng)保證所有模塊停止動(dòng)作，并恢復(fù)到初始狀態(tài)。 STEP 7—Micro 軟件使用說(shuō)明 1． 軟件界面介紹 2．創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目的步驟 雙擊圖標(biāo)： 進(jìn)入程序編制界面 常用的工具 編寫梯形圖程序 程序調(diào)試 附表4： 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 所在學(xué)院 機(jī)械與電氣工程學(xué)院 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí) 08機(jī)自3(本) 學(xué)生姓名 謝佳鑫 學(xué)號(hào) 08141010331 指導(dǎo)教師 鐘漢生 題 目 分料自動(dòng)機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作內(nèi)容與基本要求：（目標(biāo)、任務(wù)、途徑、方法，應(yīng)掌握的原始資料（數(shù)據(jù)）、參考資料（文獻(xiàn)）以及設(shè)計(jì)技術(shù)要求、注意事項(xiàng)等）（紙張不夠可加頁(yè)） 目標(biāo)：完成分料自動(dòng)機(jī)四個(gè)模塊的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：振動(dòng)進(jìn)料模塊、裝配及檢測(cè)模塊、成品分檢及轉(zhuǎn)移模塊、進(jìn)倉(cāng)模塊。 振動(dòng)進(jìn)料模塊：振動(dòng)模塊主要由振動(dòng)料倉(cāng)配直線振動(dòng)器、檢測(cè)裝置等組成，主要完成工作1的裝配準(zhǔn)備工作及檢測(cè)是否有工件（以便確定第二模塊是否工作）。 裝配及檢測(cè)模塊：物料轉(zhuǎn)移模塊主要由氣缸等完成上下、水平、轉(zhuǎn)動(dòng)等動(dòng)作，由氣爪（機(jī)械手）完成工作的抓取及釋放工作，使工作1從直線振動(dòng)器轉(zhuǎn)發(fā)移到工作臺(tái)上。 成品分檢及轉(zhuǎn)移模塊：裝配及檢測(cè)模塊主要完成工作的裝配及檢測(cè)工作，分成四個(gè)工位，第一工位為接料，第二為裝配，第三為接觸式檢測(cè)，第四為出料。 進(jìn)倉(cāng)模塊：成品分撿及轉(zhuǎn)移模塊根據(jù)上一模塊的檢測(cè)結(jié)果確定在哪一位置釋放工件，不良品進(jìn)入廢品斗，良品上皮帶機(jī)進(jìn)入后道工序，皮帶機(jī)上配有工作檢知器，用于檢測(cè)是否有工作向后道移動(dòng)，若有工件則給予后一模塊動(dòng)作信號(hào)。 任務(wù)要求： 1) 大量查閱參考文獻(xiàn)，熟悉設(shè)計(jì)內(nèi)容，掌握設(shè)計(jì)方法； 2) 按要求翻譯與本課題相關(guān)的外文文獻(xiàn)資料2篇； 3) 寫出各模塊PLC的資源分配表; 4) 用Protel DXP或者AutoCAD軟件繪制各模塊電氣控制原理圖、PLC端口分配圖等。 5) 按照論文撰寫格式完成畢業(yè)論文； 參考資料： [1] 阮友德. 三菱PLC工程應(yīng)用設(shè)計(jì). 人民郵電出版社. 2009 [2] 三菱PLC編程手冊(cè)（中文版） 二、畢業(yè)論文進(jìn)度計(jì)劃 畢業(yè)設(shè)計(jì)共11周，其中建筑設(shè)計(jì)4周，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7周，具體進(jìn)程安排如下： 2011.7-2011.9 熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)書，完成開(kāi)題報(bào)告和文獻(xiàn)綜述； 2011.10-2011.12 完成分料自動(dòng)機(jī)四個(gè)模塊的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括各模塊電氣控制原理圖、PLC端口分配圖等。 2012.1-2012.3 完成各模塊PLC程序設(shè)計(jì)； 2012.4-2012.5 完成論文撰寫 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間： 年 月 日至 年 月 日 計(jì) 劃 答 辯 時(shí) 間： 年 月 日 三、專業(yè)（教研室）審批意見(jiàn)： 審批人（簽字）： 工作任務(wù)與工作量要求：原則上查閱文獻(xiàn)資料不少于12篇，其中外文資料不少于2篇；文獻(xiàn)綜述不少于3000字；文獻(xiàn)翻譯不少于2000字；畢業(yè)論文1篇不少于8000字，理工科類論文或設(shè)計(jì)說(shuō)明書不少于6000字（同時(shí)提交有關(guān)圖紙和附件），外語(yǔ)類專業(yè)論文不少于相當(dāng)6000漢字。 提交相關(guān)圖紙、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、調(diào)研報(bào)告、譯文等其它形式的成果。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫規(guī)范及有關(guān)要求，請(qǐng)查閱《寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)手冊(cè)》。 備注：學(xué)生一人一題，指導(dǎo)教師對(duì)每一名學(xué)生下達(dá)一份《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書》。 寧XX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 基于plc的分料自動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 所在學(xué)院 機(jī)電學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 摘 要 傳統(tǒng)的物料分選方法采用人工分選，存在物料速度慢、效率低下和人為因素影響大的問(wèn)題。隨著生產(chǎn)力的提高，物料的自動(dòng)化分選成為發(fā)展的必然。本文通過(guò)對(duì)物料工藝流程分析，設(shè)計(jì)了基于PC-PLC模式的物料自動(dòng)化分選系統(tǒng)的控制系統(tǒng)硬件。通過(guò)對(duì)分選系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的總體方案和工作原理的介紹，闡明了控制部分硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，完成了硬件的選型和軟件的設(shè)計(jì)，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試驗(yàn)證了控制系統(tǒng)的合理性和可靠性。 