垃圾自動(dòng)分揀機(jī)構(gòu)PLC控制

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1、 垃圾自動(dòng)分揀機(jī)構(gòu)PLC控制 第1章 前言 最初的分揀系統(tǒng)是完全基于人力的作業(yè)系統(tǒng)。通過人工搜索、搬運(yùn)來完成貨物的提取。這種分揀系統(tǒng)的作業(yè)效率低下，無法滿足現(xiàn)代化物流配送對(duì)速度和準(zhǔn)確性的高要求。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，分揀系統(tǒng)中開始運(yùn)用各種各樣的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和信息技術(shù)成為信息傳遞和處理的重要手段。機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化成為現(xiàn)代分揀系統(tǒng)的主要特點(diǎn)與發(fā)展趨勢。 自動(dòng)分揀系統(tǒng)是二戰(zhàn)后在美國、日本以及歐洲廣泛采用的一種分揀系統(tǒng)。一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口四部分組成，它們通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個(gè)完整的分揀系統(tǒng)

2、。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，可編程控制器應(yīng)運(yùn)而生。并且功能也越來越強(qiáng)大。在應(yīng)用上，PLC有著其他設(shè)備無以比擬的優(yōu)越性，它可靠性高，抗干擾能力高；適用性強(qiáng)，應(yīng)用靈活；編程方便，易于使用；功能強(qiáng)大，擴(kuò)展能力強(qiáng)；控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便；維修方便，維修工作量少；體積小，質(zhì)量輕，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。 對(duì)本系統(tǒng)完成其設(shè)計(jì)之后，進(jìn)行了整體調(diào)試。在硬件部分，調(diào)試其各部分安裝的位置及角度，使其材料物塊的運(yùn)行與傳感器安裝的角度適合。將硬件各部分的動(dòng)作幅度進(jìn)行調(diào)試之后，進(jìn)行了軟硬件綜合調(diào)試，實(shí)現(xiàn)材料分揀系統(tǒng)中上料、傳送與分揀的全過程。 第2章 垃圾分揀自動(dòng)分揀的設(shè)計(jì)背景

3、 2.1分檢系統(tǒng)的基本介紹 自動(dòng)分揀系統(tǒng)(Automatic sorting system)是先進(jìn)配送中心所必需的設(shè)施條件之一。它具有很高的分揀效率，通常每小時(shí)可分揀商品6000-12000箱，可以說，自動(dòng)分揀機(jī)是提高物流配送效率的一項(xiàng)關(guān)健因素。它是二次大戰(zhàn)后在美國、日本的物流中心中廣泛采用的一種自動(dòng)分揀系統(tǒng)，該系統(tǒng)目前已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國家大中型物流中心不可缺少的一部分。 自動(dòng)分揀機(jī)是自動(dòng)分揀系統(tǒng)的一個(gè)主要設(shè)備。它本身需要建設(shè)短則40-50米，長則150-200米的機(jī)械傳輸線，還有配套的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信系統(tǒng)等，這一系統(tǒng)不僅占地面積大（動(dòng)輒20000平方米以上），而

4、且還要建3-4層樓高的立體倉庫和各種自動(dòng)化的搬運(yùn)設(shè)施（如叉車）與之相匹配，這項(xiàng)巨額的先期投入通常需要花10-20年才能收回。 該系統(tǒng)的作業(yè)過程可以簡單描述如下：物流中心每天接收成百上千家供應(yīng)商或貨主通過各種運(yùn)輸工具送來的成千上萬種商品，在最短的時(shí)間內(nèi)將這些商品卸下并按商品品種、貨主、儲(chǔ)位或發(fā)送地點(diǎn)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的分類，將這些商品運(yùn)送到指定地點(diǎn)（如指定的貨架、加工區(qū)域、出貨站臺(tái)等），同時(shí)，當(dāng)供應(yīng)商或貨主通知物流中心按配送指示發(fā)貨時(shí)，自動(dòng)分揀系統(tǒng)在最短的時(shí)間內(nèi)從龐大的高層貨存架存儲(chǔ)系統(tǒng)中準(zhǔn)確找到要出庫的商品所在位置，并按所需數(shù)量出庫，將從不同儲(chǔ)位上取出的不同數(shù)量的商品按配送地點(diǎn)的不同運(yùn)送到不同的理

5、貨區(qū)域或配送站臺(tái)集中，以便裝車配送。 自動(dòng)分揀系統(tǒng)一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口組成。 控制裝置的作用是識(shí)別、接收和處理分揀信號(hào)，根據(jù)分揀信號(hào)的要求指示分類裝置、按商品品種、按商品送達(dá)地點(diǎn)或按貨主的類別對(duì)商品進(jìn)行自動(dòng)分類。這些分揀需求可以通過不同方式，如可通過條形碼掃描、色碼掃描、鍵盤輸入、重量檢測、語音識(shí)別、高度檢測及形狀識(shí)別等方式，輸入到分揀控制系統(tǒng)中去根據(jù)對(duì)這些分揀信號(hào)判斷，來決定某一種商品該進(jìn)入哪一個(gè)分揀道口。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 分類裝置的作用是根據(jù)控制裝置發(fā)出的分揀指示，當(dāng)具有相同分揀信號(hào)的商品經(jīng)過該裝置時(shí)，該裝置動(dòng)作，使改變?cè)谳斔脱b置上的運(yùn)

6、行方向進(jìn)入其它輸送機(jī)或進(jìn)入分揀道口。分類裝置的種類很多，一般有推出式、浮出式、傾斜式和分支式幾種，不同的裝置對(duì)分揀貨物的包裝材料、包裝重量、包裝物底面的平滑程度等有不完全相同的要求。 輸送裝置的主要組成部分是傳送帶或輸送機(jī)，其主要作用是使待分揀商品貫通過控制裝置、分類裝置，并輸送裝置的兩側(cè)，一般要連接若干分揀道口，使分好類的商品滑下主輸送機(jī)（或主傳送帶）以便進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。 分揀道口是已分揀商品脫離主輸送機(jī)（或主傳送帶）進(jìn)入集貨區(qū)域的通道，一般由鋼帶、皮帶、滾筒等組成滑道，使商品從主輸送裝置滑向集貨站臺(tái)，在那里由工作人員將該道口的所有商品集中后或是入庫儲(chǔ)存，或是組配裝車并進(jìn)行配送作業(yè)。

