揚州大學本科生畢業設計（論文）PAGE32摘要自動分揀系統是先進配送中心所必需的設施條件之一，是提高物流配送效率的一項關健因素，目前已經成為發達國家大中型物流中心不可缺少的一部分。本文在熟悉了自動及分揀系統的原理基礎上，根據分揀要求,對材料分揀進行了以三菱PLC為控制核心，MCGS組態軟件為監控軟件，設計出材料分揀控制監控系統。該系統具有自動化程度高、運行穩定、分揀精度高、易控制的特點。對本系統完成其設計之后，進行了整體調試。實現材料分揀系統中上料、傳送與分揀的全過程控制。關鍵詞：材料分揀PLCMCGS組態氣動裝置AbstractAutomaticsortingsystemisoneoftheadvanceddistributioncenterwiththefacilitiesnecessaryconditions,isakeyfactortoimprovelogisticsefficiencyhasbecomeanindispensablepartofdevelopedcountries,largeandmedium-sizedlogisticscenter.Familiarwithautomatedsortingsystembasedontheprinciple,accordingtothesortingofmaterialsortingMitsubishiPLCcontrolcore,MCGSconfigurationsoftware,monitoringsoftware,designmaterialssortingcontrolmonitoringsystem.Thesystemhasahighdegreeofautomation,stableoperation,highaccuracysorting,easytocontrol.Forthissystemtocompleteitsdesign,theoveralldebugging.Materialsortingsystemloading,deliveryandsortingthewholeprocess.Keywords:

material

sorting

PLC

MCGSconfiguration

pneumaticdevices目錄1 緒論 11.1 分揀系統基本介紹 11.2 分揀系統的意義 21.3 本文研究的主要內容 22 分揀系統中硬件設計 32.1 PLC種類及型號選擇 32.2 傳感器的選擇 32.3 驅動部分的分析與選擇 52.4 執行機構的選擇 62.5 硬件設計及實際模型的建立 62.6 其他元器件及其選擇 72.7 I/O口的選擇及PLC接線 93 自動分揀系統的軟件設計 113.1 可編程控制器（PLC）簡介 113.2 分揀系統的控制要求及其流程圖 133.3 軟件設計及編程 153.4 系統調試 204 監控畫面的設計 204.1 組態控制技術 204.2 模型的建立 214.3 動畫連接 224.4 數據報表輸出 254.5 PLC與組態軟件之間的通信 26結論與展望 30致謝 31[參考文獻] 32緒論分揀系統基本介紹自動分揀系統(Automaticsortingsystem)是先進配送中心所必需的設施條件之一。它具有很高的分揀效率，可以說，自動分揀機是提高物流配送效率的一項關健因素。它是二次大戰后在美國、日本的物流中心中廣泛采用的一種自動分揀系統，該系統目前已經成為發達國家大中型物流中心不可缺少的一部分。自動分揀機是自動分揀系統的一個主要設備。它本身需要建設短則40-50米，長則150-200米的機械傳輸線，還有配套的機電一體化控制系統、計算機網絡及通信系統等，這一系統不僅占地面積大，而且還要建3-4層樓高的立體倉庫和各種自動化的搬運設施與之相匹配，這項巨額的先期投入通常需要花10-20年才能收回。