课程设计—材料分拣控制系统.docx

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1、材料分拣限制系统设计自动化专业课程设计软件设计分拣系统的I/O地址安排输入对应输入输出对应输出编码器输入出料口动作仓储传感器输入分拣铁动作铁传感器分拣铝动作铝传感器分拣黄白动作颜色传感器分拣蓝动作出料口气缸外定位限制电机铁质物料分拣气缸外定位铝质物料分拣气缸外定位颜色物料分拣气缸外定位其他物料气缸外定位自动/手动切换开关PLC梯形图程序设计网络111.2Q0.5( )网络2SM0.110.111.2T H-pH I1I0.2 I110.3 I10.4 I111.1iMI0.5IIQ0.0S OUTRSQ0.0( )网络1：开关翻开后启动电机，让传送带工作 ,即出料后，RS触发器输出0让推杆收回

2、网络3网络4CO11.2Q0.4I I1 I()网络3：假设编码器有脉冲输入，电机转动，那么增计数器开场工作通过计量步 进电机圈数来确定物料位置。当预设值PV大于450是CO接通。假设铁，铝， 颜色，其他物料传感器检测到物料动作后复位到0重新计数，当铁，铝，颜色物 料被分拣后，防止继计数重复分拣动作。网络4：计数值到后，C0接通，在开关开启的状态下，Q0.4得电，分拣其他物 料(蓝色物料I0.211.2网络5网络6I0.311.2Q0.2IIII()网络7I0.411.2Q0.3I II I()网络5：铁传感器检测到物料，。2动作，在开关开启的状态下，Q0.1得电，分 拣铁物料网络6：铝传感器

3、检测到物料，3动作，在开关开启的状态下，Q0.2得电，分 拣铝物料网络7：颜色传感器检测到物料，04动作，在开关开启的状态下，Q0.3得电， 分拣颜色物料(黄色，白色物料网络810.1NOT11.2T33-IN TON30- PT 10 m$网络9NOT JT331 w| I3000网络10T331 =l 13200网络11)l网络12网络8：取反，即料仓无料后开场计时，连接通电延时计时器T33,精度为10ms,预设值PT为30, T33计数到达30次时，T33闭合网络9：通过比拟指令当T33大于等于3000时，在开关开启的状态下，经取反,Q0.5失电，停顿电机，进而停顿传送带转动网路10：通

4、过比拟指令当T33大于等于3200时: 在开关开启的状态下，M0.5 工作，停顿计数器四.试验结果分析试验现象：当往仓储中添加多个物料时，系统胜利完成别离各个物料快。当仓 储中没有物料时，一段时间后系统自动停机。经屡次试验，可验证该装置的功能，但仍旧存在局部误差。误差分析：1 .由于颜色传感器灵敏度不高导致无法精确识别一些颜色物料，可通过更换性能 较好的传感器解决。2 .气缸产生的压力过大有时候会将物料弹出到分类储存滑道外面，可通过适当调 整气压阀，减小输入的气缸压力，来减弱弹出力度来解决。3 .物料在料块仓库由于摩擦无法顺当落下，导致计数器无法精确计数，进而无法 分拣蓝色物料。甚至可能使仓储

5、传感器误动作，造成分拣错误。可适当增大料仓 口径来解决。五.课程建议希望老师在试验过程中能够多关注一下学生并多赐予一些指导!一.设计要求设计于东限制系统模拟自动化工业生产过程，通过传感器采集信号，利用PLC 限制器实现对电机和气缸的限制，完成对不同材料的分拣，系统的调速定位限 制可进展PID限制 主要技术参数1.电源：AC220V10% （带爱护地三芯插座）干净压缩空气3 .分拣内容：（1）金属与非金属料块（2）某一颜色料块（3）金属中某一颜色料块（4非金属中某一颜色料块（5）金属中某一颜色料块和非金属中某一颜色料块建议分拣颜色为：红、黄、蓝；建议分拣材料为：铁、铝、塑料4 .外形尺寸：800

6、X500X1100 mm二.设计方案实物图图一材料分拣装置构造图（正面）1-输送带；2-输送带驱动电机；3-料块仓库；4-分类储存滑道；5-料仓料块检测传 感器；6-电感式识别传感器；7-电容式识别传感器；8-颜色识别传感器；9-旋 转编码器；10-手动操作盘图二材料分拣装置构造图（后面）12-气缸；13-气源过滤减压阀；14-电磁阀；15-限制器；16-端子板；17-继电器； 18-功能转换开关。材料分拣装置由料块仓库、电动输送带、自动分拣部件、限制器和手动操作 盘组成，如图一和图二所示。料块仓库是一个手动入库自动出库的部件。运用时可将料块放入仓库中，当 光电传感器感测到料块时系统开场运行，

