毕业设计（论文）
论文题目：基于PLC的物料分拣系统设计
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摘要
自动分拣系统是指能够识别物品属性并对物品进行分类传输的自动系统。自动分拣系统由传输供件同步导入装置、识别及控制系统、机械分拣机构及信息处理系统等组成。
本文主要介绍在自动生产线上通过PLC控制为核心,MCGS组态软件为监控软件，变频器、传感器和电磁阀为电气元件，气缸和电动机为动力设备来实现物料的分拣，然后把物料运输到生产线上。设计目的就是为企业减少劳动力，增加生产速度，大大加大企业的经济效益。我使用功能分析法，文献研究法，观察法，来对这一项目进行研究。研究的结果证明了自动分拣系统可以根据企业生产线的各种需要对物料进行分拣，具有较大的经济和社会意义。
关键词：PLC 、变频器、物料分拣
Abstract
Automatic sorting system is able to identify the item at tributes and items for the automatic classification of transm ission system. Automatic sorting system for by the transmissi on synchronization import composition of the device, to ident ify and control systems, mechanical sorting institutions and information processing systems, etc.
This paper describes the automatic production line PLC co ntrol MCGS configuration software for the monitoring software, inverter, sensors and solenoid valves, electrical components, cylinder and motor-powered equipment to achieve the sorting of materials, then transport the materials toproduction line . The design goal is for companies to reduce labor, increas e production speed, and greatly increase the economic efficie ncy of enterprises. I use functional analysis, documentary re search, observation, study of this project. The study shows that automatic sorting system based on the production line a variety of materials are sorted, have greater economic and social significance.
Keywords ：PLC、inverter、material、sorting
目录
第一章可编程序控制器 (1)
第一节PLC的发展历史 (1)
第二节 PLC的定义和特点 (1)
第三节 PLC的基本结构和基本原理 (2)
第二章物料分拣系统的工作过程和设备选择 (3)
第一节物料分拣系统的工作过程 (3)
第二节物料分拣系统的设备选择 (3)
第三节传感器 (7)
第三章物料分拣系统的设计图 (8)
第一节PLC外部端子接线图 (8)
第二节变频器端子接线图 (9)
第三节步进梯形图 (10)
第四节 PLC梯形图 (11)
第四章物料分拣系统的组态技术 (13)
第一节组态技术概述 (13)
第二节组态技术功能和优点 (13)
结束语 (15)
谢辞 (16)
参考文献 (17)
第一章可编程序控制器
第一节PLC的发展历史
在可编程序控制器诞生之前，是以继电器、接触器为主体的控制系统广泛应用于工业生产。1968年，为适应生产需要，美国通用汽车公司提出一种新型工业控制器。1969年，美国数字设备公司研制出世界上第一台可编程逻辑控制器，目的是取代继电器，这打开了新的控制技术发展的大门。紧接着美国MODICON公司也开发出同门的控制器。1971年，日本从美国引进这项技术，也研制出日本第一台可编程序控制器。1973年，西欧一些国家也相继开发出他们的可编程序控制器。我国则在1977年成功研制出以1个微处理器MC14500为核心的可编程序控制器，并用于工业生产。
PLC大约经历四个阶段：
(1)初级阶段：第一代PLC取代继电器，主要功能是逻辑运算和计时、计数功能。CPU由中小规模数字集成电路构成。第一代只采用了梯形图语言作为编程方式，尽管有些枯燥，但却形成了工厂的编程标准。
(2)扩展阶段：从20世纪70年代到70年代末期，PLC的扩展功能包括数据的传送、数据的比较和运算、模拟量的运算等功能。
(3)通讯阶段：20世纪70年代末期到80年代中期，PLC的产品与计算机相连，但是各个厂家联系不密切，独自经营，所以PLC迅速扩散到其他行业。
(4)开放阶段：20世纪80年代中期开始，PLC在开放功能上取得较大发展。主要在通信系统的开放，使各厂商的产品可以通信。此外，PLC开始采用标准化软件系统，增加高级语言编程，并完成了编程语言的标准化工作。这一阶段的产品主要有西门子公司的S7系列，AB公司的PLC-5,SLC500、德维森的V80和PPC11，加拿大ONLINE CONTROL公司与合控电气公司所开发的OPENPLC等。
PLC在以后的发展方向可以概括为：
（1)发展简易、经济的小型、微型PLC；
(2)致力于提高功能性价比；
(3)能研制出功能强大、系统庞大、技术完善的PLC。
第二节 PLC的定义和特点
一、PLC的定义
可编程序控制器简称PLC，是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟
式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设
计。
二、PLC的特点
(1)可靠性高、抗干扰能力强；
(2)编程简单、易于掌握；
(3)功能强、通用性好；
(4)设计、安装容易、维护工作量少；
(5)体积小、重量轻、功耗低。
第三节 PLC的基本结构和基本原理
一 PLC的基本结构
图1.1 PLC的基本组成
PLC的基本组成：
(1)中央处理单元；
(2)存储器；
(3)输入/输出接口；
(4)电源及外部设备。
二、PLC的工作原理
当PLC运行后，工作过程分为三个阶段：输入采样、用户程序执行和输出刷新。完成三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
第二章物料分拣系统的工作过程和设备选择
第一节物料分拣系统的工作过程
1、按下启动按钮X0，物料台检测到有物料，则变频器驱动电机，使圆盘转动，再由圆盘通道和机械手把物料送到物料分拣带上检测，以上动作实现了上料的过程。
2、把物料送到检测台。如果在4秒钟内检测不到物料，红灯闪烁，否则绿灯闪烁，机械手、电动机和变频器不动作，整个系统停止。当检测到物料时，物料提升到上限时，机械手臂先伸出，手爪夹紧物料后，手臂提升，再缩回，然后右旋，手臂伸出，下降，松开物料，手臂再提升，缩回，再回到左旋初始位置。
3、分拣台上光电传感器检测到物料时，启动传送带；当电感传感器检测到金属物质的物料时，活塞1伸出推动物料进入料槽再缩回；当到电容传感器检测到非金属的物料时，活塞2伸出推动物料进入料槽再缩回。当物料台再次检测到物料时，循环以上动作。
