1、摘要PLC空制是目前工業上最常用的自動化控制方法，由于其控制方便，能夠承受惡劣的 環境，因此，在工業上優于單片機的控制。PLC各傳統的繼電器控制技術、計算機技術和通信技術融為一體 ,專門為工業控制而設計 , 具有功能強、通用靈活、可靠性高、環境適應 性強、編程簡單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優點 ,因此在工業上的 應用越來越廣泛。本設計主要講述PLC在材料分揀系統中的應用，利用可編程控制器 （PLC）,設計成本 低、效率高的材料自動分揀裝置。以 PLC 為主控制器 , 結合氣動裝置、傳感技術、位置控 制等技術 , 現場控制產品的自動分揀。 系統具有自動化程度高、運行穩定、精度高

2、、易控 制的特點。本設計的基本內容是，以可編程控制器 PLC 為主控制器 , 結合氣動裝置、傳感 技術、位置控制等技術 , 完成對物料的檢測和控制分揀裝置的自動分揀。同時，還要根據 不同的分揀對象，對本系統稍加修改即可實現要求，使本設計具有一定的靈活性。關鍵詞 : 可編程控制器；分揀裝置；控制系統；傳感器目錄1 問題的提出 . 11.1 課題背景及研究意義 11.2 國內外現狀 11.3 設計的內容及目的 21.4 材料分揀裝置結構及控制要求 21.5 材料分揀裝置工作過程概述 21.6 系統的技術指標 31.7 系統的設計要求 41.7.1 功能要求 . 41.7.2 系統的控制要求 . 4

3、2 控制系統的硬件設計 . 52.1 系統的硬件結構 52.2 系統關鍵技術 52.2.1 確定 I/ O 點數 52.2.2 PLC 的選擇 . 62.2.3 PLC 的輸入輸出端子分配 62.2.4 PLC 輸入輸出接線端子圖 72.3 檢測元件與執行裝置的選擇 72.3.1 旋轉編碼器 . 72.3.2 電感傳感器 . 92.3.3 電容傳感器 . 102.3.4 顏色傳感器 . 112.3.5 光電傳感器 . 122.3.6 步進電機 . 133 控制系統的軟件設計 . 143.1 控制系統流程圖設計 143.2 控制系統程序設計 154 控制系統的調試 . 205 結論 . 21致

4、謝. 22參考文獻 . 23附錄 A 系統設計程序清單 . 24附錄 B 程序語句表 . 28中國礦業大學銀川學院畢業設計1問題的提出1.1課題背景及研究意義分揀是把很多貨物按品種從不同的地點和單位分配到所設置的場地的作業。按分揀的 手段不同，可分為人工分揀、機械分揀和自動分揀。目前自動分揀已逐漸成為主流，因為自動分揀是從貨物進入分揀系統送到指定的分配 位置為止，都是按照人們的指令靠自動分揀裝置來完成的。這種裝置是由接受分揀指示情 報的控制裝置、計算機網絡，把到達分揀位置的貨物送到別處的的搬送裝置。由于全部采 用機械自動作業，因此，分揀處理能力較大，分揀分類數量也較多。隨著社會的不斷發展，市場

5、的競爭也越來越激烈，因此各個生產企業都迫切地需要改 進生產技術，提高生產效率，尤其在需要進行材料分揀的企業，以往一直采用人工分揀的 方法，致使生產效率低，生產成本高，企業的競爭能力差，材料的自動分揀已成為企業的 唯一選擇。針對上述問題，利用 PLC技術設計一種成本低，效率高的材料自動分揀裝置， 在材料分揀過程中具有重要的意義。物料分揀采用可編程控制器 PLC進行控制，能連續、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，分揀系統能靈活地與其他物流設 備無縫連接，實現對物料實物流、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，具有系統布局靈活，維護、檢

6、修方便等特點，受場地原因影響不大。1.2國內外現狀二次大戰以后，自動分揀系統逐漸開始在西方發達國家投入運行，成為發達國家物流 中心、配送中心或流通中心所必須的設施條件之一，但因其要求使用者必須具備一定的經 濟技術條件，因此，在發達國家，物流中心、配送中心或流通中心不用自動分揀系統的情 況也很普遍。我國分揀設備的研發和應用起步較晚，與國外比約晚20年左右。前期主要受歷史因素影響，相當長的時期內只停留在研究和中試階段，改革開放以來，通過國外產品引進及 與國外專業廠商技術合作與交流，引入了國外先進技術和理念，國內對分揀設備的研制越 來越成熟，應用也越來越多。早期主用應用于在郵政行業，生產和流通領域運