7、 以上四部分裝置通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個(gè)完整的自動(dòng)分揀系統(tǒng)。 2.2分揀系統(tǒng)的意義 二次大戰(zhàn)以后，自動(dòng)分揀系統(tǒng)逐漸開始在西方發(fā)達(dá)國家投入使用，成為發(fā)達(dá)國家先進(jìn)和物流中心，配送中心或流通中心所必需的設(shè)施條件之一。 （1）能連續(xù)、大批量地分揀貨物 由于采用大生產(chǎn)中使用的流水線自動(dòng)作業(yè)方式，自動(dòng)分揀系統(tǒng)不受氣候、時(shí)間、人的體力等的限制，可以連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)由于自動(dòng)分揀系統(tǒng)單位時(shí)間分揀件數(shù)多，它可以連續(xù)運(yùn)行100個(gè)小時(shí)以上，每小時(shí)可分揀7000件包裝商品，如用人工分揀則每小時(shí)只能分揀150件左右，同時(shí)分揀人員也不能在這種勞動(dòng)強(qiáng)度下連續(xù)工作8小時(shí)

8、。 （2） 分揀誤差率極低 自動(dòng)分揀系統(tǒng)的分揀誤差率大小主要取決于所輸入分揀信息的準(zhǔn)確性大小，這又取決于分揀信息的輸入機(jī)制，如果采用人工鍵盤或語音識(shí)別方式輸入，則誤差率在3%以上，如采用條形碼掃描輸入，除非條形碼的印刷本身有差錯(cuò)，否則不會(huì)出錯(cuò)。因此，目前自動(dòng)分揀系統(tǒng)主要采用條形碼技術(shù)來識(shí)別貨物。 （3）分揀作業(yè)基本實(shí)無人化 國外建立自動(dòng)分揀系統(tǒng)的目的之一就是為了減少人員的使用，減輕工員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高人員的使用效率，因此自動(dòng)分揀系統(tǒng)能最大限度地減少人員的使用，基本做到無人化。分揀作業(yè)本身并不需要使用人員，人員的使用僅局限于送貨車輛抵達(dá)自動(dòng)分揀線的進(jìn)貨端時(shí)，由人工接貨，由人工控制分揀

9、系統(tǒng)的運(yùn)行，分揀線末端由人工將分揀出來的貨物進(jìn)行集載、裝車，自動(dòng)分揀系統(tǒng)的經(jīng)營、管理與維護(hù)。 如美國一公司配送中心面積為10萬平方米左右，每天可分揀近40萬件商品，僅使用400名左右員工，自動(dòng)分揀線做到了無人化作業(yè)。 對(duì)于分揀系統(tǒng)的應(yīng)用前景，主要著眼于分揀系統(tǒng)的可靠性，優(yōu)越性，應(yīng)用領(lǐng)域的適用性以及系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益、成本等方而來考慮。 但因分揀系統(tǒng)其要求使用者必須具備一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，因此，在發(fā)達(dá)國家，物流中心、配送中心或流通中心不用自動(dòng)分揀系統(tǒng)的情況也很普遍。對(duì)于自動(dòng)分揀系統(tǒng)因其自身存在的一些問題，在一定程度上限制了其應(yīng)用的領(lǐng)域及其范圍。在引進(jìn)和建設(shè)自動(dòng)分揀系統(tǒng)時(shí)一定要考慮以下條件：

10、 自動(dòng)分揀系統(tǒng)的一次性投資巨大，其本身需要建設(shè)短則40~50米，長則150~200米的機(jī)械傳輸線，還有配套的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信系統(tǒng)等，這一系統(tǒng)不僅占地面積大，動(dòng)輒2萬平方米以上，而且一般自動(dòng)分揀系統(tǒng)都建在自動(dòng)主體倉庫中，這樣就要建3~4層樓高的立體倉庫，庫內(nèi)需要配備各種自動(dòng)化的搬運(yùn)設(shè)施，這絲毫不亞于建立一個(gè)現(xiàn)代化工廠所需要的硬件投資。這種巨額的先期投入要花10~20年才能收回，如果沒有可靠的貨源作保證，則有可能系統(tǒng)大都由大型生產(chǎn)企業(yè)或大型專業(yè)物流公司投資，小企業(yè)無力進(jìn)行此項(xiàng)投資。 2.3 垃圾自動(dòng)分揀機(jī)構(gòu)的意義 現(xiàn)代社會(huì)已將物流的高科技(自動(dòng)分揀桃、自動(dòng)化立體倉

11、庫、信息處理及通訊自動(dòng)化等)廣泛應(yīng)用于各個(gè)流通領(lǐng)域。可以肯定，隨著物流大環(huán)境的逐步改善，科學(xué)技術(shù)日新月異的進(jìn)步，特別是感測技術(shù)(激光掃描)、電子標(biāo)簽及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等的引入使用，自動(dòng)分揀系統(tǒng)在我國發(fā)展空間巨大。 垃圾分揀經(jīng)濟(jì)是從源頭上對(duì)垃圾進(jìn)行分類，便于垃圾進(jìn)行分類處理，廢紙、金屬、玻璃、塑料等垃圾可以回收利用，用于制造新的產(chǎn)品；碳含量高的垃圾則可以送到垃圾焚燒廠發(fā)電；不能回收而且熱值不高的垃圾則需要填埋（本垃圾分揀機(jī)主要對(duì)可回收垃圾進(jìn)行分揀、處理、再生利用）。該系統(tǒng)的作業(yè)過程可以簡單描述如下：在生活中，每天都會(huì)有成千上萬的垃圾產(chǎn)生，而垃圾的分類處理也變成至關(guān)重要的問題。垃圾分揀機(jī)，用以解決

