1、緒論自動分揀系統的概述 自動化的程度是工作發展程度的標志，自動分揀正是自動化中的一個必不可的部分，而PLC控制分揀裝置以其成本低，效率高的優點，已經成為主流，他可以根據設定的程序無人的，高效的工作，維護費用極少。由于全部采用機械自動化作業，因此，分揀處理能力較大，分揀分類數量也較多。節省了大量的人力勞動，減少了企業的額外支出，是企業節省成本最好的方法。物料分揀系統的發展現狀與趨勢 縱觀國內外物料分揀系統的應用情況可以發現，國外的物流配送中心或工業中傾向于采用自動化程度很高的分揀系統，而且應用也較為廣泛。而在我國，由于物流業起步晚，物料分揀系統中人工作業的比例也較高。盡管自動分揀系統有非常多的優

2、點，但因其要求使用者必須具備一定的技術經濟條件，在發達國家某些行業不用自動分揀系統的情況也很普遍。其主要原因有兩點: 一是一次性投資巨大，先期投入回收慢。系統的設備復雜，投資和運營成本相當高，需要可靠的貨源作保證，也許只有大型生產企業或專業物流公司才有能力投資。小企業則無能為力。二是系統對商品外包裝要求高。為使大部分商品都能用機械進行自動分揀，需要采取諸如推行標準化包裝、根據分揀商品統一的包裝特性定制分揀機等二次措施。但要讓所有商品的供應商都執行國家的包裝標準是很困難的，定制分揀機又會使硬件成本上升，且越是特別的通用性就越差。第1頁/共20頁研究的目的及意義 分揀系統中物料傳感器以及氣缸應自動

3、化設備更新時的需要，可以大量代替單調往復或高精度需求的工作，在先進制造領域中扮演著極其重要的角色。它可以搬運貨物、分揀物品、代替人的繁重勞動。可以實現生產的機械化和自動化，能在高溫、腐蝕及有毒氣體等環境下操作以保護人身安全，可以廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工業和原子能等部門。第2頁/共20頁第一章 材料分揀裝置結構及總體設計 分揀裝置的結構示意圖第3頁/共20頁 采用臺式結構，內置電源，有步進電機、汽缸、電磁閥、旋轉編碼器、氣動減壓器、濾清器、氣壓指示等部件，可與各類氣源相連接。選用顏色識別傳感器及對不同材料敏感的電容式和電感式傳感器，分別固定在網板上，且允許重新安裝傳感器排列位置或選擇

4、網板不同區域安裝。 系統上電后，可編程序控制器首先控制啟動輸送帶，下料傳感器SN檢測料槽有無物料，若無料，輸送帶運轉一個周期后自動停止等待下料；當料槽有料時，下料傳感器輸出信號給 PLC，PLC 控制輸送帶繼續運轉，同時控制氣動閥5進行下料，每次下料時間間隔可以進行調整。物料傳感器 SA為電感傳感器，當檢測出物料為鐵質物料時，反饋信號送 PLC，由 PLC 控制氣動閥 1 動作選出該物料；物料傳感器SB為電容傳感器，當檢測出物料為鋁質物料時，反饋信號送 PLC, PLC控制氣動閥 2 動作選出該物料；物料傳感器 SC 為顏色傳感器，當檢測出物料的顏色為待檢測顏色時，PLC 控制氣動閥 3 動作

5、選出該物料。物料傳感器SD為備用傳感器。當系統設定為分揀某種顏色的金屬或非金屬物料時，由程序記憶各傳感器的狀態，完成分揀任務。第4頁/共20頁系統的技術指標 輸入電壓：AC200240V（帶保護地三芯插座） 消耗功率：250W 環境溫度范圍：-540 氣源：大于0.2MPa小于0.85Mpa系統的功能要求 （1）分揀出金屬和非金屬 （2）分揀某一顏色塊 （3）分揀出金屬中某一顏色塊 （4）分揀出非金屬中某一顏色塊 （5）分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊 第5頁/共20頁系統的控制要求 系統利用各種傳感器對待測材料進行檢測并分類。當待測物體經下料裝置送入傳送帶后，依次接受各種傳感器檢測

6、。如果被某種傳感器測中，通過相應的氣動裝置將其推入料箱；否則，繼續前行。其控制要求有如下9 個方面：（1）系統送電后，光電編碼器便可發生所需的脈沖 （2）電機運行，帶動傳輸帶傳送物體向前運行（3）有物料時，下料汽缸動作，將物料送出（4）當電感傳感器檢測到鐵物料時，推汽缸1 動作（5）當電容傳感器檢測到鋁物料時，推汽缸2 動作（6）當顏色傳感器檢測到材料為某一顏色時，推汽缸3 動作 （7）其他物料被送到SD 位置時，推汽缸4 動作 （8）汽缸運行應有動作限位保護 （9）下料槽內無下料時，延時后自動停機第6頁/共20頁第二章 控制系統的硬件設計 PLC控制系統的硬件設計，主要是根據被控制對象對PL