4、物料传输是通过机械手和三相异步电动机及变频器来实现，机械手可通过伸出，下降，夹紧物料，提升，缩回等动作将物料从物料台送到传输带上，而三相异步电动机启动传送带的动作及变频器改变传输带的速度。
5、在传输带上，光电传感器是启动传输带运行的信号，用电容传感器和电感传感器来分拣传输带上的物料，电感传感器可检测金属物质的物料，电容传感器可检测非金属的物料。这是实现分拣的动作。
第二节物料分拣系统的设备选择
一、三菱PLC的选型
I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%～20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。根据物料分拣系统的工作过程可知，系统的输入信号有19个，输出信号有16，因此选三菱FX2N-48MR。
表2.1 I/O分配表
二、三菱变频器的选择
在实践中常常将机械设备根据负载转矩特性不同，分为如下三类：
（1）恒转矩负载；
（2）恒功率负载；
（3）流体类负载。
2、根据负载特性选取适当控制方式的三菱变频器
三菱变频器的控制方式主要分为：V/f控制，包括开环和闭环；矢量控制，包括无速度传感器和带速度传感器控制；直接转矩控制；几种种方式的优缺点如下:
(1）V/f开环控制
优点：结构简单，调节容易，可用于通用鼠笼型异步电机；
缺点：低速力矩难保证，不能采用力矩控制，调速范围小；
主要采用场合：一般的风机，泵类节能调速或一台变频器带多台电机传动场合。
（2）V/f闭环控制
优点：结构简单，调速精度比较高，可用于通用性异步电机；
缺点：低速力矩难保证，不能采用力矩控制，调速范围小，要增加速度传感器；主要采用场合：用于保持压力，温度，流量，PH定值等过程场合。
（3）无速度传感器的矢量控制
优点：不需要速度传感器，力矩响应好、结构简单，速度控制范围较广；缺点：需要设定电机参数，须有自动测试功能；采用场合：一般工业设备，大多数调速场合。
（4）带有速度传感器的矢量控制
优点：力矩控制性能良好，力矩响应好，调速精度高，速度控制范围大；缺点：需要正确设定电机参数，需要自动测试功能，要高精度速度传感器；使用场合：要求精确控制力矩和速度的高动态性能应用场合。
（5）直接转矩控制
优点：不需要速度传感器，力矩响应好，结构较简单，速度控制范围较大；缺点：需要设定电机参数，须有自动测试功能；
采用场合：要求精确控制力矩的高动态性能应用场合，如起重机、电梯、轧机等。根据物料分拣系统可知，我们可选三菱FR-E500。三菱FR-E500介绍：（1）功率：7.5KW；
简易磁通矢量控制方式，实现1Hz时输出转矩达120%；
柔性PWM，实现低噪音运行；
内置PID，变频器/工频切换和可以实现多泵循环运行功能；
内置RS485通讯口；
使用长寿命元器件；
ID，15段速度等功能选择。
三菱FR-E500特点：
（1）更省能源；
（2）环保，寿命长，维护简单；
（3）最适用风扇；
（4）操作简单，网路化；
（5）适用全球化；
（6）丰富多彩的功能。
三、气动控制和执行元件
气动控制元件是控制气体压力、流量及运动方向的元件，如各种阀类；能完成一定逻辑功能的元件，如气动逻辑元件。气动控制元件按功能分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。
1、电磁阀
气动电磁阀工作原理：气动电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，气动电磁阀的每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边。气动电磁阀通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过气动电磁阀的油的压力来推动油刚的活塞，这样通过控制气动电磁阀的电磁铁的电流就控制了整个电磁阀的机械运动。
气动电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；气动电磁阀并不限于液压，气动；气动电磁阀用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压钢或电磁阀来控制。
图2.1 直动式电磁阀原理图
图2.1表示(五路二位)直动式电磁阀(常断型)结构的简单剖面图及工作
原理。起始状态，1，2进气；4，5排气；线圈通电时，静铁芯产生电磁力，使先导阀动作，压缩空气通过气路进入阀先导活塞使活塞启动，在活塞中间，密封圆面打开通道，1，4进气，2，3排气；当断电时，先导阀在弹簧作用下复位，恢复到原来的状态。
本设计可以采用二位二通的气动电磁阀，它操作轻便，又能快速实现气缸的正反转，易于实现自动化，因此应用广泛。
2、气缸
引导活塞在其中进行直线往复运动的圆筒形金属机件。工质在发动机气缸中通过膨胀将热能转化为机械能；气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而进步压力。涡轮机、旋转活塞式发动机等的壳体通常也称“气缸”。气缸的应用领域：印刷（张力控制）、半导体（点焊机、芯片研磨）、自动化控制、机器人等等。英文名：cylinder。
气缸-气缸种类气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械能的气动执行元件。气缸有作往复直线运动的和作往复摆动的两类。作往复直线运动的气缸又可分为单作用、双作用、膜片式和冲击气缸4种。
气缸的作用：将压缩空气的压力能转换为机械能，驱动机构作直线往复（运动、摆动和旋转运动。
气缸的分类：直线运动往复运动的气缸、摆动运动的摆动气缸、气爪等。气缸的结构：气缸是由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封件组成。
当传感器检测到物料时，活塞运动，然后自动缩回，所以我们可以选单作用气缸。
第三节传感器
（1）光电式传感器
光电式传感器，基于光电效应的传感器，在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。它除能测量光强之外，还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉等测量多种物理量，如尺寸、位移、速度、温度等，因而是一种应用极广泛的重要敏感器件。光电测量时不与被测对象直接接触,光束的质量又近似为零,在测量中不存在摩擦和对被测对象几乎不施加压力。因此在许多应用场合，光电式传感器比其他传感器有明显的优越性。其缺点是在某些应用方面，光学器件和电子器件价格较贵，并且对测量的环境条件要求较高。
（2）电感式传感器
电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。
(3)电容式传感器
电容式传感器也常常被人们称为电容式物位计，电容式物位计的电容检测元件是根据圆筒形电容器原理进行工作的，电容器由两个绝缘的同轴圆柱极板内电极和外电极组成，在两筒之间充以介电常数为e的电解质时，两圆筒间的电容量为C=2∏eL/lnD/d，式中L为两筒相互重合部分的长度；D为外筒电极的直径；d 为内筒电极的直径；e为中间介质的电介常数。在实际测量中D、d、e是基本不变的，故测得C即可知道液位的高低，这也是电容式传感器具有使用方便，结构简单和灵敏度高，价格便宜等特点的原因之一。
第三章物料分拣系统的设计图
第一节PLC外部端子接线图
图3.1 PLC外部接线图
如图3.1，当PLC投入运行时，按下启动，给出XO信号，物料通过圆盘升到上限，给出信号X11；在通过机械手一系列动作，给出X7、X5、X3、X4信号；传送到传送带时，光电传感器动作，给出X22信号；当有物料时，电机使传送带动作；电感传感器动作时，给出X20信号，让电磁阀动作推动气缸动作，给出
X14、X15信号；电容传感器动作时，给出X21信号，让电磁阀动作推动气缸动作，给出X16、X17信号。
第二节变频器端子接线图
