基于PLC控制的自动分拣及物料传输系统.doc

目录 摘要. .3第1章 前言. .51.1 PLC的特点及定义. . 5 第2章 自动分拣及物料传输系统. .82.1 YL-335A的各单元组成及功能.8 2.2自动分拣及物料传输系统.10 2.2.1自动分拣及物料传输系统的意义.102.2.2 分拣单元的结构功能及工作原理11 2.2.3 分拣单元的电气接线.15 2.2.4分拣单元的气动回路.16第3章 S2-700PLC通信.173.1、西门子PPI通讯概述.17第4章 分拣系统的PLC编程及控制.214.1 PLC的I/O接线及组态.214.2西门子MM420变频器.234.2.1西门子MM420变频器.234.2.2 MM420变频器操作面板及参数设置.234.3.、分拣单元的编程要点.26第5章 结论.28致谢.30参考文献.附录.摘 要从二十世纪20年代开始，随着汽车、滚动轴承、小型电动机和缝纫机等工业发展，机械制造中开始出现自动线，最早出现的是组合机床自动线。在此之前，首先是在汽车工业中出现了流水生产线和半自动生产线，随后发展成为自动线。第二次世界大战后，在工业发达国家的机械制造业中，自动线的数目出现了急剧增加。采用自动线进行生产的产品应有足够大的产量；产品设计和工艺应先进、稳定、可靠，并在较长时间内保持基本不变。在大批、大量生产中采用自动线能提高劳动生产率，稳定和提高产品质量，改善劳动条件，缩减生产占地面积，降低生产成本，缩短生产周期，保证生产均衡性，有显著的经济效益。YL-335A是由供料单元、加工单元、装配单元、分拣单元和输送单元组成。分拣单元是YL-335A中的最末单元，完成对上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣，使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。当输送站送来的工件放到传送带上并为入料口光点传感器检测到时，即启动变频器，工件开始进入分拣区进行分拣。材料分拣装置是模拟自动化工业生产过程的微缩模型，它使用了PLC控制、传感器、位置控制、电气传动和气动等技术，可以实现不同材料的自动分选和归类功能，并可配置监控软件由上位机监控。该装置采用台式结构，配有S7-200型CPU、传感器（光电式、电感式、颜色、磁感应式）、旋转编码器、交流电动机、输送带、气缸、电磁阀、直流电源、空气过滤减压器、编程练习面板等，是典型的机电一体化教学实验装置。 装置由料块仓库、电动输送带、自动分选部件和控制器组成。料块仓库是一个手动入库自动出库的装置。使用时可将料块放入仓库中，当光电传感器感测到料块时系统开始运行，即启动输送带并由出库气缸将库内最底层料块推入输送带。电动输送带是由交流电机驱动的皮带式水平输送装置。它将料块匀速平稳的送至自动分选部件。自动分选部件由物料传感器、旋转编码器、微型直线气缸及滑道组成。当传感器检测到相应料块时，对应的气缸将其推入应去的滑道；当料块的材料或颜色为非分选要求时，经旋转编码器计量后对应的气缸将其推入应去的滑道。控制器采用SIEMENS S7-200型PLC，该系统动作简便、线路设计合理、具有较强的抗干扰能力，保证了系统运行的可靠性、降低了威胁率，提高了工作效率。它接受仓库传感器、各料块传感器、旋转编码器、气缸位置传感器的信号，根据要求分别控制输送带电机和各电磁换向阀。由于PLC控制受环境的限制，在使用过程中会受到各种干扰，影响系统的可靠性，因此必须采用各种抗干扰措施，以提高控制系统的可靠性。关键词 自动生产线 自动分拣及物料传输 S7-200 型PLC控制 张永光 第1章 前言 1.1 PLC的特点及定义PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。 PLC是在继电器控制逻辑基础上，与3C(Computer,Control,Communication)技术相结合，不断发展完善的。目前已从小规模单机顺序控制，发展到包括过程控制、位置控制等场合的所有控制领域。 