基于PLC的自动分拣系统设计

XXXXXX毕业设计 I

题 目 基于PLC的自动分拣系统设计

班 级

姓 名
指导老师
XXXXXX毕业设计 II 摘 要 PLC控制是目前工业上最常用的自动化控制方法由于其控制方便能够承受恶劣的环境
因此在工业上优于单片机的控制。PLC将传统的继电器控制技术、计算机技术和通信技术融
为一体专门为工业控制而设计具有功能强、通用灵活、可靠性高、环境适应性强、编程
简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点,因此在工业上的应用越来越广泛。
本文主要讲述PLC在材料分拣系统中的应用
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
稍加修改本系统即可实现要求。

关键词 PLC分拣装置变频器传感器







XXXXXX毕业设计 III 目 录 封面···········································I
摘要··········································II
目录·········································III
绪论···········································1
第1章
材料分拣装置结构及总体设计··············2 1.1 材料分拣装置工作过程概述···························2
1.2 系统的技术指标·····································3
1.3 系统的设计要求·····································3
1.3.1 功能要求·········································3
1.3.2 系统的控制要求 ································3 第2章 控制系统的硬件设计······················4 2.1 系统的硬件结构·····································4
2.2 系统关键技术·······································4
2.2.1确定I/ O点数····································4
2.2.2 PLC的选择·······································4
2.2.3 PLC的I/O分配···································4
2.2.4 PLC输入输出接线端子图····

·······················5
2.3检测元件与执行装置的选择····························6
2.3.1 光电式旋转编码器·································6
2.3.2 电感式接近开关 ································8
2.3.3 光纤传感器·······································9
2.3.4变频器···········································10
2.3.5电动机···········································13
2.3.6 磁控开关·········································14
2.3.7光电开关··········································16
2.3.8电磁阀及气缸······································17 第3章 控制系统的软件设计······················18 3.1 控制系统流程图设计································18
3.2 控制系统程序设计 ·······························18
第4章 控制系统的调试·································23
4.1 硬件调试··········································23
4.2 软件调试··········································23 XXXXXX毕业设计 IV 4.3整体调试···········································23 结 论·········································24
致 谢·········································25
参考文献······································26
附录PLC程序································27 XXXXXX毕业设计 1 绪 论 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而且错误率极低。
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。 XXXXXX毕业设计 2 第1章 材料分拣装置结构及总体设计 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。本章主要介绍分拣装置的工艺过程及控制要求。
要想进行PLC控制系统的设计首先必须对控制对象进行调查搞清楚控制对象的工艺
过程、工作特点明确控制要求以及各阶段的特点和各阶段之间的转换条件。
1.1 材料分拣装置工作过程概述 如图1-1 所示为本分拣装置的结构示意图。 图1-1 材料分拣装置结构示意图 它采用台式结构内置电源有三相异步电机、汽缸、电磁阀、旋转编码器、气动减压
器、滤清器、气压指示等部件可与各类气源相连接。选用颜色识别传感器及对不同材料敏
感的电感式传感器分别固定在网板上且允许重新安装传感器排列位置或选择网板不同区
域安装。
系统上电后要等到手动启动后系统才进入运行状态当有物料从料口到传送带上时
光电传感器输出信号给PLC同时电感传感器和光纤传感器进行检测将物料信息反馈给PLC
PLC根据物料的材质和颜色选择不同的速度传送道不同的位置并控制对应的电磁阀动作
将物料推入对应的仓中。 XXXXXX毕业设计 3 1.2 系统的技术指标
输入电压AC200240V带保护地三芯插座
消耗功率250W
环境温度范围-540℃
气源

