金屬分揀機課程設計

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1、摘要： 2 前言： 2 第一章 .控制系統(tǒng)設計： 3 1.1需求分析： 3 1.2結構組成： 3 1.3最終控制方案： 3 第二章 ．硬件系統(tǒng)設計： 4 2.1 控制器PLC的分析與選擇： 4 2.2 底座的分析與選擇： 4 2.3 傳送帶的分析與選擇： 4 2.4 電機的分析與選擇： 5 2.5 傳動滾筒的分析與選擇： 5 2.6 聯(lián)軸器的分析與選擇： 5 2.7 傳感器的分析與選擇： 6 2.8 氣缸的分析與選擇： 6 第三章 ．軟件系統(tǒng)設計： 7 3.1控制要求： 7 3.3 PLC外圍接線圖： 7 3.4程序流程圖： 8 3.5 PLC梯形圖程序：

2、 9 3.6 PLC STL程序： 11 第四章 、調(diào)試仿真： 12 4.1硬件調(diào)試： 12 4.2軟件調(diào)試： 12 4.3整體調(diào)試： 12 結束語： 13 摘要 分揀是把很多貨物或品種從不同的地點和單位分配到所置的場地的作業(yè)，按分揀的手段不同，可分為人工分揀、機械分揀和自動分揀。隨著工業(yè)的高速發(fā)展，機械手作為前沿的產(chǎn)品應自動化設備更新時的需要，已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用。它可以搬運貨物、分揀物品、用以代替人的繁重及單調(diào)勞動，實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化。 自動分揀是從貨物進入分揀系統(tǒng)送到指定的分配位置為止，都是按照人

3、的指令靠自動分揀裝置來完成。它可以搬運貨物、分揀物品、代替人的繁重勞動?？梢詫崿F(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因此被廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。 基于PLC的物料分揀機構設計，是以可編程控制器(PLC)是以中央處理器為核心，綜合了計算機和自動控制等先進技術，具有可靠性高、功能完善、組合靈活、編程簡單、功耗低等優(yōu)點，。使用PLC的自動控制系統(tǒng)具有體積小，可靠高，故障率低，動作精度高等優(yōu)點。 關鍵詞：可編程控制器（PLC），物料分揀。 前言 隨著國內(nèi)科學技術的發(fā)展，以及郵政整體發(fā)展方向的調(diào)整，其內(nèi)部分揀處理設備的要求必然

4、要適應新的目標要求。為了達到“營業(yè)窗口電子化，搬運裝卸機械化，內(nèi)部處理自動化，信息傳輸網(wǎng)絡化”的要求，解決現(xiàn)在現(xiàn)行分揀設備不能適應多種尺寸范圍的包件分揀的矛盾，結合當前世界上先進的自動化分揀處理設備的經(jīng)驗，需要采用更加合理而有效的處理方式——推塊式分揀機。 在發(fā)達國家，物流領域被作為第三利潤增長點來看待，是現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)的基石，自動化處理設備層出不窮，因此借鑒國外先進的技術經(jīng)驗是迅速趕超或達到國外同類型設備處理能力的有效辦法。為了解決這一難題，結合現(xiàn)有的實際情況，采取廠校聯(lián)合的方式同時消化吸收國際上成熟技術成果開發(fā)的道路，發(fā)揮各自的優(yōu)點是有效、快速的完成這一新型分揀處理系統(tǒng)的較好辦法。

5、第一章 .控制系統(tǒng)設計： 1.1需求分析： 金屬分揀機主要用來讓雜物與金屬分離，多運用于廢品回收和垃圾分類和將金屬和非金屬產(chǎn)品區(qū)分，廣泛應用在各種生產(chǎn)。分揀的方法是用金屬檢測傳感器來做主要元件。 電動機 傳輸帶 物料 入料推桿 金屬傳感器 分揀推桿 接近傳感器 1.2結構組成： 電動機、PLC控制器、聯(lián)軸器、滾筒、傳送帶、傳感器、氣缸、底座、指示燈等 1.3最終控制方案： 電動機拖動傳送帶輸送物料，電動機的轉速有變頻器來控制，電動機支架用于固定電機。聯(lián)軸器把電機主軸和傳送主動輪連接起來，從而組成傳動機構。在傳送帶料口位置裝有傳感器，用于

