基于亚龙YL335B自动生产线分拣站的控制 - 副本

毕 业 论 文

课题名称: 基于亚龙YL335B自动化生产线实训装

置设计的分拣装置控制系统设计

学生姓名 黄陈桦 学 号 201220431210 专 业 机电一体化技术

班 级 机电1232

指导教师 杨 铨

2014年9月

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广西工业职业技术学院

毕业设计（论文）

题目：基于亚龙YL335B自动化生产线实训装

置设计的分拣装置控制系统设计

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摘要

阐述了可编程控制器（PLC）在自动化生产线分拣单元中的应用。利用可编程控制器，设计成本低、效率高的物料自动分拣装置。以PLC为主控制器，结合气动装置、传感技术、触摸屏人机界面等，现场控制物料的自动分拣。

关键词 可编程控制器变频器 触摸屏人机界面

分拣装置 III

传感技术 气动技术 电磁阀 前言

系统具有自动化程度高、运行稳定、精度高、易控制的特点，能连续、大批量地分拣货物，分拣误差率低且人工劳动强度大大降低，可明显提高劳动生产率。而且，分拣系统能灵活地与其他物流设备无缝连接，实现对物料的分配和管理。其设计采用标准化、模块化的组装，系统布局灵活，程序开发简单，维护、检修方便，可适应进行物料分拣的弹性生产线的需求，受场地等因素的影响不大。同时，只要对本系统稍加修改即可实现各种不同生产线的要求。

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目 录

第1章 概论.................................................................................................................. 1

1.1课题设计要求.................................................................................................. 1 1.2自动分拣系统设计目的.................................................................................. 2 1.3 YL-335A 自动化生产线实训考核装备介绍 ................................................. 2

1.3.1 YL-335A的基本组成 .......................................................................... 2 1.3.2. YL-335A各工作单元的基本功能 ..................................................... 3 1.3.3. YL-335A 的特点 ................................................................................ 3 1.3.4 YL-335A的PLC网络控制方案设计 ................................................. 4 1.3.5 YL-335A的公共模块和器件设计 ...................................................... 4

第2章 分拣单元的硬件设计 ..................................................................................... 7

2.1分拣单元的结构组成...................................................................................... 7

2.1.1传送和分拣机构................................................................................... 8 2.1.2 传动机构............................................................................................ 10 2.1.3 电磁阀组............................................................................................ 11 2.2分拣单元的工作原理.................................................................................... 12 2.3气动控制回路................................................................................................ 12 2.4分拣单元的电气接线.................................................................................... 13 2.5 PLC 的I/O 接线 ........................................................................................... 14 2.6西门子MM420变频器简介 ........................................................................ 15

2.6.1 MM420 变频器的BOP 操作面板 ................................................... 17 2.6.2 MM420 变频器的参数设置 .......................................................... 18

第3章 分拣单元的软件设计. .................................................................................. 21

3.1分拣单元的编程要点.................................................................................... 21 3.2分拣单元变频器的参数设置及梯形图........................................................ 21

3.2.1变频器固定频率调速......................................................................... 21 3.2.2变频器模拟输入变速调速................................................................. 23

3.2.3在PLC网络控制下的分拣单元程序 ................................................. 24 3.2.4系统控制方案的调试及触摸屏的设计............................................... 27

结束语.......................................................................................................................... 27 参考文献...................................................................................................................... 29

图1-5 气动控制系统原理图

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第2章 分拣单元的硬件设计

2.1分拣单元的结构组成

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。当输送站送来工件放到传送带上并为入料口光电传感器检测到时，即启动变频器，工件开始送入分拣区进行分拣。如图2-1 所示分拣单元实物的全貌。

图2-1 分拣单元实物的全貌

分拣单元的结构组成如图2-2所示。其主要结构组成为：传送和分拣机构、传动机构、变频器模块、电磁阀组、接线端口、PLC 模块、底板等。

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图2-2 分拣单元的结构组成

2.1.1传送和分拣机构

传送和分拣机构如图2-3所示。传送已经加工、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、物料槽、推料（分拣）气缸、漫射式光电传感器、光纤传感器、磁感应接近式传感器组成。

图2-3 传送和分拣机构

传送带是把机械手输送过来加工好的工件进行传输，输送至分拣区。导向件是用纠偏机械手输送过来的工件。两条物料槽分别用于存放加工好的黑色工件和白色工件。在每个料槽的对面都装有推料（分拣）气缸，把分拣出的工件推到对号的料槽中。

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接近开关，如图2-4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）上安装上磁性物质，在气缸缸筒外面的两端位置各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。当气缸的活塞杆运动到哪一端时，哪一端的磁感应式接近开关就动作并发出电信号。在PLC的自动控制中，可以利用该信号判断推料及顶料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的信号状态，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，调整方法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，再旋紧紧定螺钉。