图3.2 变频器端子接线图
如图3.2，L1,L2,L3接三相交流电，PE接地；U,V,W接三相电机；STF，RM 端子接PLC端子Y21；SD端子接COM5。
图3.3 步进梯形图
如图3.3，给出启动信号，整个系统开始运行。光电传感器开始检测物料，圆盘动作传送到底，机械手开始动作，把物料送到检测带上，传送带动作。在运输过程中，电感传感器有检测时，气缸1动作；电容传感器有检测时，气缸2动作。
图3.5 梯形图
程序运行过程分析如图3.5，按下启动按钮X0，物料驱动电机，这时Y0接通；此时光电传感器检测物料，X13动作，物料被圆盘提升，此时Y1接通；当上升到限位时，X11动作，此时接通Y2,机械手臂伸出，伸到限位时，X5动作，此时接通Y4，手爪下降；下降到限位时，X10动作，X2也动作，此时接通Y15，手爪抓紧；然后手臂缩回并到达限位，X6、Y3动作；这时手臂右旋并到达限位，X4和Y7动作；当机械手将物料送到分拣台时，光电传感器动作,X22动作，此时接通Y21，电机带动传送带，传送带动作，物料运动；当电感传感器动作时，X20动作，接通Y11，气缸推动物料，然后气缸缩回，Y10动作；当电容传感器动作时，X21动作，此时接通Y12，气缸推动物料，然后气缸缩回，接通Y13；整个系统结束，当需要急停时，按下X1，系统就会停止。
第四章物料分拣系统的组态技术
第一节组态技术概述
一、组态定义
组态软件是一种面向工业自动化的通用数据采集和监控软件，也称人机界面。用于数据采集与过程控制的专用软件。
二、组态发展
20世纪40年代，多数工业处于手工状态，人们凭经验和手工控制生产过程。50年代后，一些工厂企业的生产实现仪表化和自动化。生产过程中的关键参数普遍采用仪表进行显示。进入60年代，随着工业生产和电子技术的不断发展，开始大量采用气动、电动单元组合仪表对关键参数进行指示，计算机控制系统开始应用于控制，实现数字控制和设定值控制。70年代，随着计算机开发、应用和普及，对全厂或整个工艺流程的集中控制成为可能。
世界上第一款组态软件InTouch在20世纪80年代中期由美国Wonderware 公司开发。组态软件根据其提供的各种软件模块可以积木式搭建人机监控界面，不仅提高了自动化系统的开发速度，也保证了自动化应用的成熟性和可靠性。
当前的组态软件有国外的InTouch、Ifix、Citect、Wincc、RSView32、TraceMode,国内的组态王、力控、WebAccess、MCGS、开物、易控、杰控、世纪星及紫金桥组态软件等。
第二节组态技术功能和优点
一、组态软件的功能
（1）读写不同类型的PLC、仪表、智能模块和板卡，采集工业现场的各种信号，对工业现场进行监视和控制。
（2）可以以图形和动画等直观形象的方式呈现工业现场信息。
（3）可以将控制系统中的紧急工况及时通知给相关人员，使之及时掌控系统运行情况。
（4）可以对工业现场的数据进行逻辑运算和数字运算等处理，并将结果返回给控制系统。
（5）可以对控制系统得到的数据进行记录存储。
（6）可以将工程运行的状况、实时数据、历史数据、警告和外部数据库中的数据以及统计运算结果制成报表，供运行和管理人员参考。
（7）可以将不同系统数据联系和整合在一起。
（8）可以网络实现分布式监控，实现复杂的远程监控。
（9）可以根据需要干预生产现场或过程。
二、组态软件的优点
功能强大；
简单易学；
扩展性好；
实时多任务。
三、组态软件画面
图4.1 组态画面
如图4.1，当物料检测灯变成绿灯时，整个系统开始运行，否则灯变红，系统停止。系统运行时，转盘和机械手动作，把物料送到检测通道，传送带指示灯亮。当检测到金属物体时，灯变绿，然后电磁阀动作，电磁阀灯变绿，带动气缸，推动物料。当检测到非金属物体时，灯变绿，然后电磁阀动作，灯变绿，带动气缸，推动物料。
结束语
本文详细介绍了根据实际生产需要，采用PLC设计出了物料分拣系统，并用组态作为监控软件。物料分拣系统在现代自动化生产中具有很大的实用价值。在设计之前阅读了大量资料和文献，还请教了老师，从阅读资料中学到很多知识非常宝贵。在设计中遇到很多困难，比如说程序的设计、设备的选型、担心系统出现问题、设计是否合理、是否受到外界干扰、通讯能不能成功等。设计上一定有不完美的地方，物料分拣系统还需进步的改进，提高系统的优越性、可靠性。
谢辞
本文是在老师的悉心指导和精心培养下完成的。老师严谨的治学态度、缜密的思维方式、踏实的工作作风和对事业的执着以及对我的教导给我留下了深的印象，并使我终身受益。谨此对杨老师表达衷心的感谢和崇高的敬意。
材料分拣系统控制系统设计单片机
**大学**远程教育 毕业设计 题目：材料分拣系统控制系统设计（单片机） 入学年月 姓名代xxx 学号110xxxxx 专业机电一体化 联系方式 13xxxx 学习中心 xxxxx 指导教师XXXXXXX___ 完成时间 X月XX日 目录
1 绪论 (1) 1.1 自动分拣系统的定义 (1) 1.2 自动分拣系统研究现状及发展趋势 (1) 2 系统硬件设计 (2) 2.1 传感器的选型 (2) 2.1.1 电感式传感器 (2) 2.1.2 电容式传感器 (3) 2.1.3 颜色传感器 (5) 2.2 限位开关的设计 (6) 2.3 电磁阀的设计 (7) 2.4 PLC的选型 (8) 2.5 PLC输入输出接线端子图 (9) 3 系统软件设计 (10) 3．1 控制系统流程图设计 (10) 3.2 PLC梯形图程序设计 (11) 3.3 整体梯形图 (12) 3.4 PLC程序指令表 (12) 4 总结 (14) 参考文献 (15)
1 绪论 1．1 自动分拣系统的定义 自动分拣是指货物进入分拣系统到指定的分配位置为止，都是按照系统设定的指令靠自动装置来完成的。自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成。控制装置的作用是识别、接收和处理分拣信号，根据分拣信号的要求指示分类装置、按商品品种、按商品送达地点或按货主的类别对商品进行自动分类。这些分拣需求能够经过不同方式，如可经过条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式，输入到分拣控制系统中去，根据对这些分拣信号判断，来决定某一种商品该进入哪一个分拣道口。 1．2 自动分拣系统研究现状及发展趋势 中国自动分拣机的应用大约始于1980年代,近期的市场兴起和技术发展始于1997年。自动分拣的概念先在机场行李处理和邮政处理中心得到应用, 然后普及到其它行业。随着业界对现代化物流的实际需求的增长,各行业对高速精确的分拣系统的要求正在不断地提高。这一需求最明显地表现在烟草、医药、图书及超市配送领域, 并有望在将来向化妆品及工业零配件等领域扩展。这些领域的一个共同特点是产品的种类繁多、附加值高、配送门店数量多、准确性要求高和人工处理效率低等特点。
腾飞电子设计大赛设计课题：物料分拣系统PLC控制 系别电气工程系 组别第四组 组长陈强 组员李宏璋、高华、魏杰 指导老师严俊、华满香、钟燕科 完成时间2011年 11 月12日
一概述 PLC控制是目前工业上最常用的自动化控制方法，由于其控制方便，能够承受恶劣的环境，因此，在工业上优于单片机的控制。PLC将传统的继电器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体,专门为工业控制而设计,具有功能强、通用灵活、可靠性高、环境适应性强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点,因此在工业上的应用越来越广泛。 本文主要讲述PLC在材料分拣系统中的应用，利用可编程控制器( PLC) ,设计成本低、效率高的材料自动分拣装置。以PLC 为主控制器,结合气动装置、传感技术、位置控制等技术,现场控制产品的自动分拣。系统具有自动化程度高、运行稳定、精度高、易控制的特点,可根据不同对象,稍加修改本系统即可实现要求。 材料分拣装置是模拟自动化工业生产过程的微缩模型，它使用了PLC控制、传感器、位置控制、电气传动和气动等技术，可以实现不同材料的自动分选和归类功能，并可配置监控软件由上位机监控。该装置采用台式结构，配有S7-200型CPU、传感器（光电式、电感式、颜色、磁感应式）、旋转编码器、交流电动机、输送带、气缸、电磁阀、直流电源、空气过滤减压器等是典型的机电一体化教学实验装置。 本系统采用的可编程控制器，只要结合不同的传感器，比如根据材料的属性、尺寸的大小、物体的颜色等选择相应的传感器，就可对不同的物料进行分拣，具有广泛的应用前景。
