基于人机界面的物料自动分拣装置的PLC控制系统设计报告 - 图文

题目：

机电一体化系统设计与组建

基于人机界面的物料自动分拣装置的PLC控制系统设计

姓名 学号

专业 机电一体化技术 年级 2012级 指导教师 完成时间 2014年11月11日

摘 要

物料自动分拣装置广泛应用于社会各行各业，如：物流配送中心、邮局、采矿、港口、码头、仓库……该装置的应用可以大大提高事业单位在该环节的生产效率。该装置主要使用PLC控制，PLC控制是目前工业上最常用的自动化控制方法，它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。

本文主要讲述在物料自动分拣系统中基于人机界面的PLC应用，利用可编程控制器( PLC),设计成本低、效率高的物料自动分拣装置。以西门子S7-200PLC为主控制器,WinCC flexible组态软件为监控软件，结合气动装置和传感器技术。现场控制物料的自动分拣。系统具有自动化程度高、运行稳定、精度高、易控制的特点,对不同的分拣对象,稍加修改本系统即可实现要求。

关键词:可编程控制器，气动装置，传感器，WinCC flexible组态软件

Abstract

Automatic material sorting device widely applied in all walks of life,such as: logistics distribution center, post office, mining, port, dock,warehouse...... The application of the device can greatly improve theinstitutions in the aspect of the production efficiency. The device is mainly the use of PLC control, the PLC control is the most commonly used industrial automation control method, which combines the traditional relay control technology, computer technology and communication technology integration, designed specifically for industrial control, strong functions, universal and flexible, high reliability and environmental adaptability, simple programming, small volume, convenient and light weight, low power consumption, a series of advantages to use, so the application in industry more and more widely.

This paper is mainly about PLC application based on human machine interface in the automatic sorting system, the use of programmable logic controller (PLC), automatic material sorting device design of low cost and high efficiency. Taking SIEMENS S7-200PLC as the main controller, the

WinCC flexible

configuration

software for monitoring

software, combined

with pneumatic deviceand sensor technology. Automatic sorting field control material. The system has a high degree of automation, stable operation, high precision, easy to control the characteristics of different sorting object, slightly modified the system requirements can be achieved.

Keywords: programmable controller, a pneumatic device, sensor,WinCC flexible configuration

software

目 录

第一章 绪论……………………………………………………………………………… 1

第一节 物料自动分拣的意义……………………………………………………… 1 第二节 设计任务要求……………………………………………………………… 1 一、功能要求 ………………………………………………………………… 1 二、设计要求 ………………………………………………………………… 2 第三节 设计任务分析……………………………………………………………… 2 第二章 物料自动分拣装置结构及总体设计方案……………………………………… 3

第一节 物料自动分拣装置总体结构……………………………………………… 3 一、总体结构示意图 ………………………………………………………… 3 二、上料机构 ………………………………………………………………… 3 三、分拣装置 ………………………………………………………………… 4 第二节 设计方案…………………………………………………………………… 5 一、上料机构 ………………………………………………………………… 5 二、分拣装置 ………………………………………………………………… 5 第三章 控制系统的硬件设计…………………………………………………………… 6

第一节 基本结构…………………………………………………………………… 6 第二节 主要组成部件……………………………………………………………… 6 一、PLC的型号选择…………………………………………………………… 6 二、电动机及变频器的选取和工作原理 …………………………………… 7 三、气动元件的选取及工作原理…………………………………………… 10 第四章 控制系统的软件设计…………………………………………………………… 15

第一节 I/O分配表………………………………………………………………… 15 第二节 PLC硬件接线图…………………………………………………………… 17 第三节 软件控制流程图…………………………………………………………… 18 第四节 顺序控制功能图…………………………………………………………… 19 第五节 PLC的控制程序…………………………………………………………… 19 一、开机清零与工作模式的选择 …………………………………………… 19 二、启动、自动/单循环、预停的程序……………………………………… 20 三、急停的程序 ……………………………………………………………… 20 四、警示灯的程序 …………………………………………………………… 21 五、计数的程序 ……………………………………………………………… 22 第五章 人机界面的设计………………………………………………………………… 23

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第一节 组态控制界面的设计……………………………………………………… 23 第二节 组态控制参数及通信参数的设置………………………………………… 23 一、连接的建立 ……………………………………………………………… 23 二、变量的生成 ……………………………………………………………… 24 三、按钮置位的设置 ………………………………………………………… 24 四、按钮复位的设置 ………………………………………………………… 24 五、系统输出部分的组态监控……………………………………………… 25 第三节 组态监控功能概述………………………………………………………… 26

第四节 物料自动分拣系统的调试………………………………………………… 26第六章 系统成本的估算………………………………………………………………… 27第一节 系统所使用的元件………………………………………………………… 27第二节 系统的总开支……………………………………………………………… 27 结束语 …………………………………………………………………………………… 28 致谢 ……………………………………………………………………………………… 29 参考文献 ………………………………………………………………………………… 30

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第一章 绪 论

第一节 物料自动分拣的意义

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。

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、组态控制技术等内容，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。

第二节 设计任务要求

一、 功能要求

该控制系统应能使物料分拣具有自动循环、单循环、单动作三种工作方式，且能使各种工作方式不相互发生冲突；应能完成铁料、铝料、不同颜色的塑料分拣至不同料槽的控制要求；应具有启动、预停、急停和计数功能；应具有短路保护、过载保护、失压

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