該系統的作業過程可以簡單描述如下：物流中心每天接收成百上千家供應商或貨主通過各種運輸工具送來的成千上萬種商品，在最短的時間內將這些商品卸下并按商品品種、貨主、儲位或發送地點進行快速準確的分類，將這些商品運送到指定地點（如指定的貨架、加工區域、出貨站臺等），同時，當供應商或貨主通知物流中心按配送指示發貨時，自動分揀系統在最短的時間內從龐大的高層貨存架存儲系統中準確找到要出庫的商品所在位置，并按所需數量出庫，將從不同儲位上取出的不同數量的商品按配送地點的不同運送到不同的理貨區域或配送站臺集中，以便裝車配送。自動分揀系統一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口組成。控制裝置的作用是識別、接收和處理分揀信號，根據分揀信號的要求指示分類裝置、按商品品種、按商品送達地點或按貨主的類別對商品進行自動分類。這些分揀需求可以通過不同方式，如可通過條形碼掃描、色碼掃描、鍵盤輸入、重量檢測、語音識別、高度檢測及形狀識別等方式，輸入到分揀控制系統中去根據對這些分揀信號判斷，來決定某一種商品該進入哪一個分揀道口。分類裝置的作用是根據控制裝置發出的分揀指示，當具有相同分揀信號的商品經過該裝置時，該裝置動作，使改變在輸送裝置上的運行方向進入其它輸送機或進入分揀道口。分類裝置的種類很多，一般有推出式、浮出式、傾斜式和分支式幾種，不同的裝置對分揀貨物的包裝材料、包裝重量、包裝物底面的平滑程度等有不完全相同的要求。輸送裝置的主要組成部分是傳送帶或輸送機，其主要作用是使待分揀商品貫通過控制裝置、分類裝置，并輸送裝置的兩側，一般要連接若干分揀道口，使分好類的商品滑下主輸送機（或主傳送帶）以便進行后續作業。分揀道口是已分揀商品脫離主輸送機（或主傳送帶）進入集貨區域的通道，一般由鋼帶、皮帶、滾筒等組成滑道，使商品從主輸送裝置滑向集貨站臺，在那里由工作人員將該道口的所有商品集中后或是入庫儲存，或是組配裝車并進行配送作業。以上四部分裝置通過計算機網絡聯結在一起，配合人工控制及相應的人工處理環節構成一個完整的自動分揀系統。分揀系統的意義（1）能連續、大批量地分揀貨物（2）分揀誤差率極低（3）分揀作業基本實無人化對于分揀系統的應用前景，主要著眼于分揀系統的可靠性，優越性，應用領域的適用性以及系統的經濟效益、成本等方而來考慮。本文研究的主要內容在本文中，以貨物材料的分揀系統為例，詳細的分析了在基于PLC控制的自動分揀系統的設計，文中介紹了分揀系統中信號的采集分析中傳感器的一些基本知識，并通過要求與比較，確定了硬件系統中的一些元器件的選擇與確定了PLC的選型。在介紹了一些PLC與組態軟件的基本知識后，對本課題進行硬件與軟件設計，設計出主電路與控制回路，并建立了實際的模型，在軟件設計中，確定了I/O分配，并按照控制要求設計出了PLC梯形圖。在實際工作過程中，需要對整個控制過程進行監控，運用組態軟件(MCGS)建立其實際的模型，并進行動態畫面的設定與數據報表的輸出，完成一個較完整的監控界面。在本系統完成其設計之后，對其進行整體調試。在硬件部分，調試其各部分安裝的位置及角度，使其材料物塊的運行與傳感器安裝的角度適合。將硬件各部分的動作幅度進行調試之后，進行了軟硬件綜合調試，實現材料分揀系統中上料、傳送與分揀的全過程。分揀系統中硬件設計PLC種類及型號選擇PLC種類較多，主要有西門子、三菱、OMRON、FANAC、東芝等，但能配套生產，大、中、小、微型均有配套且目前用得最廣泛的的主要是西門子、三菱、OMRON的PLC。