關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機(jī)，控制，PLC，物料分選 33 Abstract The traditional separation methods using artificial detection, slow speed, low efficiency of existing material and human factors issues. With the increasing productivity, material for automated detection of inevitable. Based on the material analysis of the process flow, design based on the PC-PLC model material automatic sorting system of hardware of control system. Through the sorting system control system general scheme and working principle of introduction, elucidation of the control part of the hardware system design, completed the selection of hardware and software design, and through on-site commissioning verifies the rationality and reliability of the control system. Key Words: Stepping motor, control, PLC, material sorting 目 錄 摘 要 3 Abstract 4 目 錄 5 第1章 緒論 7 1.1概述 7 1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況及趨勢(shì) 7 1.3本課題研究的意義 8 1.4 本課題擬采用的方法 8 1.5本課題的主要內(nèi)容 8 第2章 分料自動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 10 2.1總體設(shè)計(jì)概要 10 2.2 分料機(jī)構(gòu)控制要求 10 2.3 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 11 2.3.1概述 11 2.3.2控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) 12 第3章 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 3.1概述 13 3.1.1 步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)部分 13 3.1.2 狀態(tài)檢測(cè)及報(bào)警設(shè)計(jì) 13 3.2 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)及選型 14 3.2.1 PLC系統(tǒng)的選型 14 3.2.2 各模塊的電路原理圖和PLC的I/O點(diǎn)分配 15 3.2.3 PLC與工控機(jī)的通信協(xié)議 26 3.2.4驅(qū)動(dòng)器的選擇 26 3.3軟件的實(shí)現(xiàn)方法 27 3.4各模塊的動(dòng)作互鎖 29 總 結(jié) 30 致 謝 31 參考文獻(xiàn) 32 第1章 緒論 1.1概述 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)論在工廠還是在人們的日常生活中，自動(dòng)化設(shè)備都得到了 高度的普及，這極大的改善了人們的工作條件和生活水平。 總的來(lái)說(shuō)，自動(dòng)化設(shè)備是由機(jī)械和控制兩大部分組成，其中機(jī)械部分主要負(fù)責(zé)完成具體 的動(dòng)作，如導(dǎo)軌與的直線運(yùn)動(dòng)、圓弧的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)等等；控制部分主要負(fù)責(zé)各種機(jī)械動(dòng)作的先后順序以及一些保護(hù)措施等等。機(jī)械與電控是相輔相成的，誰(shuí)也離不開(kāi)誰(shuí)，其中以機(jī)械為主，電控為輔。 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展要求生產(chǎn)向著快速、靈活、高質(zhì)量、大批量的自動(dòng)化方向發(fā)展，與此同時(shí)，產(chǎn)品分選能否跟得上生產(chǎn)的速度就決定了工廠效益的高低，尤其是對(duì)大批量生產(chǎn)的重要元件的分選，靠人工分選費(fèi)時(shí)、費(fèi)力。因此，如果能有一條自動(dòng)分選生產(chǎn)線來(lái)取代原來(lái)的手工操作，就顯得非常必要。因此，由寧波市科技局提出、南京理工大學(xué)承擔(dān)研制一套自動(dòng)化程度高、分選效率高的分選平臺(tái)。該系統(tǒng)可以達(dá)到自動(dòng)分選的尺寸，以減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省大量的人力、財(cái)力、物力，并提高分選的正確率，使產(chǎn)量與分選同步，以提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。 1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況及趨勢(shì) 成件物品分料是將眾多的不同物品，迅速地按其要求分送到眾多目的地的一種物料搬運(yùn)過(guò)程。過(guò)去，成件物品分料一般用人力和借助簡(jiǎn)單機(jī)械來(lái)進(jìn)行，其主要缺點(diǎn)是勞動(dòng)量大，效力低，差錯(cuò)率高。 隨著生產(chǎn)及商業(yè)連鎖經(jīng)營(yíng)模式的發(fā)展和商品品種的激烈增多，目前物品分料自動(dòng)機(jī)已成為各種行業(yè)，如郵政、醫(yī)藥、煙草、圖書等末端配送中心的重要設(shè)施，也是物料搬運(yùn)自動(dòng)化的一個(gè)重要分支。 分料自動(dòng)機(jī)主要由振動(dòng)進(jìn)料模塊、裝配及檢測(cè)模塊、成品分檢及轉(zhuǎn)移模塊、進(jìn)倉(cāng)模塊等電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)四部分組成。 振動(dòng)進(jìn)料模塊：振動(dòng)模塊主要由振動(dòng)料倉(cāng)配直線振動(dòng)器、檢測(cè)裝置等組成，主要完成工作1的裝配準(zhǔn)備工作及檢測(cè)是否有工件（以便確定第二模塊是否工作）。 裝配及檢測(cè)模塊：物料轉(zhuǎn)移模塊主要由氣缸等完成上下、水平、轉(zhuǎn)動(dòng)等動(dòng)作，由氣爪（機(jī)械手）完成工作的抓取及釋放工作，使工作1從直線振動(dòng)器轉(zhuǎn)發(fā)移到工作臺(tái)上。 成品分檢及轉(zhuǎn)移模塊：裝配及檢測(cè)模塊主要完成工作的裝配及檢測(cè)工作，分成四個(gè)工位，第一工位為接料，第二為裝配，第三為接觸式檢測(cè)，第四為出料。 進(jìn)倉(cāng)模塊：成品分撿及轉(zhuǎn)移模塊根據(jù)上一模塊的檢測(cè)結(jié)果確定在哪一位置釋放工件，不良品進(jìn)入廢品斗，良品上皮帶機(jī)進(jìn)入后道工序，皮帶機(jī)上配有工作檢知器，用于檢測(cè)是否有工作向后道移動(dòng)，若有工件則給予后一模塊動(dòng)作信號(hào)。 