自动化系统中所使用的各种类型PLC，有的是集中安装在控制室，有的是分散安装在生产现场的各单机设备上，虽然它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中，但PLC是专门为工业生产环境而设计的控制装置，在设计和制造过程中采用了多层次抗干扰和精选元件措施，故具有较强的适应恶劣工业环境的能力、运行稳定性和较高的可靠性，因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用。 高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代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，具有很高的可靠从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。PLC以其可靠性高，抗干扰能力强系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造配套齐全，功能完善，适用性强等闻名。在PLC日益成为工厂自动化基本技术平台的时代，如何选用一部适用的PLC以达到真正需要，而又能符合经济效益，是一项重要课题。PLC本身强调的特色是：体积小、功能高、性能强、操作简便、程序设计简易、模块扩充有弹性、联机容易等。针对上述特色说明，选择符合功能需求与经济效益的PLC系统 ，本文选用的是西门子SIEMENSS2-700 系统。21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。第2章 自动分拣及物料传输系统2.1 YL-335A的各单元组成及功能（1）供料单元的结构、功能与工作原理供料单元YL-335A的起始单元，在整个系统中，起着向系统中其他单元提供物料的作用。具体功能是：按照需要将放置在料仓中的待加工工件（原料）自动地推到工作台上，以便输送单元的机械手将其抓取，输送到其他单元上。供料单元主要结构组成为：工件推出与支撑，工件漏斗，阀组，端子排组件，PLC，急停按钮和启动/停止按钮，走线槽，底版等。（2） 加工单元的结构、功能与工作原理加工单元的功能是把待加工工件从物料台移送到加工区域冲压汽缸的正下方完成对工件的冲压加工，然后把加工好的工件重新送回物料台的过程。加工单元主要结构组成为：物料台及滑动机构，加工（冲压）机构，电磁阀组，接线端口，PLC模块，急停按钮和启动/停止按钮，底版等（3） 装配单元的结构、功能与工作原理装配单元是将该生产线中分散的两个物料进行装配的过程。主要是通过对自身物料仓库的物料按生产需要进行分配，并使用机械手将起插入来自加工单元的物料中心孔的过程由于装配单元不仅要完成对粉分散的物料的装配过程，而且配有自身的物料仓库，因此它的结构组成包括：简易物料仓库，物料分配机构，被分配物料位置半换结构，机械手，半成品工件的定位机构，气动系统及其阀组，信号采集及其自动控制系统，以及用于电器连接的端子排组件，整条生产线状态指示的信号灯和用于其他结构安装的铝型材支架及底版，传感器安装支架等其他附件。（4） 分拣单元的结构与控制分拣单元是YL-335A中的最末单元，完成对上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣，使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。本文介绍的就是基于PLC控制的自动分拣与物料传输系统的设计。（5） 输送单元的结构与控制输送单元是YL-335A系统中最为重要同时也是最为繁重的工作单元。该单元主要完成驱动它抓取机械手装置精确定位到指定单元的物料台，在物料台抓取工件，把抓取到的工件输送到指定地点然后放下功能。同时，该单元PPI网络系统中担任着主站的角色，它接收来自按钮/指示灯模块的系统主令信号，读取网络上各从站的状态信息，加以综合后向各从站发送空话子要求，协调整个系统的工作。输送单元由抓取机械手装置，步进电动机传动组件、PLC模块、按钮/指示灯模块和接线端子排等部件组成。2.2自动分拣与物料传输系统2.2.1. 自动分拣及物料传输系统的功能及意义材料自动分拣系统对于生产过程中需要重复分拣某些特征明显物料的工作的效率提高有重要的现实意义。在提高分拣速度的同时，又能保证分拣质量和实现对整个分拣系统的监控。