根據系統中的控制要求PLC點數：實際輸入點15點，實際輸出點8點，綜合對比三菱FX系列（包括FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N等）、西門子系列、OMRON系列中I/O點數為32點各型號的PLC的價格、性能、實用場合等各方面，本系統可選擇PLC型號為：FX2N—32MR，合計總數32點—16點輸入，DC24V，16點繼電器輸出；尺寸（mm）：220×87×90，其性能、價格都優于其他PLC。FX2N系列是FX系列PLC家族中最先進的系列，它能最大范圍地包容了標準特點，程式執行更快，全面補充通訊功能，適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動化控制應用提供最大的靈活性和控制能力。FX2N系列是FX系列PLC家族中最先進的系列。由于FX2N系列具備如下特點：最大范圍的包容了標準特點、程式執行更快、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動化應用提供最大的靈活性和控制能力。該型號PLC有16個輸入節點，16個輸出節點，能夠滿足系統要求并留有一定的余量。傳感器的選擇傳感器是將被檢測對象的各種物理變化量變為電信號的一種變換器。它主要被用于檢測系統本身與作業對象、作業環境的狀態，為有效地控制系統的動作提供信息。根據本設計的要求需要對位置檢測裝置、視覺傳感器進行選用。位置檢測裝置檢測氣缸動作是否到位，視覺傳感器是為了完成對物料的識別。（1）位置檢測裝置在本設計中，當氣缸執行動作時，應有相應的位置檢測裝置檢測動作是否到位，常用的位置檢測裝置是行程開關。行程開關又稱限位開關，是一種根據運動部件的行程位置而切換電路的電器，用于控制機械設備的行程及限位保護。在實際生產中，將行程開關安裝在預先安排的位置，當裝于生產機械運動部件上的模塊撞擊行程開關時，行程開關的觸點動作，實現電路的切換。行程開關的品種規格很多，按其操作結構可分為直動、滾輪直動、杠桿單、雙輪等。選用行程開關時，應根據不同使用場合，滿足各方面的要求來進行選擇。本設計中采用直線接觸式磁感應開關檢測氣缸回位動作是否到位，當運動到指定位置時，碰到行程開關，終結上一個動作，準備執行下一個動作。（2）視覺傳感器系統視覺的作用就是最大程度模仿人的眼睛，能夠對不同的物體進行識別，本系統采用材質傳感器和顏色傳感器，對物料進行分揀。電感式接近開關屬于有開關量輸出的位置傳感器，用來檢測金屬物體。它由LC高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個能產生電磁場的振蕩感應頭時，使物體內部產生渦流。這個渦流反作用于接近開關，使接近開關振蕩能力衰減，內部電路的參數發生變化。由此，可識別出有無金屬物體接近，進而控制開關的通或斷。本系統用該器件來檢測鐵質材料。電容傳感器也屬于具有開關量輸出的位置傳感器，是一種接近式開關。它的測量頭通常是構成電容器的一個極板,而另一個極板是待測物體的本身。當物體移向接近開關時，物體和接近開關的介電常數發生變化，使得和測量頭相連的電路狀態也隨之發生變化。由此，便可控制開關的接通和關斷。本裝置中電容傳感器是用于檢測鋁質材料。根據不同物料有不同的顏色，可以針對一種顏色的物料進行揀出。顏色傳感器同樣也屬于具有開關量輸出的位置傳感器。它是在Si等多數光電二極管之前，分別放置R（紅）、G（綠）、B（藍）三種顏色的彩色濾光器，以便處理各自的輸出信號并識別彩色的方法。材料分揀系統采用它主要是用來識別紅色與綠色的材料。目前，用于顏色識別的傳感器有兩種基本類型：①色標傳感器，它使用一個白熾燈光源或單色LED光源；②RGB（紅綠藍）顏色傳感器，它檢測物體的對三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。這類裝置許多是溫反射型、光束型、光纖型的，封裝在各種金屬和聚碳酸脂外殼中。典型的輸出有：NPN和PNP、繼電器和模擬輸出。