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1、基于PLC(CPM2A)控制的材料分拣装置机电工程系毕业设计论文基于PLC(CPM2A)控制的材料分拣装置设计The Design of Material Selecting System Based on CPM2A PLC 摘要本文讨论的材料分拣控制系统，完成了材料自动分拣系统的所有基本工作。它使用了PLC、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拣和归类功能，并可配置监控软件由上位计算机监控。材料自动分拣系统能连续、大批量地分拣货物,不受气候、时间、人的体力等的限制，可以连续运行，同时由于自动分拣系统单位时间分拣件数多，因此自动分拣系统可以弥补人力分拣在重复分拣方
2、面的低效率工作,而且分拣误差率极低,自动分拣系统的分拣误差率大小主要取决于所输入分拣信息的准确性大小，这又取决于分拣信息的输入机制，如果采用人工键盘或语音识别方式输入，则误差率在3%以上，如采用传感器信息输入，除非物料本身的特征有差错，否则不会出错。因此，本设计使用传感器甄别物料外部特征作为信息输入机制,以最大限度的降低分拣误差。人员的使用上也仅局限于在上位机上对整个控制系统进行监控和针对不同生产要求修改系统控制流程,基本做到无人化生产。本论文阐述了利用OMRON生产的一种PLC-CPM1A-V1结合气动、传感器和位置控制等技术,并运用梯形图编程,实现对铁块、铝块、黄色塑料块及其它颜色非金属材
3、料块共四种材料的自动分拣.该系统的通用性极强,可靠性好,程序开发简单,可适应进行材料分拣生产线的需求。 文中主要介绍了系统的硬件及软件设计.PLC;材料分拣;梯形图编程目录 绪论. .4第1章 系统整体设计方案. .51.1 控制装置的选择. . .51.2 组态软件的选择. . .6第2章 设备概述及技术数据. .72.1材料分拣装置工作过程概述.7 2.2技术数据.7第3章 基础气压.8第4章 以PLC控制气压系统原理 10 结论 .20结束语. .21谢辞.22参考文献.23 绪论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 ,
4、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。利用计算机技术对生产线上的分拣设备进行智能化控制是一种既能节约成本现今社会科技发展迅速，各个行业不断创新突破。随着人们生活的需要，PLC的应用已经渗透到了国民经济的各个领域，对人们的生产生活起到了不可取代的巨大作用，同时带动传统控制检测日新月益更新。了解并应用PLC知识是一项可用性极强并意义深远的事.本系统是利用可编程控制器(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
5、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,广泛应用于生活的各个场所。作为新一代的学子，我们应当积极努力，在PLC方面有所收获，但由于本人知识构成有限，设计中难免有所缺陷，望各位老师同学给予批评和指正第一章 系统整体设计方案1.1 控制装置的选择控制装置作为材料分拣系统的核心控制器，需要有满足系统运行实际情况要求的反映速度和足够的输入/输出接口的控制器，在系统设计之初，统计出系统需要的I/O接口约为26个左右，传感器反映时间肉眼无法分辨，所以至少需要一个能够实时处理信息的控制器。综合考虑设计题目的要求和最大系统开销时的运算强度，尝试了使用不同的PLC作为控制
6、器，最终选择了欧姆龙（CPM1A-V1）可编程序控制器来作为整个控制装置的信息处理器。欧姆龙（CPM1A-V1）拥有高速处理能力，CPU内置最多六路高速计数器(30KHz)，而且有30点I/O，通过扩展可达100点数。完全可以满足题目要求的26个输入/输出点的要求，并且是目前可以选择的比较经济的控制器。使用PLC控制所有输入信号在程序处理前统一读入，并在程序处理过程中不再变化。而程序处理的结果也是在扫描周期的最后时段统一输出。其工作特点是将一个连续的过程分解成若干静止的状态，极类似放映电影的原理。所以PLC仅在扫描周期的起始时段读取外部输入状态，该时段相对较短，抗输入信号串入的干扰极为有利。这
7、种方式对于高速变化的过程可能漏掉变化的信号，也会带来系统响应的滞后。为克服上述问题，可利用立即输入输出、脉冲捕获、高速计数器或中断技术。本设计中变量的变化速度较小，欧姆龙（CPM1A-V1）PLC完全可以满足设计要求。 1.2 软件算法的选择根据题目要求，只要料仓内有料，就要以一定的时间间隔连续出料，并且准确地检测到不同材质物料，及时分拣，。软件基本算法为使用单回路控制系统，只要仓内有料，经过测试每隔2秒出一次料最为适当，当物料从物料仓被气杆放出，经过传送带运送到传感器的探测头下方时，进入探测范围，探测头进行相应动作，传感器感受到其对应的物料产生信号（即电感传感器能够对铁块产生反馈信号，电容传