本设计材料自动分拣系统所使用的材料分拣装置是一个模拟自动化工业生产过程的微缩模型，它使用了PLC、传感器、位置控制、电气传动和气动等技术，可以实现不同材料的自动分拣和归类功能，并可配置监控软件由上位计算机监控。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，自动分拣系统不受气候、时间、人的体力等的限制，可以连续运行，同时由于自动分拣系统单位时间分拣件数多，因此自动分拣系统的可以弥补人力分拣在重复分拣方面的低效率工作。分拣误差率极低自动分拣系统的分拣误差率大小主要取决于所输入分拣信息的准确性大小，这又取决于分拣信息的输入机制，如果采用人工键盘或语音识别方式输入，则误差率在3%以上，如采用传感器信息输入，除非物料本身的特征有差错，否则不会出错。因此，本设计计划使用传感器甄别物料外部颜色特征作为信息输入机制。分拣作业基本实无人化建立自动分拣系统的目的之一就是为了减少人员的使用，减轻工员的劳动强度，提高人员的使用效率，因此自动分拣系统能最大限度地减少人员的使用，基本做到无人化。分拣作业本身并不需要使用人员，人员的使用仅局限于在上位机上对整个控制系统进行监控和针对不同生产要求修改系统控制流程。 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不同对象要求2.2.2 分拣单元的结构功能及工作原理 1. 分拣单元的功能 分拣单元主要是完成对上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣，使不同颜色的工件从不同的料槽分流的功能。当输送站送来的工件放到传送带上并为入料口光点传感器检测到时，即启动变频器，工件开始进入分拣区进行分拣。如图6-1是所示分拣单元实物的全貌2. 分拣单元的结构组成分拣单元的结构如图 6-2所示。其主要结构组成为：传送和分拣结构，传送机构，变频器模块，电磁阀组，接线断口，PLC模块，底版等（1） 传送和分拣机构传送和分拣机构如图6-3所示。传诵已经加工、装配好的工件，在光纤传感器检测到并进行分拣。它主要由传送带、料抖、物料槽、推料（分拣）气缸、漫射式光电传感器、磁感应接近式传感器组成传送带是把机械手传送过来加工好的工件进行传输送至分拣区。料抖是用纠偏机械手输送过来的工件。两件物料槽分别用于存放加工好的黑色和白色的工件。传送和分拣的工作原理；本站的功能是完成从装配站送来已经装配好的工件进行分拣。当输送站送来的工件放到传送带并为入料口漫射式光电传感器检测到时，将信号传输PLC，通过PLC，的程序使启动变频器，电机运转驱动传送带工作，把工件带进分拣区，如果进入分拣区工件为白色，则检测白色物料的光纤传感器动作，作为一号槽推料气缸启动信号，将白色料推到一号料槽，如果进入分拣区工件为黑色，则检测黑色物料的光纤传感器动作，作为二号槽推料气缸启动信号，将黑色料推到二号料槽里。自动生产线的加工结束。在每个料槽的对面都有推料（分拣）气缸，把分拣出来的工件推到对号的料槽中，在两个推料（分拣）气缸，把分拣出的工件推到对号的料槽中，在两个推料（分拣）气缸的前限位置分别装有磁感应式接近开关，在PLC的自动自动控制下可根据该信号来判别分拣汽缸当前所处位置。当推料（分拣）气缸将物料推出时磁感应接近开关动作输出信号为“1”，反之，输出信号为“0”具体作用方法和原理为：图3-5是一个双动气缸节流阀的连接和调节原理示意图，当调节节流阀A时，是调整气缸的伸出速度，而当调节节流阀B时，是调整气缸的缩回速度。从图3-4可以看到，气缸两端分别有缩回限位和伸出限位两个极限位置，这两个极限位置都分别装有一个磁感应开关，如图3-6所示。磁感应接近开关的基本工作原理是：当磁性物质接近传感器时，传感器便会动作，并输出传感器信号，若在气缸的活塞（或活塞杆）上安装磁性物质，在气缸缸筒外面的两端位置分别各自安装一个磁感应式接近开关，就可以用这两个传感器分别标识气缸运动的两个极限位置。当气缸的活塞运动到哪一端时，哪一端的磁感应式接近开关就动作并发出点信号。在PLC的自动控制中，可以利用该信号判断推料及顶缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或气缸是否返回。在传感器上设置有LED显示用于显示传感器信号状态，供调试时使用。传感器动作时，输出信号“1”，LED亮，传感器不动作时，输出信号“0”LED不亮。