7、C控制系統的功能要求，確定系統所需的用戶輸入、輸出設備，選擇合適的PLC類型，并分配I/O點。 系統的硬件結構框圖第7頁/共20頁 根據控制要求，輸入應該有2個開關信號，6 個傳感器信號，包括電感傳感器、電容傳感器、顏色傳感器、備用傳感器，以及檢測下料的傳感器和計數傳感器。相應地，有 5 個汽缸運動位置信號，每個汽缸有動作限位和回位限位，共計10 個信號。輸出包括控制電動機運行的接觸器，以及5 個控制汽缸動作的電磁閥。共需I/ O 點24 個，其中18 個輸入，6 個輸出。 根據上面所確定的I/ O 點數，且該材料分揀裝置的控制為開關量控制。因此，選擇一般的小型機即可滿足控制要求。本系統選用西

8、門子公司的S7-200系列CPU226 型PLC。它有24個輸入點，16個輸出點，滿足本系統的要求。第8頁/共20頁檢測元件與執行裝置的選擇 步進電機的選擇 步進電機作為執行機構用于帶動傳輸帶輸送物料前行，與旋轉編碼器連接在一起。可以通過控制脈沖個數，來控制角位移量，從而達到準確定位的目的。 同時，可以通過控制脈沖頻率來控制材料分揀裝置的可編程控制系統控制電機轉動的速度，達到調速的目的。步進電機選用的型號為42BYGH101。第9頁/共20頁 旋轉編碼器的選擇 旋轉編碼器是集光機電技術于一體的速度位移傳感器。它轉化為位移量，可對傳輸帶上的物料進行位置控制。 傳送至相應的傳感器時，發出信號到PL

9、C ，以進行分揀，也可用來控制步進電機的轉速。本系統選用E6A2CW5C 旋轉編碼器第10頁/共20頁 電感式傳感器的選擇 電感式傳感器是利用電磁感應把被測的物理量如位移，壓力，流量，振動等轉換成線圈的自感系數和互感系數的變化，再由電路轉換為電壓或電流的變化量輸出，實現非電量到電量的轉換。本系統選用M18X1X40 電感傳感器第11頁/共20頁 電容式傳感器 本裝置中電容傳感器是用于檢測非金屬物料。第12頁/共20頁 顏色傳感器 選用TAOS公司生產的，型號為TCS230顏色傳感器。此傳感器為RGB(紅綠藍) 顏色傳感器，可檢測目標物體對三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。第13頁/共20頁

10、光電編碼器 光電編碼器可以定義為：一種通過光電轉換，將輸至軸上的機械、幾何位移量轉換成脈沖或數字量的傳感器，它主要用于速度或位置（角度）的檢測。典型的光電編碼器由碼盤（Disk）、檢測光柵（Mask）、光電轉換電路（包括光源、光敏器件、信號轉換電路）、機械部件等組成。第14頁/共20頁第三章 控制系統的軟件設計 控制系統流程圖設計該系統可選擇連續或單次運行工作狀態。 若為連續運行狀態，則系統軟件設計流程圖中的汽缸4 動作后，程序再轉到開始;若為單次運行，則汽缸4 動作后停機。 如果需要，該系統可在分揀的同時對分揀的材料進行數量的統計，這只需在各汽缸動作的同時累計即可。應用高速計數器編制程序，可

11、以實現系統的定位控制功能。用高速計數器計數步進電機轉過的圈數，來確定物料到達傳感器的距離，實現定位功能。定位時，電機停轉，計數器清零，傳感器開始工作，對物料進行分揀處理。 在汽缸13 動作后，電機重新運行，高速計數器也重新計數。 如果相應的傳感器沒有檢測到物體，則電機重新運行，高速計數器也重新計數，繼續運行到下一位置。 如果只對材料的某一特性進行分揀，比如只分揀金屬和非金屬，則只需對傳感器的安放或程序進行修改即可。第15頁/共20頁 控制系統流程圖第16頁/共20頁 最后通過將寫好的程序輸入到PLC中，調試運行，即可實現以PLC 為主控制器,結合氣動裝置、傳感技術、位置控制等技術,現場控制產品

12、的自動分揀。 系統具有自動化程度高、運行穩定、精度高、易控制的特點,可根據不同對象,稍加修改本系統即可實現要求。第17頁/共20頁 結論 物料分揀采用可編程控制器PLC 進行控制，能連續、大批量地分揀貨物，分揀誤差率低且勞動強度大大降低，可顯著提高勞動生產率。而且，分揀系統能靈活地與其他物流設備無縫連接，實現對物料實物流、物料信息流的分配和管理。 其設計采用標準化、模塊化的組裝，具有系統布局靈活，維護、檢修方便等特點，受場地原因影響不大。 同時，只要根據不同的分揀對象，對本系統稍加修改即可實現求。 本系統采用的可編程控制器，只要結合不同的傳感器，比如根據材料的屬性、尺寸的大小、物體的顏色等選擇相應的傳感器，就可對不同的物料進行分揀，具有廣泛的應用前景。第18頁/共20頁 致謝 本論文是在老師的悉心指導下完成的，論文從選題到寫作及最后的成稿，老師都給予了精心的指導和極大的幫助。 借著畢業論文的這個機會，好好地總結一下了我在學校所學的各門課程，將它們分化理解，合理分類，融會貫通。也不愧四年來