基于PLC控制的工件分拣流水线电气系统设计

基于PLC控制的工件分拣流水线电气系统设计

摘要：本文对智能分拣技术在系统中的应用进行了深入探讨，并提出了一种以PLC与多传感器为基础的工件分拣流水线电气系统。通过对PLC控制器、硬件及软件的详尽解析，本文揭示了设备选型与系统运作原理，并对程序控制PLC梯形图进行了深度研究。该系统设计简洁易用，模块化结构使其更易组装且成本较低，因此非常适合众多企业推广与应用。同时，它也能满足部分小型企业的回收需求。

该分选系统采用桌面式设计，由集成电源、气缸、旋转编码器和变频器等部件构成。独特传感器在物料材质识别中的应用，可实现对铁质、铝制和塑料等不同材质的分类。通过气缸推动物料，系统能够识别与分类特殊物品。通过交流电机旋转控制带传输物品，并与计算机监控系统相结合，实现远程控制与人机交互。

该系统设计融合了PLC、传感器和气动控制技术，经过精心分析，提升了设备的可靠性。通过对各组件的详尽分析，我们能够更好地满足客户需求。

关键词：PLC；分拣；硬件；软件

摘要 4

关键词： 4

第一章引言 5

1.1研究背景与意义 5

1.2国内外发展现状 5

1.2.1国外研究现状 5

1.2.2国内研究现状 6

1.3研究内容 6

第二章控制系统方案设计 8

2.1系统功能分析 8

2.2系统方案设计 8

第三章系统硬件设计 10

3.1传感器的选择 10

3.1.1铁材质传感器 10

3.1.2 铝材质传感器 11

3.1.3光电检测传感器 13

3.2变频器的的选择 15

3.3PLC机型选择 18

3.4气动回路设计 18

3.5绘制控制接线示意图 20

3.6 I/O资源分配 22

第四章系统编程实现 24

4.1系统主程序的实现 24

4.2梯形图程序 25

第五章 MCGS画面设计 31

5.1通讯设定 31

5.2数据库定义 32

5.3组态画面 33

5.4命令语言 34

第六章调试 40

6.1选择初始画面 40

6.2启动MCGS 40

6.3运行结果 41

结论 44

参考文献 45

第一章引言

1.1研究背景与意义

一些工业和采矿企业在生产过程中排放或留下大量废物和残留物。例如机械工业企业的物料废物和金属废物。这是一种具有多种类型、数量和复杂成分的固体废物。这些工业物料包括有色金属残留物、溶剂、炉渣等，一些物料有毒，另一些具有腐蚀性、易燃性和高度化学反应性。工业废物的产生随着工厂规模的增大而增加。它对土地使用、土壤组成、水源和大气以及作物生长产生了重大影响，并威胁到人类健康。工业废物经过适当的处理和过滤，可以成为原材料或能源，并在工业中得到再利用。为了解决这个问题，我们需要建立一个智能系统，它能够自动分类、回收和再利用各种废弃物。在第一次世界大战后，自动分拣系统出现了，USA、JP等国家通过改进设备的功能，首次将其应用于工业生产。它已成为一个重要的工业发展领域，在全球经济中扮演着不可或缺的角色。随着科技的进步，新的传感器、自动化设备和智能控制技术的引入和应用变得越来越复杂，国内自动化的发展前景十分光明。本课题主要设计用于基于PLC的工件分拣流水线电气系统。在过去，物料必须经过分类和后续处理，这主要是通过人工筛选来完成的，例如简单的人工取样。这种控制方法虽然简单，但需要更多的人力。在设计该系统时，我们参考了大量的文献，设计了分拣系统的硬件和软件，实现分拣系统的自动化运行，总体而言，该系统的设计和研究具有一定的实用价值。

1.2国内外发展现状

1.2.1国外研究现状

1980年以后，海外分拣系统的研究和开发加速进行，Mark在1999年提出了一种分拣方法，将其分为五个阶段：物料收集、系统选择、传感器检测、相似物品识别和最终转移到指定地点。这种方法使得不同物品的组合成为可能。Masel在2003年对各种货物进行了研究，并使用模拟方法来分析它们。SaeneJR在2002年设计了一种新型的物料分拣系统，它采用了传送带技术，能够根据不同的分拣项目选择合适的传送带，并且开发出了一套可靠的分拣和物流处理系统。