二、系统的技术要求及指标 1、输入电压：AC200～240V（带保护地三芯插座） 消耗功率：250W 2、环境温度范围：0～40℃ 3、气源：大于且小于 4、分拣功能 （1）能实行对铁物质的分拣 （2）能对铝物质的分拣 （3）能对黄色塑料分拣 （4）能准确的排除废物（前1、2、3都不能满足的物料 本次任务要求： 1）当料仓传感器检测到有物料后，按照一定的时间间隔或按照输送带上物料间隔适当(如物料的间隔不小于某个规定值)的原则，由PLC控制上料汽缸将物料送至输送带上。 2）输送带把物料依次带到各分拣工位。物料经过各分拣工位时，工位上的传感器会检测出是符合检出条件(即材质或颜色是否满足设定条件)，PLC得到传感器发出的符合检出条件信号(即信号有效)时，控制相应汽缸动作将物料推出传送带，送入相应下料斗。 3）PLC要通过输送带电机轴上的编码器跟踪物料的位置，当物料在前3各 分拣工位均未检出时，由第四各工位上的汽缸将物料推出传送带，送入下料斗。 三、使用方法 1、气源由二联体左侧进气口连接?6气管，另一端接气源。（非长期使用，不要向油杯里注油） 2、接通电源（启动按钮） 3、将物料放进竖井式料槽 4、运行方式： a.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 到铁材料时，气缸1动作，将材料块推下。 b.电容传感器检测到铝材料时，气缸2动作将材料推下。 c.颜色传感器检测到非金属材料黄色块时，气缸3动作将材料块推下。 d.其它颜色非金属材料块送到SD位置时，气缸4动作将材料块推下。
毕 业 设 计（论文）
题目： 物料自动分拣装置的 PLC 控制系统设计
姓名
黄建 军
学号
20110103159
专业
机电一体化技术
年级
2011 级
指导教师
陆莲仕
完成时间 2013 年 11 月 25 日
物料自动分拣装置的 PLC 控制系统设计
目录
第一章 绪 论 ......................................1
1.1 物料自动分拣的意义.........................................................................1 1.2 设计任务要求.....................................................................................2 1.3 设计任务分析.....................................................................................2
第二章 物料自动分拣装置结构及总体设计方案 ........... 3
2.1 机械构造分布.....................................................................................3 2.2 设计方案.............................................................................................5
第三章 系统硬件设计 .................................6
3.1 基本结构.............................................................................................6 3.2 主要组成部件.....................................................................................6
第四章 系统软件设计 ................................ 17
4.1 I/O 分配表........................................................................................17 续表 ............................................................................................................. 18 4.2 接线图...............................................................................................19 4.3 软件控制流程图...............................................................................20 4.4 顺序控制功能图...............................................................................21 4.5 PLC 控制程序....................................................................................22
第五章 系统总成本估算 .............................. 28
5.1 系统使用的零部件...........................................................................28 5.2 系统总开支.......................................................................................29
第六章 毕业设计总结 ................................ 30
参考文献 ............................................ 31
目录 中文摘要 英文摘要 1绪论 1.1课题的背景和意义 1.2材料分拣系统国内外研究现状 1.3材料分拣系统特点 1.4PLC简介及特点 1.5本课题的设计内容 2材料分拣系统工作原理和总体设计 2.1工作原理 2.2总体设计 2.2.1结构设计 2.2.2系统结构组成 3PLC 控制系统的硬件设计 3.1系统主回路设计 3.2 PLC控制系统的设备组成 3.3 CPU及数字量扩展模块选择 4PLC控制系统的软件设计 4.1PLC程序结构 4.2PLC编程 4.3PID控制的功能指令 5结论 致谢 参考文献 （附录）
基于PLC的材料分拣系统 摘要 随着社会的不断进步，市场竞争的日趋激烈，各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，尤其在需要进行材料分拣的企业，以往一直采用人工分拣的方法，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，材料的自动分拣已成为企业的唯一选择。 本论文分析材料分拣系统的工作原理及系统的组成结构，采用稳定性较好的工控设备PLC对材料的运输、分拣进行实时控制。最后对系统的软硬件设计进行详细的介绍。本论文的材料分拣系统已在国内外许多实际的材料分拣系统中得到应用，并取得稳定可靠的运行效果和良好的节能效果。经实践证明该系统能极大的节省劳力，具有明显的经济效益和社会效益。 关键词：材料分拣；自动生产线；物料传送；PLC；