传感器（也叫做磁性开关）的安装位置可以调整，调整是松开磁性开关的紧定螺钉，让磁性开关在气缸的滑轨里滑动，到达指定位置后，再紧定螺钉。为了准确且平稳的把工件从滑槽中间推出，需要仔细的调整两个分拣汽缸的位置和汽缸活塞杆的伸出速度，具体方法: 汽缸的作用气口都安装了限出型汽缸截流阀。限出型汽缸截流阀的作用是调节汽缸的动作速度。截流阀上带有气管的快速接头，只要将合适外径的气管往快速接头上一插就可以将管连接好了，使用十分方便。在传送带入料口位置装有漫射式光电传感器，用以检测是否有工件输送过来进行分拣。有工件时，漫射式光电传感器将信号传输给PLC，用户PLC程序输出启动变频器信号，从而驱动三相减速电动机启动，将工件输送至分拣区。具体工作原理为：漫射式接近开关利用光照射到被测物体上后反射回来的光线而工作的，由于物体反射的光线为发散的，故称为漫射式接近开关。它的光发射器与光接收器处于同一位置，且优化结构。在工作时，光发射器始终发射检测光，若接近开关前方一定距离内没有物体，则没有光反射到接收器，接近开关处于常态而不动作，反之若接近开关的一定距离内出现物体，只要反射回来的光强度足够，则接收器收到足够的漫射光使接近开关动作而改变输出的状态。在传送带上方分别有两个光纤传感器如图6-4所示，光纤传感器由光纤检测头和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，光纤检测头的尾端部分分成为两条光纤，使用时分别插入放大器的两个光纤孔。光纤传感器也是光电传感器的一种，相对于传统电量型传感器（热电偶、热电阻、压阻式、振弦式、磁电式），光纤传感器具有以下优点：抗电磁干扰、可工作于恶劣环境，传输距离远，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空间的地方。光纤式光电接近式开关的放大器灵敏度调节范围较大，当光纤传感器灵敏度调得较小时，反射性较差的黑色物体，光电探测器就无法接收到反射信号，而反射性较好的白色物体，就可以接收到反射信号。反之，若调高光纤传感器灵敏度，则即使对反射性较差的黑色物体，光电探测器也可以接收到反射信号。从而可以通过调节灵敏度来判别黑白两种物体，将两种物料分开，从而完成自动分拣工序。（2） 传动机构传动机构如图6-5所示。采用的三相减速电动机，用于拖动传送带从而输送物料。它主要由电机支架、电动机、联轴器等组成。三相电机是传动的主要部分，电动机转速的快慢主要由变频器来控制（变频器具体操作见6.2.2）其作用是带动传送带从而输送物料。电机支架用于固定电动机。联轴器由于把电动机的轴和传送带主动轮的轴连接起来，从而构成一个传动机构。在安装和调整时，要注意电动机的轴要和输送带主动轮的轴必须要保持在同一直线上。（3） 电磁阀分拣单元的电磁阀组只使用了两个由二位五通的带手控开关的单电电磁阀，它们安装在汇流板上。这两个阀分别对白料推动汽缸和黑料推动汽缸的气路进行控制，以改变各自的动作状态。入图6-6所示。所采用的电磁阀所带手动开关有锁定（LOCK）和开启（PUSH）2种位置，在进行设备调试时，使手动开关处于开启位置，可以使用手动开关对阀进行控制，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。分拣单元的两个电磁阀安装时要注意，一是安装位置，应使得工件从滑槽中间推出，二是要安装水平，或稍微略向下否则推出时导致工件翻转。2.2.3分拣单元的电气接线分拣单元与前述几个单元电气接线方法有所不同，该单元的变频器模块是安装在抽屉式模块的放置台上的。因此，该单元PLC输出到变频器控制端子的控制线，须首先通过接线端口连接到实训台面上的接线端子排上，然后用安全导线插接到变频器模块上。同样，变频器的驱动输出也必须首先用安全导线插接到实训台面上的接线端子排插孔侧，再由接线端子排连接到三相交流电动机。分拣单元的接线端口则与其他单元相仿，附表1是本单元的端子接线图。2.2.4 气动控制回路本单元气动控制回路的工作原理如附表2所示。图中1A和2A1分别为分拣一气缸和分拣二气缸。1B1为安装在分拣一气缸的前极限工作位置的磁感应接近开关，2B1为安装在分拣二气缸的前极限工作位置的磁感应接近开关。1Y1和2Y1分别为分拣一气缸和分拣二气缸的电磁阀的电磁控制端。