為了便于PCL控制程序的編寫，利于公司企業的經濟效益，綜合其各種情況，在本設計，選擇RGB顏色傳感器著為識別物料顏色的裝置，繼電器輸出方式，便于PLC控制系統的簡單化，控制系統更容易實現。驅動部分的分析與選擇系統的驅動系統是驅動執行機構運動的傳動裝置，其驅動系統根據動力源的不同，分為液壓、氣壓、電氣、機械、氣液聯合和電液聯合等多種方式。目前采用的主要有液壓、氣壓、電氣這三種驅動方式。表STYLEREF1\s2SEQ表\*ARABIC\s11各種控制方式的比較項目氣壓傳動液壓傳動機械傳送電氣傳送系統結構復雜度簡單復雜復雜復雜安裝自由度大大小中輸出力較大大較大小定位精度較高較高高高動作速度快快慢快響應速度慢快中快維護簡單復雜簡單很復雜價格一般較高高一般技術要求低高非常高低控制自由度大大中小危險性基本無注意著火無特殊問題一般無問題清潔度清潔可能有污染清潔清潔通過以上三種驅動方式的比較選用氣動驅動的方式，不僅能夠滿足了本設計的要求，而且節約了成本。執行機構的選擇氣缸輸出直線往復式氣缸是氣動執行元件之一。目前最常選用的是標準氣缸，其結構和參數都已系列化、標準化、通用化。水平伸縮氣缸選用單活塞桿雙作用氣缸。單活塞桿雙作用氣缸一般由缸筒、前后缸蓋、活塞、活塞桿、密封件和緊固件等組成。其工作原理：對于前伸/回縮氣缸，當左側無桿腔進氣，右側有桿腔排氣時活塞桿前伸，反之，活塞桿回縮；對于上升/下降氣缸，當上側無桿腔進氣，下側有桿腔排氣時，活塞桿下降，反之活塞桿上升。當氣缸動作時動作限位開關斷開，氣缸快速彈出，此時先導式電磁閥復位，當氣壓太大時而氣缸沒有復位時氣缸復位限位開關感應動作從而關閉先導式電磁閥從而起到保護氣缸的作用。氣缸式的執行機構動作比較穩定，易于維修，控制過程簡單，所以該材料分揀系統執行機構選擇氣缸推動式。硬件設計及實際模型的建立材料分揀機的PLC控制用于對相關材料的自動化分揀，其硬件結構框圖如圖2-1所示。圖STYLEREF1\s2SEQ圖\*ARABIC\s11系統的硬件結構框圖根據材料分揀系統的結構框圖，可得出其結構示意圖如圖2-3所示。按下啟動按鈕后，電動機M運行，綠燈L2亮，傳送帶運轉，表示可以進物料。材料經傳感器對其進行識別，檢測其分別為鐵質、鋁質、紅色，其相對應的氣缸進行動作，將材料推入滑槽內，若不是上述的幾種材料，則最后剩余的氣缸動作，將其推入滑槽內，以完成對其的分揀。圖STYLEREF1\s2SEQ圖\*ARABIC\s12材料分揀系統的示意圖其他元器件及其選擇料槽是一個材料手動入庫而自動出庫的裝置，底部有一個光電傳感器。使用時可先人為地將材料放入料槽中，此時光電傳感器檢測到料塊時系統開始運行。當系統運行時，啟動傳送帶并由出料氣缸將料庫內底層材料推入傳送帶。傳送帶是由單向感應電機驅動的皮帶式輸送裝置。調壓閥、空氣濾器與氣壓指示儀表集中于一個模塊上，它們接收來自氣源的氣壓并傳送到下面的5個氣閥中。調節調壓閥降壓，使其輸出壓力與每臺氣動設備和裝置所需要的壓力一致，并保持該壓力的穩定。空氣過濾器作用是濾除壓縮空氣中的水分、油滴以及雜質微粒等危害，以達到系統要求的凈化程度。油霧器是一種特殊的注油裝置，它以壓縮空氣為動力，將潤滑油噴成霧狀并混合于壓縮空氣中，并隨空氣進入需要潤滑的部件，達到潤滑的目的，使壓縮空氣具有潤滑氣動元件的能力。自動分選部分由傳感器、先導式電磁換向閥、氣缸及導料軌道組成。當傳感器檢測到相應料塊時，對應的先導式電磁換向閥動作驅動氣缸動作將其推人應去的滑道。例如：當電感傳感器感應到鐵塊時，對應的氣缸動作，將鐵塊推入對應的導料軌道。導料軌道主要作用是當氣缸推出材料時導出材料。單向感應電動機作為執行機構用于帶動傳輸帶輸送物料前行。內置電源可以將220交流電轉換成24伏的直流電供給各個傳感器與氣閥以及轉接板上的各個指示燈，同時也為單向感應電動機提供穩定的220伏電壓。