6、檢測是否有物料送過來，有物料時傳感器將信號傳送給PLC用戶PLC輸出啟動變頻器信號，從而驅動電機，將工件輸送到分揀區(qū)，在傳送帶分揀區(qū)也裝有傳感器，用于檢測物料是金屬還是非金屬，傳感器在接受到信號以后經(jīng)放大其放大作用就能實現(xiàn)對物料的分辨，如果是金屬，則由推桿推出，如果是非金屬則通過傳送帶送出。 第二章 ．硬件系統(tǒng)設計： 2.1 控制器PLC的分析與選擇： PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算電子裝置。PLC的特點是可靠性高，抗干擾能力強。PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口人員，編程語言易于為工程技術人員接受。

7、因為本系統(tǒng)復雜程度不高，需要端口不多，所以選擇簡單常用的西門子S7-200型可編程控制器。 2.2 底座的分析與選擇： 由于電動機工作時會產(chǎn)生力和振動，所以底進行固定，由于物料質(zhì)量較小，電動機功率較小。為了節(jié)省材料，底座應選小點。 2.3 傳送帶的分析與選擇： 帶速選擇原則： (1)輸送量大、輸送帶較寬時，應選擇較高的帶速。 (2)較長的水平輸送機，應選擇較高的帶速；輸送機傾角愈大，輸送距離愈短，則帶速應愈低。 (3)物料易滾動、粒度大、磨琢性強的，或容易揚塵的以及環(huán)境衛(wèi)生條件要求較高的，宜選用較低帶速。 (4)一般用于給了或輸送粉塵量大時，帶速可取0.8m/s~1m/

8、s；或根據(jù)物料特性和工藝要求決定。 (5)人工配料稱重時，帶速不應大于1.25m/s。 (6)采用犁式卸料器時，帶速不宜超過2.0m/s。 (7)采用卸料車時，帶速一般不宜超過2.5m/s；當輸送細碎物料或小塊料時，允許帶速為3.15m/s。 (8)有計量秤時，帶速應按自動計量秤的要求決定。 (9)輸送成品物件時，帶速一般小于1.25m/s。 由于本設計要求對產(chǎn)品進行分類，傳送帶啟動停止及正反轉轉換的頻率比較高，所以帶速不宜過快，因此選擇帶速為 0.8m/s 2.4 電機的分析與選擇： 電動機功率計算：N=K(N/h)=1.4(0.107/0.9)=0.167kw 其

9、中 K——功率備用系數(shù)。對于功率大于5.5千瓦的JO2型電動機取值1.4，其他電動機取1. ——總傳動效率。對于光面滾筒取值0.88，對于膠面滾筒取值0.9 由計算得電機功率0.167kw，選用電機型號JO3-L802-6，額定功率0.75kw， 電動機型號 額定功率 （千瓦） 同步轉速 （轉/分） 起動轉矩 額定轉矩 最大轉矩 額定轉矩 重 量 （公斤） 備注 JO3-L801-6 0.55 1000 2.0 1.8 18 上海躍進電機廠 JO3-L802-6 0.75 1000 2.0 1.8 19 上海躍進電機廠 JO3-L

10、803-6 1.1 1000 2.0 2.0 24 上海躍進電機廠 滾筒轉速：n=V/3.14D=（800*60）/（3.14*250）=6.14 r/min 所以需要傳動比為i=1000/61.14=16.35 所以選擇傳動比為16的ZQ型減速器，型號為ZQ35，功率4.6kw 。 2.5 傳動滾筒的分析與選擇： 人字形溝槽鑄膠滾筒是為了增大摩擦系數(shù)，在鋼制光面滾筒表面上，加一層帶人字溝槽的橡膠層面，這種滾筒有方向性，不得反向運轉。人字形溝槽鑄膠滾筒，溝槽能使水的薄膜中斷，不積水，同時輸送帶與滾筒接觸時，輸送帶表面能擠壓到溝槽里，由于這兩種原因，即使在潮濕的場合工作，