7、用的并不是 太多。近幾年，輸送分揀系統由于它能有效地解決生產分揀過程人工作業運行成本高、效率低等弊病，所以應用越來越廣泛。1.3設計的內容及目的PLC控制分揀裝置涵蓋了 PLC技術、氣動技術、傳感器技術、位置控制技術等內容， 是實際工業現場生產設備的微縮模型。應用PLC技術結合氣動、傳感器和位置控制等技術，設計不同類型材料的自動分揀控 制系統。本系統的設計以PLC為主控電器，將PLC和物料傳感器結合起來，結合氣動裝置、 位置控制技術，完成對物料的檢測和分揀裝置控制。PLC在物料自動分檢系統中的應用，主要包括：傳感器的原理和使用方法，設計電氣原理圖，PLC選型及I/O分配，PLC的硬件系統，控制

8、程序等，達到學用結合的目的。1.4材料分揀裝置結構及控制要求PLC控制分揀裝置涵蓋了 PLC技術、氣動技術、傳感器技術、位置控制技術等內容， 是實際工業現場生產設備的微縮模型。本章主要介紹分揀裝置的工藝過程及控制要求。要想進行PLC控制系統的設計，首先必須對控制對象進行調查，搞清楚控制對象的工 藝過程、工作特點，明確控制要求以及各階段的特點和各階段之間的轉換條件。1.5材料分揀裝置工作過程概述如圖1-1所示為本分揀裝置的結構示意圖。2中國礦業大學銀川學院畢業設計3中國礦業大學銀川學院畢業設計氣體壓縮機vSBW4|sBW3汽 缸4汽 缸3汽 缸1汽 缸2SBW1SFW1Osd 6c O£

9、;R 0坂卸料槽SBW:汽缸冋位限位;SA:電感傳感器; SFW:汽缸動作限位;SB:屯容傳感器； SC:曲色傳感制;SD:備甬傳感幕； SN：下料傳感器SNiSFW5圖1-1材料分揀裝置結構示意圖它采用臺式結構，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，分別固定在網板上，且允許重新安裝傳感器排列位置或選擇網 板不同區域安裝。系統上電后，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

10、出 信號給PLC，PLC控制輸送帶繼續運轉，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，完成分揀任務。1.6系統的技術指標輸入電壓：AC200- 240V （帶保

11、護地三芯插座）消耗功率：250W環境溫度范圍：-540 °C4中國礦業大學銀川學院畢業設計氣源：大于0.2MPa切小于0.85Mpa1.7系統的設計要求系統的設計要求主要包括功能要求和控制要求，進行設計之前，首先應分析控制對象 的要求。1.7.1功能要求材料分揀裝置應實現基本功能如下（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1.7.2系統的控制要求系統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

12、應的氣動裝置將其推入料 箱；否則，繼續前行。其控制要求有如下 9個方面：（1）系統送電后，光電編碼器便可發生所需的脈沖（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2控制系統的硬件設計PLC空制系統的硬件設計，主要是根據被控制對象對 PLC空制系統的功能要求，確定系 統所需的用戶輸入、輸出設備，選擇合

13、適的 PLC類型，并分配I/O點。2.1系統的硬件結構設計系統的硬件結構框圖，如圖2-1所示。圖2-1系統的硬件結構框圖2.2系統關鍵技術系統關鍵技術即分析控制系統的要求，確定I/O點數，選擇PLC勺型號，然后進行I/O 分配。2.2.1確定I/ O 點數根據控制要求，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。222 PL

14、C 的選擇根據上面所確定的I/O 點數，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，滿足本系統的要求。2.2.3 PLC的輸入輸出端子分配根據所選擇的PLC型號，對本系統中PLC勺輸入輸出端子進行分配，如表2-1所示表2-1 材料分揀裝置PLC輸入/輸出端子分配表西門子PLC(I/O)分揀系統接口 （I/O）備注I0.0UCP（計數傳感器）接旋轉編碼器I0.1SN（下料傳感器）判斷下料有無I0.2SA（電感傳感器）I0.3SB（電容傳感器）I0.4SC（顏色傳感器）I0.