控制器采用三菱FX2N32MR型PLC。它接受料槽光電傳感器、各材料傳感器、先導式電磁換向閥、感應電動機、氣缸位置傳感器的信號，根據要求分別控制輸送帶電機和各電磁閥動作。本系統共設置了三個檢測材料的傳感器，同時預留了一個空余的氣閥與氣缸用來添加其它的傳感器。用戶可以根據自己的需求選擇相應的傳感器安裝即可。表STYLEREF1\s2SEQ表\*ARABIC\s12主要元器件清單名稱型號數量品牌貨公司PLCFX2N-32MR1三菱靜音空氣壓縮機FB-0.048/71韓國SANWO氣閥SVK01205韓國SANWO氣缸SCDJB10-45S5韓國SANWO磁感應開關D-C735易電國際集團接近開關CAT2-12GM5易電國際集團光電開關E3R-5DE41歐姆龍電感式接傳感器BLJ18A4-8-Z/B1Z1百斯特電容式傳感器E2K-X81ME11歐姆龍顏色傳感器E3S-VS1E41歐姆龍電動機YN60-61溫嶺市永久電子器械廠內置電源MD35-341DADONG滑槽4傳送帶1I/O口的選擇及PLC接線根據材料分揀系統的工作過程由可知，系統的控制有輸入信號15個，均為開關量。輸出信號有8個，其中一個控制電動機，兩個控制指示燈，剩下的控制氣閥，也都是開關量。表STYLEREF1\s2SEQ表\*ARABIC\s13分揀系統I/O口配置三菱plc(I/O)分揀系統接口(I/O)備注輸入部分X00SB1啟動按鈕X01SQ1上料物料接近開關X02SQ2鐵質物料接近開關X03SQ3鋁質物料接近開關X04SQ4綠色物料接近開關X05SA電感傳感器X06SB電容傳感器X07SC顏色傳感器X10SN光電傳感器（判斷下料有無）X11SW1上料氣缸回位限位開關X12sw2鐵質物料氣缸回位限位開關X13SW3鋁質物料氣缸回位限位開關X14SW4紅色物料氣缸回位限位開關X15SW5其他物料氣缸回位限位開關X17SB2停止按鈕輸出部分Y00YV1上料先導式電磁換向閥Y01YV2鐵質物料先導式電磁換向閥Y02YV3鋁質物料先導式電磁換向閥Y03YV4紅色物料先導式電磁換向閥Y04YV5其他物料先導式電磁換向閥Y05M傳送帶Y06L1紅色指示燈Y07L2綠色指示燈圖STYLEREF1\s2SEQ圖\*ARABIC\s13PLC系統外部接線圖自動分揀系統的軟件設計可編程控制器（PLC）簡介美國數字設備公司(DEC)于1969年研制出世界上第一臺可編程序控制器，并在GM公司汽車自動裝配線上試用，獲得成功。其后，日本、德國等相繼引入這項新技術，可編程序控制器由此而迅速發展起來。PLC的發展初期，不同的開發制造商對PLC有不同的定義。為使這一新型的工業控制裝置的生產和發展規范化，國際電工委員會(IEC)于1985年1月制定了PLC的標準，并給它作了如下定義：可編程序控制器是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作命令，并通過數字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關的外部設備，都應按易于與工業控制系統聯成一個整體，易于擴充其功能的原則而設計。PLC硬件系統的基本結構框如圖3-1所示：圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s11PLC結構框圖（1）中央處理單元（CPU）中央處理器是可編程控制器的核心，它在系統程序的控制下，完成邏輯運算、數學運算、協調系統內部各部分的工作任務等。（2）存儲器存儲器是可編程控制器存放系統程序、用戶程序以及運算數據的單元。可編程序控制器配有兩種存儲器，即系統存儲器(EPROM)和用戶存儲器(RAM)。