第3章、S2-700PLC通信及PLC生成3.1、西门子PPI通讯概述PPI协议是S7-200CPU最基本的通讯方式，通过原来自身的端口（PORTO或PORT1）就可以实现通讯，是S7-200默认的通讯方式。PPI是一种主一从协议通讯，主一从站在一个令牌网中，主站发送要求到从站器件，从站器件响应；从站器件不发信息，只是等待主站的要求并对要求做出响应。如果在用户程序中使用PPI主站模式，就可以在主站程序中网络读写指令来读写从站信息。而从站从站程序没有必要使用网络读写指令。 2、PLC实现PPI的通讯实例（1）、对网络上每一台PLC，设置其系统中的通讯端口参数，对用作PPI通讯的端口（PPI/RS485），指定地址（站号）和波特率。设置后把系统块下载到该PLC。具体操作如下： 运行个人电脑上的STEP7V4.0(SP5)程序，打开设置端口界面，利用PPI/RS485编程电缆单独地把输送单元CPU系统模块设置分拣单元CPU端口0为5号站，波特率为187.5。分别把系统块下载到相应的CPU中。 （2）、利用网络接头和网络线把各台PLC中用作PPI通信的端口0连接，所使用的网络接头中，5#站用的是标准网络连接器（订货号：6ES7 972-0BA12-OXA0）,1#站用的是带编程接口的连接器（订货号：6ES7 972-OBB12-OXA0）,该编程口通过RS-232/PPI多站电缆或USB/PPI多主站电缆与个人计算机连接。 然后利用STEP V4.0软件和PPI/RS485编程电缆搜索出PPI网络的5号站点。 （3）、PPI网络中主站（输送站）PLC程序中，必须在第一个扫描周期，用特殊存储器SMB30指定其主站属性，从而使能其主站模式。SMB30是S7-200 PLC PORT-0自由通信的控制字节，各位表达的意义如表 4-1 表3-1 SMB 各位表达的意义Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0PPdbbbmmpp：校验选择d：每个字符的数据位mm：协议选择00=不校验0=8位00=PPI/从站模式01=偶校验1=7位01=自由口模式10=不校验10=PPI/主站模式11=奇校验11=保留（未用）bbb：自由口波特率 （单位：波特）000=38400011=4800110=115.2k001=19200100=2400111=57.6k010=9600101=1200 （4）、编写主站网络读写程序段在编写主站的网络读写程序前，应先规划好下面数据： 1 主站向各从站发送数据长度（字节数） 2 发送数据位于主站何处。 3 数据发送到从站何处。 4 主站从各站接收到数据的长度（字节数）。 5 主站从从站的何处读取数据。 6 接收到的数据放在主站何处。以上数据，应根据系统工作要求，信息交换量统一筹划。考虑YL335A中间站PLC所需要交换的信息流量不大，主站向各从站发送的数据只是主令信号，从站获取的也只是个从站的状态信息，发送和接收的数据均1个字（2个字节）已经足够，规划的数据如表3-2所示 表3-2 网络读写数据规划实例送 站1#（主站）供 料 站2#（从站）加 工 站3#（从站）装 配 站4#（从站）分拣 站5#（从站）发送数据的长度2字节2字节2字节2字节从主站何处发送VB100VB100VB100VB100发往从站何处VB100VB100VB100VB100接收数据的长度2字节2字节2字节2字节数据来自从站何处VB200VB200VB200VB200数据存到主站何处VB220VB230VB240VB250网络读写指令可以向远程站发送或接收16字节的信息，在CPU捏同时最多可以有8条指令被激活第4章 分拣单元的PLC编程及控制4.1 PLC的I/O接线及组态本单元中，传感器信号占用5个输入点，留出的2个点是提供给急停按钮和启/停按钮做本地主令信号，共需7点输入；输出点数为4个，其中2个输出点提供给变频器使用，选用西门子S7-222AC/DC/RLY主单元，共8个点输入和6个点继电器输出，分拣单元的I/O接线原理图如附表3所示如果用户想增加变频器的控制点数，可重新组态，更改输出端子的接线，即把Q0.4和Q0.5分配给分拣气缸电磁阀，而把Q0.Q0.2分配给变频器的5、6、7号控制端子用在使用工控软件中，我们经常提到组态一词，组态英文是“Configuration”，其意义究竟是什么呢？