7、即启动输送带并由出库气缸将库内最底 层料块推入输送带。电动输送带是由沟通减速电机驱动的皮带式水平输送装置。它将料块匀速平 稳的送至自动分拣部件。自动分拣部件由传感器、旋转编码器、微型直线气缸及滑道组成。当传感器 检测到相应料块时，对应的气缸将其推入应去的滑道；当料块的材料或颜色为非 分拣要求时，经旋转编码器计量后对应的气缸将其推入应去的滑道。限制器采纳PLCo它承受料仓传感器、各料块传感器、旋转编码器、气缸位 置传感器的信号，依据要求分别限制输送带电机和各电磁换向阀。手动操作盘可以通过按钮限制装置的各种动作，并实现自动运行的启动。本装置还可以与其他装置联机运行如本厂生产的机械手模型），构成连续

8、 性生产线模型。正面反面系统框图工作流程图无材料进入传送带椎下材料4= 丁 动 0=向前传送有材料 0三.设计内容硬件系统1.电感传感器电感式接近开关属于有开关量输出的位置传感器，用来检测金属物体。它 由LC高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场 的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近 开关振荡实力衰减，内部电路的参数发生变更。由此，可识别出有无金属物体 接近，进而限制开关的通或断。本系统选用台湾阳明的PM18-08N或者autonics的 PR18-2DN电感传感器。原理图如下列图。感应暧耀电感传感器工作原理图电感传感器介绍：由铁心和线

9、圈构成的将直线或角位移的变更转换为线圈 电感量变更的传感器，又称电感式位移传感器。这种传感器的线圈匝数和材料导 磁系数都是肯定的，其电感量的变更是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸 变更而引起的。当把线圈接入测量电路并接通激励电源时，就可获得正比于位移 输入量的电压或电流输出。电感式传感器的特点是：无活动触点、牢靠度高、 寿命长；辨别率高；灵敏度高；线性度高、重复性好；测量范围宽 （测量范围大时辨别率低）；无输入时有零位输出电压，引起测量误差； 对激励电源的频率和幅值稳定性要求较高；不适用于高频动态测量。电感式 传感器主要用于位移测量和可以转换成位移变更的机械量（如力、张力、压力、 压差、加

10、速度、振动、应变、流量、厚度、液位、比重、转矩等）的测量。常用 电感式传感器有变间隙型、变面积型和螺管插铁型。在实际应用中，这三种传感 器多制成差动式，以便提高线性度和减小电磁吸力所造成的附加误差。电容传感器也属于具有开关量输出的位置传感器，是一种接近式开关。它 的测量头通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是待测物体的本身。当物 体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变更，使得和测量头相连的 电路状态也随之发生变更。由此，便可限制开关的接通和关断。本系统选用台湾 阳明的CP18-30N或者autonics的CR1808DN电容传感器。原理图如下列图。感应电极具备屏障罐电容传感器工作

11、原理图电容传感器介绍：用电测法测量非电学量时，首先必需将被测的非电学量转 换为电学量而后输入之。通常把非电学量变换成电学量的元件称为变换器；依据 不同非电学量的特点设计成的有关转换装置称为传感器，而被测的力学量(如位 移、力、速度等)转换成电容变更的传感器称为电容传感器。从能量转换的角度 而言，电容变换器为无源变换器，须要将所测的力学量转换成电压或电流后进展 放大和处理。力学量中的线位移、角位移、间隔、距离、厚度、拉伸、压缩、膨 胀、变形等无不与长度有着亲密联系的量；这些量又都是通过长度或者长度比值 进展测量的量，而其测量方法的相互关系也很亲密。另外，在有些条件下，这些 力学量变更相当缓慢，而

12、且变更范围微小，假如要求测量微小距离或位移时要有 较高的辨别率，其他传感器很难做到实现高辨别率要求，在精细测量中所普遍运 用的差动变压器传感器的辨别率仅到达15 nm数量级；而有一种电容测微仪， 他的辨别率为比前者提高了两个数量级，最大量程为1005|im,因此 他在精细小位移测量中受到青睐。对于上述这些力学量，尤其是缓慢变更或微小量的测量，一般来说采纳电容 式传感器进展检测比拟相宜，主要是这类传感器具有以下突出优点：测量范围大其相对变更率可超过100%;(2)灵敏度高，如用比率变压器电桥测量，相对变更量可达10-7数量级；(3)动态响应快，因其可动质量小，固有频率高，高频特性既相宜动态测量,

13、 也可静态测量；(4)稳定性好由于电容器极板多为金属材料，极板间衬物多为无机材料，如空 气、玻璃、陶瓷、石英等；因此可以在高温、低温强磁场、强辐射下长期工作， 尤其是解决高温高压环境下的检测难题。选用欧姆龙的E3S-VS1E4或者松下的LX-101颜色传感器。此传感器为RGB（红绿 蓝）颜色传感器，可检测目标物体对三基色的反射比率，从而鉴别物体颜色，内 置了色敏电阻，是基于内光电效应将光信号转换为电信号的光辐射探测器件。颜色传感器介绍：将物体颜色同前面已经示教过的参考颜色进展比拟来检测颜色 的机器我们称之为颜色传感器。颜色识别在现代生产中的应用越来越广泛，无论 是遥感技术，工业过程限制，材料分