大于0.2MPa切小于0.85Mpa 1.3 系统的设计要求
系统的设计要求主要包括功能要求和控制要求进行设计之前首先应分析控制对象的
要求。
1.3.1 功能要求
材料分拣装置应实现基本功能如下
1分拣出金属和非金属
2分拣黑色和白色 3金属料、白色非金属和黑色非金属料分别用不同的速度传送
1.3.2 系统的控制要求
系统利用各种传感器对待测材料进行检测并分类。当待测物体经机械手或其他传送机构
送入传送带后依次接受各种传感器检测。如果被某种传感器测中通过相应的气动装置将
其推入料仓中。其控制要求有如下几个方面
1系统送电后各部分在初始位置时需要手动启动后方可运行
2电机运行带动传输带传送物体向前运行
3有物料时电动机带动传送带动作将物料送走
4当电感传感器检测到金属物料时汽缸1 动作
5当光纤传感器检测到白色非金属物料时汽缸2 动作
6当电感传感器和光纤传感器均没有检测到而光电传感器检测到有物料时汽缸3 动
作
7汽缸运行应有伸出限位保护
8按下停止按钮要等到该物料分拣完成后方可停止
9启动后有物料就自动分拣而分拣完成就自动停止
10分拣时根据检测到的不同材料应有不同的速度运行 XXXXXX毕业设计 4 第2章 控制系统的硬件设计 PLC控制系统的硬件设计主要是根据被控制对象对PLC控制系统的功能要求确定系统
所需的用户输入、输出设备选择合适的PLC类型并分配I/O点。 2.1 系统的硬件结构
设计系统的硬件结构框图如图2-1 所示。
图2-1 系统的硬件结构框图 2.2 系统关键技术
系统关键技术即分析控制系统的要求确定I/O点数选择PLC的型号然后进行I/O分配。 2.2.1 确定I/ O 点数
根据控制要求输入应该有2个开关信号3个传感器信号包括电感传感器、光纤感器。
相应地有3个汽缸运动位置信号每个汽缸的动作到位信号共计11 个信号。输出包括控
制电动机以不同速度运行的3个发向变频器的信号以及3个控制汽缸动作的电磁阀。共需I/ O
点18个其中11个输入8个输出。 2.2.2 PLC的选择
根据上面所确定的I/ O点数且该材料分拣装置的控制为开关量控制。因此选择一般
的小型机即可满足控制要求。本系统选用西门子公司的S7-200系列CPU224CN 型PLC。它有14
个输入点10个输出点满足本系统的要求。

2.2.3 PLC的I/O分配
根据所选择的PLC型号对本系统中PLC的输入输出端子进行分配如表1所示 XXXXXX毕业设计

5
表1 材料分拣装置PLC 输入和输出端子分配表
西门子PLC(I/O) 分拣系统接口(I/O) 备注










输
入
部
分
I0.0 编码器A相
I0.1 编码器B相
I0.2 编码器Z相
I0.3 光电开关 检测有没有料
I0.4 电感传感器 检测金属料
I0.5 光纤传感器 检测黑白色
I0.6 磁性开关1
I0.7 磁性开关2
I1.0 磁性开关3
I1.1 启动按钮
I1.2 停止按钮