12、生活垃圾不能從源頭進(jìn)行機(jī)械分揀的問題，它正好可以在短時(shí)間內(nèi)將垃圾中不同種類、不同材料的垃圾分揀出來，然后將垃圾分類處理，或銷毀或再生利用。這樣不僅可以充分的利用生活垃圾，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展，而且減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)，提高了工作效率，為社會(huì)提供了服務(wù)。有了垃圾分揀機(jī)，就可讓人們不必為垃圾進(jìn)行分類的問題煩惱。 第3章分檢系統(tǒng)中的硬件 3.1 PLC的分類 目前，在我國PLC的分類還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)性能和應(yīng)用范圍可將其進(jìn)行如下分類。 1、按性能分類 根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)、用戶程序存儲(chǔ)器容量和控制功能的不同，可將其分為小型、中型和大型二類。 小型PLC又稱低檔PLC

13、，它的I/O點(diǎn)數(shù)小于128點(diǎn)，用戶程序存儲(chǔ)器容量小于4K字，功能簡單，以開關(guān)量控制為主，可實(shí)現(xiàn)條件控制、順序控制、定時(shí)記數(shù)控制。適用于單機(jī)或小規(guī)模生產(chǎn)過程。中型PLC又稱中檔PLC，它的I/O點(diǎn)數(shù)在128~512點(diǎn)之間，用戶程序存儲(chǔ)器容量為4K~8K字，功能比較豐富、兼有開關(guān)量和模擬量的控制能力，具有浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、數(shù)制轉(zhuǎn)換、中斷控制、通信聯(lián)網(wǎng)和PID調(diào)節(jié)等功能。適用于小型連續(xù)生產(chǎn)過程的復(fù)雜邏輯控制和閉環(huán)過程控制。 大型PLC又稱高檔PLC，它的I/O點(diǎn)數(shù)在512點(diǎn)以上，用戶程序存儲(chǔ)器容量達(dá)到8K字以上，控制功能完善，在中檔機(jī)的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大和增加了函數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)庫、監(jiān)視、記錄、打印及中斷控制、智

14、能控制、遠(yuǎn)程控制的功能。適用于大規(guī)模的過程控制、集散式控制系統(tǒng)和工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。 2、按結(jié)構(gòu)分類 根據(jù)PLC的構(gòu)成形式，可將PLC分為整體式和機(jī)架式 (模塊式)兩大類。整體式PLC是將CPU、存儲(chǔ)單元、輸入輸出模塊和電源部件集中配置在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)。這種PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)少、體積小，價(jià)格低，便于裝入設(shè)備內(nèi)部。小型PLC通常采用這種結(jié)構(gòu)。機(jī)架式PLC將各單元做成獨(dú)立的模塊，使用時(shí)將這些模塊分別插入機(jī)架底板的插座上?？筛鶕?jù)生產(chǎn)實(shí)際的控制要求建立模塊，構(gòu)成不同的控制系統(tǒng)。這種PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)多，配置靈活方便，易于擴(kuò)展。大中型PLC通常采用這種結(jié)構(gòu)。 3、按應(yīng)用范圍分類 根據(jù)應(yīng)用范圍的不同，可將

15、PLC分為通用型和專用型兩類。通用型PLC作為標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制裝置可在各個(gè)領(lǐng)域使用，而專用型PLC是為了某類控制要求專門設(shè)計(jì)的PLC，如數(shù)控機(jī)床專用型、鍋爐設(shè)備專用型、報(bào)警監(jiān)視專用型等。由于應(yīng)用的專一性，使其控制質(zhì)量大大提高 。 3.2 PLC種類及型號(hào)選擇 PLC種類較多，主要有西門子、三菱、OMRON、FANAC、東芝等，但能配套生產(chǎn)，大、中、小、微型均有配套且目前用得最廣泛的的主要是西門子、三菱、OMRON的PLC。根據(jù)系統(tǒng)中的控制要求PLC點(diǎn)數(shù)：實(shí)際輸入點(diǎn)15點(diǎn)，實(shí)際輸出點(diǎn)8點(diǎn)，綜合對(duì)比三菱FX系列（包括FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N等）、西門子系列、OMRO

16、N系列中I/O點(diǎn)數(shù)為32點(diǎn)各型號(hào)的PLC的價(jià)格、性能、實(shí)用場合等各方面，本系統(tǒng)可選擇PLC型號(hào)為：FX2N—32MR，合計(jì)總數(shù)32點(diǎn)—16點(diǎn)輸入，DC24V，16點(diǎn)繼電器輸出；尺寸（mm）：2208790，其性能、價(jià)格都優(yōu)于其他PLC。 FX2N系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列，它能最大范圍地包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)，程式執(zhí)行更快，全面補(bǔ)充通訊功能，適合世界各國不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動(dòng)化控制應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。FX2N系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列。由于FX2N系列具備如下特點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、

17、適合世界各國不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。 該型號(hào)PLC有16個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)，16個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)，能夠滿足系統(tǒng)要求并留有一定的余量。 3.3傳感器的簡介　 國家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。 傳感器是一個(gè)完整

18、的測量裝置（或系統(tǒng)），能把被測非電量轉(zhuǎn)換為與之有確定關(guān)系的有用電量輸出，以滿足信息的傳輸處理、記錄、顯示和控制等要求。[3] 傳感器一般由敏感元件、變換元件和其他輔助元件組成。但是隨著傳感器集成技術(shù)的發(fā)展，傳感器的信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路也會(huì)安裝在傳感器的殼體內(nèi)或者與敏感元件集成在同一芯片之上。因此，信號(hào)調(diào)理電路以及所需輔助電源都應(yīng)作為傳感器組成的一部分，如圖2-1所示。 圖2-1 傳感器的組成示意圖 敏感元件——感受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的其他量的元件，如膜片和波紋管，可以把被測壓力變成位移量。若敏感元件能直接輸出電量（如熱電偶），就兼為傳感元件了。還有一些新型傳感器，如

19、壓阻式和諧振式壓力傳感器、差動(dòng)變壓器式位移傳感器等，其敏感元件和傳感器就完全是融為一體的。 變換元件——又稱傳感元件，是傳感器的重要組成元件。它可以直接感受被測量（一般為非電量）且輸出與被測量成確定關(guān)系的電量，如熱電偶和熱敏電阻。傳感元件也可以不直接感受被測量，而只感受與被測量成確定關(guān)系的其他非電量。例如，差動(dòng)變壓器式壓力傳感器，并不直接感受壓力，而只是感受與被測壓力成確定關(guān)系的銜鐵位移量，然后輸出電量。一般情況下使用的都是這種傳感元件。 信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路——能把傳感元件輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄和控制的有用信號(hào)的電路。信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路根據(jù)傳感元件類型的不同有很多種類，常用的電路