简单的讲，组态就是用应用软件中提供的工具、方法，完成工程中某一具体任务的过程。与硬件生产相对照，组态与组装类似。如要组装一台电脑，事先提供了各种型号的主板、机箱、电源、CPU、显示器、硬盘、光驱等，我们的工作就是用这些部件拼凑成自己需要的电脑。当然软件中的组态要比硬件的组装有更大的发挥空间，因为它一般要比硬件中的“部件”更多，而且每个 “部件” 都很灵活，因为软部件都有内部属性，通过改变属性可以改变其规格（如大小、性状、颜色等）。在组态概念出现之前，要实现某一任务，都是通过编写程序（如使用BASIC , C , FORTRAN等）来实现的。编写程序不但工作量大、周期长，而且容易犯错误，不能保证工期。组态软件的出现，解决了这个问题。对于过去需要几个月的工作，通过组态几天就可以完成。组态软件是有专业性的。一种组态软件只能适合某种领域的应用。组态的概念最早出现在工业计算机控制中。如DCS(集散控制系统)组态，PLC（可编程控制器）梯形图组态。人机界面生成软件就叫工控组态软件。其实在其他行业也有组态的概念，人们只是不这么叫而已。如AutoCAD，PhotoShop，办公软件(PowerPoint)都存在相似的操作，即用软件提供的工具来形成自己的作品，并以数据文件保存作品，而不是执行程序。组态形成的数据只有其制造工具或其他专用工具才能识别。但是不同之处在于，工业控制中形成的组态结果是用在实时监控的。组态工具的解释引擎，要根据这些组态结果实时运行。从表面上看，组态工具的运行程序就是执行自己特定的任务。虽然说组态就是不需要编写程序就能完成特定的应用。但是为了提供一些灵活性，组态软件也提供了编程手段，一般都是内置编译系统，提供类BASIC语言，有的甚至支持VB。 在当今工控领域，一些常用的大型组态软件主要有：WinCC，iFix，Intouch，组态王，力控等4.2西门子MM420变频器4.2.1西门子MM420变频器西门子MM420变频器（MICROMASTER420）是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列，该系列有多种型号，从单相电源电压，额定功率120W到三相电源电压，额定功率11KW可供用户选择。本单元系统选用的MM420是订货号为6SE6420-2UD17-5AA1，额定参数：电源电压：380V480V，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外型尺寸：A型操作面版：（BOP）变频器安装在模块盒中，所有电气引出线均引出到模块面版的的安全导线插孔处，以确保接线操作的安全。MM420变频器方框图如图6-11所示。4.2.2 MM420变频器的BOP操作面版及参数设置1、利用BOP可以改变频器的各个参数。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BOP存储。参数号是指该参数的编号。参数号用0000到9999的4位数字表示。在参数号的前面冠以一个小写字母“r“时，表示该参数是“只读”的参数。其他所有的参数号的前面都冠以一个大写字母“P”。这些参数的设定值可以在标题栏的“最小值”和“最大值”范围内进行修改。下标表示该参数是一个带下标的参数，并且指定了下标的有效序号。2、常用参数的设置附表1给出了本单元系统上常用到的变频器参数设置值，如果设置更多的参数，请参考MM420用户手册。3、常用参数的设置说明（更详细参数设置说明的请参照MM420用户书册）（1）参数P003用于定义用户访问参数组的等级，设置范围为04，其中：1 标准级： 可以访问的最经常使用的参数2 扩展级： 允许访问参数的范围，例如变频器I/O功能3 专家级： 只供专家使用4 维修级： 只供授权的维修人员使用具有密码保护该参数缺省设置为等级1（标准），本单元系统装备中预设置为等级3（专家级）目的是允许用户可访问1、2级的参数，并对复杂的功能进行编程，用户可以修改设置值，但建议不要设置为等级4（维修级）（2）参数P0010是调试参数过滤器，对与调试相关的参数进行过滤，只筛选出那些与特定功能有关的参数，P0010的可能设置值为：0（准备）1（快速调试）2（变频器）29（下载）30（工厂的缺省设定值）；缺省设定值为0。