输
出
部
分
Q0.0 变频器5号端子 接通时以15Hz运行
Q0.1 变频器6号端子 接通时以20Hz运行
Q0.2 变频器7号端子 接通时以25Hz运行
Q0.3 电磁阀1
Q0.4 电磁阀2
Q0.5 电磁阀3
Q0.6 指示灯1 准备就绪
Q0.7 指示灯2 运行指示灯
Q1.0 指示灯3 分拣完成指示灯 2.2.4 PLC输入输出接线端子图
根据表1可以绘制出PLC的I/O接线图如图2-2所示 XXXXXX毕业设计 6
图2-2 S7-200-224CNPLC的外形及I/O接线图 2.3 检测元件与执行装置的选择
主要是对旋转编码器和各个传感器的选择并对其作简要介绍。 2.3.1 光电式旋转编码器
旋转编码器是与步进电机连接在一起在本系统中可用来作为控制系统的计数器并提
供脉冲输入。它转化为位移量可对传输带上的物料进行位置控制。 传送至相应的传感器时
发出信号到PLC以进行分拣也可用来控制步进电机的转速。本系统选用鑫亚
H38S6-500-3-2-24增量式旋转编码器其组成和原理如图2-3所示。 XXXXXX毕业设计 7 图2-3 旋转编码器的组成及原理示意图
旋转编码器介绍旋转编码器是用来测量转速的装置。技术参数主要有每转脉冲数几
十个到几千个都有和供电电压等。它分为单路输出和双路输出两种。单路输出是指旋转
编码器的输出是一组脉冲而双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲通过这两
组脉冲不仅可以测量转速还可以判断旋转的方向。编码器如以信号原理来分可分为增量
脉冲编码器SPC和绝对脉冲编码器APC两者一般都应用于速度控制或位置控制系统的
检测元件。编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线
其热稳定性好精度高金属码盘直接以通和不通刻线不易碎但由于金属有一定的厚度
精度就有限制其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级塑料码盘是经济型的其成本低
但精度、热稳定性、寿命均要差一些。
工作原理如下由一个中心有轴的光电码盘其上有环形通、暗的刻线有光电发射和
接收器件读取获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D每个正弦波相差90度相位差相对

于一个周波为360度将C、D信号反向叠加在A、B两相上可增强稳定信号另每转
输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。 由于A、B 两相相差90度可通过比较A相在前还是
B相在前以判别编码器的正转与反转通过零位脉冲可获得编码器的零位参考位。分辨率
编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率也称解析分度、或直接称多少线
一般在每转分度5~10000线。
信号输出: 信号输出有正弦波电流或电压方波TTL、HTL集电极开路PNP、
NPN推拉式多种形式其中TTL为长线差分驱动对称AA-BB-ZZ-HTL也
称推拉式、推挽式输出编码器的信号接收设备接口应与编码器对应。信号连接编码器的
脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机PLC和计算机连接的模块有低速模块与高速模块之
分开关频率有低有高。如单相联接用于单方向计数单方向测速。A、B两相联接用于
正反向计数、判断正反向和测速。A、B、Z三相联接用于带参考位修正的位置测量。 A、A-
B、B-Z、Z-连接由于带有对称负信号的连接电流对于电缆贡献的电磁场为0衰减最小
抗干扰最佳可传输较远的距离。 对于TTL的带有对称负信号输出的编码器信号传输距离
可达150米。 对于HTL的带有对称负信号输出的编码器信号传输距离可达300米。
H38S6-500-3-2-24增量式旋转编码器的分辨率为500线而本系统带动传送带的带轮半XXXXXX毕业设计 8
径为30mm所以脉冲当量为
U=2πr/500=0.0377mm
从料口到1、2、3号仓的距离分别为200mm、300mm、400mm所以脉冲数分别为
n1=L1/u=530
n2=L2/u=796
n3=L3/u=1061 2.3.2 电感式接近开关
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使接近开关振荡能力衰减内部电路的参数发
生变化。 由此可识别出有无金属物体接近进而控制开关的通或断。本系统选用
LJG2A-4/ZONA2电感传感器。接线图如图2-4原理图如图2-5。 图2-4 LJG2A-4/ZONA2型电感传感器接线图 图2-5 电感传感器工作原理图 电感传感器介绍 由铁心和线圈构成的将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化的
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一定的其电
感量的变化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的。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①无活动触点、可靠度高、寿命长②分辨率高③灵敏度高④线性度高、重复性好
⑤测量范围宽测量范围大时分辨率低⑥无输入时有零位输出电压引起测量误差⑦对
激励电源的频率和幅值稳定性要求较高⑧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化的机械量如力、张力、压力、压差、加速度、振动、应变、XXXXXX毕业设计 9
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。 2.3.3 光纤传感器
选用欧姆龙OMRON公司生产的型号为E3X-NA11光纤传感器。此传感器为黑白颜色传
感器可检测目标物体对黑白色的反射比率从而鉴别物体颜色。E3X-NA11传感器引脚如图
2
-7所示 图2-6 光纤传感器电路图

