材料分拣装置的plc控制系统_毕业设计论文.doc

1、石家庄铁道学院毕业设计（论文）材料分拣装置的 PLC控制系统Material sorting PLC control2014届石家庄铁道学院成人教育分院(系)专 业 电气自动化应用 学 号 201024136 学生姓名 王旭宏 指导教师 刘东岚 完成日期 2013 年 10 月 30 日II毕业设计（论文）任务书题目 材料分拣装置的 PLC 控制系统专业 电气技术应用 班级 电气技师 10 班 学生姓名 王旭宏承担指导单位 石家庄铁道学院成人分院导师姓名 刘东岚 导师职称一、设计题目材料分拣装置的 PLC控制系统二、设计目的1、通过毕业设计培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识、基本技能进行

2、分析和解决实际问题的能力。2、使学生受到 PLC系统开发的综合训练，达到能够进行 PLC系统设计和实施的目的。3、使学生掌握工业生产流水线中材料分拣控制系统的工作原理。三、设备概述及技术数据1、材料分拣装置工作过程概述下图为材料分拣装置的结构示意图。其工作过程为：通电状态下，下料时，下料传感器动作，传送带运行，电感传感器检测到铁块材料时，汽缸 1 动作将材料推下。电容传感器检测到铝块材料时，汽缸 2 动作将材料推下。颜色传感器检测到非金属材料黄色块时，汽缸 3 动作将材料推下。其它颜色非金属材料块被传送到 SD 位置时，汽缸 4 动作将材料推下。竖井式下料槽无料时，传送带运行一个行程自动停机。

3、2、技术数据IV输入电压：AC200240V（带保护地三芯插座）消耗功率：250W环境温度范围：-540气源：大于 0.2MPa且小于 0.85MPa四、设计要求1、控制要求：(1)分拣出金属与非金属。(2)分拣某一颜色块。(3)分拣出金属中某一颜色块。 (4)分拣出非金属中某一颜色块。 (5)分拣出金属中某一颜色块和非金属中某一颜色块。(6)建议分拣颜色为：红、绿、蓝；建议分拣材料为：铁、铝、塑料。2、设计内容：(1)根据分拣装置工作过程设计功能表图。(2)设计电气控制原理图。(3)进行 PLC选型及 I/O分配。(4)设计 PLC硬件系统。 (5)设计 PLC控制程序。(6)按要求撰写毕业

4、设计说明书。(7)绘制设计图样。五、应完成的技术资料1、开题报告（3000 字左右）2、毕业设计说明书（12000 字左右）3、技术资料 (1)系统电气原理图；(2)PLC的 I/O接线图；(3)控制程序清单及注释；六、毕业设计（论文）工作进度安排：9月 1日9 月 3日：熟悉设计内容、要求、任务；收集与设计相关的论文、资料，方案论证与选择；9月 4日9 月 7日：初步完成系统框图设计，完成系统配置与选型；9月 8日9 月 12日：完善系统硬件电路设计；9月 13日9 月 18日：绘制软件框图、编写梯形图及梯形图调试；9月 19日9 月 23日：撰写毕业设计说明书；9月 24日9 月 28日：

5、绘制图纸；V9月 29日：完成英文文献翻译；10月 20日：答辩。教研组主任签字 时间 年 月 日VI毕业设计（论文）开题报告题目 材料分拣装置的 PLC控制系统设计专业 电气自动化应用 班级 电气技师 10班 姓名 王旭宏一、选题背景及依据（简述题目的研究背景，国内外研究现状，列出主要参考文献）1、研究背景：可编程序控制器（PLC ）是 20 世纪 60 年代以来发展极为迅速的一种新型工业控制装置。现代 PLC 应用综合了计算机技术，自动控制技术和网络通信技术，其应用越来越广泛、深入，已进入到系统的过程控制、运动控制、通信网络、人机交互等领域。由于 PLC 应用向智能化和网络化方向发展。智能

