基于PLC物料自動分揀系統(tǒng)的畢業(yè)設計
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畢業(yè)論文 物料自動分揀系統(tǒng) 學生:指導教師:緒論自動分揀系統(tǒng)的概述 自動化的程度是工作發(fā)展程度的標志,自動分揀正是自動化中的一個必不可的部分,而PLC控制分揀裝置以其成本低,效率高的優(yōu)點,已經(jīng)成為主流,他可以根據(jù)設定的程序無人的,高效的工作,維護費用極少。由于全部采用機械自動化作業(yè),因此,分揀處理能力較大,分揀分類數(shù)量也較多。節(jié)省了大量的人力勞動,減少了企業(yè)的額外支出,是企業(yè)節(jié)省成本最好的方法。物料分揀系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 縱觀國內外物料分揀系統(tǒng)的應用情況可以發(fā)現(xiàn),國外的物流配送中心或工業(yè)中傾向于采用自動化程度很高的分揀系統(tǒng),而且應用也較為廣泛。而在我國,由于物流業(yè)起步晚,物料分揀系統(tǒng)中人工作業(yè)的比例也較高。盡管自動分揀系統(tǒng)有非常多的優(yōu)點,但因其要求使用者必須具備一定的技術經(jīng)濟條件,在發(fā)達國家某些行業(yè)不用自動分揀系統(tǒng)的情況也很普遍。其主要原因有兩點:一是一次性投資巨大,先期投入回收慢。系統(tǒng)的設備復雜,投資和運營成本相當高,需要可靠的貨源作保證,也許只有大型生產企業(yè)或專業(yè)物流公司才有能力投資。小企業(yè)則無能為力。二是系統(tǒng)對商品外包裝要求高。為使大部分商品都能用機械進行自動分揀,需要采取諸如推行標準化包裝、根據(jù)分揀商品統(tǒng)一的包裝特性定制分揀機等二次措施。但要讓所有商品的供應商都執(zhí)行國家的包裝標準是很困難的,定制分揀機又會使硬件成本上升,且越是特別的通用性就越差。研究的目的及意義 分揀系統(tǒng)中物料傳感器以及氣缸應自動化設備更新時的需要,可以大量代替單調往復或高精度需求的工作,在先進制造領域中扮演著極其重要的角色。它可以搬運貨物、分揀物品、代替人的繁重勞動??梢詫崿F(xiàn)生產的機械化和自動化,能在高溫、腐蝕及有毒氣體等環(huán)境下操作以保護人身安全,可以廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工業(yè)和原子能等部門。第一章 材料分揀裝置結構及總體設計分揀裝置的結構示意圖采用臺式結構,內置電源,有步進電機、汽缸、電磁閥、旋轉編碼器、氣動減壓器、濾清器、氣壓指示等部件,可與各類氣源相連接。選用顏色識別傳感器及對不同材料敏感的電容式和電感式傳感器,分別固定在網(wǎng)板上,且允許重新安裝傳感器排列位置或選擇網(wǎng)板不同區(qū)域安裝。系統(tǒng)上電后,可編程序控制器首先控制啟動輸送帶,下料傳感器SN檢測料槽有無物料,若無料,輸送帶運轉一個周期后自動停止等待下料;當料槽有料時,下料傳感器輸出信號給 PLC,PLC 控制輸送帶繼續(xù)運轉,同時控制氣動閥5進行下料,每次下料時間間隔可以進行調整。物料傳感器 SA為電感傳感器,當檢測出物料為鐵質物料時,反饋信號送 PLC,由 PLC 控制氣動閥 1 動作選出該物料;物料傳感器SB為電容傳感器,當檢測出物料為鋁質物料時,反饋信號送 PLC,PLC控制氣動閥 2 動作選出該物料;物料傳感器 SC 為顏色傳感器,當檢測出物料的顏色為待檢測顏色時,PLC 控制氣動閥 3 動作選出該物料。