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图2-4 磁感应接近开关

在安装和调试时，分拣单元必须注意：

①两个气缸安装时需注意事项：一是安装位置，应使工件从料槽中间被推入； 二是要注意安装水平，否则有可能推翻。

②为了准确且平稳地把工件从滑槽中间推出，需要仔细地调整两个分拣气缸的位置和气缸活塞杆的伸出速度。

③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。

漫射式光电接近开关是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漫射光，故称为漫射式光电接近开关。它的光发射器与光接收器处于同一侧位置，且为一体化结构。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，则没有光被反射到接收器，接近开关处于常态而不动作；反之若接近开关的前方一定距离内出现物体，只要反射回来的光强度足够，则接收器接收到足够的漫射光就会使接近开关动作而改变输出的状态。图2-5为漫射式光电接近开关的工作原理示意图。

图2-5 漫射式接近开关的工作原理

④在传送带上方分别装有两个光纤传感器如图2-6 所示，光纤传感器由光纤检测头、光纤放大器两部分组成，放大器和光纤检测头是分离的两个部分，光纤检测头的尾端部分分成两条光纤，使用时分别插入放大器的两个光纤孔。该光电开关灵敏度的调整以能从传送带上方检测到工件为准，过高灵敏度会引入干扰。

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图2-6 光纤传感器

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），光纤传感器具有下述优点：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。

光纤式光电接近开关的放大器的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，光电探测器无法接收到反射信号；而反射性较好的白色物体，光电探测器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判别黑白两种颜色物体，将两种物料区分开，从而完成自动分拣工序。

放大器单元中，调节其中的8旋转灵敏度高速旋钮进就能进行放大器灵敏度调节（顺时针旋转灵敏度增大），调节时，会看到“入光显示灯”发光的变化。当探测器检测到物料时，“动作显示灯”会亮，提示检测到物料。 2.1.2 传动机构

传动机构如图2-7 所示。采用的三相减速电机，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。

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第3章 分拣单元的软件设计

3.1分拣单元的编程要点

1、在YL-335 的加工单元中，提供启动/停止按钮和急停按钮各一个作为该单元的主令信号。如果需要有启动和停止两种主令信号，只能由软件编程实现，实现方法：

图3-1 用一个按钮产生启动/停止信号程序

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，直到急停解除为止；同时，急停状态信号应回馈到系统，以便协调处理。

2、现有的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。

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的功能。为了使工件能准确地推出，光纤传感器灵敏度的调整、变频器参数的设置以及软件编程中定时器设定值的设置等，应相互配合。

3.2分拣单元变频器的参数设置及梯形图

3.2.1变频器固定频率调速

（1）变频器参数设置

P0010=30 调出出厂设置参数 P0970=1 恢复出厂值 P0003=3 专家访问级 P0004=0 过滤全部参数 P0010=1 快速调试

P0100=0 确定功率设定值单位及频率缺省值 P0304=380 电动机的额定电压

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P0305=0.18 电动机的额定电流 P0307=0.03 电动机的额定功率 P0310=50 电动机的额定频率 P0311=1300 电动机的额定转速 P0700=2 命令源由端子输入

P0701=1 数字端1的功能：接通正转/停止 P0702=15 数字端2的功能：设置固定频率 P1000=3 频率信号源：固定频率 P1002=15 DIN2 ON时固定频率为15HZ P1080=0 电动机最小频率为0HZ P1082=50 电动机最大频率为50HZ P1120=2s 斜坡上升时间为2s P1121=2s 斜坡下降时间为2s P3900=1 结束快速调试 （2）符号表参数设置

表3-1 符号表参数

（3）分拣单元流程图如3-2所示

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图3-2分拣站流程图

3.2.2变频器模拟输入变速调速 （1）变频器的参数设置

P0010=30 调出出厂设置参数 P0970=1 恢复出厂值 P0003=3 专家访问级 P0004=0 过滤全部参数 P0010=1 快速调试

P0100=0 确定功率设定值单位及频率缺省值 P0304=380 电动机的额定电压 P0305=0.18 电动机的额定电流 P0307=0.03 电动机的额定功率 P0310=50 电动机的额定频率 P0311=1300 电动机的额定转速 P0700=2 命令源由端子输入

P1000=2 频率信号源：模拟输入可变频率

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P1080=0 电动机最小频率为0HZ P1082=50 电动机最大频率为50HZ P1120=2s 斜坡上升时间为2s P1121=2s 斜坡下降时间为2s P3900=1 结束快速调试 （2）符号表参数设置及梯形图

表3-2 符号表参数

3.2.3在PLC网络控制下的分拣单元程序

（1）变频器参数设置

P0010=30 调出出厂设置参数

P0970=1 恢复出厂值 P0003=3 专家访问级 P0004=0 过滤全部参数 P0010=1 快速调试

P0100=0 确定功率设定值单位及频率缺省值 P0304=380 电动机的额定电压 P0305=0.18 电动机的额定电流 P0307=0.03 电动机的额定功率 P0310=50 电动机的额定频率 P0311=1300 电动机的额定转速 P0700=2 命令源由端子输入

P1000=2 频率信号源：模拟输入可变频率

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P1080=0 电动机最小频率为0HZ P1082=50 电动机最大频率为50HZ P1120=2s 斜坡上升时间为2s P1121=2s 斜坡下降时间为2s P3900=1 结束快速调试 （2）符号表参数设置及梯形图

表3-3符号表参数

梯形图如下所示：

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