The material sorting system based on PLC Abstract With the development of society, market competition become very fierce.Every enterprise tries its best to improve production technology for improving the productivity efficiency, especially in the enterprises which need the technology of material sorting .Many years ago ,we use hand to sort material. This method has low production efficiency,but high production costs. So automatic sorting has become the only choice of enterprises. This paper analyzes the working principle of material sorting system and introduce the structure of the system.This system has used PLC which has a good stability.I use PLC to control the transportation of material and sorting. In the end, the system hardware and software designing were introduced in detail. The material sorting system in this paper has been used in many factories at home and abroad.And it has a stable and reliable performance and good effect in energy saving. Using this control system can save the labor and get obvious economic benefits and social benefits. Keywords: material sorting; Automatic production line; PLC;
摘要 可编程序控制器（PLC）是一种新型的通用的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，是功能加强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点。PLC的应用领域已经拓宽到了各个领域，PLC的发展历程在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。在传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。PLC最基本最广泛的用于开关量的逻辑控制，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制，顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机，印刷机，订书机，组合自动物料分拣机，磨床，包装等。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁，石油，化工，电力，建材，机械制造，汽车，轻纺，交通运输，环保及文化娱乐等各个行业，使用广泛。如今伴随着信息时代的到来，人们的生活水平日益提高，方便、快捷、自动、智能成为时代的主题，在现代家庭生活环境中，居家环境早已不仅仅局限在物理空间上，人们更为关注的是一个安全、方便、舒适的环境，自动化的电子产品自然成为人们追求的目标。 本设计将以PLC为核心设计了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案，在保留了原始物料分拣机的基本功能的同时又增加了一系列的实用功能并简化其电路结构，其将以控制方便，灵活，只要改变输入PLC的控制程序，便可改变分拣机的顺序，从而来达到控制灵活，一机多用的目的，实现工业的智能化。 关键字：PLC；自动物料分拣机；系统结构图
absraote With development of all kind of science technology and global economy, Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety.Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy toreasonablepneumatiatcompressedneceengththdirectionprocedurework.The inver ted pendulum is a typical high order system, with multi variable, non-linear, str ong-coupling, fleet and absolutely instable. It is representative as an ideal model to prove new control theory and techniques. During the control process, pendulu m can effectively reflect many key problems such as equanimity, robust, follow-u p and track, therefore.This paper studies a control method of double inverted pen dulum . First of all, the mathematical model of the double inverted pendulum is esta blished, then make a control design to double inverted pendulum on the mathema tical model, and determine the system performance index weightmatrix , by usin g genetic algorithm in order to attain the system state feedback control matrix. Fi nally, the simulation of the system is made by . After several test matrix value th e results are not satisfactory response, then we optimize matrix by using Genetic Algorithm. Simulation results show: The system response can meet the design re quirements effectively after Genetic Algorithm optimization. Small twisted paper broken machine for ordinarhome, not only can be used for minced meat. the system state feedback control matrix. Key word: PLC；cylinder；pneumatic loop；system strucer
