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1、摘要：2前言：2第一章 .控制系统设计：31.1需求分析：31.2结构组成：31.3最终控制方案：3第二章 硬件系统设计：42.1 控制器PLC的分析与选择：42.2 底座的分析与选择：42.3 传送带的分析与选择：42.4 电机的分析与选择：52.5 传动滚筒的分析与选择：52.6 联轴器的分析与选择：52.7 传感器的分析与选择：62.8 气缸的分析与选择：6第三章 软件系统设计：73.1控制要求：73.3 PLC外围接线图：73.4程序流程图：83.5 PLC梯形图程序：93.6 PLC STL程序：11第四章 、调试仿真：124.1硬件调试：124.2软件调试：124.3整体调试：12
2、结束语：13摘要分拣是把很多货物或品种从不同的地点和单位分配到所置的场地的作业，按分拣的手段不同，可分为人工分拣、机械分拣和自动分拣。随着工业的高速发展，机械手作为前沿的产品应自动化设备更新时的需要，已经在工业生产中得到了广泛的应用。它可以搬运货物、分拣物品、用以代替人的繁重及单调劳动，实现生产的机械化和自动化。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，都是按照人的指令靠自动分拣装置来完成。它可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳动。可以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因此被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。基于PLC的物料分拣机构设计，
3、是以可编程控制器(PLC)是以中央处理器为核心，综合了计算机和自动控制等先进技术，具有可靠性高、功能完善、组合灵活、编程简单、功耗低等优点，。使用PLC的自动控制系统具有体积小，可靠高，故障率低，动作精度高等优点。关键词：可编程控制器（PLC），物料分拣。前言随着国内科学技术的发展，以及邮政整体发展方向的调整，其内部分拣处理设备的要求必然要适应新的目标要求。为了达到“营业窗口电子化，搬运装卸机械化，内部处理自动化，信息传输网络化”的要求，解决现在现行分拣设备不能适应多种尺寸范围的包件分拣的矛盾，结合当前世界上先进的自动化分拣处理设备的经验，需要采用更加合理而有效的处理方式推块式分拣机。在发达国
4、家，物流领域被作为第三利润增长点来看待，是现代化大规模生产的基石，自动化处理设备层出不穷，因此借鉴国外先进的技术经验是迅速赶超或达到国外同类型设备处理能力的有效办法。为了解决这一难题，结合现有的实际情况，采取厂校联合的方式同时消化吸收国际上成熟技术成果开发的道路，发挥各自的优点是有效、快速的完成这一新型分拣处理系统的较好办法。第一章 .控制系统设计：1.1需求分析： 金属分拣机主要用来让杂物与金属分离，多运用于废品回收和垃圾分类和将金属和非金属产品区分，广泛应用在各种生产。分拣的方法是用金属检测传感器来做主要元件。电动机传输带物料入料推杆金属传感器分拣推杆接近传感器1.2结构组成：电动机、PL
5、C控制器、联轴器、滚筒、传送带、传感器、气缸、底座、指示灯等1.3最终控制方案：电动机拖动传送带输送物料，电动机的转速有变频器来控制，电动机支架用于固定电机。联轴器把电机主轴和传送主动轮连接起来，从而组成传动机构。在传送带料口位置装有传感器，用于检测是否有物料送过来，有物料时传感器将信号传送给PLC用户PLC输出启动变频器信号，从而驱动电机，将工件输送到分拣区，在传送带分拣区也装有传感器，用于检测物料是金属还是非金属，传感器在接受到信号以后经放大其放大作用就能实现对物料的分辨，如果是金属，则由推杆推出，如果是非金属则通过传送带送出。第二章 硬件系统设计：2.1 控制器PLC的分析与选择： PL
6、C是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算电子装置。PLC的特点是可靠性高，抗干扰能力强。PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口人员，编程语言易于为工程技术人员接受。 因为本系统复杂程度不高，需要端口不多，所以选择简单常用的西门子S7-200型可编程控制器。2.2 底座的分析与选择：由于电动机工作时会产生力和振动，所以底进行固定，由于物料质量较小，电动机功率较小。为了节省材料，底座应选小点。2.3 传送带的分析与选择：带速选择原则：(1)输送量大、输送带较宽时，应选择较高的带速。(2)较长的水平输送机，应选择较高的带速；输送机倾角愈大，输送距离愈短，则带速应愈低。(