20、有電橋、放大器、振動(dòng)器和阻抗變換器等。 傳感器根據(jù)使用要求的不同，可以做的很簡單，也可以做的很復(fù)雜；可以使帶反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，也可以是不帶反饋的開環(huán)系統(tǒng)。因此，傳感器的組成將依不同的情況而有所差異 。 3.4傳感器的選擇 傳感器是將被檢測對(duì)象的各種物理變化量變?yōu)殡娦盘?hào)的一種變換器。它主要被用于檢測系統(tǒng)本身與作業(yè)對(duì)象、作業(yè)環(huán)境的狀態(tài)，為有效地控制系統(tǒng)的動(dòng)作提供信息。 根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求需要對(duì)位置檢測裝置、視覺傳感器進(jìn)行選用。位置檢測裝置檢測氣缸動(dòng)作是否到位，視覺傳感器是為了完成對(duì)物料的識(shí)別。 （1）位置檢測裝置 在本設(shè)計(jì)中，當(dāng)氣缸執(zhí)行動(dòng)作時(shí)，應(yīng)有相應(yīng)的位置檢測裝置檢測動(dòng)作是否到

21、位，常用的位置檢測裝置是行程開關(guān)。行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切換電路的電器，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。行程開關(guān)的品種規(guī)格很多，按其操作結(jié)構(gòu)可分為直動(dòng)、滾輪直動(dòng)、杠桿單、雙輪等。選用行程開關(guān)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同使用場合，滿足各方面的要求來進(jìn)行選擇。 本設(shè)計(jì)中采用直線接觸式磁感應(yīng)開關(guān)檢測氣缸回位動(dòng)作是否到位，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到指定位置時(shí)，碰到行程開關(guān)，終結(jié)上一個(gè)動(dòng)作，準(zhǔn)備執(zhí)行下一個(gè)動(dòng)作。 （2）視覺傳感器 系統(tǒng)視覺的作用就是最大程度模仿人的眼睛，能

22、夠?qū)Σ煌奈矬w進(jìn)行識(shí)別，本系統(tǒng)采用材質(zhì)傳感器和顏色傳感器，對(duì)物料進(jìn)行分揀。 電感式接近開關(guān)屬于有開關(guān)量輸出的位置傳感器，用來檢測金屬物體。它由LC高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應(yīng)頭時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個(gè)渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化。由此，可識(shí)別出有無金屬物體接近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。本系統(tǒng)用該器件來檢測鐵質(zhì)材料。 電容傳感器也屬于具有開關(guān)量輸出的位置傳感器，是一種接近式開關(guān)。它的測量頭通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板,而另一個(gè)極板是待測物體的本身。當(dāng)物體移向接近開關(guān)時(shí)，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得

23、和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。由此，便可控制開關(guān)的接通和關(guān)斷。本裝置中電容傳感器是用于檢測鋁質(zhì)材料[1] 。 根據(jù)不同物料有不同的顏色，可以針對(duì)一種顏色的物料進(jìn)行揀出。顏色傳感器同樣也屬于具有開關(guān)量輸出的位置傳感器。它是在Si等多數(shù)光電二極管之前，分別放置R（紅）、G（綠）、B（藍(lán)）三種顏色的彩色濾光器，以便處理各自的輸出信號(hào)并識(shí)別彩色的方法。材料分揀系統(tǒng)采用它主要是用來識(shí)別紅色與綠色的材料。 目前，用于顏色識(shí)別的傳感器有兩種基本類型：①色標(biāo)傳感器，它使用一個(gè)白熾燈光源或單色LED光源；②RGB（紅綠藍(lán)）顏色傳感器，它檢測物體的對(duì)三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。這類裝置許多是溫

24、反射型、光束型、光纖型的，封裝在各種金屬和聚碳酸脂外殼中。典型的輸出有：NPN和PNP、繼電器和模擬輸出。 為了便于PCL控制程序的編寫，利于公司企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，綜合其各種情況，在本設(shè)計(jì)，選擇RGB顏色傳感器著為識(shí)別物料顏色的裝置，繼電器輸出方式，便于PLC控制系統(tǒng)的簡單化，控制系統(tǒng)更容易實(shí)現(xiàn)。 3.5 驅(qū)動(dòng)部分的分析與選擇 系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置，其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)動(dòng)力源的不同，分為液壓、氣壓、電氣、機(jī)械、氣液聯(lián)合和電液聯(lián)合等多種方式。目前采用的主要有液壓、氣壓、電氣這三種驅(qū)動(dòng)方式。 液壓驅(qū)動(dòng)，功率重量比大，可實(shí)現(xiàn)頻繁平穩(wěn)的變速和換向，容易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，可自行

25、潤滑，使用壽命長。但也存在其油液容易泄露污染環(huán)境，需要配備油源，成本較高，工作噪聲較大。 電氣驅(qū)動(dòng)，控制精度高，驅(qū)動(dòng)力較大，響應(yīng)快，信號(hào)檢測、傳遞、處理方便。但是由于這種驅(qū)動(dòng)方式價(jià)格昂貴，限制了在一些場合的應(yīng)用。因此，人們尋求其他一些經(jīng)濟(jì)適用的驅(qū)動(dòng)方式。 氣壓驅(qū)動(dòng)具有價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡單、功率體積比高、無污染及抗干擾性強(qiáng)、在工業(yè)機(jī)械手中應(yīng)用較多。另一方面，氣動(dòng)技術(shù)作為“廉價(jià)的自動(dòng)化技術(shù)”，由于其元器件性能的不斷提高，生產(chǎn)成本的不斷降低，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。在現(xiàn)代化的成套設(shè)備與自動(dòng)化生產(chǎn)線上，幾乎都配有氣動(dòng)系統(tǒng)。氣動(dòng)機(jī)械手技術(shù)已經(jīng)成為能夠滿足許多行業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐要求的一種重要使用工具。

