材料输送分拣系统.doc

材料输送分拣系统目 录1、 绪论21.1 材料输送分拣系统的意义22、 系统的设计内容及要求33、 皮带输送机的硬件配置43.1 PLC简介43.2 材料输送分拣系统的I/O分配53.3 材料输送分拣系统的外部接线64、 材料输送分拣系统软件设计74.1编程软件介绍74.3程序的分析94.4系统调试115、 皮带输送机监控界面的设计115.1 组态软件的概述115.2 定义数据词典125.3 用户界面的制作135.4命令语言的编写156、程序调试177、实验体会17参考文献17附录 程序梯形图18材料输送分拣系统许嘉馨 沈阳航空航天大学北方科技学院摘要：随着我国工业的急速发展，自动化产业中材料分拣系统系统日趋重要。它在产品质量检测和运输过程中，常常重要根据产品的形状、重量以及质量将其进行分类。这样的分类方法主要有手工分拣和自动分拣两种，自动分拣中，还有诸如光电扫描、图像识别、机械筛网、利用传感器检测物块，然后传感器根据接收的信号和用户的设定，监控相应气动阀，通过工控软件组态王与PLC实时通信完成产品的自动分拣，从而实现对自动分拣系统的监控。关键词：分拣系统；PLC；组态软件；1、 绪论1.1 材料输送分拣系统的意义 我国分拣设备的研发和应用起步较晚，与国外相比约晚20 年左右。前期主要受历史因素影响，相当长的时期内只停留在研究和中试阶段，改革开放以来，通过国外产品引进及与国外专业厂商技术合作与交流，引入了国外先进技术和理念，国内对分拣设备的研制越来越成熟，应用也越来越多。早期主要应用于在邮政行业，生产和流通领域运用的并不是太多。近几年输送分拣系统由于它能有效地解决生产分拣过程人工作业运行成本高、效率低等弊病，所以应用越来越广泛。传统的自动分拣系统，由于当时的技术水平不高，分拣的种类不多和分拣精度不高，再加上PLC技术、位置控制技术、气动技术都不够完善。所以应用到实际生产效果不是很明显。传统的材料分拣都是通过人工来进行分拣的，这样一来不但增加了人员的成本，而且分练速度和精确度都得不到保障。生产过程的条件可能会很恶劣，生产工不可能都能在该环境作业，所以物料分拣系统能发挥其功效，材料自动分拣系统能连续、大批量地分拣货物，由于采用流水线自动作业方式，并不受气候、环境、时间、人的体力等的限制，可以连续运行。THFCL-1型材料分拣实物教学模型，是涵盖了PLC技术，位置控制技术、气动技术有机结合成一体的教学仪器。随着PLC技术、位置控制技术、气动技术的发展，机械化程度的逐步提高，分工也越来越细，材料分拣实物教学模型能够应用到该领域，对于生产过程中需要重复分拣某些特征明显物料有重要的现实意义。并通过通信电缆实现与上位机的通信，上位机采用组态软件设计监控系统。从而可减少成本和提高劳动生产率。1.2 材料输送分拣系统的概述传统的自动分拣系统，由于当时的技术水平不高，分拣的种类不多和分拣精度不高，再加上PLC技术、位置控制技术、气动技术都不够完善。所以应用到实际生产效果不是很明显。传统的材料分拣都是通过人工来进行分拣的，这样一来不但增加了人员的成本，而且分练速度和精确度都得不到保障。生产过程的条件可能会很恶劣，生产工不可能都能在该环境作业，所以物料分拣系统能发挥其功效，材料自动分拣系统能连续、大批量地分拣货物，由于采用流水线自动作业方式，并不受气候、环境、时间、人的体力等的限制，可以连续运行。THFCL-1型材料分拣实物教学模型，是涵盖了PLC技术、位置控制技术、气动技术的发展，机械化程度的逐步提高，分工也越来越细，材料分拣实物教学模型能够应用到该领域，对于生产过程中需要重复分拣某些特征明显物料有重要的现实意义。并通过通信电缆实现与上位机的通信，上位机采用组态软件设计监控系统。在PLC控制下的下位机经过数据线的连接把分拣系统的每个步骤及时的反馈给上位机，上位机能在第一时间把下位机的现状反映在电脑屏幕上，从而能方便工作人员对整个系统的操作，能大大的提高工作效率。