1.3本課題研究的意義 本課題意在研制出一套分選平臺(tái)系統(tǒng)，利用系統(tǒng)的自動(dòng)分選功能，來(lái)取代原有的人工分選，以達(dá)到減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率的目的。自動(dòng)分選裝置的應(yīng)用，將有效地提高企業(yè)的自動(dòng)化水平，在提高了測(cè)量精度的基礎(chǔ)上，極大地提高工廠的生產(chǎn)分選效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量和競(jìng)爭(zhēng)力，可以產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)效益。因此，此分選裝置的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，具有極高的實(shí)用價(jià)值與推廣價(jià)值，有著重要的意義。 1.4 本課題擬采用的方法 隨著科技的不斷發(fā)展，分選自動(dòng)化已成為一種提高效率、提高分選結(jié)果精確性的重要途徑。 傳統(tǒng)的分選主要依靠工人手工打表的方式，對(duì)是否合格進(jìn)行檢驗(yàn)。人工分選存在分選速度慢、效率低下、人為因素影響大等問(wèn)題。因此，的自動(dòng)化分選成為必然。采用可編程序控制器（PLC）作為系統(tǒng)的控制核心，通過(guò)串行通訊與工控機(jī)組成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)分選、分料過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)視和自動(dòng)控制。 1.5本課題的主要內(nèi)容 本文的主要內(nèi)容如下： 第一章緒論部分介紹了分選平臺(tái)的研制原因、目的、作用以及國(guó)內(nèi)外在該課題方面的發(fā)展概況及趨勢(shì)，并闡述了本課題研究的方法、手段及意義。 第二章介紹了分選平臺(tái)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，闡述了分選平臺(tái)系統(tǒng)的要求、系統(tǒng)組成、各組成部分的功能以及控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。 第三章介紹了控制系統(tǒng)硬件部分的選型及分析，其中詳細(xì)介紹了對(duì)步進(jìn)電機(jī)、感應(yīng)開(kāi)關(guān)、電磁鐵、PLC和驅(qū)動(dòng)元件的選擇，對(duì)PLC的輸出輸入口的分配及PLC與工控機(jī)的通信協(xié)議做了介紹，最后生成控制系統(tǒng)硬件接線圖和電路圖?？刂葡到y(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介，對(duì)軟件的要求、功能、實(shí)現(xiàn)方法及流程圖做了簡(jiǎn)單的介紹。 全文總結(jié)中介紹了本人通過(guò)在本課題中工作所得收獲，以及在工作中發(fā)現(xiàn)的不足、有待解決的問(wèn)題等 第2章 分料自動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 2.1總體設(shè)計(jì)概要 分料自動(dòng)機(jī)四個(gè)模塊的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：振動(dòng)進(jìn)料模塊、裝配及檢測(cè)模塊、成品分檢及轉(zhuǎn)移模塊、進(jìn)倉(cāng)模塊。 1、為避免因摩擦產(chǎn)生的影響，在設(shè)計(jì)傳送帶時(shí)，我們采用組合式的物料夾具，即在外物料夾具內(nèi)配上圓形的與物料相配的內(nèi)夾具，盡量減少物料與導(dǎo)軌的摩擦，且要有物料保護(hù)罩； 2、由于物料合格產(chǎn)品占多數(shù)，在設(shè)計(jì)時(shí)，把中間一個(gè)出口作為合格產(chǎn)品的出口，考慮到要盡可能地減少步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，在出料口左右兩邊各設(shè)三個(gè)分料出口； 3、為使傳送帶具有良好的穩(wěn)定性，需要設(shè)計(jì)壓帶輪部件，以壓帶輪彈簧的彈性減弱外部環(huán)境引起的震動(dòng)； 4、在設(shè)計(jì)測(cè)頭夾具時(shí)，要考慮到如何保護(hù)傳感器探頭及有效夾緊。 2.2 分料機(jī)構(gòu)控制要求 分類機(jī)構(gòu)由PLC依據(jù)接收到的分類信息控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，將物料分類出去。PLC對(duì)分類電機(jī)的控制是通過(guò)PTO（高速脈沖串輸出）的方式。PTO方式中，可輸出多個(gè)脈沖串，并允許脈沖串排隊(duì)，以形成管線。依據(jù)管線的實(shí)現(xiàn)方式分為單段管線和多段管線。本系統(tǒng)中采用多段管線的方式，通過(guò)在變量存儲(chǔ)區(qū)建立包絡(luò)表的方式，控制輸出脈沖的周期和脈沖數(shù)，從而達(dá)到對(duì)步進(jìn)電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)動(dòng)角度精確控制的目的。然后由電磁鐵失電將物料推出到對(duì)應(yīng)的出口。分類結(jié)束后步進(jìn)電機(jī)復(fù)位回到起始狀態(tài)，等待下一個(gè)物料的到來(lái)。 在分類的過(guò)程中，PLC通過(guò)對(duì)安裝在系統(tǒng)中的感應(yīng)開(kāi)關(guān)來(lái)判斷分類過(guò)程中的各種狀態(tài)。如：物料到達(dá)、定位信號(hào)、分類完成等等。如果發(fā)現(xiàn)非正常狀態(tài)，則向工控機(jī)發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)告知工作人員，以方便排除故障。 2.3 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 2.3.1概述 控制系統(tǒng)的作用是保證所有結(jié)構(gòu)能嚴(yán)格按照預(yù)定的順序，協(xié)調(diào)地、有節(jié)奏地實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和停止運(yùn)動(dòng)，是工作循環(huán)得以周而復(fù)始地進(jìn)行?？刂葡到y(tǒng)對(duì)生產(chǎn)率和工作可靠性影響 物料平臺(tái)控制系統(tǒng)是基于工控機(jī)-PLC模式構(gòu)成的一個(gè)集散控制系統(tǒng)。工控機(jī)作為監(jiān)控管理層實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的管理工作，并且對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、控制和調(diào)度。PLC作為控制執(zhí)行層，完成局部的控制工作。