摘要 本文在自动及分拣系统的原理的基础上，根据一定的分拣要求,对材料分拣进行了以三菱PLC为控制核心，设计出材料分拣控制系统的控制系统和监控系统。该材料分拣系统以PLC为主控制器,结合气动装置、传感器技术、可以进行现场控制产品的自动分拣。系统具有自动化程度高、运行稳定、分拣精度高、易控制的特点,对不同的分拣对象,稍加修改本系统即可实现要求。 对本系统完成其设计之后，进行了整体调试。在硬件部分，调试其各部分安装的位置及角度，使其材料物块的运行与传感器安装的角度适合。将硬件各部分的动作幅度进行调试之后，进行了软硬件综合调试，实现材料分拣系统中上料、传送与分拣的全过程。 关键词：材料分拣传感器气动装置 PLC
ABSTRACT This paper in the automatic and sort of the system based on the principle of, according to a certain sort the requirements, the sort of material with mitsubishi PLC to control the core, the design of the control system of sorting out material control system and monitoring system. The material sorting system mainly with PLC controller, combined with pneumatic device, the sensor technology, can the control the product to be automatic sorting. System has a high degree of automation, stable operation, high precision, easy to control sorting characteristics of different sort the object, slightly modify the system requirements can be realized. This system to accomplish the design after, the overall debugging. In the hardware part, its parts installation debugging the position and Angle, make its material content piece of run with the sensor installation Angle suitable. The hardware of the amplitude of each part of the action after the commissioning and integrated test software and hardware, and realize the material sorting system began to transmit and materials, and the whole process of the sort. Keywords:material sorting ，sensor ，Pneumatic device，PLC
毕业教学环节成果 （2017届） 题目基于PLC的物料分拣控制系统学院信息工程学院 专业电气自动化 班级自动化XXX 学号XXXXXXXXXXX 姓名XX 指导教师XXX 2017 年1月1日
XXXXXXXXXXXX毕业教学成果 目录 摘要 (1) ABSTRACT (1) 引言 (2) 1 物料分拣装置结构及总体设计 (3) 1.1 物料分拣装置的结构 (3) 1.2 物料分拣装置工作过程概述 (3) 1.3 系统的控制要求 (4) 2 物料分拣系统的控制方案 (4) 2.1 控制方案的确定 (4) 2.2 物料分拣控制系统框图的设计 (5) 3 元器件的选型 (6) 3.1 PLC的选型 (6) 3.2 传感器的选型 (6) 3.2.1 电感式传感器的选型 (6) 3.2.2 电容式传感器的选型 (7) 3.2.3 颜色传感器的选型 (9) 3.3 变频器的选型 (10) 4 硬件电路的设计 (10) 4.1 主电路的设计 (10) 4.2 I/O分配表 (11) 4.3 PLC接口电路设计 (11) 5 控制程序设计 (12) 5.1 编程思路 (12) 5.2 物料分拣控制系统的程序设计 (13) 6 系统调试 (17) 6.1联机调试 (18) 6.2调试结果 (18) 结论与谢辞 (19)
参考文献 (20) 附件1．程序清单 (21) 附件2．PLC外部接线图 (25) 附件3．流程图 (25)
基于PLC的物料分拣控制系统设计 信息工程学院电气自动化技术专业 XX 摘要:本文主要介绍了利用三菱PLC来完成物料分拣的自动控制,该PLC控制系统从利用传感器实现对物料的识别入手,结合气动元件进行对物料的分拣、传送,通过梯形图的形式来编写PLC程序从而实现对物料分拣系统整个过程的自动控制。基于可编程控制器的物料分拣系统具有性价比高、工作可靠、可根据分拣材料的不同进行简单程序修改就可以快速投入使用等特点，它将在今后自动化程度愈来愈高的生产过程中有着较高的实用价值和应用前景。 关键词: PLC 物料分拣自动控制 Design of material sorting control system based on PLC (Major of Electrical Autoimmunization Technology,Information and Engineering college, JinHua Polytechinc, XXX XXXX) Abstract:This paper mainly introduces the automatic control using MITSUBISHI PLC to complete the material sorting, the PLC control system to achieve recognition of the starting material from using the sensor, pneumatic components with sorting, material transfer, through the ladder form to write PLC program to realize the automatic control of the material sorting system the whole process of material sorting. System based on programmable controller with high performance, reliable work, according to the sorting of different materials simple program modifications can be quickly put into use, it will in the future production automation degree more and more high has a high practical value and application prospect. Keyword: PLC Material sorting automatic control