2、 系统的设计内容及要求本文主要完成材料输送分拣系统在启动后，传感器接收到有信号时，推料气缸将工件推出至输送线上。若完成上叙工序后，传感器检测出无工件，则发出报警信号，再次加入工件后系统继续下一步操作。工件在输送带上分别经第一、第二、第三传感器时，感器把检测到的信号传给PLC用来判别工件的属性，同时向系统发送工件属性结果信号，物料被传送带输送终点时，传送带停止工作，向系统发送工件到达输送带终点信号，如此循环。3、 皮带输送机的硬件配置3.1 PLC简介 在自动化控制领域，PLC是一种重要的控制设备。目前，世界上有200多厂家生产300多品种PLC产品，应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。为了使各位初学者更方便地了解PLC，本文对PLC的发展、基本结构、配置、应用等基本知识作一简介，以期对各位网友有所帮助。 PLC的发展历程 在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。 个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。 PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。 PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。 3.2 材料输送分拣系统的I/O分配本系统需要9个输入点和6个输出点。根据PLC的特点和系统设计的需要，输入信号包括启动按钮、传感器接受信号、结束按钮等等。输出信号包括推料气缸推料、夹起工件、发出报警信号等等。其I/O分配如表1所示。表1 元件地址I/O分配 PLC地址（PLC端子）设备符号功能说明I0.0K0启动I0.1S0 料仓传感器检测I0.2S1工件推出信号I0.3S2系统处于运行状态I0.4S3库内没有工件发出信号I0.5S4再次放入工件I0.6S5第一传感器I0.7S6第二传感器I1.0S7第三传感器I1.1K1结束按钮Q0.0L0推料气缸Q0.1L1机械手Q0.2L2报警信号Q0.3L3上料工件推出信号Q0.4L4第一推料气缸Q0.5L5第二推料气缸Q0.6L6第三推料气缸3.3 材料输送分拣系统的外部接线PLC输入点与系统相连接，系统的启动、料仓传感器检测、工件推出信号分别与PLC输入点I0.0I0.2相连；系统检测到料仓内没有工件、再次加入工件分别与输入点I0.4I0.5相连接，系统处于运行状态与输入点I0.3相连接。PLC输出点与推料气缸、机械手、报警信号、上料工件推出信号、第一推料气缸、第二推料气缸、第三推料气缸相连接。外部接线图如图3.4.1所示。 GND +24V GND +24V 1M 1LK0 I0.0 Q0.0 L0 S0 I0.1 Q0.1 L1 S1 I0.2 Q0.2 L2 S2 I0.3 S7200 Q0.3 L3 S3 I0.4 PLC 2L S4 I0.5 Q0.4 L4 S5 I0.6 Q0.5 L5 S6 I0.7 Q0.6 L6 2M S7 I1.0 K1 I1.1 图3.4.1 PLC外部接线图4、 材料输送分拣系统软件设计4.1编程软件介绍STEP 7编程软件用于西门子系列工控产品包括SIMATIC S7、M7、C7和基于PC的WinAC的编程、监控和参数设置，是SIMATIC工业软件的重要组成部分。Step7 Basic 针对于西门子最新的S7-1200系列的编程软件，其中可以包含S7-1200专用的触摸屏进行组 态，同时也可以对1200专用的伺服进行设定。Step7S7-300/400的编程软件，编程方式仅局限于LAD，STL，FBD。Step7 ProFessional内部包含有Step7，并含有Graph,HiGraph,SCL以及模拟器PLCSIM。Step7 Lite受限制的Step7版本，仅可以使用该版本组态本地机架，不可组态网络。Step7 Micro西门子S7-200的编程软件。