工控機(jī)把管理決策、控制任務(wù)、控制參數(shù)和調(diào)度命令通過(guò)通信電纜傳送給控制層——PLC，PLC也要通過(guò)電纜把控制過(guò)程的參數(shù)、控制進(jìn)程和控制數(shù)據(jù)傳送給管理層。 PLC與工控機(jī)通過(guò)通信口進(jìn)行通信，工控機(jī)讀取PLC的通行口識(shí)別整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)信息，并在工控機(jī)上有所顯示。通過(guò)軟件控制各個(gè)控制部件的運(yùn)行。控制軟件主要完成初始參數(shù)設(shè)定、運(yùn)行狀態(tài)顯示、容錯(cuò)檢測(cè)和故障檢測(cè)報(bào)警等功能。當(dāng)PLC得到工控機(jī)的分類信號(hào)后，輸出相應(yīng)脈沖，從而達(dá)到設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的移動(dòng)距離（旋轉(zhuǎn)角度）、速度、方向等參數(shù)的目的。 控制系統(tǒng)應(yīng)完成的功能有： （1）確保完成物料在流水線上的穩(wěn)定傳送，保證物料按進(jìn)入系統(tǒng)的先后形成的隊(duì)列傳送，并且要充分保證隊(duì)列的有序性和完整性； （2）確保完成物料的正確分類。電機(jī)需要旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的正確的角度以控制各部件按照預(yù)定的軌跡、動(dòng)作把物料從進(jìn)入滑道到正確分類出去； （3）前級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度不應(yīng)快于后級(jí)分類機(jī)構(gòu)，且至少應(yīng)保證在分類機(jī)構(gòu)沒(méi)有完成分類時(shí)，沒(méi)有物料進(jìn)入分類機(jī)構(gòu)； （4）保證分類機(jī)構(gòu)能夠自動(dòng)復(fù)位，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)失步時(shí)，分類機(jī)構(gòu)能夠自動(dòng)復(fù)位； （5）當(dāng)多有于一個(gè)物料進(jìn)入分類機(jī)構(gòu)時(shí)，要告知工作人員系統(tǒng)故障，同時(shí)，能判斷分類電機(jī)的工作是否正常，輸出角位移是否正確； （6）控制系統(tǒng)應(yīng)具有一定的容錯(cuò)能力。當(dāng)出現(xiàn)一般性錯(cuò)誤時(shí)，系統(tǒng)能夠自我修復(fù)，不影響系統(tǒng)的正常工作，即使是出現(xiàn)物料卡位、不能完成正確分類也不會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰或誤分類現(xiàn)象等。如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，系統(tǒng)明確指出錯(cuò)誤來(lái)自哪個(gè)方位，即使不能指明錯(cuò)誤來(lái)源，也能檢測(cè)到流水線的某個(gè)大致位置，以方便維護(hù)，及時(shí)排除故障。 該控制系統(tǒng)是以PLC為控制核心，通過(guò)與工控機(jī)的通信，執(zhí)行工控機(jī)的命令。在工控機(jī)與PLC接口時(shí)，由于PLC采用的是RS-485標(biāo)準(zhǔn)與工控機(jī)RS-232標(biāo)準(zhǔn)不兼容，必須通過(guò)PC/PPI電纜進(jìn)行轉(zhuǎn)接。工控機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的管理者，控制測(cè)量傳感器測(cè)量流水線上物料的幾何參量，并通過(guò)計(jì)算得出物料分類信息。PLC是整個(gè)系統(tǒng)的控制執(zhí)行核心，主要完成系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制、狀態(tài)檢測(cè)、命令執(zhí)行等功能。PLC通過(guò)接收工控機(jī)的分類信息和控制信息控制分類機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行。 2.3.2控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) 本控制系統(tǒng)主要包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、PLC、數(shù)采卡、傳感器探頭、位置檢測(cè)傳感器和各控制及執(zhí)行元件等，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2-5所示。各部分在本監(jiān)控系統(tǒng)中的功能介紹如下： 1. 工控機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控、調(diào)度中心，通過(guò)PLC間接地控制、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)； 2. PLC作為系統(tǒng)的控制核心，直接完成對(duì)各部件動(dòng)作的協(xié)調(diào)控制以及各運(yùn)動(dòng)位置檢測(cè)； 3. 檢測(cè)系統(tǒng) 檢測(cè)系統(tǒng)由傳感器、數(shù)采卡和工控機(jī)等組成，通過(guò)對(duì)物料的幾何量的測(cè)量、計(jì)算，作為分類產(chǎn)品判斷的依據(jù)； 4. 位置檢測(cè)傳感器和各控制及執(zhí)行元件 主要完成對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的檢測(cè)以及各部件動(dòng)作的協(xié)調(diào)執(zhí)行。 PLC與工控機(jī)通過(guò)通信口進(jìn)行通信，工控機(jī)讀取PLC的通信口以識(shí)別整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)信息，并在工控機(jī)的控制軟件上顯示，通過(guò)軟件控制各部件的運(yùn)行?？刂栖浖饕瓿沙跏紖?shù)設(shè)定、運(yùn)行狀態(tài)顯示、容錯(cuò)檢測(cè)和故障檢測(cè)報(bào)警等功能。 第3章 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1概述 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要包括對(duì)傳感器、步進(jìn)電機(jī)、電磁鐵等元器件的選擇，對(duì)輸出驅(qū)動(dòng)方式和驅(qū)動(dòng)元件的選擇以及對(duì)人機(jī)聯(lián)系方式的選擇，最后生成控制系統(tǒng)原理圖和接線圖。系統(tǒng)所選用的傳感器要有較高的靈敏度和較大的信噪比，響應(yīng)速度快，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)。 就硬件而言，系統(tǒng)所用元器件質(zhì)量的優(yōu)劣和結(jié)構(gòu)工藝是影響可靠性的重要因素，故應(yīng)合理地選擇元、器件，在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)元、器件的負(fù)載、速度、功耗、工作環(huán)境等技術(shù)參數(shù)應(yīng)留有一定的安全量，并對(duì)元、器件進(jìn)行老化和篩選。