11、摩擦系數(shù)降低也很小?？紤]到本設計的實際情況和輸送機的工作環(huán)境：用于工廠生產(chǎn)，環(huán)境潮濕，功率消耗大，易打滑，所以我們選擇這種滾筒。鑄膠膠面厚且耐磨，質(zhì)量好；而包膠膠皮易掉，螺釘頭容易露出，刮傷皮帶，使用壽命較短，比較二者選用鑄膠滾筒。滾筒長度為600mm，直徑為500mm。 2.6 聯(lián)軸器的分析與選擇： 本次驅動裝置的設計中，較多的采用聯(lián)軸器，這里對其做簡單介紹： 聯(lián)軸器是機械傳動中常用的部件。它用來把兩軸聯(lián)接在一起，機器運轉時兩軸不能分離；只有在機器停車并將聯(lián)接拆開后，兩軸才能分離。聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后的變形以及溫度變化的影響等，往往不能保證嚴格的對中，

12、而是存在著某種程度的相對位移。這就要求設計聯(lián)軸器時，要從結構上采取各種不同的措施，使之具有適應一定范圍的相對位移的性能。 根據(jù)對各種相對位移有無補償能力（即能否在發(fā)生相對位移條件下保持聯(lián)接的功能），聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器（無補償能力）和撓性聯(lián)軸器（有補償能力）兩大類。撓性聯(lián)軸器又可按是否具有彈性元件分為無彈性元件的撓性聯(lián)軸器和有彈性元件的撓性聯(lián)軸器兩個類別。 本次選擇的聯(lián)軸器是彈性聯(lián)軸器。 2.7 傳感器的分析與選擇： 傳感器的組成與一般特性 傳感器是把諸如溫度、濕度、壓力、力矩、長度、重量等物理信號轉換為計算機易處理的電信號的一種器件。它是一種能把特定的被測量信息（包括

13、物理量，化學量，生物量等）按一定規(guī)律轉換成可用信號輸出的器件或裝置。其主要組成一般有：敏感器件、信號調(diào)理及信號轉換、外部接口等幾部分組成。 接近開關傳感器 接近開關是一種毋需與運動部件進行機械接觸而可以操作的位置開關，當物體接近開關的感應面到動作距離時，不需要機械接觸及施加任何壓力即可使開關動作，從而驅動交流或直流電器或給計算機裝置提供控制指令。接近開關是種開關型傳感器（即無無觸點開關），它即有行程開關、微動開關的特性，同時具有傳感性能，且動作可靠，性能穩(wěn)定，頻率響應快，應用壽命長，抗干擾能力強等、并具有防水、防震、耐腐蝕等特點。 根據(jù)實際需要，所選的接近開關傳感器和金屬檢測傳感器

14、 2.8 氣缸的分析與選擇： 氣缸類型的選擇 根據(jù)工作要求和條件，正確選擇氣缸的類型。要求氣缸到達行程終端無沖擊現(xiàn)象和撞擊噪聲應選擇緩沖氣缸；要求重量輕，應選輕型缸；要求安裝空間窄且行程短，可選薄型缸；有橫向負載，可選帶導桿氣缸；要求制動精度高，應選鎖緊氣缸；不允許活塞桿旋轉，可選具有桿不回轉功能氣缸；高溫環(huán)境下需選用耐熱缸；在有腐蝕環(huán)境下，需選用耐腐蝕氣缸。在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需要活塞桿伸出端安裝防塵罩。要求無污染時需要選用無給油或無油潤滑氣缸等。本次選擇的是薄型缸。 氣缸安裝形式 根據(jù)安裝位置、使用目的等因素決定。在一般情況下，采用固定式氣缸。在需要隨

15、工作機構連續(xù)回轉時（如車床、磨床等），應選用回轉氣缸。在要求活塞桿除直線運動外，還需作圓弧擺動時，則選用軸銷式氣缸。有特殊要求時，應選擇相應的特殊氣缸。 作用力的大小。 即缸徑的選擇。根據(jù)負載力的大小來確定氣缸輸出的推力和拉力。一般均按外載荷理論平衡條件所需氣缸作用力，根據(jù)不同速度選擇不同的負載率，使氣缸輸出力稍有余量。缸徑過小，輸出力不夠，但缸徑過大，使設備笨重，成本提高，又增加耗氣量，浪費能源。在夾具設計時，應盡量采用擴力機構，以減小氣缸的外形尺寸。 活塞的行程 與使用的場合和機構的行程有關，但一般不選滿行程，防止活塞和缸蓋相碰。如用于夾緊機構等，應按計算所需的行程增加10～20㎜