图2-7 光纤传感器俯视图

光纤传感器介绍
光纤是光电接近开关简称光纤式光电开关由光纤检测头、光纤放大器两部分组成
放大器和光纤检测头是分离的两部分光纤检测头的尾部部分分成分别插入两个光纤孔。光
纤是光电传感器的输出连接至PLC。
光纤式光电开关的传感器部分没有丝毫电路连接不产生热量只利用很少的光能这
些特点使光纤传感器成为危险环境下的理想选择。还可以用于关键生产设备的长期高温可靠
稳定的监视。相对于传统传感器光纤传感器的优点有抗电磁干扰可工作于恶劣黄警XXXXXX毕业设计 10
传输距离长使用寿命长此外由于光纤头具有较小的体积所以可以安装在很小的空间
里。
光纤传感器调试
安装完成后用螺丝刀进行灵敏度的调节调节时会看到“入光量指示灯”发生的变化。
在检测距离固定后当白色共检出现在光纤头下方时“动作显示灯”亮提示检测到工件
当黑色共检出现在光纤头下方时“动作显示灯”不亮这个光线是光电开关调试完成。 2.3.4变频器
变频器采用西门子公司的MICROMASTER420变频器
MM420变频器的安装和接线 。
图2-8 变频器与电机的安装接线图及外形图

三相交流电源经熔断器、空气断路器、变频器输出到交流电动机。
在上图中有两点需要注意一是屏蔽二是接地。变频器到电动机的线采用屏蔽线
而且屏蔽层要接地另外带电设备的机壳要接地。
西门子MM420MICROMASTER420是用于控制三

相交流电动机速度的变频器系列外形
如图2-8所示。该变频器额定参数为
? 电源电压380V480V三相交流
? 额定输出功率0.75KW
? 额定输入电流2.4A
? 额定输出电流2.1A
? 操作面板基本操作板BOP
拆卸盖板后可以看到变频器的接线端子如图2-9所示。 XXXXXX毕业设计 11 图2-9 MM420变频器的接线端子
变频器控制电路的接线见图2-10 图2-10 变频器接线图 XXXXXX毕业设计 12 图 2-11基本操作面板BOP的外形
利用BOP 可以改变变频器的各个参数。BOP 具有7 段显示的五位数字可以显示参数的
序号和数值报警和故障信息以及设定值和实际值。参数的信息不能用BOP 存储。 表2 基本操作面板BOP上的按钮及其功能
显示/按钮 功能 功能的说明


状态显示
LCD显示变频器当前的设定值


启动变频器
按此键起动变频器。缺省值运行时此键是被
封锁的。为了使此键的操作有效应设定
P0700 = 1




停止变频器
OFF1按此键变频器将按选定的斜坡下降
速率减速停车缺省值运行时此键被封锁
为了允许此键操作应设定P0700 = 1。OFF2
按此键两次或一次但时间较长电动机
将在惯性作用下自由停车。此功能总是“使
能”的。


改变电动机的转动
方向
按此键可以改变电动机的转动方向电动机
的反向时用负号表示或用闪烁的小数点表
示。缺省值运行时此键是被封锁的为了使
此键的操作有效应设定P0700 = 1




电动机点动
在变频器无输出的情况下按此键将使电动
机起动并按预设定的点动频率运行。释放
此键时变频器停车。如果变频器/电动机正
在运行按此键将不起作用。














此键用于浏览辅助信息。变频器运行过程中
在显示任何一个参数时按下此键并保持不动
2秒钟将显示以下参数值在变频器运行中
从任何一个参数开始
1. 直流回路电压用d表示–单位V
2. 输出电流A
3. 输出频率Hz XXXXXX毕业设计 13


功能
4. 输出电压用o表示–单位V
5. 由P0005选定的数值如果P0005选择显示
上述参数中的任何一
个34或5这里将不再显示。
连续多次按下此键将轮流显示以上参数。跳
转功能在显示任何一个参数rXXXX或PXXXX
时短时间按下此键将立即跳转到r0000,如
果需要的话您可以接着修改其它的参数。
跳转到r0000后按此键将返回原来的显示
点。