26、表2-1給出了各種控制方式的比較： 表2-1 各種控制方式的比較 項(xiàng)目 氣壓傳動(dòng) 液壓傳動(dòng) 電氣傳動(dòng) 機(jī)械傳送 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 簡單 復(fù)雜 復(fù)雜 較復(fù)雜 安裝自由度 大 大 中 小 輸出力 稍大 大 小 不太大 定位精度 一般 一般 很高 高 動(dòng)作速度 大 稍大 大 小 響應(yīng)速度 慢 快 快 中 清潔度 清潔 可能有污染 清潔 較清潔 維護(hù) 簡單 比氣動(dòng)復(fù)雜 需要專門技術(shù) 簡單 價(jià)格 一般 稍高 高 一般 技術(shù)要求 較低 較

27、高 最高 較低 控制自由度 大 大 中 小 危險(xiǎn)性 幾乎無問題 注意著火 一般無問題 無特殊問題 3.6 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇 在氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，組成氣動(dòng)回路是為了驅(qū)動(dòng)用于各種不同目的機(jī)械裝置，其最重要的三個(gè)控制內(nèi)容是：力的大小、運(yùn)動(dòng)的方向和運(yùn)動(dòng)的速度。與生產(chǎn)裝置相連接的各種類型的氣缸，靠壓力控制閥、方向控制閥和流量控制閥分別實(shí)現(xiàn)對(duì)三個(gè)內(nèi)容的控制，正是利用它們組成了各種氣動(dòng)控制回路?，F(xiàn)今各控制系統(tǒng)中用于分揀物料的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有以下幾種： （1）機(jī)械手夾持式 夾持式手部的結(jié)構(gòu)與人手類似，是工業(yè)機(jī)械廣泛應(yīng)用的一種手部形式。它主要由手指、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。其

28、又可分為內(nèi)撐式、外夾式和內(nèi)外夾持式，區(qū)別在于夾持工件的部位不同，手爪動(dòng)作方向相反。夾持式手部設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：①手指應(yīng)有一定的開閉范圍；②手指應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力；③要保證工件在手指內(nèi)的定位精度；④結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，效率高；⑤通用性和可換性。 （2）氣吸式 氣吸式手部又稱為真空吸盤式手部，它是通過吸盤內(nèi)產(chǎn)生真空或負(fù)壓，利用壓差而將工件吸附，是工業(yè)機(jī)械手常用的一種吸持工件的裝置。它由吸盤、吸盤架及進(jìn)排氣系統(tǒng)組成，具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、不易損傷工件、使用方便可靠等優(yōu)點(diǎn)；但要求工件上與吸盤接觸的部位光滑平整、清潔、被吸附工件材質(zhì)致密，沒有透氣空隙。主要適應(yīng)于板材、薄壁零件、陶瓷搪瓷制品、玻璃制

29、品、紙張及塑料等表面光滑工件的抓取。 氣吸式又可分為：負(fù)壓吸盤：真空式、噴氣式、自擠式空氣吸盤；磁力吸盤：永磁吸盤、電磁吸盤。真空式吸附型它是利用真空泵抽出吸附頭的空氣而形成真空，故稱真空式。噴氣式吸附的工作原理是當(dāng)壓縮空氣高速進(jìn)入噴嘴時(shí)，由于管路的開始段截面積是逐漸收縮的，所以氣流速度逐漸增大，在吸氣口處形成負(fù)壓。吸附頭與吸氣口連同，故形成真空，以吸住工件。自擠式空氣吸盤是將軟質(zhì)吸盤按壓在工件的表面，擠出吸盤內(nèi)的空氣、從而造成真空、吸住工件。磁吸式手是利用工件的導(dǎo)磁性，利用永久磁鐵或電磁鐵通電后產(chǎn)生的磁力來吸附材料工件。 （3）氣缸式 氣缸輸出直線往復(fù)式氣缸是氣動(dòng)執(zhí)行元件之一。目前最常

30、選用的是標(biāo)準(zhǔn)氣缸，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)都已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。水平伸縮氣缸選用單活塞桿雙作用氣缸。單活塞桿雙作用氣缸一般由缸筒、前后缸蓋、活塞、活塞桿、密封件和緊固件等組成。其工作原理：對(duì)于前伸/回縮氣缸，當(dāng)左側(cè)無桿腔進(jìn)氣，右側(cè)有桿腔排氣時(shí)活塞桿前伸，反之，活塞桿回縮；對(duì)于上升/下降氣缸，當(dāng)上側(cè)無桿腔進(jìn)氣，下側(cè)有桿腔排氣時(shí)，活塞桿下降，反之活塞桿上升。 當(dāng)氣缸動(dòng)作時(shí)動(dòng)作限位開關(guān)斷開，氣缸快速彈出，此時(shí)先導(dǎo)式電磁閥復(fù)位，當(dāng)氣壓太大時(shí)而氣缸沒有復(fù)位時(shí)氣缸復(fù)位限位開關(guān)感應(yīng)動(dòng)作從而關(guān)閉先導(dǎo)式電磁閥從而起到保護(hù)氣缸的作用。 第4章垃圾分揀裝置結(jié)構(gòu)及總體設(shè)計(jì) 4.1分揀系統(tǒng)的組成

31、 分揀系統(tǒng)一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口組成。 1．控制裝置。控制裝置的作用是識(shí)別、接收和處理分揀信號(hào)，根據(jù)分揀信號(hào)的要求指示分類裝置、輸送裝置進(jìn)行相應(yīng)的作業(yè)。 2．分類裝置。分類裝置的作用是根據(jù)控制裝置發(fā)出的分揀指令，當(dāng)具有相同分揀信號(hào)的商品經(jīng)過該裝置時(shí)，該裝置動(dòng)作，使其改變輸送裝置上的運(yùn)行方向進(jìn)入其它輸送機(jī)或進(jìn)入分揀道口。 3．輸送裝置。輸送裝置的主要組成部分是傳送帶或輸送機(jī)，其主要作用是使待分揀物料通過控制裝置、分類裝置，并沿固定線路運(yùn)送物料。 4．分揀道口。分揀道口是已分揀物料脫離主輸送機(jī)(或主傳送帶)進(jìn)入相應(yīng)的箱內(nèi)區(qū)域的通道。 4.2垃圾分揀機(jī)的工作過程