16、的余量。 活塞的運動速度 主要取決于氣缸輸入壓縮空氣流量、氣缸進排氣口大小及導管內(nèi)徑的大小。要求高速運動應取大值。氣缸運動速度一般為50～800㎜/s。對高速運動氣缸，應選擇大內(nèi)徑的進氣管道；對于負載有變化的情況，為了得到緩慢而平穩(wěn)的運動速度，可選用帶節(jié)流裝置或氣—液阻尼缸，則較易實現(xiàn)速度控制。選用節(jié)流閥控制氣缸速度需注意：水平安裝的氣缸推動負載時，推薦用排氣節(jié)流調(diào)速；垂直安裝的氣缸舉升負載時，推薦用進氣節(jié)流調(diào)速；要求行程 末端運動平穩(wěn)避免沖擊時，應選用帶緩沖裝置的氣缸。 第三章 ．軟件系統(tǒng)設計： 3.1控制要求： (1)按下起動按鈕后，電機啟動，傳送帶開始工作，接近開關傳感器檢

17、測是否有物料通過。 (2)當金鐵通過時，金屬檢測傳感器接受到信號，并傳送到plc中。 (3)氣缸在接收到金屬檢測信號后3s后啟動氣缸，將金屬物料推出。 3.2 I/O： 序號 PLC地址 名稱及功能 1 I0.0 啟停開關 3 I0.1 接近開關傳感器 4 I0.2 金屬檢測傳感器 5 Q0.0 傳輸電機啟動 6 Q0.1 入料推桿 7 Q0.2 分揀推桿 8 Q0.3 開關指示燈 3.3 PLC外圍接線圖： S7-200 I0.0 Q0.0 I0.1 Q0.1 I0.2 Q0.2 Q

18、0.3 啟停開關 傳輸帶電機 接近開關傳感器 入料推桿 金屬檢測傳感器 分揀推桿 開關指示燈 推桿入料 入料口傳感器是否檢測到物料？ Y N 檢測是否是金屬？

19、 Y 送料入槽 返回 N 推桿將金屬物料推出 啟動皮帶送料 開始 3.4程序流程圖： 3.5 PLC梯形圖程序： 3.6 PLC STL程序： LD I0.0 = Q0.0 S S0.0, 1 = Q0.3 LSCR S0.0 LD SM0.0 S Q0.1, 1 TON T37, 10 LD T37 SCRT S0.1 R Q0.1,

20、 1 SCRE LSCR S0.1 LD SM0.0 LPS AN I0.1 TON T38, 30 LPP A T38 S Q0.1, 1 LD I0.1 SCRT S0.2 R Q0.1, 1 SCRE LSCR S0.2 LD SM0.0 LPS A I0.2 S Q0.2, 1 LPP TON T39, 50 LD T39 SCRT S0.0 R Q0.2, 1 SCRE

21、 第四章 、調(diào)試仿真： 4.1硬件調(diào)試： 1.傳感器調(diào)整： 調(diào)整傳感器的位置，使它能準確的對應傳送帶上的物料。 2.推桿調(diào)整： 將物料放上傳送帶，上下調(diào)整推桿，并使它準確能將物料推出。 4.2軟件調(diào)試： 在PLC軟件上編寫梯形圖并進行編譯，檢查其是否有錯誤。再將其連接到接口，查看是否連接正確。 4.3整體調(diào)試： 將設計方案編寫的程序通過PC機與編程軟件輸入并下載到可編程控制器后運行，分析動作結果是否滿足設計要求，不滿足要求的則進行修改、補充，使程序完全符合控制要求。 結束語 本次設計嚴格按照設計任務書的要求，在課程設計的開始部分先對自動分揀機在國內(nèi)外的發(fā)展與應用進行了必要的介紹，隨后進一步介紹了自動分揀機的分類。在文章后面部分分別進行了金屬分揀機總體設計方案的確定，硬件的設計計算和軟件的設計，進行模擬仿真實驗驗證理論研究的正確性。最終完成此次課程設計。