当选择P0010=1时，进行快速；若选择P0010=30，则进行把所有参数复位为工厂的缺省设定值的操作。应注意的是，在变频器投入运行之前应将本参数复位为0。（3）变频器复位为工厂的缺省设定值的步骤：为了把变频器的全部参数复位为工厂的缺省设定值，应按照下面的数值设定参数：设定P0010=30,设定P0970=1。这时便开始参数的复位。变频器将自动地把他的所有参数复位为他们各自的缺省值。如果用户在参数调试过程中遇到问题毛并且希望重新开始调试，实践证明这种复位方法是非常有用的。复位为工厂的时间大约为60秒钟。 参数P0004（参数过滤器）的作用是根据所选定的一组功能，队参数惊醒过滤（或筛选），并集中队过滤的一组进行访问。可能的设定值有：0 全部参数2 变频器参数3 电动机参数7 命令，二进制I/O8 ADC (模-数转换)和DAC (数-模转化)10 设定值通道/RFG（斜坡函数发生器）12驱动装置的特征13电动机的控制20通讯21报警 / 警告 / 监控22工艺参量控制（例如PID）利用P0004的参数过滤功能，可以方便地进行调试。例如，在设定数字输入端子的功能 （P0701、P0702、P0703）时然后在去搜索 P0701等则快捷得多。4.3、分拣单元的编程要点 (1)、在YL-355的加工过程中，提供启动/停止和急停按钮各一个作为该单元的主令信号。与供料单元同样，如果有启动和停止2种主令信号，只能由软件编程实现。实现方法：采用RS485串行通信的网络控制方案，系统的主令信号均链接到输送站到PLC（主站）的按钮/指示灯模块发出，经输送站PLC程序处理后，把要求存储到其发送缓冲区，通过调用NET_EXE子程序，向各站发送控制要求，实现各站的复位、启动、停止等等操作。本单元的急停按钮是当本单元出现紧急情况下提供的局部急停信号，一旦发生本单元所有机构应立即停止运行，直接到急停解除为止；同时，急停状态信号应回馈到系统，以便与协调处理。 (2)、现在的PLC的输出端子接线中，分配Q0.4和Q0.5给变频器的5、6号控制端子。若要求电动机转速可分级调整，则应调整变频器的P701和P702参数，而参数P1001和P1002则按转速要求设定固有频率值。与此同时，应编制相应的PLC程序。 例：要求电动机机能实现高、中、低三种转速的调整，高速时运行频率为40HZ，中速运行频率为25HZ，低速时运行频率为15HZ.则步骤如下：1 调整频率参数在BOP操作面板上修改P0004，使P0004=7,选择命令组。修改P0701(数字输入1的功能)，使得P0701=16，设为固定频率设定值（直接选择+ON）修改P0702（数字输入2的功能），使P0702=16,设定为固定频率设定值（直接选择+ON）再修改P0004，使得P0004=10，选择设定值通道。修改P1001（固定频率1），使P1001=25修改P1002（固定频率2），使P1001=15 2 相应的PLC程序要求：当要求调整为中速时，使Q0.4 ON, Q0.5 OFF,输出频率为25HZ。当要求调整为低速时，使Q0.4 ON, Q0.5 ON,输出频率为15HZ。当要求调整为高速时，使Q0.4 ON, Q0.5 ON,这时变频器输出频率为固定频1率1或者固定频率2之和，即40HZ。 (3)、分拣单元需要完成在传送带上把不同颜色的工件从不同的滑槽分流出去的功能，为了使工件能够准确的推出，光纤传感器灵敏度的调整、变频器参数(运转频率、斜坡下降时间等)的设置以及软件编程中定时器设定值的设置等，应相应配合。分拣站主要程序及梯形图见附表2和附表3.第五章 结论 材料自动分拣系统对于生产过程中需要重复分拣某些特征明显物料的工作的效率提高有重要的现实意义。在提高分拣速度的同时，又能保证分拣质量和实现对整个分拣系统的监控。本设计材料自动分拣系统所使用的材料分拣装置是一个模拟自动化工业生产过程的微缩模型，它使用了PLC、传感器、位置控制、电气传动和气动等技术，可以实现不同材料的自动分拣和归类功能，并可配置监控软件由上位计算机监控。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，自动分拣系统不受气候、时间、人的体力等的限制，可以连续运行，同时由于自动分拣系统单位时间分拣件数多，因此自动分拣系统的可以弥补人力分拣在重复分拣方面的低效率工作。