所選用的元、器件在滿足技術(shù)要求的前提下應(yīng)盡可能選擇價(jià)格低的元、器件，且元、器件的工作溫度環(huán)境應(yīng)大于所使用環(huán)境的溫度變化范圍，系統(tǒng)中相關(guān)的器件要盡可能做到性能匹配。 本控制系統(tǒng)主要是由以PLC為中心的電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分、通信部分、狀態(tài)檢測(cè)部分和報(bào)警部分組成。控制系統(tǒng)硬件采用微機(jī)-PLC模式，工控機(jī)是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，完成檢測(cè)、控制處理檢測(cè)過(guò)程中的各種問(wèn)題和提供人機(jī)交互的界面；PLC是地層的控制執(zhí)行核心，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成各種控制命令。它們之間的接口就是通信協(xié)議。 3.1.1 步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)部分 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是將PLC輸出的電脈沖轉(zhuǎn)換成與電脈沖成正比的角位移或直線位移的執(zhí)行元件。前級(jí)傳動(dòng)部分步進(jìn)電機(jī)主要完成流水線的速度控制，后級(jí)分類機(jī)構(gòu)則要精確控制步進(jìn)電機(jī)的輸出角位移和方向。步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)失步現(xiàn)象，可在后級(jí)增加光電編碼器對(duì)電動(dòng)機(jī)的輸出相位做出控制，以確保與實(shí)際的輸出相位一致。后級(jí)分類電機(jī)采用正反轉(zhuǎn)定位的方式，以消除電機(jī)的累計(jì)誤差，保證電動(dòng)機(jī)每次都從零位置起輸出一定的角度。 3.1.2 狀態(tài)檢測(cè)及報(bào)警設(shè)計(jì) 通過(guò)安裝在系統(tǒng)各個(gè)位置的感應(yīng)開(kāi)關(guān)判斷系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)，是否與已設(shè)定的狀態(tài)一致。當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)發(fā)出警報(bào)。報(bào)警方式設(shè)計(jì)為聲光報(bào)警的方式，依據(jù)錯(cuò)誤的嚴(yán)重性而不同。 3.2 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)及選型 3.2.1 PLC系統(tǒng)的選型 可編程控制器是一種典型的采樣控制系統(tǒng)，是以微處理機(jī)為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)而開(kāi)發(fā)的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它通過(guò)循環(huán)方式進(jìn)行閉環(huán)控制，包括數(shù)字量和模擬量控制。它既可進(jìn)行順序控制，也可實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制，隨著微處理器技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，可編程序控制器已不僅僅是傳統(tǒng)意義上的控制元件，其功能日益完善，具有功能強(qiáng)、可靠性高、使用靈活方便、易于編程以及適應(yīng)測(cè)試環(huán)境等一系列優(yōu)點(diǎn)。其廣泛應(yīng)用在機(jī)械系統(tǒng)、生產(chǎn)流水線及過(guò)程工業(yè)的自動(dòng)控制領(lǐng)域，具有性能穩(wěn)定、高可靠性、強(qiáng)抗干擾能力、功能強(qiáng)大及硬、軟件開(kāi)發(fā)方便等特點(diǎn)。因此，本系統(tǒng)選擇PLC作為系統(tǒng)控制的核心，完成對(duì)各部件動(dòng)作的協(xié)調(diào)控制。 世界上約有200 多個(gè)PLC生產(chǎn)廠家, 如美國(guó)的AB公司、莫迪康公司、GE 公司、德國(guó)的西門子公司、日本的歐姆龍公司、三菱電機(jī)公司以及國(guó)內(nèi)的浙大中控等。它們一般滿足用戶各方面的需求, 但在外形、結(jié)構(gòu)、功能、網(wǎng)絡(luò)通信和編程方法等方面各有不同,對(duì)于不同的工業(yè)控制需求, 應(yīng)當(dāng)選擇合適的PLC。 PLC選型的關(guān)鍵主要是能滿足基本控制功能和容量, 并考慮維護(hù)的方便性、備件的通用性、系統(tǒng)可擴(kuò)展性以及能滿足特殊功能要求等，即應(yīng)最大限度地滿足系統(tǒng)的控制要求；力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，且保證控制系統(tǒng)安全可靠；。由于本課題中的檢測(cè)平臺(tái)有連續(xù)性, 應(yīng)盡可能地考慮將來(lái)新增功能要求，考慮選擇比較新型PLC , 由于西門子公司的產(chǎn)品質(zhì)量比較有保障, 且技術(shù)支持、售后服務(wù)較完善, 有利于產(chǎn)品擴(kuò)展與軟件升級(jí)，所以我們確定選用西門子公司生產(chǎn)的PLC。 PLC一般是根據(jù)其輸入輸出點(diǎn)數(shù)及存儲(chǔ)器容量的大小來(lái)分類, 在PLC 選型之前首先確定系統(tǒng)I/ O 點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量。 PLC種類較多，主要有西門子、三菱、OMRON、FANAC、東芝等，但能配套生產(chǎn)，大、中、小、微型均有配套且目前用得最廣泛的的主要是西門子、三菱、OMRON的PLC。根據(jù)前面確定的PLC點(diǎn)數(shù)：實(shí)際輸入點(diǎn)28點(diǎn)，實(shí)際輸出點(diǎn)12點(diǎn)，綜合對(duì)比三菱FX系列（包括FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N等）、西門子系列、OMRON系列中I/O點(diǎn)數(shù)為48點(diǎn)各型號(hào)的PLC的價(jià)格、性能、實(shí)用場(chǎng)合等各方面。本系統(tǒng)可選擇PLC型號(hào)為：FX2N—48MR，合計(jì)總數(shù)48點(diǎn)—324點(diǎn)輸入，DC24V，24點(diǎn)繼電器輸出；尺寸（mm）：220×87×90，其性能、價(jià)格都優(yōu)于其他PLC。 FX2N系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列，它能最大范圍地包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)，程式執(zhí)行更快，全面補(bǔ)充通訊功能，適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動(dòng)化控制應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。