15、5SD（備用傳感器）I0.6SFW1（推氣缸1動作限位）輸I0.7SEW2（推氣缸2動作限位）入I1.0SFW3（推氣缸3動作限位）部I1.1SFW4（推氣缸4動作限位）分I1.2SFW5（下料氣缸動作限位）I1.3SBW1（推氣缸1回位限位）I1.4SBW2（推氣缸2回位限位）I1.5SBW3（推氣缸3回位限位）I1.6SBW4（推氣缸4回位限位）I1.7SBW5（下料氣缸回位限位）I2.0SB1（啟動）I2.1SB2（停止）Q0.0M（輸送帶電機驅動器）輸出Q0.1YV1（推氣缸1電磁閥）Q0.2YV2（推氣缸2電磁閥）部Q0.3YV3（推氣缸3電磁閥）分Q0.4YV4（推氣缸4電磁閥）Q

16、0.5YV5（下料氣缸電磁閥）224 PLC輸入輸出接線端子圖根據表1可以繪制出PLC勺輸入輸出接線端子圖，如圖2-2所示計數傳感器 下料傳感器 電感傳感器 電吝傳感器 顏邑傳感器 備用傳感器SN SA SRA Q sc己SBSB210.000.0(0410,2Q0.110.3G0210.410,5QO 二10.610.7QO-411.0QO.511.111.211.311.4IK5I1G11.7E? 0I2 t SV-CPU226INfIL圖2-2 PLC輸入輸出接線端子圖2.3檢測元件與執行裝置的選擇主要是對旋轉編碼器和各個傳感器的選擇，并對其作簡要介紹。2.3.1旋轉編碼器旋轉編碼器是與

17、步進電機連接在一起，在本系統中可用來作為控制系統的計數器，并提供脈沖輸入。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。本系統選用 E6A2CW5旋轉編碼器,原理如圖2-3所示。圖2-3旋轉編碼器原理示意圖旋轉編碼器介紹：旋轉編碼器是用來測量轉速的裝置。技術參數主要有每轉脈沖數（幾 十個到幾千個都有），和供電電壓等。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。單路輸出是指旋 轉編碼器的輸出是一組脈沖，而雙路輸出的旋轉編碼器輸出兩組相位差90度的脈沖，通過這兩組脈沖不僅可以測量轉速，還可以判斷旋轉的方向。編碼器如以信號原理來分，

18、可 分為增量脈沖編碼器（SPC和絕對脈沖編碼器（APC兩者一般都應用于速度控制或位置 控制系統的檢測元件。編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料，玻璃碼盤是在玻璃上沉積 很薄的刻線，其熱穩定性好，精度高，金屬碼盤直接以通和不通刻線，不易碎，但由于金 屬有一定的厚度，精度就有限制，其熱穩定性就要比玻璃的差一個數量級，塑料碼盤是經 濟型的，其成本低，但精度、熱穩定性、壽命均要差一些。工作原理如下：由一個中心有軸的光電碼盤，其上有環形通、暗的刻線，有光電發射和接收器件讀取，獲得四組正弦波信號組合成 A B C D,每個正弦波相差90度相位差（相對于一個周波為360度），將C、D信號反向，疊加在A、B兩相

19、上，可增強穩定信號；另每轉輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位。由于A、B兩相相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉與反轉，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位 參考位。分辨率：編碼器以每旋轉 360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也稱解析分 度、或直接稱多少線，一般在每轉分度 510000線。信號輸出：信號輸出有正弦波（電流或電壓），方波（TTL、HTL，集電極開路（PNR NPN，推拉式多種形式，其中TTL為長線差分驅動（對稱A，A-; B, B-; Z，Z-），HTL也稱推拉式、推挽式輸出，編碼器的信號接收設備接口應與編 碼器對應。信號連接：編碼器的脈沖信號一般連接計數