6、化是指 PLC 除具有传统的顺序控制功能外，还增加了用于过程控制和位置控制各种专用接口及控制算法；而网络化是指以触摸屏为代表的人机接口实现了 PLC 与用户之间的、灵活的信息交换，且逐渐成为主流趋势。2、PLC 编程的特点；(1) 可靠性强，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC 由于采用现在大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的 F 系列 PLC 平均无故障时间高达 30 小时。一些使用冗余 CPU的 PLC 的平均无故障工作时间则更长。从 PLC 的机外电路来说，使用 PLC 构成控制系统，和同等规模的

7、继电器控制系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百以及数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC 带有硬件故障自我检测功能，出现故障是可及时发出报警信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除 PLC 以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。(2) 配套齐全，功能完善，实用性强PLC 发展到今天，已经形成了大、中、小各种系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现在的 PLC 大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来 PLC 功能单元大量涌现，使 PLC 渗透到了位置控制、温度控制、

8、CNC 等各种工业控制中，加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展，使 PLC 组成各种控制系统变得非常容易。(3) 易学易用，深受工程技术人员的欢迎PLC 作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程技术易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相VIII当接近，只用 PLC 的少量开关量逻辑控制指令就可以方便的实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。(4) 系统的设计、建造工作量少，维护方便，容易改造PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系

9、统设计及建造的周期大为缩短，同事维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能，这很适合多品种，小批量的生产场合。(5) 体积小，重量轻，能耗低以超小型 PLC 为例，新近出产的品种底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想设备。2、参考文献：(1) 陈 其 纯 .可 编 程 序 控 制 器 应 用 技 术 ， 高 等 教 育 出 版 社 2000 年(2) 孙 平 .可 编 程 序 控 制 器 原 理 及 应 用 ， 北 京 高 等 教 育 出 版 社 1999 年(3) 张 桂 香 .电 气 控

10、制 与 PLC 应 用 ， 化 学 工 业 出 版 社 2006 年(4) 张 运 波 .工 厂 电 气 控 制 技 术 ， 化 学 工 业 出 版 社 2001 年(5) 余 雷 声 .电 气 控 制 与 PLC 应 用 ， 化 学 工 业 出 版 社 2001 年(6) 王 兆 义 .小 型 可 编 程 控 制 器 使 用 技 术 ， 化 学 工 业 出 版 社 2002 年(7) 张 泽 荣 .可 编 程 控 制 器 原 理 及 应 用 ， 化 学 工 业 出 版 社 2002 年(8) 李 景 学 .可 编 程 控 制 器 应 用 设 计 系 统 及 方 法 ， 化 学 工 业 出 版

11、 社 2001 年(9) 田 瑞 庭 .可 编 程 应 用 控 制 技 术 ， 化 学 工 业 出 版 社 1994 年(10) 田 效 伍 .电 气 控 制 与 PLC 应 用 技 术 ， 机 械 工 业 出 版 社 2006 年(11) 常 晓 玲 .电 气 控 制 系 统 与 可 编 程 控 制 器 ， 机 械 工 业 出 版 社 2000 年(12) 汤 蕴 缪 .电 机 学 ， 机 械 工 业 出 版 社 1999 年(13) 姚 勇 刚 .机 电 传 动 与 控 制 技 术 ， 北 京 轻 工 业 出 版 社 2005 年(14) 孙 平 .可 编 程 控 制 器 原 理 ， 北

12、京 高 等 工 业 出 版 社 2003 年(15) 常 文 平 .电 气 控 制 与 PLC 原 理 及 应 用 西 安 电 子 科 技 大 学 出 版 2006 年二、主要设计（研究）思想、解决的关键问题、拟采用的技术方案、设计（研究）工作步骤1设计内容有内置电源，有进步电动机、传送带、汽缸、电磁阀、旋转编码器、气体压缩机、滤清器、气压指示等部件。选用颜色识别传感器及对不同材料敏感的电容式和电感式传感器，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。2、设计思想系统利用各种传感器对待测材料进行检测并分类。当待测物体经下料装置送入传IX送带后，依次接受各种传送带检测。