毕业设计 题目：物料分拣控制系统的设计（单片机） 专业机电一体化 班级 姓名 指导教师
目录 第一部分设计任务与调研 (3) 1.1 物料分拣目的和背景意义 (3) 1.2 物料分拣设计任务 (3) 1.3 物料分拣设计方法 (3) 第二部分设计说明 (5) 2.1 主要任务 (5) 2.2 设计方法 (5) 2.3 所使用步进电机说明....... 错误！未定义书签。 2.4 步进电机工作原理 (5) 2.5 步进工作特点 (6) 第三部分设计成果 (5) 3.1 分拣不同颜色流程图 (8) 3.2 分拣不同颜色程序 (8) 3.3 步进电机正转子程序 (10) 3.4 步进电机反转子程序 (11) 3.5 延时子程序及流程图 (12) 第四部分结束语 (14) 第五部分致谢 (15) 第六部分参考文献. (15)
第一部分设计任务与调研 1.1物料分拣目的和背景意义 随着社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，尤其在需要进行材料分拣的企业，以往一直采用人工分拣的方法，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，材料的自动分拣已成为企业的唯一选择。目前自动分拣已逐渐成为主流，因为自动分拣是从货物进入分拣系统送到指定的分配位置为止，都是按照人们的指令靠自动分拣装置来完成的。这种装置是由接受分拣指示情报的控制装置、计算机网络，把到达分拣位置的货物送到别处的的搬送装置。由于全部采用机械自动作业，因此，分拣处理能力较大，分拣分类数量也较多；另外组态软件的的发展，为物料分拣系统增添了新的活力。 自动分拣的概念先在机场行李处理和邮政处理中心得到应用, 然后普及到其他行业。随着业界对现代化物流的实际需求的增长,各行业对高速精确的分拣系统的要求正在不断地提高。这一需求最明显地表现在烟草、医药、图书及超市配送领域, 并有望在将来向化妆品及工业零配件等领域扩展。这些领域的一个共同特点是产品的种类繁多、附加值高、配送门店数量多、准确性要求高和人工处理效率低等特点。 1.2物料分拣设计任务 本设计是基于51单片机的物料分拣系统设计,能够根据根据物料特点进行分拣。本装置由两部分组成：送料装置和物料分拣装置。送料装置将物料通过一定的间隔连续的传送给物料分拣装置，物料分拣装置通过传送带件物料向前传送，到分拣口通过传感器的辨别，将不同颜色或材质的物料分拣出去。 1.3物料分拣设计方法 通过52单片机控制原理来设计物料分拣传感器，物料分拣传感器可以辨别
大学现代远程教育毕业设计题目：双坐标十字滑台的设计 入学年月____2014.11.24_______ 姓名____ _________ 学号_________ 专业___ ___ 联系方式__________ 学习中心______ ________ 指导教师_____ _________ 完成时间__2016__年__4__月__12__日
目录 1 绪论 (1) 1.1 自动分拣系统的定义 (1) 1.2 自动分拣系统研究现状及发展趋势 (1) 2 系统硬件设计 (2) 2.1 传感器的选型 (2) 2.1.1 电感式传感器 (2) 2.1.2 电容式传感器 (3) 2.1.3 颜色传感器 (5) 2.2 限位开关的设计 (6) 2.3 电磁阀的设计 (7) 2.4 PLC的选型 (8) 2.5 PLC输入输出接线端子图 (9) 3 系统软件设计 (10) 3．1 控制系统流程图设计 (10) 3.2 PLC梯形图程序设计 (11) 3.3 整体梯形图 (12) 3.4 PLC程序指令表 (12) 4 总结 (14) 参考文献 (15)
1 绪论 1．1 自动分拣系统的定义 自动分拣是指货物进入分拣系统到指定的分配位置为止，都是按照系统设定的指令靠自动装置来完成的。自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成。控制装置的作用是识别、接收和处理分拣信号，根据分拣信号的要求指示分类装置、按商品品种、按商品送达地点或按货主的类别对商品进行自动分类。这些分拣需求可以通过不同方式，如可通过条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式，输入到分拣控制系统中去，根据对这些分拣信号判断，来决定某一种商品该进入哪一个分拣道口。1．2 自动分拣系统研究现状及发展趋势 我国自动分拣机的应用大约始于1980年代,近期的市场兴起和技术发展始 于1997年。自动分拣的概念先在机场行处理和邮政处理中心得到应用, 然后普及到其他行业。随着业界对现代化物流的实际需求的增长,各行业对高速精确的分拣系统的要求正在不断地提高。这一需求最明显地表现在烟草、医药、图书及超市配送领域, 并有望在将来向化妆品及工业零配件等领域扩展。这些领域的一个共同特点是产品的种类繁多、附加值高、配送门店数量多、准确性要求高和人工处理效率低等特点。 随着社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，尤其在需要进行材料分拣的企业，以往一直采用人工分拣的方法，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，材料的自动分拣已成为企业的唯一选择。 目前自动分拣已逐渐成为主流，因为自动分拣是从货物进入分拣系统送到指定的分配位置为止，都是按照人们的指令靠自动分拣装置来完成的。这种装置是由接受分拣指示情报的控制装置、计算机网络，把到达分拣位置的货物送到别处的的搬送装置。由于全部采用机械自动作业，因此，分拣处理能力较大，分拣分类数量也较多；另外组态软件的的发展，为物料分拣系统增添了新的活力。
韶关学院 毕业设计 题目: 基于PLC的物料分拣机械手自动化控制 系统设计 学生姓名：陈浩 学号: 12101102015 系（院）: 物理与机电工程学院自动化系 专业：自动化专业 班级：2012级2班 指导教师姓名及职称：韩竺秦讲师
起止时间：2015年10月一2016年_5_月
基于PLC的机械手分拣控制系统设计 摘要：在现今的生活上,科技日新月益的进展之下,机械手在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。它可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳动，可以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全。机械手臂的应用也将会越来越广泛，机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备，作业的准确性和环境中完成作业的能力。因此被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 结合近年来整个机械手的发展，并分析了机械手系统和机械手方面的设计，提出了用气 动驱动和PLC控制设计方案。考虑了软、硬件各自的特点，对物料分拣机械手的整体结构、 驱动系统、执行结构和控制系统进行了分析和设计，我们可以采用整体化的设计思想并进行 互补和优化。在气动驱动和PLC控制设计方案中，其驱动系统中采用气动驱动，控制系统中选择PLC的控制单元来完成系统功能的初始化、机械手的移动、故障报警，分拣等功能。我 们很容易得出了一种简单、易于实现、理论意义明确的控制策略。 通过以上部分的分析，得出了经济，实用，高可靠的材料分拣机械手设计方案，对于其他经济的PLC控制系统的设计也有一定的参考价值。 关键词：机械手；触摸屏（HMI）;可编程控制器（PLC）;自动化控制；物料分拣
毕业设计（论文） 开题报告 题目：物料自动分拣系统 学院：电气与电子信息工程学院 专业名称：电气工程及其自动化 学号： 学生姓名： 指导教师： 2015 年12 月12 日