S7-200，S7-300，S7-1200只能使用其对应的编程软件进行编程。STEP 7具有以下功能：硬件配置和参数设置、通讯组态、编程、测试、启动和维护、文件建档、运行和诊断功能等。STEP 7的所有功能均有大量的在线帮助，用鼠标打开或选中某一对象，按F1可以得到该对象的相关帮助。在STEP 7中，用项目来管理一个自动化系统的硬件和软件。STEP 7用SIMATIC管理器对项目进行集中管理，它可以方便地浏览SIMATIC S7、M7、C7和WinAC的数据。实现STEP 7各种功能所需的SIMATIC软件工具都集成在STEP 7中。4.2材料输送分拣系统程序设计系统开始，传感器接收到有信号时，推料气缸将工件推出至输送线上。机械手夹起工件至输送带上。若完成上叙工序后，传感器检测出无工件，则发出报警信号，再次加入工件后系统继续下一步操作。工件在输送带上分别经第一、第二、第三传感器时，感器把检测到的信号传给PLC用来判别工件的属性，同时向系统发送工件属性结果信号，物料被传送带输送终点时，传送带停止工作，向系统发送工件到达输送带终点信号。程序流程图如图4.2.1所示。 图4.2.1 材料输送分拣系统流程图4.3程序的分析 系统启动K0后，料仓传感器S0检测到有工件，延时2秒。 推料气缸L0亮将工件退出至皮带输送线，并向系统发出工件推出信号L1亮，当搬运机械手L2亮夹起工件。 若系统仍处于运行状态，则进行下一次推出工件操作。 若供料库内没有工件S1。 应向系统发出报警信号L3亮， 放入工件S2后，报警信号消失。系统启动后接收到的上料单元工件推出信号S3后，皮带开始输送工件。 工件分别经第一S4、第二S5、第三传感器S6时，传感器把检测到的信号传给PLC用来判别工件的属性， 同时向系统发送工件属性结果信号，L4、L5、L6灯亮。物料被传送带输送终点时，传送带停止工作，向系统发送工件到达输送带终点信号，如此循环。4.4系统调试（1） 根据实验要求编写PLC程序，并且输入PLC中，进行检查和核对，确保程序无误。（2） 根据I/O分配表进行硬件连接，进行检查和核对，确保连线无误。（3） 进行联机，反复调试，直到实现实验要求为止。5、 皮带输送机监控界面的设计5.1 组态软件的概述 组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。 组态王kingview6.55是亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向低端自动化市场及应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库（KingHistorian）的支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效地获取信息，及时地做出反应，以获得最优化的结果。 组态王保持了其早期版本功能强大、运行稳定且使用方便的特点，并根据国内众多用户的反馈及意见，对一些功能进行了完善和扩充。组态王kingview6.55提供了丰富的、简捷易用的配置界面，提供了大量的图形元素和图库精灵，同时也为用户创建图库精灵提供了简单易用的接口；该款产品的历史曲线、报表及web发布功能进行了大幅提升与改进，软件的功能性和可用性有了很大的提高。 组态王在保留了原报表所有功能的基础上新增了报表向导功能，能够以组态王的历史库或KingHistorian为数据源，快速建立所需的班报表、日报表、周报表、月报表、季报表和年报表。此外，还可以实现值的行列统计功能。 组态王在web发布方面取得新的突破，全新版的Web发布可以实现画面发布，数据发布和OCX控件发布，同时保留了组态王Web的所有功能：IE浏览客户端可以获得与组态王运行系统相同的监控画面，IE客户端与Web服务器保持高效的数据同步，通过网络您可以在任何地方获得与Web服务器上相同的画面和数据显示、报表显示、报警显示等，同时可以方便快捷的向工业现场发布控制命令，实现实时控制的功能。 