14、拣识别，图像处理，产品质检，机器人视觉 系统，还是某些模糊的探测系统都须要对颜色进展探测，而颜色传感器的飞速开 展，生产过程中长期由人眼起主导作用的颜色识别工作将越来越多地被颜色传感 器所替代。能将物体的外表颜色转换成相应的电压或频率输出，应用在彩监视 器的校准装置；彩色打印机和绘图仪；涂料、纺织品和扮装品制造，以及医疗方 面的应用，如血液诊断、尿样分析和牙齿整形等。4 .光电传感器光电传感器是一种小型电子设备，它可以检测出其接收到的光强的变更。用 来检测物体有无的光电传感器是一种小的金属圆柱形设备，放射器带一个校准镜 头，将光聚焦射向接收器，接收器出电缆将这套装置接到一个真空管放大器上。 在

15、金属圆筒内有一个小的白炽灯做为光源。这些小而巩固的白炽灯传感器就是今 日光电传感器的雏形。本系统选用FPG系列小型放大器内藏型光电传感器。原理 如下列图所示，其中负载可接至PLC。DCFPG光电传感器原理图光电传感器介绍：光电传感器是指能够将可见光转换成某种电量的传感器。 光电传感器采纳光电元件作为检测元件，首先把被测量的变更转变为信号的变 更，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、 光学通路和光电元件3局部组成。光电传感器是将光信号转换为电信号的光敏器 件。它可用于检测干脆引起光强变更的非电量，也可用来检测能转换成光量变更 的其他非电量。光电检测方法具有精度高、反

16、响快、非接触等优点，而且可测参 数多。传感器的构造简洁，形式敏捷多样，体积小。近年来，随着光电技术的开 展，光电式传感器已成为系列产品，其品种及产量日益增加，用户可依据须要选 用各种规格的产品，它在机电限制、计算机、国防科技等方面的应用都特别广泛。5 .步进电机步进电机作为执行机构用于带动传输带输送物料前行，与旋转编码器连接 在一起。可以通过限制脉冲个数，来限制角位移量，从而到达精确定位的目的。 同时，可以通过限制脉冲频率来限制材料分拣装置的可编程限制系统限制电机转 动的速度，到达调速的目的。6 .空气压缩机空气压缩机是本材料分拣系统装置中不行缺少的局部，它是将电动机的机 械能转换成气体压力能

17、的装置，是压缩空气的气压发生装置。空气压缩机的种类 许多，按工作原理可分为容积型压缩机和速度型压缩机。容积型压缩机的工作原 理是压缩气体的体积，使单位体积内气体分子的密度增加以提高压缩空气的压 力；速度型压缩机的工作原理是提高气体分子的运动速度，使气体分子具有的动 能转化为气体的压力能，从而提高压缩空气的压力。空气压缩机的选择主要依据气动系统的工作压力和流量。气源的工作压力应 比气动系统中的最高工作压力高20%左右，因为要考虑供气管道的沿程损失和局 部损失。假如系统中某些地方的工作压力要求较低，可以采纳减压阀来供气。空 气压缩机的额定排气压力分为低压(O.7LOMPa)、中压(1.010MPa

18、)、高压 (10-100MPa)和超高压(lOOMPa以上)。本试验鉴于不须要供应电磁阀过大 的压力(能弹出物料即可)，故将a左右。基于本分拣系统的工作要求选用的是威普德尔工业机械系列的标准型 GL-2.0涡轮空气压缩机，产品性能优越，效率高，运行牢靠。主要是因为它体积 少、重量轻、构造精细、运动部件少、无磨损。7 .(气动)电磁阀电气转化组件将电讯号转化为气动讯号，电气讯号输入限制了气动输出。最常 用的电-气转换组件是电磁阀(Solenoid actuated valves) 电磁阀既是电器限制局 部和气动执行局部的接口，也是和气源系统的接口。电磁阀承受吩咐去释放，停 顿或变更压缩空气的流向

19、，在电-气动限制中，电磁阀可以实现的功能有：气动 执行组件动作的方向限制，ON/OFF开关量限制，OR/NOT/AND逻辑限制。在电 磁阀家族中，最重要的是电 磁限制换向阀(Solenoid actuated directional control valves)电磁限制换向阀的工作原理：在气动回路中，电磁限制换向阀的作用是限制气 流通道的通、断或变更压缩空气的流淌方向。主要工作原理是利用电磁线圈产生 的电磁力的作用，推动阀芯切换，实现气流的换向。按电磁限制局部对换向阀推 动方式的不同，可以分为直动式电磁阀和先导式电磁阀。直动式电磁阀干脆利用 电磁力推动阀芯换向，而先导式换向阀那么利用电磁先导阀输出的先导气压推 动阀芯换向。