20、器、PLC計算機，PLC和計算機連接的模塊有低速模塊與高速模塊之分， 開關頻率有低有高。如單相聯接，用于單方向計數， 單方向測速。A、B兩相聯接，用于正反向計數、判斷正反向和測速。A B、Z三相聯接，用于帶參考位修正的位置測量。A、A-，B B-, Z、Z-連接，由于帶有對稱負信號的連接，電流對于電纜貢獻的電磁場為 0，衰減最小，抗干擾最佳，可傳輸較遠的距離。對于TTL的帶有對稱負信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達150米。對于HTL的帶有對稱負信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達 300米。2.3.2 電感傳感器電感式接近開關屬于有開關量輸出的位置傳感器，用來檢測金屬物體。它由LC高頻振蕩器和

21、放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個能產生電磁場的振蕩感應頭時，使 物體內部產生渦流。 這個渦流反作用于接近開關，使接近開關振蕩能力衰減，內部電路 的參數發生變化。 由此，可識別出有無金屬物體接近，進而控制開關的通或斷。本系統 選用M18X1X40電感傳感器。接線圖如圖2-4，原理圖如圖2-5。圖2-4M18X1X40 DC二線常開式電感傳感器接線圖感應磁罐圖2-5電感傳感器工作原理圖電感傳感器介紹：由鐵心和線圈構成的將直線或角位移的變化轉換為線圈電感量變化的傳感器，又稱電感式位移傳感器。這種傳感器的線圈匝數和材料導磁系數都是一定的, 其電感量的變化是由于位移輸入量導致線圈磁路的幾何尺寸變

22、化而引起的。當把線圈接入 測量電路并接通激勵電源時，就可獲得正比于位移輸入量的電壓或電流輸出。電感式傳感 器的特點是：無活動觸點、可靠度高、壽命長；分辨率高；靈敏度高；線性度高、重復性好；測量范圍寬（測量范圍大時分辨率低）；無輸入時有零位輸出電壓，引起 測量誤差；對激勵電源的頻率和幅值穩定性要求較高；不適用于高頻動態測量。電感 式傳感器主要用于位移測量和可以轉換成位移變化的機械量（如力、張力、壓力、壓差、 加速度、振動、應變、流量、厚度、液位、比重、轉矩等）的測量。常用電感式傳感器有 變間隙型、變面積型和螺管插鐵型。在實際應用中，這三種傳感器多制成差動式，以便提 高線性度和減小電磁吸力所造成的

23、附加誤差。233電容傳感器電容傳感器也屬于具有開關量輸出的位置傳感器，是一種接近式開關。它的測量頭通常是構成電容器的一個極板，而另一個極板是待測物體的本身。當物體移向接近開關時， 物體和接近開關的介電常數發生變化，使得和測量頭相連的電路狀態也隨之發生變化。由 此,便可控制開關的接通和關斷。本系統選用E2KX8ME1電容傳感器，接線圖可參考圖2-5， 原理圖如圖2-6。感應電扱感應電扱鋁材料鋁材料被測電容呈被測電容呈F/F/V 變 換信D處理開關輸出圖2-6電容傳感器工作原理圖電容傳感器介紹：用電測法測量非電學量時，首先必須將被測的非電學量轉換為電學 量而后輸入之。通常把非電學量變換成電學量的元

24、件稱為變換器；根據不同非電學量的特 點設計成的有關轉換裝置稱為傳感器，而被測的力學量（如位移、力、速度等）轉換成電 容變化的傳感器稱為電容傳感器。從能量轉換的角度 而言，電容變換器為無源變換器，需要將所測的力學量轉換成電壓或電流后進行放大和處 理。力學量中的線位移、角位移、間隔、距離、厚度、拉伸、壓縮、膨脹、變形等無不與 長度有著密切聯系的量；這些量又都是通過長度或者長度比值進行測量的量，而其測量方 法的相互關系也很密切。另外，在有些條件下，這些力學量變化相當緩慢，而且變化范圍 極小，如果要求測量極小距離或位移時要有較高的分辨率，其他傳感器很難做到實現高分辨率要求，在精密測量中所普遍使用的差動