组态王集成了对KingHistorian的支持，且支持数据同时存储到组态王历史库和工业库，极大地提高了组态王的数据存储能力，能够更好地满足大点数用户对存储容量和存储速度的要求。KingHistorian是亚控新近推出的独立开发的工业数据库。具有单个服务器支持高达100万点、256个并发客户同时存储和检索数据、每秒检索单个变量超过20,000 条记录的强大功能。能够更好地满足高端客户对存储速度和存储容量的要求，完全满足了客户实时查看和检索历史运行数据的要求。5.2 定义数据词典在系统中要先对不同类型的数据进行定义才能进行系统的设计。本系统实时数据的定义如表2所示。表2 数据词典的定义数据对象类型PLC地址解释说明电机运转I/O离散I0.0启动电感传感器I/O离散I0.1 料仓传感器检测下料传感器I/O离散I0.2工件推出信号输送I/O离散I0.3系统处于运行状态下料传感器I/O离散I0.4库内没有工件发出信号输送I/O离散I0.5再次放入工件电感传感器I/O离散I0.6第一传感器电容传感器I/O离散I0.7第二传感器颜色传感器I/O离散I1.0第三传感器电机运转I/O离散I1.1结束按钮输送I/O离散Q0.0推料气缸输送I/O离散Q0.1机械手下料传感器I/O离散Q0.2报警信号下料传感器I/O离散Q0.3上料工件推出信号电感推I/O离散Q0.4第一推料气缸电容推I/O离散Q0.5第二推料气缸颜色I/O离散Q0.6第三推料气缸5.3 用户界面的制作 材料输送分拣系统登陆画面如图5.3.1所示，监控系统界面如图5.3.2所示。图5.3.1 材料输送分拣系统登陆画面图5.3.2 材料输送分拣系统监控系统界面5.4命令语言的编写 用户界面制作完成后要与界面编制程序，程序是用户界面的后台支持。一方面程序使得用户界面与下位机PLC实现通讯，使用户界面可以控制系统的运行。另一方面程序建立了画面中动画和系统状态的联系，使用户画面中可以实时的反应系统的运行情况。本系统编写的命令语言如下：if(本站点电机运转=1)本站点输送1=本站点输送1+3;if(本站点电机运转=1)本站点输送11=本站点输送11+65;if(本站点电感传感器=1)本站点输送16=本站点输送16+20;if(本站点电感传感器=1|本站点电容传感器=1|本站点颜色传感器=1)本站点输送11=0;if(本站点下料传感器=1)本站点输送11=0;if(本站点电机运转=1)本站点输送14=30;本站点输送15=30;if(本站点电感传感器=1)本站点num=1;else本站点num=0;if(本站点num=1)本站点计数=本站点计数+1;if(本站点电容传感器=1)本站点num1=1;else本站点num1=0;if(本站点num1=1)本站点计数1=本站点计数1+1;if(本站点颜色传感器=1)本站点num2=1;else本站点num2=0;if(本站点num2=1)本站点计数2=本站点计数2+0.5;if(本站点电容传感器=1)本站点电容推=本站点电容推+10;else本站点电容推=0;if(本站点电感传感器=1)本站点电感推=本站点电感推+10;else本站点电感推=0;if(本站点颜色2传感器=1)本站点颜色=本站点颜色+10;else本站点颜色=0;6、程序调试本次试验初期，在PLC实验时，由于软件编程出现问题，系统不实现循环，后又经反复调试，改正错误，实现了循环，PLC实验功能实现。由于我校实验室设备不配套，所以导致组态王与PLC硬件无法实现通信，后来经过反复调试、安装，经过不懈的努力实现了组态王通信。7、实验体会 本次试验不仅巩固了我们去年所学的PLC知识，把我们原本已经淡忘的PLC知识重新拾起来，更加的加深，还拓展了我们本学期所学的组态王知识。之前我们所做的课设都是单纯的一个学课的知识，所涉及的知识面比较窄，课设时间也比较短。但本次课设的知识面涉及了多科知识，这充分的锻炼了我们的知识的应用。原本以为