1、课题来源 我的研究题目是《物料自动分拣系统》，该课题是在老师的指导下完成的自选题目。自动化的程度是工作发展程度的标志，自动分拣正是自动化中的一个必不可的部分，而PLC控制分拣装置以其成本低，效率高的优点，已经成为主流，他可以根据设定的程序无人的，高效的工作，维护费用极少。由于全部采用机械自动化作业，因此，分拣处理能力较大，分拣分类数量也较多。节省了大量的人力劳动，减少了企业的额外支出，是企业节省成本最好的方法。 尤其在需要进行材料分拣的企业，以往一直采用人工分拣的方法，由于人工作的个人限制性，因人而致使有的生产效率很低，误差多，生产成本高，企业的竞争能力差，阻碍了企业的正常发展。所以分拣装置人PLC控制系统必然会取代人工的分拣工作。这也正是其能够迅猛发展的根本原因，好是社会和企业发展的必然。随着工业的越来越发展，业水平的越来越高，自动分拣装置完全取代人工作业是必须的也是必然的。 2、研究目的意义 分拣系统中物料传感器以及气缸应自动化设备更新时的需要，可以大量代替单调往复或高精度需求的工作，在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。它可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳动。可以实现生产的机械化和自动化，能在高温、腐蚀及有毒气体等环境下操作以保护人身安全，可以广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工业和原子能等部门。分料盘在物料分拣中起着关键作用，安装在其内部的步进电机的驱动将使分料盘发生相应的动作来达到物料的最终分拣。由于同样实现了自动化分拣，因此在现代工业中也较广泛地使用。可编程控制器(PLC)是以中央处理器为核心，综合了计算机和自动控制等先进技术，具有可靠性高、功能完善、组合灵活、编程简单、功耗低等优点，已成为目前在物料分拣控制系统中使用最多的控制方式。使用PLC的自动控制系统具有体积小，可靠高，故障率低，动作精度高等优点。使其适应了工业等的需要。本课题试图开发PLC对物料与分拣物料的控制，并借助必要的精密传感器，使其能够对不同颜色以及种类的物料按预先设定的程序进行分拣，适用于可变换生产品种的中小批量自动化生产，广泛应用于柔性生产线。
毕业设计（论文）题目：物料自动分拣系统 教学院：电气与电子信息工程学院 专业名称：电气工程及其自动化 学号： 学生姓名：
指导教师： 年月日 摘要 PLC技术，控制起来非常简便，并且它能够承受高温及其他的恶劣的环境条件，所以plc比起单片机来，工业上优先使用plc，它已经成为了当代工业流水线和企业最受欢迎的自动化控制方法。 PLC技术融合了传统的继电控制技术，现代的计算机技术，以及发达的通信技术，专门为了工业应用和工厂设备而设计。并且具有：使用方便，编程简单，功能强，性价比高，可靠性强，抗干扰能力强，适应性强，后期处理、维修简单方便等诸多优点，比起单片机来更加可靠与实用，这就是人们选择plc的“内”因。再加上plc小巧的外形包装，超低的重量，和超小的功耗这些“外”因，使得plc越来越受工业企业的推崇与喜爱。 本文论述物料自动分拣系统，主要应用PLC技术，辅助以启动装置，位置技术，现场总线技术，电机拖动原理，电气传动技术，传感技术，自动检测技术等设计而成，对大批的物料进行自动分拣的工作，完成分门别类的放置物料。本系统具有很多的优点，例如，运行起来比较稳定，精度与敏捷度，自动化的程度都很高，而且非常便于使用和控制，如果你想使用它来分装另一批货物的话，只需要动动手指，对本系统稍加修改，对本程序稍作处理即可。
关键词:plc；可编程控制器；分拣装置系统；控制系统；感应系统
ABSTRACT PLC technology, control is very simple, and it can withstand high temperatures and other harsh environmental conditions, so PLC than SCM, industry give priority to the use of PLC, it has become the automatic control method of the most popular contemporary and industrial assembly enterprises. PLC technology combines the traditional relay control technology, modern computer technology and communication technology developed, specifically for industrial applications and factory equipment and design. And has the merits of easy use, simple programming, strong function, high price, high reliability, strong anti-jamming ability, strong adaptability, post processing, maintenance is simple and convenient, compared with the single chip microcomputer to more reliable and practical, this is what people choose PLC "in". Plus PLC compact appearance package, low weight, and small power consumption for these "outside", makes the PLC more and more respected and loved in industrial enterprises. In this paper, automatic material sorting system, the main application of PLC technology, aided by starting device, location technology, field bus technology, driving principle of the motor, the electric transmission technology, sensor technology, automatic detection technology and design, for a large number of material for automatic sorting, complete categories of placing the material. The system has many advantages, for example, up and running stability, precision and agility, high degree of automation, and very easy to use and control, if you want to use it to packaging another batch of goods, only need to fingertips, of the system slightly Acacius change of the programs are slightly can handle. Key words: PLC; programmable logic controller; sorting device system; control system; induction system 目录