32、 圖3-1 垃圾分揀機(jī)工作過程示意圖 它采用臺(tái)式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置電源，有電動(dòng)機(jī)、傳感器、回收箱等部件。選用不同類型的傳感器對(duì)垃圾進(jìn)行檢測，識(shí)別它的材料，對(duì)它進(jìn)行分揀。系統(tǒng)上電后，可編程序控制器首先控制啟動(dòng)輸送帶，下料傳感器檢測料槽有無物料，若無料，輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)周期后自動(dòng)停止等待下料；當(dāng)料槽有料時(shí)，下料傳感器輸出信號(hào)給 PLC，PLC 控制輸送帶繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)垃圾上傳送帶時(shí)，到某一傳感器時(shí)，傳感器對(duì)其進(jìn)行檢測，如果檢測出是對(duì)應(yīng)材料的垃圾，則同時(shí)發(fā)送信號(hào)給相應(yīng)的，將垃圾推入相應(yīng)回收箱內(nèi)；如果不是，則繼續(xù)前行直到到達(dá)相應(yīng)的傳感器，并被推入回收箱為止，則為完成。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)定為分

33、揀某種材料的物料時(shí)，由程序記憶各傳感器的狀態(tài)，完成分揀任務(wù)。 4.3系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求主要包括功能要求和控制要求，進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，首先應(yīng)分析控制對(duì)象的要求。 4.3.1功能要求 垃圾分揀裝置應(yīng)實(shí)現(xiàn)基本功能如下： （1）分揀出金屬材料的垃圾 （2）分揀出塑料材料的垃圾 （3）分揀出玻璃材料的垃圾 （4）分揀出紙質(zhì)材料的垃圾 4.3.2控制要求 系統(tǒng)利用各種傳感器對(duì)待測垃圾進(jìn)行檢測并分類。當(dāng)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(yīng)的電動(dòng)機(jī)將其推入相應(yīng)的垃圾回收箱內(nèi)；否則，繼續(xù)前行。 其制要求

34、有如下幾個(gè)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(jī)運(yùn)行，帶動(dòng)傳輸帶傳送垃圾運(yùn)行 （3）有物料時(shí)，下料電機(jī)動(dòng)作，將垃圾送出 （4）當(dāng)電渦流傳感器檢測到金屬時(shí)，電動(dòng)機(jī)1動(dòng)作，推入金屬回收箱 （5）當(dāng)電容傳感器檢測到塑料時(shí)，電動(dòng)機(jī)2動(dòng)作，推入塑料回收箱 （6）當(dāng)光敏傳感器檢測到玻璃時(shí)，電動(dòng)機(jī)3動(dòng)作，推入玻璃回收箱 （7）當(dāng)電容傳感器檢測到廢紙時(shí)，電動(dòng)機(jī)4動(dòng)作，推入廢紙回收箱 （8）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行應(yīng)有動(dòng)作限位保護(hù) （9）下料槽內(nèi)無下料時(shí)，延時(shí)后自動(dòng)停機(jī) 第5章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要

35、是根據(jù)被控制對(duì)象對(duì)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(shè)備，選擇合適的PLC類型，并分配I/O點(diǎn)。 5.1系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 5.1.1 分揀機(jī)的動(dòng)作過程 按下啟動(dòng)按鈕后，電動(dòng)機(jī)M5運(yùn)行，綠燈L2亮，傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)，表示可以進(jìn)垃圾。S1～S6為檢測垃圾的接近開關(guān)，當(dāng)接近開關(guān)S1為ON時(shí)表示垃圾分揀機(jī)檢測到有垃圾到來。從編碼器輸入物料的材料編碼，分別以1、2，3、4、5代表金屬、塑料、玻璃、紙質(zhì)、其它5種材料的材料編碼，即正常的編碼值為1、2、3、4、5。若非此5個(gè)數(shù)，則紅L1閃爍表示出錯(cuò)，電動(dòng)機(jī)M5停止，需按下啟動(dòng)按鈕后才能重新運(yùn)行。若是此5個(gè)數(shù)中的任意一個(gè)，則紅燈

36、L1亮，綠燈L2滅，電動(dòng)機(jī)M5持續(xù)運(yùn)行。當(dāng)接近開關(guān)S2為ON時(shí)，表明垃圾到達(dá)第一個(gè)回收處，如果垃圾材料編碼與此處編碼相同，則電動(dòng)機(jī)M5停止，電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)并推動(dòng)推桿，將此垃圾分揀到該回收箱內(nèi)，接近開關(guān)S2變?yōu)镺FF，M1的推桿自動(dòng)收回，分揀完畢后紅燈L1熄滅，綠燈L2亮表示可以繼續(xù)進(jìn)垃圾；如果材料編碼與此處編碼不同，則電動(dòng)機(jī)M5繼續(xù)保持運(yùn)行，當(dāng)接近開關(guān)S3為ON時(shí)表明垃圾到達(dá)第二個(gè)郵箱處再進(jìn)行比較判斷，依次類推，當(dāng)接近開關(guān)S4和接近開關(guān)S5為ON時(shí)表明垃圾到達(dá)第三個(gè)和第四個(gè)回收箱處；如果材料編碼與前四處編碼均不同，則表明編碼為5，垃圾將經(jīng)過接近開關(guān)S6處自動(dòng)進(jìn)入第5個(gè)回收箱，然后紅燈L1熄滅，

37、綠燈L2亮可以繼續(xù)進(jìn)垃圾。 圖4-1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)示意圖 5.2機(jī)型的選擇及輸入輸出的確定 5.2.1 機(jī)型的選擇 垃圾分揀是一個(gè)比較固定的過程，要實(shí)現(xiàn)的功能也相對(duì)簡單，無需A/D和D/A轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算。另外，控制程序也比較固定，不需要在線編程，選用整體式PLC就可以滿足工藝的要求了。綜合前面的工藝要求與I/O點(diǎn)數(shù)可知，在機(jī)型上可選用西門子公司生產(chǎn)的CPU型號(hào)為226型的微型可編程控制器。 5.2.2 I／O分配 在設(shè)計(jì)過程中選用西門子S7-200系列PLC，基本單元選用CPU226模塊DC24輸入/繼電器10輸出，擴(kuò)展單元選用EM223DC8輸入/繼電器8