（3）輸入/輸出（I/O）電路輸入輸出電路是可編程控制器和工業控制現場各類信號連接的部分。輸入口用來接收生產過程的各種參數，輸出口用來送出可編程控制器的運算后得出的控制信息，并通過機外的執行機構完成工業現場的各類控制。按照信號的種類歸類有直流信號輸入、輸出，交流信號的輸入、輸出；按照信號的輸人、輸出形式分有數字量輸入、輸出，開關量輸入、輸出，模擬量輸入、輸出。（4）電源可編程控制器的電源包括可編程控制器各工作單元供電的開關電源以及為掉電保護電路供電的后備電源，后者一般為電池。（5）編程器編程器是PLC的重要外部設備，利用編程器可將用戶程序送入PLC的用戶程序存儲器，調試程序、監控程序的執行過程。編程器從結構上可分為三種類型，簡易編程器、圖形編程器和通用計算機編程。PLC掃描工作方式主要分三個階段：輸入采樣、程序執行、輸出刷新。1)輸入采樣PLC在開始執行程序之前，首先掃描輸入端子，按順序將所有輸入信號，讀人到寄存輸入狀態的輸入映像寄存器中，這個過程稱為輸入采樣。PLC在運行程序時，所需的輸入信號不是現時取輸人端子上的信息，而是取輸入映像寄存器中的信息。在本工作周期內這個采樣結果的內容不會改變，只有到下一個掃描周期輸入采樣階段才被刷新。2)程序執行PLC完成了輸入采樣工作后，按順序從0000號地址開始的程序進行逐條掃描執行，并分別從輸入映像寄存器、輸出映像寄存器以及輔助繼電器中獲得所需的數據進行運算處理。再將程序執行的結果寫入寄存執行結果的輸出映像寄存器中保存。但這個結果在全部程序未被執行完畢之前不會送到輸出端子上。3)輸出刷新在執行到END指令，即執行完了用戶的所有程序后，PLC將輸出映像寄存器中的內容送到輸出鎖存器中進行輸出，驅動用戶設備。分揀系統的控制要求及其流程圖本課題是基于區分材料材質的不同而設計的材料分揀系統，主要是實現對鐵質、鋁質和不同顏色的材料的自動分揀，具體控制過程為：（1）接通電源，按下啟動開關，系統進入啟動狀態，指示燈綠燈亮。（2）系統啟動后，光電傳感裝置檢測到料槽無材料或各氣缸未復位時，傳送帶須繼續運行一個行程10S后自動停機,指示燈紅燈亮。（3）系統啟動后，下料傳感器(光電傳感裝置)檢測到料槽有材料，每隔2S出料氣缸動作一次，動作時間維持為1S，將待測材料推到傳送帶上，待測物體開始在傳送帶上運行，并對其進行計數。（4）當電感傳感器檢測到鐵質材料時，且其對應的接近開關感應到材料接近，鐵出料氣缸將待測物體推下，并對其進行計數。（5）當電容檢測傳感器檢測到材料為鋁質時，且其對應的接近開關感應到材料接近，鋁出料氣缸動作將被檢測到的材料推下，并對其進行計數。（6）當顏色檢測傳感器檢測到材料為紅色時，且其對應的接近開關感應到材料接近，紅色出料氣缸動作將待測物體推下，并對其進行計數。（7）剩余材料在傳送帶上繼續傳送，當最后滑槽對應的接近開關感應到材料接近，其出料氣缸動作將被檢測到的材料推下，并對其進行計數。由分揀控制系統的分揀要求畫出控制系統的程序流程圖如圖3-2所示：圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s12材料分揀系統的程序流程圖軟件設計及編程三菱GXdeveloper編程軟件如圖3-3是應用于FX系列PLC的中文編程軟件。GX系列支持各個系列的PLC及其模塊的編程、調試、監控，實現程序控制的一體化工程環境。材料分揀系統采用該軟件作為編程軟件。圖3-3GXdeveloper窗口根據分揀系統的要求設計出梯形圖，程序一共94步。程序如下：圖STYLEREF1\s34分揀系統的梯形圖當程序設計好之后必須下載到PLC中才可以運行系統，下載時使用的是三菱PLC專用的編程電纜SC—09。這根電纜的一端是接電腦的RS232串口，一端接在PLC的RS422通訊串口上。當電纜接好之后，打開軟件，進入要下載的文件。