访问参数

按此键即可访问参数。

增加数值

按此键即可增加面板上显示的参数数值。


减少数值

按此键即可减少面板上显示的参数数值。 表3 本系统变频器的参数
参数好 参数值 说明
P0700 2 命令元选择“由外部端子输入”
P1000 3 选择固定频率
P0701 16 开启5号端子
P0702 16 开启6号端子
P0703 16 开启7号端子
P1001 15 5号端子固定频率为15Hz
P1002 20 6号端子固定频率为20Hz
P1003 25 7号端子固定频率为25Hz
P1120 1 加速时间为1S
P1121 1 减速时间为1S 2.3.5 电动机 异步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
通过控制脉冲个数来控制角位移量从而达到准确定位的目的。 同时可以通过控制变频
器的输出频率来控制电机转动的速度达到调速的目的。电机选用的型号为JSCC80YS25GY38
(德国精研电机)如下图所示 XXXXXX毕业设计 14 图2-12 JSCC三相异步电动机 图2-13 电机外形图及接线
本电机在机壳内带有一个减速机构可很方便实现减速。电机用柔性联轴器与带动皮带
的塑料轮相连接塑料轮的另外一端与旋转编码器相连。 2.3.6磁控接近开关
磁控接近开关简称磁控开关主要用于检测位置变化磁控开关是一种非接触式位置检
测开关不会磨损和损伤被测对象速度比较快。
磁控接近开关工作原理当有磁性物质接近磁控开关时磁控开关被磁化而使得接点吸
合在一起从而使回路接通。
在本系统中采用上海双旭电子有限公司的D-C73磁性开关在气缸的活塞杆上安装磁性
物质在汽缸缸筒外面各安装一个磁控开关这样就能识别各是否到极限位置。应用时采
用共阴接法棕色线接PLC输入端蓝色线接公共端。 XXXXXX毕业设计 15


图2-14 磁性开关的外观及工作原理 图2-15 磁性开关的内部电路 调试先将磁控开关安装在气缸外面先不拧紧把气缸杆拉出然后调节磁控开关的
位置调到指示灯亮的时候说明位置刚好拧紧螺丝即可。 XXXXXX毕业设计 16 2.3.7光电开关
光电开关是利用光的各种性质检测物体的有无和表面状态的变化等的传感器。用在环
境比较好、无灰尘、无粉尘污染的场合为非接触式测量对被测物体无任何影响在工业
生产过程中得到广泛的应用。
此处采用漫反射式光电开关它是一种集发射器和接收器于一体的传感器当有被检测
物体经过时物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器于是光电开关就产
生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时漫反射式

的光电开关是首选的检
测模式。该系统采用SICK
(德国施克)公司的MHT15-N2317光电开关其外形和工作原理如下
图所示 2-16 MHT15-N2317光电开关外形和工作的原理 根据上图所示在接线时光电开关的褐色线接电源的“+”端蓝色线接电源的“-”
端黑色线接PLC的输入点。
安装与调试
光电开关具有检测距离长对检测物体限制小响应速度快分辨率高便于调整等优
点。但在安装过程中必须保证传感器到被检测物体的距离在“检出距离”的范围内因此
需要认真调试。当检测到物料时磁性开关上的指示灯就会离开亮此时有输出否则就没
检测到。 2.3.8电磁阀及气缸 XXXXXX毕业设计 17
气源处理装置气源处理组件及其回路原理图分别如图1-14所示。气源处理组件是气动
控制系统中的基本组成器件它的作用是除去压缩空气中所含的杂质及凝结水调节并保持
恒定的工作压力。在使用时应注意经常检查过滤器中凝结水的水位在超过最高标线以前
必须排放以免被重新吸入。气源处理组件的气路入口处安装一个快速气路开关用于启/闭
气源当把气路开关向左拔出时气路接通气源反之把气路开关向右推入时气路关闭。
图2-17 气源处理组件 气源处理组件输入气源来自空气压缩机所提供的压力为0.61.0MPa, 输出压力为0
0.8MPa可调。输出的压缩空气通过快速三通接头和气管输送到工作单元。
双作用直线气缸
标准气缸是指气缸的功能和规格是普遍使用的、结构容易制造的、制造厂通常作为通用
产品供应市场的气缸。双作用气缸具有结构简单输出力稳定行程可根据需要选择的优点
但由于是利用压缩空气交替作用于活塞上实现伸缩运动的回缩时压缩空气的有效作用面积
较小所以产生的力要小于伸出时产生的推力。这里采用CDJ2B16*60气缸其工作原理和示
意图如下 图2-18 单电控电磁换向阀的工作原理 XXXXXX毕业设计 18 图2-19 双作用气缸工作示意图