38、輸出能滿足控制要求。在確定了控制對(duì)象的控制要求和選擇好PLC的機(jī)型后，即可以進(jìn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)，考慮到編程簡單、檢查方便和接線容易等因素，根據(jù)實(shí)際過程，編制了輸入、輸出點(diǎn)的地址編號(hào)。 編程控制器系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)估算。系統(tǒng)I/O分配見下表 表1 輸入、輸出點(diǎn)分配 輸入量 輸出量 啟動(dòng)按鈕 I0.0 紅燈（L1） Q0.0 復(fù)位按鈕 I0.1 綠燈（L2） Q0.1 停止 I0.2 傳送帶M5 Q0.2 接近開關(guān)1（S1） I0.3 電動(dòng)機(jī)1（M1） Q0.3 接近開關(guān)2（S2） I0.4 電動(dòng)機(jī)2（M2） Q

39、0.4 接近開關(guān)3（S3） I0.5 電動(dòng)機(jī)3（M3） Q0.5 接近開關(guān)4（S4） I0.6 電動(dòng)機(jī)4（M4） Q0.6 接近開關(guān)5（S5） I0.7 接近開關(guān)6（S6） I1.0 編碼器 I2.0～I(xiàn)2.3 由表可知共需I/O點(diǎn)數(shù)為13個(gè)輸入，7個(gè)輸出 圖4-2為分揀機(jī)與PLC的硬件連接圖 在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過程中，首先根據(jù)系統(tǒng)控制要求和工藝流程設(shè)計(jì)出系統(tǒng)順序功能圖，然后根據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)出梯形圖。 第6章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 6.1可編程控制器（PLC）簡介 在可編程序控制器問世之前，繼電器接觸器

40、控制在工業(yè)控制領(lǐng)域中占有主導(dǎo)地位。但隨著工業(yè)的發(fā)展，繼電器接觸器控制已不能滿足人們的要求。 為了解決這一問題，早在1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司(GM公司)，為了適應(yīng)汽車型號(hào)不斷翻新，以求在激烈競爭的汽車工業(yè)中占有優(yōu)勢，就提出要用一種新型的控制裝置取代繼電器接觸器控制裝置，并且對(duì)未來的新型控制裝置做出了具體設(shè)想。要把計(jì)算機(jī)的完備功能以及靈活性、通用性好等優(yōu)點(diǎn)和繼電器接觸器控制的簡單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)溶入于新的控制裝置中，且要求新的控制裝置編程簡單，使得不熟悉計(jì)算機(jī)的人員也能很快掌握它的使用技術(shù)。 美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)根據(jù)GM公司招標(biāo)的技術(shù)要求，于1969年研制

41、出世界上第一臺(tái)可編程序控制器，并在GM公司汽車自動(dòng)裝配線上試用，獲得成功。其后，日本、德國等相繼引入這項(xiàng)新技術(shù)，可編程序控制器由此而迅速發(fā)展起來。 在20世紀(jì)70年代初期、中期，可編程序控制器雖然引入了計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)際上只稱為PLC(Programmable Logical Controller)。隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)70年代末至80年代初，可編程序控制器的處理速度大大提高，增加了許多特殊功能，使得可編程序控制器不僅可以進(jìn)行邏輯控制，而且可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制。因此，美國電器制造協(xié)會(huì)(NEMA)將可編程序控制器命名為PC(Programmable Controller)，但人

42、們習(xí)慣上將之仍稱為PLC，以便與個(gè)人計(jì)算機(jī)PC(Personal Computer)相區(qū)別。80年代以來，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)韻迅猛發(fā)展，以16位和32位微處理器為核心的可編程序控制器得到迅速發(fā)展。這時(shí)的PLC具有了高速計(jì)數(shù)、中斷技術(shù)、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信等功能，從而使PLC的應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。 目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)。 PLC的發(fā)展初期，不同的開發(fā)制造商對(duì)PLC有不同的定義。為使這一新型的工業(yè)控制裝置的生產(chǎn)和發(fā)展規(guī)范化，國際電工委員會(huì)(IEC)于1985年1月制定了PL

43、C的標(biāo)準(zhǔn)，并給它作了如下定義： 可編程序控制器是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作命令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)的外部設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則而設(shè)計(jì)。 PLC硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框如圖3-1所示： 圖3-1 PLC結(jié)構(gòu)框圖 （1）中央處理單元（CPU） 中央處理器是可編程控制器的核心，它在系統(tǒng)程序的控制下，完成邏輯運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算、協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分的工作任務(wù)

44、等。 （2）存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器是可編程控制器存放系統(tǒng)程序、用戶程序以及運(yùn)算數(shù)據(jù)的單元?？删幊绦蚩刂破髋溆袃煞N存儲(chǔ)器，即系統(tǒng)存儲(chǔ)器(EPROM)和用戶存儲(chǔ)器(RAM)。 （3）輸入/輸出（I/O）電路 輸入輸出電路是可編程控制器和工業(yè)控制現(xiàn)場各類信號(hào)連接的部分。 輸入口用來接收生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，輸出口用來送出可編程控制器的運(yùn)算后得出的控制信息，并通過機(jī)外的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場的各類控制。按照信號(hào)的種類歸類有直流信號(hào)輸入、輸出，交流信號(hào)的輸入、輸出；按照信號(hào)的輸人、輸出形式分有數(shù)字量輸入、輸出，開關(guān)量輸入、輸出，模擬量輸入、輸出。 （4）電源 可編程控制器的電源包括可編程控制器各工作單元

45、供電的開關(guān)電源以及為掉電保護(hù)電路供電的后備電源，后者一般為電池。 （5）編程器 編程器是PLC的重要外部設(shè)備，利用編程器可將用戶程序送入PLC的用戶程序存儲(chǔ)器，調(diào)試程序、監(jiān)控程序的執(zhí)行過程。編程器從結(jié)構(gòu)上可分為三種類型，簡易編程器、圖形編程器和通用計(jì)算機(jī)編程。 基本工作原理：我們已經(jīng)知道PLC是一種存儲(chǔ)程序的控制器。用戶根據(jù)某一對(duì)象的具體控制要求，編制好控制程序后，用編程器將程序鍵人到PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中寄存。PLC的控制功能就是通過運(yùn)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)的。 PLC運(yùn)行程序的方式與微型計(jì)算機(jī)相比有較大的不同，微型計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序時(shí)，一旦執(zhí)行到END指令，程序運(yùn)行結(jié)束。而PLC從000

