物料自动分拣控制系统设计论文.docx

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XX职业技术学院

毕业设计说明书

题目：

物料自动分拣控制系统设计

教学系：

电气电子工程系

专业班级：

电气自动化一班

姓名：

学号：

指导教师：

XX年1月7日

摘要

分拣控制系统在社会各行各业如：

物流配送中心、邮局、采矿、港口、码头、仓库等行业得到广泛运用，分拣系统能够大大提高企事业单位该环节的生产效率。

本文在对熟悉了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、传感器技术等技术,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:

Sortingcontrolsysteminallsectorsofsocietysuchas:

logisticsanddistributioncenter,postoffice,mining,ports,terminals,warehousesandotheindustriesarewidelyused,wecanseethatthesortingsystemcangreatlyimprovethelevelofproductionenterprisesefficiency.

Familiarwiththegoodsintheautomaticandsortingsystemprinciplefoundation,accordingtocertainrequesttosortthemitsubishiPLCascontrolcore,Mcgssoftwareformonitoringsoftware,thedesigngivesmaterialsortingcontrolsystem.ThetransportofgoodsandmaterialssortingsystemmainlybyPLCcontroller,combinedwithpneumaticdevice,thesensortechnology,configurationandmonitoringtechnology,on-sitecontrolproductautomaticsorting.Systemhasahighdegreeofautomation,stableoperationandhighprecision,easycontrolsortingbasedonthefeaturesofdifferentsortingobject,slightlymodifyingthesystemcanberealizedrequirements.

Aftercompleteditsdesignofthesystem,executingtheoverallcommissioning.Inhardware,testingtheinstallationlocationandangleofthevariouspartstomakeitruntheblockmaterialandtheangleofthesensorsuitableforinstallation.Afterthevariouspartsofthehardwaredebugrangeofmotion,integratinghardwareandsoftwaredebuggingtoachievematerialsortingsystem,feeding,deliveryandsortingoftheentireprocess

Keywords:

MaterialsortingsensorPneumaticdevicePLC

目录

引言························

第一章本系统的控制要求

1.1系统（题目）设计背景·················

1.2工作原理···················

1.3系统（题目）设计目标及技术要求·············

1.4技术综述·····················

第二章本系统的设计思路

2.1技术路线与步骤···················

第三章硬件选型与接线

3.1系统的输入、输出量··················

3.2PLC选型·····················

3.3执行器设备选型·················

3.4.电路设计······················

3.5供电电源设计····················

第四章软件设计

4.1顺序功能图或梯形图·················

4.2指令表语言·····················

第五章总体调试

5.1调试过程·············

5.2调试结果·············

附录··························

致谢···························

参考文献·························

引言

分拣是把很多货物按品种从不同的地点和单位分配到所设置的场地的作业。

按分拣的手段不同，可分为人工分拣、机械分拣和自动分拣。

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。

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。

针对上述问题，利用PLC技术设计了一种成本低，效率高的材料自动分拣装置，在材料分拣过程中取得了较好的控制效果。

物料分拣采用可编程控制器PLC进行控制，能连续、大批量地分拣货物，分拣误差率低且劳动强度大大降低，可显著提高劳动生产率。

而且，分拣系统能灵活地与其他物流设备无缝连接，实现对物料实物流、物料信息流的分配和管理。

其设计采用标准化、模块化的组装，具有系统布局灵活，维护、检修方便等特点，受场地原因影响不大。

同时，只要根据不同的分拣对象，对本系统稍加修改即可实现要求。

PLC控制分拣装置涵盖了PLC技术、气动技术、传感器技术、位置控制技术等内容，是实际工业现场生产设备的微缩模型。

应用PLC技术结合气动、传感器和位置控制等技术，设计不同类型材料的自动分拣控制系统。

该系统的灵活性较强，程序开发简单，可适应进行材料分拣的弹性生产线的需求。

本文主要介绍了PLC控制系统的硬件和软件设计，以及一些调试方法。

1.1系统（题目）设计背景

物料分拣系统作为前沿的产品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。

随着工业的高速发展，物料分拣系统作为前沿的产品应自动化设备更新时的需要，已经在工业生产中得到了广泛的应用。

它可以搬运货物、分拣物品、用以代替人的繁重及单调劳动，实现生产的机械化和自动化；并能在高温、腐蚀及有毒气体等有害环境下操作以保护人身安全，被广泛用于机械制造、冶金、电子、轻工业和原子能部门。