单电控电磁换向阀组
电磁换向阀是利用其电磁线圈通电时静铁芯对动铁芯产生电磁吸力使阀芯切换达到
改变气流方向的目的。电磁阀带有手动换向和加锁钮有锁定LOCK和开启PUSH2 个
位置。用小螺丝刀把加锁钮旋到在LOCK 位置时手控开关向下凹进去不能进行手控操作。
只有在PUSH 位置可用工具向下按信号为“1”等同于该侧的电磁信号为“1”常态时
手控开关的信号为“0”。在进行设备调试时可以使用手控开关对阀进行控制从而实现对
相应气路

的控制以改变推料缸等执行机构的控制达到调试的目的。这里采用MVSE-300-4E1
单控电磁阀工作原理如下 图 2-20 单电控电磁换向阀的工作原理

XXXXXX毕业设计 19 第3章 控制系统的软件设计 软件设计是PLC控制系统的核心程序设计的主要任务是根据控制要求及工艺流程画出
状态流程图并设计出梯形图。

3.1 控制系统流程图设计
根据系统生产工艺的要求分析各个设备的操作内容和操作顺序可画出程序流程图
如图3
-1所示。 图3-1 控制系统流程图

应用高速计数器编制程序可以实现系统的定位控制功能。用高速计数器计数步进电机
转过的圈数来确定物料到达传感器的距离实现定位功能。定位时电机停转计数器清
零传感器开始工作对物料进行分拣处理。
3.2 控制系统程序设计
根据所绘流程图在STEP7-Micro/WIN40软件中编写梯形图程序。程序清单见附录。 XXXXXX毕业设计 20 此指令为高速脉冲输出指令当使能端输入有效时检测用程序设置的特殊功能寄存器
位激活由控制位定义得脉冲操作从Q0.0或Q0.1输出高速脉冲。

此指令为高速计数器定义指令使能输入有效时为指定的高速计数器分配一种工作模
式。 高速计数是用来累计比PLC扫描频率更高的脉冲输入。 此指令为高速计数器指令使能输入有效时根据高速计数器特殊存储器位的状态并按照HDEF指令指定的模式设置高速计数器并控制其工作。

下面对所编写梯形图作简要的介绍 XXXXXX毕业设计 21 1以上为主程序的一部分首先上电后进行初态检查并对高速计数器清零检查完
毕按I1.1后进入运行状态为之后分拣进行做好准备。当PLC处于RUN模式时每次有物
料到料口再对高速计数器清零之后对物料进行辨别。

XXXXXX毕业设计 22 2以上为子程序中的分拣过程两个传感器分别进行检测可以检测出金属料白色
非金属料和黑色非金属料并进入不同的步分别以不同的速度进行运输。 3以上为子程序中的高速计数指令首先进行高速计数指令的初始化操作当电机旋
转时带动光电码盘发出脉冲并输入PLC的接收端由高速计数指令进行计数计算步进电
机转过的步数进行定位控制。其中设定预置值为0。
XXXXXX毕业设计 23 第4章 控制系统的调试 在PLC软硬件设计完成后应进行调试工作。因为在程序设计过程中难免会有疏漏的地
方因此在将PLC连接到现场设备之前必需进行软件测试以排除程序中的错