现代化的分拣设备是保证企业货物和产品流通顺畅的关键，这也是物流企业在全球快速发展的原因。如今，物流行业已成为消费和经济发展的重要支柱。外国在物流业中使用分拣技术已有很长的历史。在二十世纪中叶和末期，物流分拣设备的广泛使用已经取代了许多人工操作，如识别、分拣和分配货物。这些设备的出现，为物流行业带来了巨大的改变。日本的商品分拣管理有其独特的制度和流程。在货物运输、分销和信息收集过程中，仓库的分拣系统起到了至关重要的作用。当货物交付到仓库时，分拣设备会根据货物的类别和尺寸进行分类，并将其转移到不同的存储区域。通过远程监控和人工操作，自动化分拣设备可以实现基本的自动化功能，在许多海外大型企业中，它已经成为车间生产的关键设备。自1960年代后日本企业大量使用自动化分拣设备以来，国内已建成数万个自动化仓库，这也成为企业发展和国民经济改善的重要指标之一。

1.2.2国内研究现状

实现物料综合回收的全面自动化是分拣技术应用领域和分拣设备功能的重要目标，但仍有许多挑战需要克服。中国智能分拣技术在20世纪90年代引入，并在过去的二十年中取得了长足的发展。许多大城市，如北京、上海和广州，都已经安装了自动分拣设备，这些设备都是高新技术企业的标准。物流企业正在逐步引入分拣设备，以提高效率并减少人工分拣的需求。随着物流分拣技术的发展，各地出现了大量规模不一的仓库，但它们大多数都分散在各地，工作效率低下，无法满足所有物品的分拣需求。为了提高市场效率，我国应该努力解决这个问题。因此，投资于先进生产设备是促进国民经济发展的重要举措，并且引进和发展完善的生产管理模式也需要强大的物料设备支持。为了推动中国现代化的发展，我们必须加大对自动化技术的投入。虽然我们目前还没有达到发达国家的水平，但我们可以通过改进研究和开发技术来提高我们在这方面的能力。

1.3研究内容

本文介绍了智能分拣设备技术在系统中的应用，设计了基于PLC(可编程控制器)和多传感器融合的工件分拣流水线电气系统。全文主要通过PLC控制器、硬件设计、软件设计、设备选型、综合系统工作原理的详细分析，最后对程序控制PLC梯形图进行了设计分析。该系统的整体结构简单，模块化设计更容易组装，整体设计成本更低，适合许多企业的推广和使用，并满足一些小型企业的回收需求。分选系统的完整结构采用桌面结构，系统设备部分包括集成电源、气缸、旋转编码器、变频器等。此外，在物料材质识别中单独选择传感器，分别对铁质物料、铝制物料、塑料物料进行分拣。利用气缸作为动力源进行物料的推出。该系统可对特殊物料进行识别和分拣，通过交流电机旋转控制带传输物料，最后结合计算机监控系统实现远程控制和人机交互的效果。

参考文献

[1]宋德玉,可编程序控制器原理及应用系统设计[J].北京:冶金工业出版社，2012:12-13.

[2]韩宏志,数据库设计与开发教程[M];清华大学出版社，2013 年 1 月:35.36.

[3]王曼珠，梁维铭.可编程器件应用开发指南[M].北京:人民邮电出版社，2011：10-11.

[4]王洪涛.PLC 应用技术[M].北京:中国电力出版社，2011：20-21.

[5]宋小鹏，吴其洲，邓传斌.PIC 单片机在物料分拣系统中的应用[J].机械管理开发，2010(3):47-47,49.

[6]时良平，邮政机械设计[J];人民邮电出版社，北京，2013：25.26.

[7]吕绍正，邮政通信自动化控制技术[J];北京邮电大学机械工程系，北京，2011：33.34.

[8]孙平，可编程控制器原理及应用[M].北京高等教育出版社，2010:44-45.

[9]张杜香.电气控制与 PLC 应用[M].化学工业出版社.2012:15.16.

[10}何衍庆，戴自祥，俞金寿.可编程序控制器原理及应用技巧[J].北京:化学工业出版社，2013:17-18.

[10]西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团编;深入浅出西门子[J];北京航空航天大学出版社，2014:55.55.