該型號(hào)PLC有24個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)，24個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)，能夠滿足系統(tǒng)要求并留有一定的余量。 根據(jù)實(shí)際需要,在這里選擇三菱PLC FX2N—48MR. 3.2.2 各模塊的電路原理圖和PLC的I/O點(diǎn)分配 控制系統(tǒng)的輸入和輸出信號(hào)的名稱、代碼及地址編號(hào)。其中，當(dāng)有輸入信號(hào)時(shí)為1，無(wú)信號(hào)輸入時(shí)為0。 1、振動(dòng)進(jìn)料模塊 主要任務(wù) 振動(dòng)模塊主要由振動(dòng)料倉(cāng)配直線振動(dòng)器、檢測(cè)裝置等組成，主要完成工作1的裝配準(zhǔn)備工作及檢測(cè)是否有工件（以便確定第二模塊是否工作）。把信號(hào)傳送給第二模塊。 控制電路圖 圖 31 料斗電路控制圖 動(dòng)作流程:啟動(dòng)——綠燈亮——頂進(jìn)——頂退——復(fù)位 圖 32料斗I/O口分配圖 圖 33 料斗手動(dòng)控制梯形圖 當(dāng)按動(dòng)啟動(dòng)按鈕SB1(X000)啟動(dòng)電路電機(jī),當(dāng)按下檢測(cè)按鈕,光幕常閉按鈕正常時(shí),綠燈亮.當(dāng)按住頂進(jìn)按鈕,實(shí)現(xiàn)頂進(jìn)動(dòng)作,當(dāng)按住頂退按鈕實(shí)現(xiàn)頂退動(dòng)作.當(dāng)按下復(fù)位,實(shí)現(xiàn)復(fù)位. 圖 34 料斗手自動(dòng)控制梯形圖 2、 物料轉(zhuǎn)移模塊 主要任務(wù) 物料轉(zhuǎn)移模塊主要由氣缸等完成上下、水平、轉(zhuǎn)動(dòng)等動(dòng)作，由氣爪（機(jī)械手）完成工作的抓取及釋放工作，使工作1從直線振動(dòng)器轉(zhuǎn)發(fā)移到工作臺(tái)上。 圖 35機(jī)械手電路控制圖 動(dòng)作流程:啟動(dòng)——擺進(jìn)——伸進(jìn)——探進(jìn)——吸物——探退——伸退——擺退——復(fù)位 圖 36機(jī)械手I/O口分配 圖 37 機(jī)械手手動(dòng)控制梯形圖 圖 38機(jī)械手自動(dòng)控制梯形圖 3 裝配及檢測(cè)模塊 主要任務(wù) :裝配及檢測(cè)模塊主要完成工作的裝配及檢測(cè)工作，分成四個(gè)工位，第一工位為接料，第二為裝配，第三為接觸式檢測(cè)，第四為出料 寧波大紅鷹學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 動(dòng)作流程:啟動(dòng)——推進(jìn)——壓進(jìn)——壓退——推退——復(fù)位 圖 39轉(zhuǎn)臺(tái)電路控制圖 圖310轉(zhuǎn)臺(tái)I/O資源分配 圖311 轉(zhuǎn)臺(tái)手動(dòng)控制梯形圖 圖312 轉(zhuǎn)臺(tái)自動(dòng)控制梯形圖 4 成品分檢及轉(zhuǎn)移模塊 主要任務(wù) :成品分撿及轉(zhuǎn)移模塊根據(jù)上一模塊的檢測(cè)結(jié)果確定在哪一位置釋放工件，不良品進(jìn)入廢品斗，良品上皮帶機(jī)進(jìn)入后道工序，皮帶機(jī)上配有工作檢知器，用于檢測(cè)是否有工作向后道移動(dòng)，若有工件則給予后一模塊動(dòng)作信號(hào)。 圖313 傳送帶控制電路圖 圖314傳送帶I/O資源分配 動(dòng)作流程:啟動(dòng)——擺進(jìn)——探進(jìn)——吸盤—探退——擺退——釋放——復(fù)位 圖315傳送帶手動(dòng)控制梯形圖 圖316傳送帶自動(dòng)控制梯形圖 5 進(jìn)倉(cāng)模塊 主要任務(wù) 進(jìn)倉(cāng)模塊根據(jù)前一模塊的信號(hào)確定角度氣缸、步進(jìn)電機(jī)是否動(dòng)作，上下移動(dòng)氣缸根據(jù)料倉(cāng)內(nèi)的物料情況確定是否動(dòng)作，推料氣缸在步進(jìn)電機(jī)及上下氣缸動(dòng)作完成后（即確定放料倉(cāng)位后）推料入倉(cāng)。 圖317立體倉(cāng)控制電路圖 圖318立體倉(cāng)I/O資源分配 動(dòng)作流程:啟動(dòng)——吸物——移進(jìn)——探進(jìn)——放物——探退——移退——復(fù)位 圖319立體倉(cāng)手動(dòng)控制梯形圖 圖320立體倉(cāng)自動(dòng)控制梯形圖 3.2.3 PLC與工控機(jī)的通信協(xié)議 PLC與工控機(jī)的通信采用串行口通信，由于PLC的通信口是RS-485標(biāo)準(zhǔn)，而工控機(jī)是RS-232標(biāo)準(zhǔn)，因此，二者的連接通過(guò)PC/PPI電纜進(jìn)行連接．PLC的通信方式采用自由口通信模式，由使用者確定通信雙方的數(shù)據(jù)，通信雙方的通信格式，如波特率、奇偶校驗(yàn)、停止位等，要事先約定。通信單位為2個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)為數(shù)據(jù)字節(jié)，第二個(gè)字節(jié)是握手信號(hào)回車符0D各字節(jié)狀態(tài)定義如下： 通信格式定義： 通信雙方以一個(gè)字節(jié)為通信其定義如下： A7A6: 00: 表示為正常分類狀態(tài) 01：表示為控制代碼 10：錯(cuò)誤種類 11：備用 3.2.4驅(qū)動(dòng)器的選擇 1、選型原則 電流是判斷驅(qū)動(dòng)器能力的大小，是選擇驅(qū)動(dòng)器的重要指標(biāo)之一，通常驅(qū)動(dòng)器的最大電流要略大于電機(jī)標(biāo)稱電流，通常驅(qū)動(dòng)器有2.0A、3.5A、6.0A、8.0A等規(guī)格。 供電電壓是判斷驅(qū)動(dòng)器升速能力的標(biāo)志，常規(guī)電壓供給有：24VDC、40VDC、80VDC、110VAC等。細(xì)分是控制精度的標(biāo)志，通過(guò)增大細(xì)分能改善精度。細(xì)分能增加電機(jī)平穩(wěn)性，通常步進(jìn)電機(jī)都有低頻振動(dòng)的特點(diǎn)，通過(guò)加大細(xì)分可以改善，使電機(jī)運(yùn)行非常平穩(wěn)。 2、選型 步進(jìn)電機(jī)必須使用專用的驅(qū)動(dòng)電源才能夠正常工作。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源一般由環(huán)行分配器、功率放大器等部分組成。步進(jìn)電機(jī)一經(jīng)定型，其性能取決于電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，力矩越大則要求電機(jī)的電流越大，驅(qū)動(dòng)電源的電壓越高。 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器是步進(jìn)系統(tǒng)中的核心組件之一。如圖3-3所示，它按照控制器發(fā)來(lái)的脈沖/方向指令（弱電信號(hào)）對(duì)電機(jī)線圈電流（強(qiáng)電）進(jìn)行控制，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)軸的位置和速度。 