13、如果被某种传感器测中，通过相应的气动装置将其推入料箱；否则，继续前进。其控制要求有如下 9个方面：(1)系统送电后，光电编码器便可发生所需的脉冲(2)电机运行，带动传输带传送物体向前运行(3)有物料时，下料汽缸动作，将物料送出(4)当电感传感器检测到铁物料时，推汽缸 1动作(5)当电感传感器检测到铝物料时，推汽缸 2动作(6)当颜色传感器检测到材料为某一颜色时，推动汽缸 3动作(7)其他物料被送到 SD位置时，推动汽缸 4动作(8)汽缸运行应有动作限位开关(9)下料槽内无下料时，延时后自动停机3关键问题在系统的设计过程中，需要根据以下要求具体设计：(1) 拟定设计思路，它是整个设计过程的指导(

14、2) 选择合适的硬件，以便节省成本和稳定的运行(3) 选择合适的 PLC使其能够满足工作的需要(4) 编制 PLC的输入/输出分配表或绘制输入/输出端子接线图(5) 根据系统要求编写软件说明书，然后再进行程序设计(6) 注重设计的可用性，以便在工作过程中工作人员对系统的交流和更好的去操作(7) 设计工作台、电气柜及非标准电器元部件4设计步骤(1)根据设计任务书，分析设计任务；(2)查阅相关文献资料，解决关键问题；(3)完成相关硬件电路的设计，并进行器件的选型；(4)绘制软件流程框图；(5)编写程序，调试；(6)功能完善。三、毕业设计（论文）工作进度安排9月 1日9 月 10日：熟悉设计内容、要

15、求、任务；收集与设计相关的论文、资料，方案论证与选择；9月 11日9 月 15日：初步完成系统框图设计，完成系统配置与选型；9月 15日9 月 20日：完善系统硬件电路设计；9月 20日9 月 23日：绘制软件框图、编写梯形图及梯形图调试；9月 23日9 月 25日：撰写毕业设计说明书；359月 26日9 月 27日：绘制图纸；9月 27日9 月 30日：答辩。指导教师签字 时间 年 月 日35毕 业 设 计 （ 论 文 ） 评 语 及 成 绩学生姓名 王旭宏 专业 电气自动 化应用 班 级 电气技师 10班 学 号 201024136毕业设计（论文）题目 材料分拣分拣装置的 PLC控制系统设

16、计指导教师姓名 刘东岚 指导教师职称指导教师评语：签字：年 月 日专家评语：签字：年 月 日 答辩小组意见：答辩小组组长签字：年 月 日成绩：院长(主任) 签字：年 月 日I摘 要随着科学技术的飞速发展，现代工业控制系统越来越复杂，传统控制科学面临着新的挑战。PLC 以其体积小、功能齐全、价格低廉和可靠性高等方面具有独特的优点，在各个领域获得了广泛应用。PLC 的使用大大提高了控制系统的可靠性和自控程度，为企业提供了更可靠的生产保障。如何在 PLC自动控制领域充分发挥 PLC的优势，是目前自动控制学科的重要课题之一。本课题正是在这样的背景下，围绕基于 PLC的材料分拣装置设计展开研究。论文首先叙述了 PLC的材料分拣装置的发展背景、现状和发展方向。然后，说明了 PLC自动分拣控制系统工作原理和与传统继电器的区别。本文详细叙述了一种基于 PLC的材料分拣装置设计及自动控制编程，以及怎样通过 PLC程序设计来实现材料分拣和自动控制。其电路结构简单，投资少（可利用原有设施改造） ，分拣系统不仅自动化程度高，还具有在线修改功能，灵活性强，系统具有数据采集准确、可靠性高及系统成本低等优点。关键词：PLC；材料分拣；自动控制；传感器