物料傳感器SD為備用傳感器。當系統(tǒng)設定為分揀某種顏色的金屬或非金屬物料時,由程序記憶各傳感器的狀態(tài),完成分揀任務。系統(tǒng)的技術指標 輸入電壓:AC200240V(帶保護地三芯插座)消耗功率:250W 環(huán)境溫度范圍:-540 氣源:大于0.2MPa小于0.85Mpa系統(tǒng)的功能要求 (1)分揀出金屬和非金屬 (2)分揀某一顏色塊 (3)分揀出金屬中某一顏色塊 (4)分揀出非金屬中某一顏色塊 (5)分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊 系統(tǒng)的控制要求 系統(tǒng)利用各種傳感器對待測材料進行檢測并分類。當待測物體經(jīng)下料裝置送入傳送帶后,依次接受各種傳感器檢測。如果被某種傳感器測中,通過相應的氣動裝置將其推入料箱;否則,繼續(xù)前行。其控制要求有如下9 個方面:(1)系統(tǒng)送電后,光電編碼器便可發(fā)生所需的脈沖(2)電機運行,帶動傳輸帶傳送物體向前運行(3)有物料時,下料汽缸動作,將物料送出(4)當電感傳感器檢測到鐵物料時,推汽缸1 動作(5)當電容傳感器檢測到鋁物料時,推汽缸2 動作(6)當顏色傳感器檢測到材料為某一顏色時,推汽缸3 動作 (7)其他物料被送到SD 位置時,推汽缸4 動作(8)汽缸運行應有動作限位保護(9)下料槽內無下料時,延時后自動停機第二章 控制系統(tǒng)的硬件設計 PLC控制系統(tǒng)的硬件設計,主要是根據(jù)被控制對象對PLC控制系統(tǒng)的功能要求,確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設備,選擇合適的PLC類型,并分配I/O點。系統(tǒng)系統(tǒng)的硬件的硬件結構結構框圖框圖根據(jù)控制要求,輸入應該有2個開關信號,6 個傳感器信號,包括電感傳感器、電容傳感器、顏色傳感器、備用傳感器,以及檢測下料的傳感器和計數(shù)傳感器。相應地,有 5 個汽缸運動位置信號,每個汽缸有動作限位和回位限位,共計10 個信號。輸出包括控制電動機運行的接觸器,以及5 個控制汽缸動作的電磁閥。共需I/O 點24 個,其中18 個輸入,6 個輸出。根據(jù)上面所確定的I/O 點數(shù),且該材料分揀裝置的控制為開關量控制。因此,選擇一般的小型機即可滿足控制要求。本系統(tǒng)選用西門子公司的S7-200系列CPU226 型PLC。它有24個輸入點,16個輸出點,滿足本系統(tǒng)的要求。檢測元件與執(zhí)行裝置的選擇步進電機的選擇 步進電機作為執(zhí)行機構用于帶動傳輸帶輸送物料前行,與旋轉編碼器連接在一起。可以通過控制脈沖個數(shù),來控制角位移量,從而達到準確定位的目的。同時,可以通過控制脈沖頻率來控制材料分揀裝置的可編程控制系統(tǒng)控制電機轉動的速度,達到調速的目的。步進電機選用的型號為42BYGH101。旋轉編碼器的選擇 旋轉編碼器是集光機電技術于一體的速度位移傳感器。它轉化為位移量,可對傳輸帶上的物料進行位置控制。傳送至相應的傳感器時,發(fā)出信號到PLC,以進行分揀,也可用來控制步進電機的轉速。本系統(tǒng)選用E6A2CW5C 旋轉編碼器電感式傳感器的選擇 電感式傳感器是利用電磁感應把被測的物理量如位移,壓力,流量,振動等轉換成線圈的自感系數(shù)和互感系數(shù)的變化,再由電路轉換為電壓或電流的變化量輸出,實現(xiàn)非電量到電量的轉換。本系統(tǒng)選用M18X1X40 電感傳感器電容式傳感器 本裝置中電容傳感器是用于檢測非金屬物料。