25、變壓器傳感器的分辨率僅達到15卩m數量級;而有一種電容測微儀，他的分辨率為0.01卩m比前者提高了兩個數量級，最大量程為 ioo土5卩m因此他在精密小位移測量中受到青睞。對于上述這些力學量，尤其是緩慢變化或微小量的測量，一般來說采用電容式傳感器進行檢測比較適宜，主要是這類傳感器具有以下突出優點：(1) 測量范圍大其相對變化率可超過100%(2) 靈敏度高，如用比率變壓器電橋測量，相對變化量可達10-7數量級；(3) 動態響應快，因其可動質量小，固有頻率高，高頻特性既適宜動態測量，也可靜態測量；(4) 穩定性好由于電容器極板多為金屬材料， 極板間襯物多為無機材料，如空氣、玻璃、 陶瓷、石英等；因

26、此可以在高溫、低溫強磁場、強輻射下長期工作，尤其是解決高溫高壓 環境下的檢測難題。2.3.4顏色傳感器選用TAO公司生產的，型號為TCS23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。TCS23傳感器引腳如圖2-7所示1 了ssoS2nt rvcc7SI64OH5陣列電流到頻率 轉換器si) sf圖2-7 TCS230顏色傳感器RGB顏色傳感器介紹:TCS230是美國TAOS公司生產的一種可編程彩色光到頻率的轉換器。該傳感器具有分辨率高、可編程的顏色選擇與輸出定標、單電源供電等特點；輸出為數字量，可直接與微處理器連接。它把可配置的硅光電

27、二極管與電流頻率轉換器集成在 個單一的CMO電路上，同時在單一芯片上還集成了紅綠藍 (RGB三種濾光器，是業界第一 個有數字兼容接口的RGB彩色傳感器。TCS230的輸出信號是數字量，可以驅動標準的 TTL或CMO邏輯輸入，因此可直接與微處理器或其它邏輯電路相連接。由于輸出的是數字量， 并且能夠實現每個彩色信道10位以上的轉換精度，因而不再需要 A/D轉換電路，使電路 變得更簡單。TCS23C采用8引腳的SOIC表面貼裝式封裝，在單一芯片上集成有64個光電 二極管。這些二極管共分為四種類型。其中16個光電二極管帶有紅色濾波器，16個光電二極管帶有綠色濾波器，16個光電二極管帶有藍色濾波器，其余

28、16個不帶有任何濾波器， 可以透過全部的光信息。這些光電二極管在芯片內是交叉排列的，能夠最大限度地減少入 射光幅射的不均勻性，從而增加顏色識別的精確度；另一方面，相同顏色的16個光電二極管是并聯連接的，均勻分布在二極管陣列中，可以消除顏色的位置誤差。工作時，通過 兩個可編程的引腳來動態選擇所需要的濾波器。該傳感器的典型輸出頻率范圍從2Hz500kHz,用戶還可以通過兩個可編程引腳來選擇 100% 20%或 2%勺輸出比例因子，或電源 關斷模式。輸出比例因子使傳感器的輸出能夠適應不同的測量范圍，提高了它的適應能力。當入射光投射到TCS23C上時，通過光電二極管控制引腳 S2、S3的不同組合，可以

29、選 擇不同的濾波器；經過電流到頻率轉換器后輸出不同頻率的方波 （占空比是50%）,不同的 顏色和光強對應不同頻率的方波；還可以通過輸出定標控制引腳 S0 S1選擇不同的輸出 比例因子，對輸出頻率范圍進行調整，以適應不同的需求。S0 S1用于選擇輸出比例因子或電源關斷模式；S2、S3用于選擇濾波器的類型；OE是頻率輸出使能引腳，可以控制輸出的狀態，當有多個芯片引腳共用微處理器的輸入引腳 時，也可以作為片選信號；OUT是頻率輸出引腳，GND是芯片的接地引腳，VCC為芯片提供 工作電壓。表2是S0 S1及S2、S3的可用組合。表 2-2 S0、S1 及 S2、S3的組合選項S0S1輸出頻率定標S2S