46、0號(hào)存儲(chǔ)地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)的情況下，按存儲(chǔ)地址號(hào)遞增的方向順序逐條執(zhí)行用戶程序，直到END指令結(jié)束。然后再從頭開始執(zhí)行，并周而復(fù)始地重復(fù)，直到停機(jī)或從運(yùn)行(RUN)切換到停止(STOP)狀態(tài)。我們把PLC這種執(zhí)行程序的方式稱為掃描工作方式。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個(gè)掃描周期。另外，PLC對(duì)輸入、輸出信號(hào)的處理與微型計(jì)算機(jī)不同。微型計(jì)算機(jī)對(duì)輸入、輸出信號(hào)實(shí)時(shí)處理，而PLC對(duì)輸入、輸出信號(hào)是集中批處理。下面我們具體介紹PLC的掃描工作過程。 PLC掃描工作方式主要分三個(gè)階段：輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。 1)輸入采樣 PLC在開始執(zhí)行程序

47、之前，首先掃描輸入端子，按順序?qū)⑺休斎胄盘?hào)，讀人到寄存輸入狀態(tài)的輸入映像寄存器中，這個(gè)過程稱為輸入采樣。PLC在運(yùn)行程序時(shí)，所需的輸入信號(hào)不是現(xiàn)時(shí)取輸人端子上的信息，而是取輸入映像寄存器中的信息。在本工作周期內(nèi)這個(gè)采樣結(jié)果的內(nèi)容不會(huì)改變，只有到下一個(gè)掃描周期輸入采樣階段才被刷新。 2)程序執(zhí)行 PLC完成了輸入采樣工作后，按順序從0000號(hào)地址開始的程序進(jìn)行逐條掃描執(zhí)行，并分別從輸入映像寄存器、輸出映像寄存器以及輔助繼電器中獲得所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理。再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫入寄存執(zhí)行結(jié)果的輸出映像寄存器中保存。但這個(gè)結(jié)果在全部程序未被執(zhí)行完畢之前不會(huì)送到輸出端子上。 3)輸出刷新

48、 在執(zhí)行到END指令，即執(zhí)行完了用戶的所有程序后，PLC將輸出映像寄存器中的內(nèi)容送到輸出鎖存器中進(jìn)行輸出，驅(qū)動(dòng)用戶設(shè)備。 PLC工作過程除了包括上述三個(gè)主要階段外，還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，在內(nèi)部處理階段，PLC檢查CPU模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。在通信服務(wù)階段，PLC與其他的帶微處理器的智能裝置實(shí)現(xiàn)通信。 6.2 垃圾入箱控制軟件設(shè)計(jì)流程 設(shè)計(jì)流程：垃圾檢測；編碼信息檢測；編碼信息轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)；垃圾入箱；出錯(cuò)控制。PLC控制部分流程圖如圖所示： 圖5-1軟件設(shè)計(jì)流程圖 6.3單一垃圾分揀機(jī)的PLC控制梯形圖

49、 單一垃圾分揀機(jī)的PLC控制梯形圖如下圖所示。 結(jié)論 分揀機(jī)采用可編程控制器PLC 進(jìn)行控制，能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率低且勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，可顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。而且，分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設(shè)備無縫連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料實(shí)物流、物料信息流的分配和管理。 其設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的組裝，具有系統(tǒng)布局靈活，維護(hù)、檢修方便等特點(diǎn)，受場地原因影響不大。 同時(shí)，只要根據(jù)不同的分揀對(duì)象，對(duì)本系統(tǒng)稍加修改即可實(shí)現(xiàn)求。 本系統(tǒng)采用的可編程控制器，只要結(jié)合不同的傳感

50、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(yīng)的傳感器，就可對(duì)不同的物料進(jìn)行分揀，具有廣泛的應(yīng)用前景。 通過此次設(shè)計(jì)，了解學(xué)習(xí)了PLC在大小球分選系統(tǒng)的工作原理及使用方法。其中電路及軟件實(shí)現(xiàn)是此次設(shè)計(jì)的主要部分。 作為一個(gè)好的控制系統(tǒng)必須把各種控制都考慮在內(nèi)之外，還要考慮安全控制，一個(gè)安全的系統(tǒng)才是真正的好系統(tǒng) 致 謝 三年的大學(xué)，匆匆而過，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們?nèi)晁鶎W(xué)的一個(gè)體現(xiàn)，經(jīng)歷半年的努力，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束。在設(shè)計(jì)的過程中，慢慢的學(xué)習(xí)，逐漸的鞏固大學(xué)所學(xué)的知識(shí)，期間有艱苦，有辛酸，也有欣喜，有快

51、樂。在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過了。尤其要感謝我的論文指導(dǎo)老師，他們對(duì)我進(jìn)行了無私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的幫助進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)。另外，在校圖書館查找資料的時(shí)候，圖書館的老師也給我提供了很多方面的支持與幫助。在此向幫助和指導(dǎo)過我的各位老師表示最中心的感謝！ 感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。 感謝和許多同學(xué)對(duì)我的支持和鼓勵(lì)，感謝你們?cè)趯W(xué)習(xí)和生活上給我的幫助，和我一起解決各種各樣的困難。此外，我還要感謝我的父母，謝謝他們一直以來對(duì)我的學(xué)業(yè)的支

52、持和幫助。 最后，祝所有關(guān)心、幫助和支持我的人們身體健康、工作順利！ 由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請(qǐng)各位老師和學(xué)友批評(píng)和指正！ 參考文獻(xiàn) [1] 孫平. 可編程控制器原理及應(yīng)用 [M]. 北京高等教育出版社,1999. [2] 張桂香. 電氣控制與PLC應(yīng)用 [M]. 化學(xué)工業(yè)出版社,2006. [3] 張運(yùn)波. 工廠電氣控制技術(shù) [M]. 化學(xué)工業(yè)出版社,2001. [4] 余雷聲. 電氣控制與PLC應(yīng)用 [M]. 化學(xué)工業(yè)出版,2001. [5] 王兆義. 小型可編程控制器實(shí)用技術(shù) [

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