适应工业需要，本课题试图开发基于PLC的物料分拣设计，并借助必要的精密传感器，使其能够对不同颜色的物料按预先设计的程序进行分拣，动作灵活多样，适应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。

采用PLC控制，是一种预先设定的程序进行物料分拣的自动化装置，可部分代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业，并且在产品变化或临时需要对机械手进行新的分配任务时，可以允许方便的改动或重新设计其新部件，而对于位置改变时，只要重新编程，就能很快的投产，降低安装和转换工作的费用。

本设计主要完成机械手的硬件部分设计。

主要包括执行系统、驱动系统的设计。

基于PLC的物料分拣机构设计，是以可编程控制器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，已经成为目前在机械手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。

随着分拣系统自动化发展的深度和广度及机器人只能水平的提高，机械手已在众多领域得到了应用。

从传统的汽车制造向非制造领域延伸。

如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统拥有维护的机器人的等。

在国防军事、医疗卫生、食品加工、生活服务等领域机械手的应用也越来越多。

1.2工作原理

该课题是基于区分材料的材质的不同而设计的材料分拣系统，主要是实现对金属、非金属和白色的材料的自动分拣。

具体控制过程为：

<1>接通电源,按下启动开关（X0）,系统进入启动状态。

<2>当电感传感器（X2）检测到铁质材料时，推料缸1将物料推入分拣铁质材料的导料轨道中。

<3>当颜色检测传感器（X3）检测到材料为白色时，推料气缸2动作将被检测到的物料推入分拣白色材料的导料轨道中。

<4>当电容传感器（X4）检测到非金属材料时，推料气缸3动作将待测物体推入相应的导料轨道中。

（1）

电感传感器将铁质料件推入导料槽

（2）

颜色传感器将对应颜色料件推入导料槽

（3）

电容传感器将非金属料件推入导料槽

1.3系统（题目）设计指标

根据该系统的控制要求需要以下设计指标：

PLC控制器:

三菱FX1N－40MR

电动机：

交流220V

电磁阀：

4V210－08

气缸：

MAL25X100.S

控制电源：

直流24V；交流220V

光电传感器：

E3F1－DS8P1

电容传感器：

LJC12A3－A－Z/BY

电感传感器：

LJ12A3－4－Z/EX

传送带：

1个

导料台：

3个

1.4技术综述

PLC控制分拣装置涵盖了PLC技术、气动技术、传感器技术、位置控制技术等内容，是实际工业现场生产设备的微缩模型。

应用PLC技术结合气动、传感器和位置控制等技术，设计不同类型材料的自动分拣控制系统。

该系统的灵活性较强，程序开发简单，可适应进行材料分拣的弹性生产线的需求。

本文主要介绍了PLC控制系统的硬件和软件设计，以及一些调试方法。

2.1技术路线与步骤

3.1系统的输入、输出量

基于物料分拣机构的功能要求，该系统的输入输出量如下：

输入量:

输出量：

X0：

启动 Y0：

电动机

X1：

停止 Y1:

电磁阀1

X2：

电感传感器 Y2：

电磁阀2

X3：

光电传感器 Y3：

电磁阀3

X4：

电容传感器

X5：

1气缸前限位

X6：

2气缸前限位

X7：

3气缸前限位

3.2PLC选型

由于本物料分拣机构的输入量多输出量少，所以我们采用三菱FX1N系列的PLC

PLC选型:

FX1N

I/O点数选型：

40点

（该系统应采用8进4出的PLC，由于条件有限，现采用24入16出的PLC）

输出接口形式选型：

R（继电器输出）

单元类型选型：

M

3.3执行器设备选型

本物料分拣机构所选用的执行器设备选型如下：

电磁阀：

4V210－08作用：

控制气缸的动作

气缸：

MAL25X100.S作用：

实现往复运动

传送带：

1个

导料台：

3个

电动机：

AC220V

3.4.电路设计

图一

图二传递信息图三

用于检验非金属

图四用于检测金属图五检测气缸到位

3.5供电电源设计

由于该系统部分气件需要24V电源，其外形如下

图六

图七该系统需要220V电源其外形如上

4.1顺序功能图或梯形图

根据该系统的控制要求顺序功能图如下：

由顺序功能图转化为梯形图如下：

4.2指令表语言

由梯形图转化为指令表如下：

4.3调试过程，调试结果

我们刚接触到该设备时，首先我们了解到其组成部分及其功能，了解该设备的工作流程及要求，在该过程中，我们发现该设备不能正常运行，经过我们熟练的掌握各个部件的作用和内部关系，我们将设备进行拆卸，了解各个部件的型号，了解该设备是如何安装的。

我们了解其接线问题及各个部件是否良好，我们查看该设备接线有点小问题，将其拆开逐个了解，我们首先了解电动机的接线，并在实验台试验知道电动机属于正常，其次我们了解3个传感器，其中光电和电容传感器接线后发现当有物料到来时无法检测，询问老师及查资料得知，该设备所用的是三菱PLC，而传感器所用的是PNP型号与PLC不符，所以我们在传感器的接线中串了一个中间继电器，因为PNP型和NPN型都有电流方向，串个中间继电器其线圈得电触点闭合，无电流方向，接完线后，检测传感器是良好的。

我们又接着检测限位传感器的接线及状况，我们发现限位传感器可以检测气缸伸出到位，但它的灯不亮，由于各个方面的原因我们没有更换新的限位传感器，我们检测了电磁阀的接线属于正常还有气缸的接线。

我们把所有的接线以及各个部件是否良好检查了一遍，硬件部分能基本完成，中间遇到的问题也能及时解决，我们又设计了软件部分，熟知该设备的工作流程，我们采用顺序功能图法来编写程序，这样一目了然，出现问题方便我们解决。

硬件部分和软件部分都已完成，该设备能够正常运行。

物料分拣机构基本符合我们的要求，在调试的过程也出现一些被我们忽略的小问题，例如限位传感器在气缸上安放的最佳位置，气缸推动物料是否能够完好的将物料推到导料仓里等等，在调试的过程中我们发现问题解决问题。

附录

序号

名称

型号及规格

数量

单位

备注

1

实训桌

1190X800X840mm

1

张

2

PLC模块单元

三菱PLC

1

台

3

电源模块单元

三相电源总开关，插座，24V电源模块

1

套

4

按钮模块单元

启动，停止

1

个

5

物料传送部件

直流电机，传送带

1

台

6

接线端子模块

接线端子和安全插座

1

块

7

气动装置

气泵

1

台

致谢

这次毕业设计我最该感谢的就是我们最辛苦的XX老师，她不仅要天天给学生上课，而且还要在课余时间给我们知道设计中的难题，帮助我们更快更好的完成这次毕业设计，在这里我要真挚说一声感谢，感谢老师的悉心教导，也感谢老师这几年的淳淳教导，让我在成长的路上披荆斩棘，能够到达成功的彼岸。

毕业在即，或许老师也有不舍，也有伤心，毕竟细心教导好几年的学生即将毕业，以后这些笑脸再也见不到，但老师您也应该感到光荣，毕竟您的学生即将光荣毕业。

匆匆三年，大学即将随着这次的毕业设计落下帷幕，心中不免有些彷徨与心伤，虽然，即使学习生涯即将离我远去，但我知道未来已经开始扬帆起航。

参考资料

[1]孙平.    可编程控制器原理及应用[M].北京:

北京高等教育出版社

[2]张桂香.电气控制与PLC应用[M].北京：

化学工业出版社

[3]张运波.工厂电气控制技术[M].北京：

化学工业出版社

[4]余雷生.电气控制与PLC应用[M].北京：

化学工业出版社

[5]郭艳萍.电气控制与PLC应用[M].北京：

人民邮电出版社

[6]童泽.自动生产线的拆装与调试[M].北京：

电子工业出版社

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