30、3濾波器類型LL關斷電源LL紅色LH20%LH藍色HL20%HL無HH100%HH綠色2.3.5光電傳感器光電傳感器是一種小型電子設備，它可以檢測出其接收到的光強的變化。用來檢測物 體有無的光電傳感器是一種小的金屬圓柱形設備，發射器帶一個校準鏡頭，將光聚焦射向 接收器，接收器出電纜將這套裝置接到一個真空管放大器上。在金屬圓筒內有一個小的白 熾燈做為光源。這些小而堅固的白熾燈傳感器就是今天光電傳感器的雛形。本系統選用FPG系列小型放大器內藏型光電傳感器。原理如圖2-8所示，其中負載可接至PLC主電賂DCloa-S8.4V圖2-8 FPG光電傳感器原理圖光電傳感器介紹：光電傳感器是指能夠將可見光轉

31、換成某種電量的傳感器。光電傳感 器采用光電元件作為檢測元件，首先把被測量的變化轉變為信號的變化，然后借助光電元 件進一步將光信號轉換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件3部分組成。光電傳感器是將光信號轉換為電信號的光敏器件。它可用于檢測直接引起光強變化的 非電量，也可用來檢測能轉換成光量變化的其他非電量。光電檢測方法具有精度高、反應 快、非接觸等優點，而且可測參數多。傳感器的結構簡單，形式靈活多樣，體積小。近年 來,隨著光電技術的發展，光電式傳感器已成為系列產品，其品種及產量日益增加，用戶 可根據需要選用各種規格的產品，它在機電控制、計算機、國防科技等方面的應用都非常 廣泛。2.

32、3.6步進電機步進電機作為執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，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42BYGH10。15中國礦業大學銀川學院畢業設計3控制系統的軟件設計軟件設計是PLC空制系統的核心，程序設計的主要任務是根據控制要求及工藝流程, 畫出狀態流程圖并設計出梯形圖。3.1控制系統流程圖設計根據系統生產工藝的要求，分析各個設備的操作內容和操作順序，可畫出程序流程圖, 如圖3-1所示。開始NY光電碼盤繪脈沖P料汽缸是否回

33、到原位？是否有料？ 一加計數到預置侑卜眉汽伍TY5動作NSA檢測到物體？Y推汽缸1動作推汽缸2動作NSB檢測列物休？*物休？N推汽缸3動作推汽缸4動作16中國礦業大學銀川學院畢業設計#中國礦業大學銀川學院畢業設計單次運行圖3-1控制系統流程圖#中國礦業大學銀川學院畢業設計#中國礦業大學銀川學院畢業設計該系統可選擇連續或單次運行工作狀態若為連續運行狀態，則系統軟件設計流程17中國礦業大學銀川學院畢業設計#中國礦業大學銀川學院畢業設計圖中的汽缸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, 該系統可在分揀的同時對分揀的材料進行數量的統計，這只需在各汽缸動作的同時累計即 可。

34、應用高速計數器編制程序，可以實現系統的定位控制功能。用高速計數器計數步進電 機轉過的圈數，來確定物料到達傳感器的距離，實現定位功能。定位時，電機停轉，計數 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，高速計數器也重新計數。如果相應的傳感器沒有檢測到物體，則電機重新運行，高速計數器也重新計數，繼續運行到下一位置。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。3.2控制系統程序設計根據所繪流程圖，在STEP7-Micro/WIN40軟件中編寫梯形圖程序。程序清單見附錄FtSEMENO0 QQX此指令為高速脈沖輸出指令

35、，當使能端輸入有效時，檢測用程序設置的特殊功能寄存器位，激活由控制位定義得脈沖操作，從 Q0.0或 Q0.1輸出高速脈沖HDEF cmcitin¥HSC12-MODE此指令為高速計數器定義指令，使能輸入有效時，為指定的高速計數器分配一種工作 模式。高速計數是用來累計比PLC3描頻率更高的脈沖輸入此指令為高速計數器指令，使能輸入有效時，根據高速計數器特殊存儲器位的狀態, 并按照HDE指令指定的模式，設置高速計數器并控制其工作。F面對所編寫梯形圖作簡要的介紹:PROGRAM COMMENTSNetwork 1Network TitleNetwork ComnrBrtt12.012.1MC