在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了提高工作可靠性，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器采用商品化的整體結(jié)構(gòu)，選用北京四通電機(jī)公司的SH-20806，其采用數(shù)字式升頻升壓驅(qū)動(dòng)方式，并結(jié)合了恒電流控制技術(shù)，采用36V交流電源供電，輸入控制信號(hào)為TTL電平信號(hào)，且提供過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、步距角切換、雙/單脈沖控制模式切換和試機(jī)等功能，可以滿足大多數(shù)控制場(chǎng)合下的要求。 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器工作模式有三種基本的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式：整步、半步、細(xì)分。其主要區(qū)別在于電機(jī)線圈電流的控制精度（即激磁方式）。 本課題中，我們選用半步驅(qū)動(dòng)方式：在單相激磁時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸停至整步位置上，驅(qū)動(dòng)器收到下一脈沖后，如給另一相激磁且保持原來(lái)相繼處在激磁狀態(tài)，則電機(jī)轉(zhuǎn)軸將移動(dòng)半個(gè)步距角，停在相鄰兩個(gè)整步位置的中間。如此循環(huán)地對(duì)兩相線圈進(jìn)行單相然后雙相激磁步進(jìn)電機(jī)將以每個(gè)脈沖0.9°的半步方式轉(zhuǎn)動(dòng)。和整步方式相比，半步方式具有精度高一倍和低速運(yùn)行時(shí)振動(dòng)較小的優(yōu)點(diǎn)，所以實(shí)際使用整/半步驅(qū)動(dòng)器時(shí)一般選用半步模式。 3.3軟件的實(shí)現(xiàn)方法 系統(tǒng)上電后，首先調(diào)用初始化程序完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的初始化及各感應(yīng)開(kāi)關(guān)的掃描，并依此判斷系統(tǒng)狀態(tài)是否正常。如否，則向工控及發(fā)出初始化失敗信息，并等待操作人員處理；如正常，則在初始化完成后，向工控機(jī)發(fā)出準(zhǔn)備就緒信號(hào)，工控機(jī)收到后，啟動(dòng)系統(tǒng)工作。 工作過(guò)程中，PLC不斷掃描各感應(yīng)開(kāi)關(guān)，監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，當(dāng)有滑塊到達(dá)分類機(jī)構(gòu)依據(jù)工控機(jī)發(fā)出的分類信號(hào)，控制分類機(jī)構(gòu)將滑塊分類出去。由于多個(gè)分類的存在，可能出現(xiàn)因電機(jī)失步而導(dǎo)致誤分類。因此，在彈出滑塊后，PLC要依據(jù)分類信息和收到的分類完成信號(hào)，判斷他們是否一致。如一致，則表明分類正確；否則應(yīng)報(bào)警，告知分類錯(cuò)誤，同時(shí)中止系統(tǒng)的運(yùn)行。 振動(dòng)料倉(cāng)采用外購(gòu)，具體提供工件給供應(yīng)商，由供應(yīng)商根據(jù)工件確定料倉(cāng)。直線振動(dòng)器出口處裝有檢測(cè)裝置，檢測(cè)是否有工件通過(guò)，若有工件，即指揮第二模塊動(dòng)作（第二模塊的動(dòng)作還需第三模塊的動(dòng)作命令）。 當(dāng)上一模塊檢測(cè)有工件時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸、水平移動(dòng)氣缸工作，使機(jī)械手動(dòng)作到直線振動(dòng)器的出口上方，然后上下移動(dòng)氣缸動(dòng)作，使氣爪移動(dòng)到工件處，氣爪動(dòng)作，抓緊工件，然后上下移動(dòng)氣缸、水平移動(dòng)氣缸、角度氣缸分別移動(dòng)，使工件1移至下一模塊的第一工位上方，然后氣爪動(dòng)作，放下工件1，最后機(jī)械手恢復(fù)原始位置；根據(jù)時(shí)序控制及上一模塊是否有工件確定機(jī)械手的下一動(dòng)作時(shí)間。 當(dāng)?shù)诙K將工件1放入第一工位后，工件轉(zhuǎn)動(dòng)到下工位（注意：應(yīng)測(cè)試模塊2的動(dòng)作時(shí)間，模塊3的轉(zhuǎn)動(dòng)1工位的時(shí)間，根據(jù)兩個(gè)動(dòng)作的時(shí)間確定哪個(gè)模塊等待，由動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)的模塊在動(dòng)作完成時(shí)提供一電信號(hào)給予動(dòng)作快的模塊，確定其可以動(dòng)作），第二工位的進(jìn)料缺陷缸動(dòng)作，使工件2進(jìn)入工件1，壓緊氣缸動(dòng)作，壓入工件2，轉(zhuǎn)動(dòng)工件臺(tái)，使工件進(jìn)入第四工位。 第四模塊的電磁吸盤初始位置為第三模塊的第四工位正上方，當(dāng)?shù)谌K轉(zhuǎn)動(dòng)一工位時(shí)，電磁吸盤工作，吸上工件，然后水平移動(dòng)氣缸移動(dòng)，根據(jù)第三模塊檢測(cè)結(jié)果確定將工件在何處釋放，釋放工件后恢復(fù)初始位置。皮帶機(jī)減速電機(jī)在系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后通電，保持在10r/min作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶作勻速運(yùn)動(dòng)，在皮帶的靠近出口處裝有工件檢測(cè)裝置，檢測(cè)是否有工件進(jìn)入后道，若檢測(cè)有工件通過(guò)，第五模塊的角度氣缸動(dòng)作（角度氣缸動(dòng)作的時(shí)機(jī)根據(jù)實(shí)際確定）夾緊工件，工件進(jìn)入第五模塊。 第五模塊接收工件后，判斷工件的放置入口，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果，步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作，上下移動(dòng)氣缸根據(jù)計(jì)算確定是否動(dòng)作，入倉(cāng)位置定位完成后，推料氣缸動(dòng)作推入工件并復(fù)位，待推料氣缸動(dòng)作完成后，工作臺(tái)復(fù)位，等待下一工件進(jìn)入（注意：測(cè)試第五模塊的動(dòng)作完成時(shí)間，應(yīng)保證動(dòng)作時(shí)間快于皮帶送料的時(shí)間）。 3.4各模塊的動(dòng)作互鎖 １、第二模塊的動(dòng)作由第一模塊的工件檢測(cè)裝置及第三模塊的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作完成信號(hào)決定，當(dāng)?shù)谌K轉(zhuǎn)動(dòng)一工位的時(shí)間小于第二模塊的動(dòng)作時(shí)間時(shí)，不需要第三模塊的反饋信號(hào)。 ２、第三模塊的動(dòng)作由第二模塊是否動(dòng)作決定，當(dāng)?shù)诙K動(dòng)作時(shí)，延時(shí)一定時(shí)間，工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。 ３、第四模塊的動(dòng)作周期由第二模塊及第三模塊中動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)的確定，與第二模塊同時(shí)動(dòng)作，第四模塊的皮帶機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)小于前部所有模塊的單元?jiǎng)幼魉俣?，以保證工件始終在皮帶上。 ４、第四模塊上工件檢知器用于檢測(cè)是否工件通過(guò)，當(dāng)檢測(cè)有工件時(shí)，通過(guò)一定的延時(shí)，第五模塊上角度氣缸動(dòng)作，夾緊工件，然后完成入倉(cāng)動(dòng)作。應(yīng)保證入倉(cāng)動(dòng)作時(shí)間少于前部單元?jiǎng)幼鲿r(shí)間，若無(wú)法保證，應(yīng)使前部所有模塊有動(dòng)作延時(shí)功能。入倉(cāng)工作臺(tái)上有上下位置行程開(kāi)關(guān)及水平行程開(kāi)關(guān)，以使工作臺(tái)能恢復(fù)到初始位置，當(dāng)工作臺(tái)無(wú)法恢復(fù)時(shí)，應(yīng)保證所有模塊停止動(dòng)作，并恢復(fù)到初始狀態(tài)。 總 結(jié) 本課題研制的分料自動(dòng)機(jī)解決了制約企業(yè)提高生產(chǎn)效率的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了本課題的主要任務(wù)是對(duì)分料自動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，選型及調(diào)試。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先，應(yīng)該使要求實(shí)現(xiàn)的功能得以實(shí)現(xiàn)，并且達(dá)到規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)盡量降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度，以提高可靠性，同時(shí)也可以降低成本?？紤]到費(fèi)用的問(wèn)題，我們也應(yīng)當(dāng)在保證功能的同時(shí)，盡可能選用造價(jià)低廉的部件。 所設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)，通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)板的調(diào)試及檢測(cè)平臺(tái)的聯(lián)調(diào)，證明設(shè)計(jì)的方案設(shè)計(jì)合理，所選的各部件適用，解決了全系統(tǒng)的控制問(wèn)題。 本次設(shè)計(jì)中，我所做的主要工作體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （1） 對(duì)系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了分析，提出了系統(tǒng)的控制要求； （2） 通過(guò)對(duì)后級(jí)分類電機(jī)所需的力矩計(jì)算，選擇了合適的步進(jìn)電機(jī)工作頻率； （3） 依據(jù)控制系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)并搭建控制系統(tǒng)的硬件，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試對(duì)控制系統(tǒng)的可靠性和正確性進(jìn)行了驗(yàn)證； （4） 通過(guò)調(diào)試改正了設(shè)計(jì)上沒(méi)有考慮到的地方，增加了步進(jìn)電機(jī)的保護(hù)措施； 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)積極參與每次方案討論和分析，融理論于實(shí)際，理論與實(shí)踐相結(jié)合，我獲得了比書本知識(shí)更加寶貴的實(shí)際動(dòng)手操作能力，思維能力也得到了很大的提高。作為一名工程技術(shù)人員，我今后應(yīng)在這方面更加努力完善自己。 （5） 作為本科教學(xué)計(jì)劃的重要組成部分，畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)學(xué)生綜合能力的檢驗(yàn)，對(duì)鞏固所學(xué)知識(shí)、提高我們分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力有極大的促進(jìn)作用。在孔德仁老師的悉心指導(dǎo)下，我們認(rèn)真完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的全部?jī)?nèi)容，從中學(xué)到了很多知識(shí)，也積累了不少寶貴的經(jīng)驗(yàn)。 （6） 由于設(shè)計(jì)階段的時(shí)間限制以及自身知識(shí)有限、經(jīng)驗(yàn)欠缺，在控制系統(tǒng)的硬件選擇、步進(jìn)電機(jī)的選型與分析計(jì)算中一定還存在著許多不足之處，不夠詳細(xì)完善，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正，這對(duì)我無(wú)疑將是一種莫大的提高。 致 謝 首先，要感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)鐘漢生老師。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，給了我許多指導(dǎo)性的建議和改進(jìn)方法，使我在設(shè)計(jì)過(guò)程中少走彎路，在生活上也給與了一定的關(guān)心和支持。其次，也要感謝鐘漢生老師，他對(duì)我的設(shè)計(jì)提出了許多改進(jìn)的建議，并且對(duì)我的設(shè)計(jì)方案，圖形繪制等提出了許多寶貴的建議。對(duì)我的方案改進(jìn)和圖形的修改有了非常大的幫助。 我也非常感謝我的父母，是他們?cè)谏钌虾蛯W(xué)習(xí)上給我關(guān)心和幫助，讓我能全身心的投入到學(xué)習(xí)中。 再次，也非常感謝學(xué)校能給我這次機(jī)會(huì)來(lái)進(jìn)行我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我把書本上的知識(shí)運(yùn)用的實(shí)踐中去，讓我深刻的體會(huì)到了“學(xué)以致用”的道理。讓我在實(shí)踐中豐富和充實(shí)了自己。 最后，要感謝所有曾經(jīng)幫助我的同學(xué)，我的舍友，使他們的鼓勵(lì)和幫助，讓我的設(shè)計(jì)圓滿結(jié)束。 參考文獻(xiàn) 1 廖常初. 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