先轉換文件，然后選擇菜單欄里的“在線”選擇“PLC寫入”，便可以下載程序到PLC中。圖3-5PLC程序的傳送系統調試在軟件與硬件都已經準備好之后，開始對系統進行調試。這個過程便于我們發現問題與不足。通上電源，觀察指示燈，一切正常之后開始加材料。通過運行，在材料加入料槽后發現材料容易被氣缸打飛。從兩個方面解決這個問題，首先調低氣缸的氣壓，但氣壓波動較大，仍然無法解決問題；從另一個方面入手在出槽口的一端加上擋板，通過試驗，大部分材料可以正常步入傳送帶。此問題順利得到解決。將氣源送上。調節氣動閥氣源管上的螺栓即可調節氣動閥的動作力度，直至氣動閥的動作力度合適為止。材料隨傳輸帶傳送到傳感器時，傳感器并不能感應到材料，說明傳感器與物體的距離不適合。通過多次調試找到了適合的位置，即傳感器的底部與傳送帶的距離。傳感器通過在通電狀態下，將待分揀的物料塊放置在傳送帶上，通過不停調節電位器，觀察監控畫面的對應開關的通斷，并通過調節角度等將傳感器調節至最佳狀態。電感傳感器與傳送帶最合適距離為28CM，電容傳感器與傳送帶最佳距離為25CM。顏色傳感器最合適距離為30CM，傳感器對應的各個氣缸在感應到材料后便開始動作，但由于氣壓的原因，材料不是被打飛，就是根本沒有觸到材料。首先將總氣源的氣壓穩定在2.5Mp,然后逐個調試氣閥的進氣開關，使氣缸的氣量保留在合適適中的位置。在軟件與硬件都已經準備好之后，開始對系統進行調試。將硬件各部分的動作幅度進行調試之后，運行PLC程序，進行軟硬件的結合，觀察材料分揀系統中上料、傳送與分揀的過程，完成系統的調試。監控畫面的設計組態控制技術本系統采用MCGS作為上位機的監控軟件。MCGS組態軟件是由北京昆侖自動化有限公司研制開發的，其英文全稱為MonitorandControlGeneratedSystem，即“監視與控制通用系統”。MCGS系統包括組態環境和運行環境兩部分。用戶的所有組態配置過程都在組態環境中運行，組態環境相當于一套完整的工具軟件，它幫助用戶設計和構造自己的應用系統。用戶組態生成的結果是一個數據庫文件，稱為組態結果數據庫。運行環境是一個獨立的運行系統，按照組態結果數據庫中用戶指定的方式進行各種處理，完成用戶組態設計的目標和功能。組態結果數據庫完成了MCGS系統從組態環境向運行環境的過渡，它們之間的關系如圖4-1所示。圖4-1組態環境向運行環境的過渡圖4-2MCGS組態環境的結構模型的建立打開MCGS組態環境這個軟件，進入它的主界面。設計出監控的畫面如下：圖4-3監控的主控畫面在上圖中，材料分揀系統的各部分的結構如下：1、轉接面板2、單向感應電動機3、三菱PLC4、調壓閥、空氣濾器、油霧器與氣壓指示表5、內置電源6、傳送帶7、擋板8、料槽9、先導式電磁換向閥10、氣缸回位限位開關（磁感應開關）11、氣缸112、判斷材質傳感器13、下料傳感器14、導料軌道動畫連接所謂動畫連接，實際上是將用戶窗口內創建的圖形對象與實時數據庫中定義的數據對象，建立起對應的關系，在不同的數值區間內設置不同的圖形狀態屬性（如顏色、大小、位置移動、可見度、閃爍效果等），將物理對象的特征參數以動畫圖形方式來進行描述。MCGS實現圖形動畫設計的主要方法是將用戶窗口中圖形對象與實時數據庫中的數據對象建立相關性連接，并設置相應的動畫屬性。動畫組態的設置主要有顏色動畫連接、位置動畫連接、輸入輸出連接和特殊動畫連接。材料分揀組態設計中的動畫設計也是在這四種連接方式的基礎上設置的。1、顏色動畫連接所謂顏色動畫連接就是指將圖形對象的顏色屬性與數據對象值之間建立相關性關系，使圖元、圖符對象的顏色屬性隨著數據對象值的變化而變化，用這種方式實現顏色不斷變化的動畫效果。如在監控圖中，當鐵質的材料傳送至對應位置時，對應傳感器上方的指示燈由紅色變為綠色，其設置如圖4-4所示。