36、.1TL' T )M0.11Network 2| Metiwrk CorrrwrtSM01I IQODn r R)1"第一次掃fi&SMO i=L.幡RO 0清零5BR.0EN"謂用子程序SBB(1) 以上為主程序，首先12.0啟動后，M0.1得電并自鎖，為之后電動機得電做好準 備，12.1為停止按鈕。當PLC處于RUI模式時，SM0.1通電一個周期，Q0.0復位清零，并調 用子程序。（2）以上為子程序中的高速脈沖指令，該程序先將控制脈沖指令的特殊功能寄存器 進行初始化，然后當10.0 （下料傳感器）檢測到有料時，啟動 PLS（脈沖輸出）指令；如 果I0.0

37、檢測沒有物料時，啟動定時器T30,延時30秒自動停機。HSC-EHEMO)|“畀血啊S-N（3）以上為子程序中的高速計數指令，首先進行高速計數指令的初始化操作，當電 機旋轉時，帶動光電碼盤發出脈沖，并輸入 PLC的接收端，由高速計數指令進行計數，計 算步進電機轉過的步數，進行定位控制。其中設定預置值為50,當計數至50時，調用中斷程序。Network 1 Network TitleT34| Network tLommeritMO.ONetwork 2INTONPT10 ms+J00-T34Network 310.1Q01()”育珀1動作(4) 以上為中斷程序，當高速計數指令計數至預置值時，這時

38、物料移動至傳感器的位置，M0.0得電，導致高速脈沖輸出停止，步進電機停轉。由于汽缸動作需要1秒，讓電機停轉一秒后繼續運轉。當物料被相應的傳感器檢測中后， 相應的汽缸動作，將物料推下。11.3 ,11.4 ,11.5 ,11.6 ,11.7為汽缸的回位限位開關，初始狀態為閉合，I0.6，I0.7，I1.0 , 11.1 , 11.2為汽缸的動作限位開關，初始狀態為關斷。汽缸動作時，回位限位開關 關斷，到達動作限位開關時，動作限位開關閉合。4控制系統的調試在PLC軟硬件設計完成后，應進行調試工作。因為在程序設計過程中，難免會有疏漏 的地方，因此必需進行軟件測試，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調試

39、打好基礎，縮 短整體調試的周期。將所編寫的梯形圖程序進行編譯，通過上下位機的連接電纜把程序下載到PLC中。剛編好的程序難免有這樣那樣的缺陷或錯誤。為了及時發現和消除程序中的錯誤，減少系統 現場調試的工作量，確保系統在各種正常和異常情況時都能作出正確的響應，需要進行離 線測試，既不將PLC的輸出接到設備上。將設備接入 PLC進行仿真調試，按照控制要求 在指定輸入端輸入信號，觀察輸出指示燈的狀態，若輸出不符合要求，則查找原因，并排 除之，看是否滿足要求，如果不滿足要求，可通過綜合調整軟件和硬件系統，直到滿足要 求為止。25中國礦業大學銀川學院畢業設計5結論物料分揀采用可編程控制器PLC進行控制，能

40、連續、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，分揀系統能靈活地與其他物流設 備無縫連接，實現對物料實物流、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,只要根據不同的分揀對象，對本系統稍加修改即可實現求。本系統采用的可編程控制器，只要結合不同的傳感器，比如根據材料的屬性、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。26中國礦業大學銀川學院畢業設計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

41、指導和極大的幫助。在此謹向尊敬的導師致以由衷的感謝和崇高的敬意！畢業設計的這個機會，好好地總結一下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 解到了做一個系統的基本常識，為我們以后從事技術工作打下良好的基礎。在設計的過程中遇到許多困難，在老師的幫助下，通過查資料，把困難都一一克服。 另外我們在設計的過程中還得到許多同學的幫助，對于良師益友的幫助，我深表感謝。同 時也感謝學校提供給我們一次提高的機會，我在此深表感謝。父母十幾年寒心茹苦將我撫養成人，并以堅定的意志負擔起我求學的重擔，使我能安 心學業，順利完成大學學習任務，實現兒時的夢想。還有我的兄長們在我成長期間一如既 往地給我極大的關心與鼓舞，在此真誠感謝他們！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！27中國礦業大學銀川學院畢業設計參考文獻1 廖常初 S7-200PLC基礎及應用M.北京：機械工業出版社,2007.2 張桂香電氣控制與PLC應用M.北京：化學工業出版社，2006.3 張運