误同时也为
整体调试打好基础缩短整体调试的周期。另外一些硬件如传感器等在使用前也需事
先调试好。
4.1 硬件调试
1
光电传感器的调试
通电状态下在光电传感器检测头前方的传送带上放置物料调整传感器上两螺母使
传感器前后移动恰好使传感器尾端指示灯发光该位置即为传感器对物料的检出点。
2电感传感器的调试
通电状态下在电感传感器检测头前方的传送带上放置金属物料调整传感器上两螺母
使传感器前后移动恰好使传感器尾端指示灯发光该位置即为传感器对金属质物料的检出
点。
3光纤传感器的调试
通电状态下在光纤传感器检测头前方的传送带上放置带有一白色物料调节传感器
上的旋钮观察窗口中指示灯灯发光时再放一黑色物料灯不亮该灵敏点即为传感器检
出点。
4.2 软件调试
将所编写的梯形图程序进行编译通过上下位机的连接电缆把程序下载到PLC中。刚编好
的程序难免有这样那样的缺陷或错误。为了及时发现和消除程序中的错误减少系统现场调
试的工作量确保系统在各种正常和异常情况时都能作出正确的响应需要进行离线测试
既不将PLC的输出接到设备上。按照控制要求在指定输入端输入信号观察输出指示灯的状态
若输出不符合要求则查找原因并排除之。 4.3 整体调试
将设备接入PLC进行联机调试看是否满足要求如果不满足要求可通过综合调整
软件和硬件系统直到满足要求为止。

XXXXXX毕业设计 24 结 论 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求。
本系统采用的可编程控制器只要结合不同的传感器比如根据材料的材质
、物体的颜
色等选择相应的传感器就可对不同的物料进行分拣具有广泛的应用前景。 XXXXXX毕业设计 25 致 谢 本论文是在XXX老师的悉心指导下完成的论文从选题到写作及最后的成稿王老师都
给予了精心的指导和极大的帮助。
在此谨向尊敬的导师致以由衷的感谢和崇高的敬意
毕业论文的这个机会好好地总结一下我在学校所学的各门课程将它们分化理

解合
理分类融会贯通。也不愧三年来老师含辛茹苦的授课和课下的谆谆教导以及同学间的团
结互助。这次毕业设计老师给予我们许多帮助同时也为我们指明了方向。
通过这次毕业设计我们把以前所学都综合起来感觉自己的水平提高很多。我们了解
到了做一个系统的基本常识为我们以后从事技术工作打下良好的基础。
在设计的过程中遇到许多困难在老师的帮助下通过查资料把困难都一一克服。另
外我们在设计的过程中还得到许多同学的帮助对于良师益友的帮助我深表感谢。同时也
感谢学校提供给我们一次提高的机会我在此深表感谢。
父母十几年寒心茹苦将我抚养成人并以坚定的意志负担起我求学的重担使我能安心
学业顺利完成大学学习任务实现儿时的梦想。还有我的兄长们在我成长期间一如既往地
给我极大的关心与鼓舞在此真诚感谢他们
最后再次向所有帮助过我激励过我关心过我的人致以最诚挚的谢意和最美好的
祝福






XXXXXX毕业设计 26 参考文献 [1] 孙平 可编程控制器原理及应用 北京高等教育出版社 1999年
[2] 张桂香 电气控制与PLC应用 化学工业出版社 2006年
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[11] 王廷才 变频器技术及应用 高等教育出版社 2007年
[12] 张扬 S7-200PLC原理与应用系统设计 机械工业出版社 2007年


















XXXXXX毕业设计 27 附 录 PLC程序
1主程序




XXXXXX毕业设计 28


2子程序




XXXXXX毕业设计 29





XXXXXX毕业设计 30







XXXXXX毕业设计 31

3高速计数器设置

4脉冲数设置