8、感器对铝块产生反馈信号，颜色传感器对黄色塑料块产生反馈信号），传感器产生的信号经过I/O接口输入控制器，控制器根据程序设计发出相应控制指令，让对应的器件工作。 第二章 设备概述及技术数据1、材料分拣装置工作过程概述如图所示，为本材料分拣装置的结构示意图。其工作过程为：通电状态下，下料传感器动作，传送带运行，电感传感器检测到铁材料块时，汽缸1动作将材料推下。电容传感器检测到铝材料块时汽缸2将材料推下。颜色传感器检测到非金属材料黄色块时，汽缸3将材料推下。其它颜色非金属材料块被传送到SD位置时，汽缸4将材料推下。竖井式下料槽无下料时，传送带运行一个行程自动停机。2.技术数据输入电压：AC20024
9、0V(带保护地三芯插座)消耗功率：250W 环境温度范围：5400C 气源：大于0.2MPa且小于0.85Mp第三章基础气压1. 气压系统基本架构空 压 机 干 燥 机 储 气 槽 三点组合 气 压 缸 方 向 阀 压源2. 气压源：工作压力 47 bar ( 1 Kg / cm2 = 0.981 bar)3. 三点组合（调理组）：调压、滤水、润滑4. 气压缸:单动缸、双动缸5. 方向阀：(1)口与位的观念一个方块代表一个作动位置方块内的箭头表示气流的方向( T代表不通的口 )一个作动位置中进气与出气口的总和为口数 6. 基本气压回路第四章 以PLC控制气压系统原理A为单动缸，以单边电磁阀控制
10、当按钮开关PB ON，则气压缸前进A+当按钮开关PB OFF，则气压缸后退A-输入：PB=X0输出：A+=Y0LD X0OUT Y0END接线图材料分拣装置动作图材料分拣装置汽路图可编程控制结构图输入点分配图I/OIN序号输入点代号内容002000PB启动按钮012001PB原位置按钮022002SN物料感应器032003SA电感传感器042004SB电容传感器052005SC颜色传感器062006SD其他传感器072007SFW1汽缸1推出确认082008SBW1汽缸1返回确认092009SFW2汽缸2推出确认102010SBW2汽缸2返回确认112011SFW3汽缸3推出确认122012S
11、BW3汽缸3返回确认132013SFW4汽缸4推出确认142014SBW4汽缸4返回确认152015SBW5汽缸放料返回确认162100SFW5汽缸放料确认172101PB急停开关输出点分配图I/OOUT序号输出点代号内容013000PL启动023001PL原位置033002SOL1汽缸1动作043003SOL2汽缸2动作053004SOL3汽缸3动作063005SOL4汽缸4动作073006SOL5下料汽缸动作083007MC1马达启动PLC梯型图结论1、设计总结：本设计能够实现不同材料的自动分拣和归类功能，并可配置监控软件由上位计算机监控。材料自动分拣系统能连续、大批量地分拣货物,不受气候
12、、时间、人的体力等的限制，而且分拣误差率极低。2、功能介绍：准确、连续、大批量地分拣货物。4、调试要点：首先确保各器件的完好性，其次检测各元件的电源线和地线是否接触良好，然后组装器件，接好电源用万用表检测各电源端、地端的状态是否正常。检查无误后打开电源开关并并拷贝一份程序作为备用。根据显示现象调试程序和元气件直至成功。按下启动按钮后材料分拣装置自动运行。结束语通过本次的设计，我在不断的操作，实验中学到了很多东西，也遇到了很多的问题，了解到了自己的许多不足之处，但也发挥了我的优势，用上了以前所学的知识，使我对以前的知识更加能灵活运用。它说明了PLC这门课程并不是孤立的，是和其他很多课程都相通的，
13、这为学习也增添了很多趣味，同时对平时学过的书本知识也是一个很好的实践机会。PLC作为一种科技含量较高的课题，它的应用领域范围极其广泛，尤其是在科技高度发达的今天，这次课题的设计为我们了解及走进这门科学提供了难得的机会，为我们以后步入社会打下了坚实的基础，也使我对单片机学习兴趣大大提高，我会在今后的学习中明确学习的方向，不断的努力，不断的进步。由于能力有限，因此本论文所设计的材料分拣装置的PLC控制系统不能对分拣进行记忆和上位监控，这样导致此材料分拣装置的应用受到了很大的限制。在本次设计中本人感触良多，主要是本人的单片机控制技术得到了多方面、多角度的提高。在实验中真的有一种“书到用时方恨少”的无
14、奈感觉。但这些问题没有制约我探索的欲望，我将会更加努力的学好专业知识，力求上进，争取更大进步。谢辞毕业设计是对我大学三年的总结，因而投入了极大的热情和很高的积极性，更幸得指导老师周伟老师多方帮助，使得设计能顺利完成，圆满结束了三年的大学生活。 再次感谢周伟老师长期以来悉心的指导和在设计过程提供的大量料、修改意见及多次的参观机会，让我对PLC有了较全面了解，为日后的工作更进一步的学习打下了坚实的基础，也积累了许多宝贵的设计经验。感谢学长不厌其烦解答我的各种疑问，主动向我们介绍设计经验。 感谢同组同学的默契配合，我从他们身上也学到了不少东西。 同样感谢三年来给予我支持和帮助的所有老师和同学。参考文献1于海生微型计算机控制技术M 清华大学出版社1999-62黄正谨综合电子设计与实践M 东南大学出版社2002-33杨欣等电子设计从零开始M 清华大学出版社2005-104谢嘉奎电子线路M 高等教育出版社2003-25廖常初主编.PLC基础及应用.北京:机械工业出版社，2003.6 6熊幸明主编.电工电子技能训练.北京电子工业出版社,2004.17贺哲荣主编.机床电气控制线路图识图技巧.北京:机械工业出版社,2005.3设计者 贺鸣O九 年 五 月 二 日第 23 页 共 23 页