顏色傳感器 選用TAOS公司生產的,型號為TCS230顏色傳感器。此傳感器為RGB(紅綠藍)顏色傳感器,可檢測目標物體對三基色的反射比率,從而鑒別物體顏色。光電編碼器 光電編碼器可以定義為:一種通過光電轉換,將輸至軸上的機械、幾何位移量轉換成脈沖或數(shù)字量的傳感器,它主要用于速度或位置(角度)的檢測。典型的光電編碼器由碼盤(Disk)、檢測光柵(Mask)、光電轉換電路(包括光源、光敏器件、信號轉換電路)、機械部件等組成。第三章 控制系統(tǒng)的軟件設計控制系統(tǒng)流程圖設計該系統(tǒng)可選擇連續(xù)或單次運行工作狀態(tài)。若為連續(xù)運行狀態(tài),則系統(tǒng)軟件設計流程圖中的汽缸4 動作后,程序再轉到開始;若為單次運行,則汽缸4 動作后停機。如果需要,該系統(tǒng)可在分揀的同時對分揀的材料進行數(shù)量的統(tǒng)計,這只需在各汽缸動作的同時累計即可。應用高速計數(shù)器編制程序,可以實現(xiàn)系統(tǒng)的定位控制功能。用高速計數(shù)器計數(shù)步進電機轉過的圈數(shù),來確定物料到達傳感器的距離,實現(xiàn)定位功能。定位時,電機停轉,計數(shù)器清零,傳感器開始工作,對物料進行分揀處理。在汽缸13 動作后,電機重新運行,高速計數(shù)器也重新計數(shù)。如果相應的傳感器沒有檢測到物體,則電機重新運行,高速計數(shù)器也重新計數(shù),繼續(xù)運行到下一位置。如果只對材料的某一特性進行分揀,比如只分揀金屬和非金屬,則只需對傳感器的安放或程序進行修改即可。控制系統(tǒng)流程圖 最后通過將寫好的程序輸入到PLC中,調試運行,即可實現(xiàn)以PLC 為主控制器,結合氣動裝置、傳感技術、位置控制等技術,現(xiàn)場控制產品的自動分揀。系統(tǒng)具有自動化程度高、運行穩(wěn)定、精度高、易控制的特點,可根據(jù)不同對象,稍加修改本系統(tǒng)即可實現(xiàn)要求。結論 物料分揀采用可編程控制器PLC 進行控制,能連續(xù)、大批量地分揀貨物,分揀誤差率低且勞動強度大大降低,可顯著提高勞動生產率。而且,分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設備無縫連接,實現(xiàn)對物料實物流、物料信息流的分配和管理。其設計采用標準化、模塊化的組裝,具有系統(tǒng)布局靈活,維護、檢修方便等特點,受場地原因影響不大。同時,只要根據(jù)不同的分揀對象,對本系統(tǒng)稍加修改即可實現(xiàn)求。本系統(tǒng)采用的可編程控制器,只要結合不同的傳感器,比如根據(jù)材料的屬性、尺寸的大小、物體的顏色等選擇相應的傳感器,就可對不同的物料進行分揀,具有廣泛的應用前景。致謝 本論文是在老師的悉心指導下完成的,論文從選題到寫作及最后的成稿,老師都給予了精心的指導和極大的幫助。借著畢業(yè)論文的這個機會,好好地總結一下了我在學校所學的各門課程,將它們分化理解,合理分類,融會貫通。也不愧四年來老師含辛茹苦的授課和課下的諄諄教導,以及同學間的團結互助。這次畢業(yè)設計,老師給予我們許多幫助,同時也為我們指明了方向。通過這次畢業(yè)設計,我們把以前所學都綜合起來,感覺自己的水平提高很多。我們了解到了做一個系統(tǒng)的基本常識,為我們以后從事技術工作打下良好的基礎。最后,再次向所有幫助過我,激勵過我,關心過我的人,致以最誠摯的謝意和最美好的祝福!
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