7、3)物料易滚动、粒度大、磨琢性强的，或容易扬尘的以及环境卫生条件要求较高的，宜选用较低带速。(4)一般用于给了或输送粉尘量大时，带速可取0.8m/s1m/s；或根据物料特性和工艺要求决定。(5)人工配料称重时，带速不应大于1.25m/s。(6)采用犁式卸料器时，带速不宜超过2.0m/s。(7)采用卸料车时，带速一般不宜超过2.5m/s；当输送细碎物料或小块料时，允许带速为3.15m/s。(8)有计量秤时，带速应按自动计量秤的要求决定。(9)输送成品物件时，带速一般小于1.25m/s。由于本设计要求对产品进行分类，传送带启动停止及正反转转换的频率比较高，所以带速不宜过快，因此选择带速为 0.8m
8、/s2.4 电机的分析与选择：电动机功率计算：N=K(N/h)=1.4(0.107/0.9)=0.167kw 其中K功率备用系数。对于功率大于5.5千瓦的JO2型电动机取值1.4，其他电动机取1. 总传动效率。对于光面滚筒取值0.88，对于胶面滚筒取值0.9由计算得电机功率0.167kw，选用电机型号JO3-L802-6，额定功率0.75kw，电动机型号额定功率（千瓦）同步转速（转/分）起动转矩额定转矩最大转矩额定转矩重 量（公斤）备注JO3-L801-60.5510002.01.818上海跃进电机厂JO3-L802-60.7510002.01.819上海跃进电机厂JO3-L803-61.11
9、0002.02.024上海跃进电机厂滚筒转速：n=V/3.14D=（800*60）/（3.14*250）=6.14 r/min所以需要传动比为i=1000/61.14=16.35 所以选择传动比为16的ZQ型减速器，型号为ZQ35，功率4.6kw 。2.5 传动滚筒的分析与选择：人字形沟槽铸胶滚筒是为了增大摩擦系数，在钢制光面滚筒表面上，加一层带人字沟槽的橡胶层面，这种滚筒有方向性，不得反向运转。人字形沟槽铸胶滚筒，沟槽能使水的薄膜中断，不积水，同时输送带与滚筒接触时，输送带表面能挤压到沟槽里，由于这两种原因，即使在潮湿的场合工作，摩擦系数降低也很小。考虑到本设计的实际情况和输送机的工作环境：
10、用于工厂生产，环境潮湿，功率消耗大，易打滑，所以我们选择这种滚筒。铸胶胶面厚且耐磨，质量好；而包胶胶皮易掉，螺钉头容易露出，刮伤皮带，使用寿命较短，比较二者选用铸胶滚筒。滚筒长度为600mm，直径为500mm。2.6 联轴器的分析与选择：本次驱动装置的设计中，较多的采用联轴器，这里对其做简单介绍：联轴器是机械传动中常用的部件。它用来把两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分离；只有在机器停车并将联接拆开后，两轴才能分离。联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，
11、使之具有适应一定范围的相对位移的性能。根据对各种相对位移有无补偿能力（即能否在发生相对位移条件下保持联接的功能），联轴器可分为刚性联轴器（无补偿能力）和挠性联轴器（有补偿能力）两大类。挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别。本次选择的联轴器是弹性联轴器。2.7 传感器的分析与选择：传感器的组成与一般特性传感器是把诸如温度、湿度、压力、力矩、长度、重量等物理信号转换为计算机易处理的电信号的一种器件。它是一种能把特定的被测量信息（包括物理量，化学量，生物量等）按一定规律转换成可用信号输出的器件或装置。其主要组成一般有：敏感器件、信号调理及信号转换
12、、外部接口等几部分组成。接近开关传感器接近开关是一种毋需与运动部件进行机械接触而可以操作的位置开关，当物体接近开关的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而驱动交流或直流电器或给计算机装置提供控制指令。接近开关是种开关型传感器（即无无触点开关），它即有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，且动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。根据实际需要，所选的接近开关传感器和金属检测传感器2.8 气缸的分析与选择：气缸类型的选择 根据工作要求和条件，正确选择气缸的类型。要求气缸到达行程终端无冲击现象和撞击噪声应选择缓冲