分拣误差率极低自动分拣系统的分拣误差率大小主要取决于所输入分拣信息的准确性大小，这又取决于分拣信息的输入机制，如果采用人工键盘或语音识别方式输入，则误差率在3%以上，如采用传感器信息输入，除非物料本身的特征有差错，否则不会出错。因此，本设计计划使用传感器甄别物料外部颜色特征作为信息输入机制。分拣作业基本实无人化建立自动分拣系统的目的之一就是为了减少人员的使用，减轻工员的劳动强度，提高人员的使用效率，因此自动分拣系统能最大限度地减少人员的使用，基本做到无人化。分拣作业本身并不需要使用人员，人员的使用仅局限于在上位机上对整个控制系统进行监控和针对不同生产要求修改系统控制流程。 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,致 谢经过二个多月认真而细致的努力， 基于PLC控制的自动分拣及物料传输系统设计毕业设计已经完成。从开始的选题，设计任务和目的确定，寻找相关材料，到系统的总体设计及论文的写作，都一直得到了周伟老师的指导和帮助，从中提出了许多宝贵的意见和建议，帮助解决了不少难题。同时，田林红老师帮助提供了许多相关资料及器材对本文的图形处理给予了大力的帮助，使我系统地掌握了更多的专业知识。此外，同学和朋友们的建议也给予我很大的启发和帮助。正是老师及同学们的指导和帮助，我的毕业论文才得以顺利完成。在此，对给予我指导和帮助的老师及同学表示我最衷心的感谢。限于水平，文中不妥、疏漏或错误之处在所难免，恳请大家提出宝贵意见。 张永光 2008-11-18附图1 ：分拣单元端子接线图附图2 分拣单元气动控制回路的工作原理图附图3 分拣单元的I/O接线原理附表1 序号参数意义参数组别参数值设置值设置值说明1P0010快速调试常用30调出出厂设置参数2P0970工厂复位参数复位0回复出厂3P0003参数访问常用34P0004参数过滤器常用05P0100使用地区快速调试0参数用于确定功率设定值单位（KW或HP）和频率缺省值6P0700选择命令源命令2由端子排输入7P0701数字输入1的功能命令1ON/OFF 1(接通正转/停车命令)8P0702数字输入2的功能命令15固定频率设定值（直接选择9P0703数字输入3的功能命令15固定频率设定值（直接选择）10P1000选择频率设定值设定值3固定拼频率11P1002固定频率2设定值DIN2 ON 时固定频率12P1003固定频率4设定值DIN3ON 时固定频率13P1080电动机最小频率设定值0HZ14P1082电动机最大频率设定值50HZ15P1120斜坡上升时间设定值2S缺省值：10S16P1121斜坡下降时间设定值2S缺省值：10S附表2 分拣单元具体编程程序ORGANIZATION_BLOCK 主程序:OB1Network 1 LD SM0.0CALL SBR0CALL SBR1END_ORGANIZATION_BLOCKNetwork 1 LD I0.4O M4.0AN T45AN I0.0AN T172AN T171A M10.0= M4.0Network 2 LD M4.0= Q0.4TON T45, 100Network 3 LD I0.2AN T173A M10.0TON T171, 4Network 4 LD T171O Q0.1AN M5.0= Q0.1Network 5 LD I0.1O M5.0AN T162= M5.0TON T162, 10Network 6 LD I0.3A M10.0TON T172, 2Network 7 LD T172O Q0.0AN M5.1= Q0.0Network 8 LD I0.0O M5.1AN T163= M5.1TON T163, 10Network 9 END_SUBROUTINE_BLOCKNetwork 1 LD V1000.0EUS M10.0, 1Network 2 LD V1000.1EUR M10.0, 1Network 3 LD V1000.2= M10.1R M10.0, 1END_SUBROUTINE_BLOCKINTERRUPT_BLOCK INT_0:INT0Network 1 END_INTERRUPT_BLOCK袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