圖4-4顏色動畫的連接2、位置動畫連接位置動畫連接包括圖形對象的水平移動、垂直移動和大小變化三種屬性，使圖形對象的位置和大小隨著數據對象值的變化而變化。用戶只要控制數據對象值的大小和值的變化速度，就能精確地控制所對應圖形對象的大小、位置及其變化速度。用戶可以定義一種或多種動畫連接，圖形對象的最終動畫效果是多種動畫屬性的合成效果。平行移動的方向包含水平和垂直兩個方向，其動畫連接的方法相同。首先要確定對應連接對象的表達式，然后再定義表達式的值所對應的位置偏移量。材料分揀系統中物料的移動就是按位置動畫連接的方法設定的。其水平移動的設置如圖4-5所示。圖4-5水平移動動畫連接3、輸入輸出連接輸入輸出連接包括顯示輸出、按鍵輸入、按鈕動作三種方式。在材料分揀系統中物料的計數用到顯示輸出連接，輸出值選擇數值量輸出，把物料的總數num的數值以數值量表示出來，如圖4-6所示。圖4-6數值量輸出連接系統的開始與運行、是否停止、出錯時需要重新運行并重新計數等都需要在控制面板里能夠進行人工的操作。控制的面板設為三個按鈕，分別為開始、退出、復位。對于按鈕的輸入設置可以在動畫組態窗口屬性設置里面選擇按鈕動作或者直接在工具箱內選擇標準按鈕進行設。4、特殊動畫連接在MCGS中，特殊動畫連接包括可見度和閃爍效果兩種方式，用于實現圖元、圖符對象的可見與不可見交替變換和圖形閃爍效果，圖形的可見度變換也是閃爍動畫的一種。MCGS中每一個圖元、圖符對象都可以定義特殊動畫連接的方式。在材料分揀系統中料槽無料提醒中的制作用到了閃爍效果。在“料槽無料”的指示燈雙擊進入屬性設置，選中閃爍效果。當表達式num=10成立時，所設置的“料槽無料”指示燈就會成閃爍效果。當表達式不成立時就會呈現為初始狀態。num的定義是總物料的數目計數器，設計中模擬分揀系統設定了10個物料，所以當num的值為10時料槽中沒有物料，通過閃爍進行提示，如圖4-7所示。圖4-7圖形閃爍效果顯示數據報表輸出數據報表在工控系統中是必不可少的一部分，是數據顯示、查詢、分析、統計、打印的最終體現，是整個工控系統的最終結果輸出。數據報表是對生產過程中系統監控對象的狀態的綜合記錄和規律總結。文中自動分揀控制系統的實時數據報表及歷史數據報表如圖4-8所示。圖4-8數據報表顯示輸出PLC與組態軟件之間的通信對組態的通訊參數進行設置，打開設備窗口分別添加如下兩個設備：通用串口父設備和FX系列編程口。在MCGS工作臺上，單擊[設備窗口]，再單擊[設備組態]按鈕進入[設備組態：設備窗口]。單擊[工具箱]，打開[設備工具箱]窗口，再單擊[設備管理]按鈕，打開[設備管理]窗口，如圖4-9所示。圖4-9添加設備圖4-10設備的添加再對FX系列編程口進行設置，雙擊FX系列編程口彈出設備屬性編輯對話框，對它的參數作如表4-1和圖4-11設置，當設置好參數后點擊檢查，無誤后點確定。表4-1通道連接的設置對應數據對象通道類型對應數據對象通道類型SB1只讀X00000SW4只讀X00014SQ1只讀X00001SW5只讀X00015SQ2只讀X00002SB2只讀X00017SQ3只讀X00003YV1讀寫Y00000SQ4只讀X00004YV2讀寫Y00001SA只讀X00005YV3讀寫Y00002SB只讀X00006YV4讀寫Y00003SC只讀X00007YV5讀寫Y00004SN只讀X00010M讀寫Y00005SW1只讀X00011LD1讀寫Y00006SW2只讀X00012LD2讀寫Y00007SW3只讀X00013圖4-11通道設置結論與展望本文對PLC及組態技術的工作原理、適用領域做出了詳細的介紹，根據材料分揀的實際需求采用PLC設計出了材料分揀系統，并使用組態作為監控軟件具有很高的實用價值。用組態技術實現對分揀系統的現場監控，實現了現場無人化監控。完成了材料分揀系統的硬件設計工作。并且基于該平臺完成了控