13、气缸；要求重量轻，应选轻型缸；要求安装空间窄且行程短，可选薄型缸；有横向负载，可选带导杆气缸；要求制动精度高，应选锁紧气缸；不允许活塞杆旋转，可选具有杆不回转功能气缸；高温环境下需选用耐热缸；在有腐蚀环境下，需选用耐腐蚀气缸。在有灰尘等恶劣环境下，需要活塞杆伸出端安装防尘罩。要求无污染时需要选用无给油或无油润滑气缸等。本次选择的是薄型缸。气缸安装形式 根据安装位置、使用目的等因素决定。在一般情况下，采用固定式气缸。在需要随工作机构连续回转时（如车床、磨床等），应选用回转气缸。在要求活塞杆除直线运动外，还需作圆弧摆动时，则选用轴销式气缸。有特殊要求时，应选择相应的特殊气缸。作用力的大小。即缸径的
14、选择。根据负载力的大小来确定气缸输出的推力和拉力。一般均按外载荷理论平衡条件所需气缸作用力，根据不同速度选择不同的负载率，使气缸输出力稍有余量。缸径过小，输出力不够，但缸径过大，使设备笨重，成本提高，又增加耗气量，浪费能源。在夹具设计时，应尽量采用扩力机构，以减小气缸的外形尺寸。活塞的行程与使用的场合和机构的行程有关，但一般不选满行程，防止活塞和缸盖相碰。如用于夹紧机构等，应按计算所需的行程增加1020的余量。活塞的运动速度 主要取决于气缸输入压缩空气流量、气缸进排气口大小及导管内径的大小。要求高速运动应取大值。气缸运动速度一般为50800/s。对高速运动气缸，应选择大内径的进气管道；对于负载
15、有变化的情况，为了得到缓慢而平稳的运动速度，可选用带节流装置或气液阻尼缸，则较易实现速度控制。选用节流阀控制气缸速度需注意：水平安装的气缸推动负载时，推荐用排气节流调速；垂直安装的气缸举升负载时，推荐用进气节流调速；要求行程末端运动平稳避免冲击时，应选用带缓冲装置的气缸。第三章 软件系统设计：3.1控制要求：(1)按下起动按钮后，电机启动，传送带开始工作，接近开关传感器检测是否有物料通过。(2)当金铁通过时，金属检测传感器接受到信号，并传送到plc中。(3)气缸在接收到金属检测信号后3s后启动气缸，将金属物料推出。3.2 I/O：序号PLC地址名称及功能1I0.0启停开关3I0.1接近开关传感
16、器4I0.2金属检测传感器5Q0.0传输电机启动6Q0.1入料推杆7Q0.2分拣推杆8Q0.3开关指示灯3.3 PLC外围接线图：S7-200I0.0 Q0.0I0.1 Q0.1I0.2 Q0.2 Q0.3 启停开关 传输带电机接近开关传感器 入料推杆金属检测传感器 分拣推杆 开关指示灯推杆入料入料口传感器是否检测到物料？YN检测是否是金属？Y送料入槽返回 N推杆将金属物料推出启动皮带送料开始3.4程序流程图：3.5 PLC梯形图程序：3.6 PLC STL程序：LD I0.0= Q0.0S S0.0, 1= Q0.3LSCR S0.0LD SM0.0S Q0.1, 1TON T37, 10L
17、D T37SCRT S0.1R Q0.1, 1SCRELSCR S0.1LD SM0.0LPSAN I0.1TON T38, 30LPPA T38S Q0.1, 1LD I0.1SCRT S0.2R Q0.1, 1SCRELSCR S0.2LD SM0.0LPSA I0.2S Q0.2, 1LPPTON T39, 50LD T39SCRT S0.0R Q0.2, 1SCRE第四章 、调试仿真：4.1硬件调试：1.传感器调整：调整传感器的位置，使它能准确的对应传送带上的物料。2.推杆调整：将物料放上传送带，上下调整推杆，并使它准确能将物料推出。4.2软件调试： 在PLC软件上编写梯形图并进行编译，检查其是否有错误。再将其连接到接口，查看是否连接正确。4.3整体调试：将设计方案编写的程序通过PC机与编程软件输入并下载到可编程控制器后运行，分析动作结果是否满足设计要求，不满足要求的则进行修改、补充，使程序完全符合控制要求。结束语本次设计严格按照设计任务书的要求，在课程设计的开始部分先对自动分拣机在国内外的发展与应用进行了必要的介绍，随后进一步介绍了自动分拣机的分类。在文章后面部分分别进行了金属分拣机总体设计方案的确定，硬件的设计计算和软件的设计，进行模拟仿真实验验证理论研究的正确性。最终完成此次课程设计。