PLC物料自动分拣系统毕业设计开题报告.doc

湖北理工学院 毕业设计（论文）开题报告

毕 业 设 计（论文）
开 题 报 告

题 目： 物料自动分拣系统

学 院： 电气与电子信息工程学院
专业名称： 电气工程及其自动化
学 号：
学生姓名：
指导教师：

2015 年 12 月 12 日

1、课题来源
我的研究题目是《物料自动分拣系统》，该课题是在老师的指导下完成的自选题目。自动化的程度是工作发展程度的标志，自动分拣正是自动化中的一个必不可的部分，而PLC控制分拣装置以其成本低，效率高的优点，已经成为主流，他可以根据设定的程序无人的，高效的工作，维护费用极少。由于全部采用机械自动化作业，因此，分拣处理能力较大，分拣分类数量也较多。节省了大量的人力劳动，减少了企业的额外支出，是企业节省成本最好的方法。
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，由于人工作的个人限制性，因人而致使有的生产效率很低，误差多，生产成本高，企业的竞争能力差，阻碍了企业的正常发展。所以分拣装置人PLC控制系统必然会取代人工的分拣工作。这也正是其能够迅猛发展的根本原因，好是社会和企业发展的必然。随着工业的越来越发展，业水平的越来越高，自动分拣装置完全取代人工作业是必须的也是必然的。

2、研究目的意义
分拣系统中物料传感器以及气缸应自动化设备更新时的需要，可以大量代替单调往复或高精度需求的工作，在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。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，能在高温、腐蚀及有毒气体等环境下操作以保护人身安全，可以广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工业和原子能等部门。分料盘在物料分拣中起着关键作用，安装在其内部的步进电机的驱动将使分料盘发生相应的动作来达到物料的最终分拣。由于同样实现了自动化分拣，因此在现代工业中也较广泛地使用。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，已成为目前在物料分拣控制系统中使用最多的控制方式。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。使其适应了工业等的需要。本课题试图开发PLC对物料与分拣物料的控制，并借助必要的精密传感器，使其能够对不同颜色以及种类的物料按预先设定的程序进行分拣，适用于可变换生产品种的中小批量自动化生产，广泛应用于柔性生产线。

3、国内外研究现状和发展趋势
纵观国内外物料分拣系统的应用情况可以发现，国外的物流配送中心或工业中倾向于采用自动化程度很高的分拣系统，而且应用也较为广泛。而在我国，由于物流业起步晚，物料分拣系统中人工作业的比例也较高。
尽管自动分拣系统有非常多的优点，但因其要求使用者必须具备一定的技术经济条件，在发达国家某些行业不用自动分拣系统的情况也很普遍。其主要原因有两点: 一是一次性投资巨大，先期投入回收慢。系统的设备复杂，投资和运营成本相当高，需要可靠的货源作保证，也许只有大型生产企业或专业物流公司才有能力投资 小企业则无能为力。二是系统对商品外包装要求高。为使大部分商品都能用机械进行自动分拣，需要采取诸如推行标准化包装、根据分拣商品统一的包装特性定制分拣机等二次措施。但要让所有商品的供应商都执行国家的包装标准是很困难的，定制分拣机又会使硬件成本上升，且越是特别的通用性就越差。
虽然物料分拣系统有它的局限性，但随着社会的高速发展，一切都讲究效率，我相信高效率的物料分拣系统设计将会被人们越来越重视。而本设计就针对物料分拣设计出了一个由PLC控制的分拣系统，解决了组成系统的设备能在安全工作的同时又能提高物料分拣效率的问题。

4、本课题的主要研究内容
PLC控制分拣装置涵盖了PLC技术、气动技术、传感器技术、位置控制技术等内容，是实际工业现场生产设备的微缩模型。本课题主要介绍分拣装置的工艺过程及控制要求。下图所示为本分拣装置的结构示意图：

图1 材料分拣装置结构示意图
它采用台式结构，内置电源，有步进电机、汽缸、电磁阀、旋转编码器、气动减压器、滤清器、气压指示等部件，可与各类气源相连接。选用颜色识别传感器及对不同材料敏感的电容式和电感式传感器，分别固定在网板上，且允许重新安装传感器排列位置或选择网板不同区域安装。 
系统上电后，可编程序控制器首先控制启动输送带，下料传感器SN检测料槽有无物料，若无料，输送带运转一个周期后自动停止等待下料；当料槽有料时，下料传感器输出信号给 PLC，PLC 控制输送带继续运转，同时控制气动阀5进行下料，每次下料时间间隔可以进行调整。物料传感器 SA为电感传感器，当检测出物料为铁质物料时，反馈信号送 PLC，由 PLC 控制气动阀 1 动作选出该物料；物料传感器SB为电容传感器，当检测出物料为铝质物料时，反馈信号送 PLC, PLC控制气动阀 2 动作选出该物料；物料传感器 SC 为颜色传感器，当检测出物料的颜色为待检测颜色时，PLC 控制气动阀 3 动作选出该物料。物料传感器SD为备用传感器。当系统设定为分拣某种颜色的金属或非金属物料时，由程序记忆各传感器的状态，完成分拣任务。

传感器，当检测出物料为铁质物料时，反馈信号送 PLC，由 PLC 控制气动阀 1 动作选出该物料；物料传感器SB为电容传感器，当检测出物料为铝质物料时，反馈信号送 PLC, PLC控制气动阀 2 动作选出该物料；物料传感器 SC 为颜色传感器，当检测出物料的颜色为待检测颜色时，PLC 控制气动阀 3 动作选出该物料。物料传感器SD为备用传感器。当系统设定为分拣某种颜色的金属或非金属物料时，由程序记忆各传感器的状态，完成分拣任务。

5、研究基础

5、设计的预期目标
材料分拣装置应实现基本功能如下：
（1）分拣出金属和非金属
（2）分拣某一颜色块
（3）分拣出金属中某一颜色块
（4）分拣出非金属中某一颜色块
（5）分拣出金属中某一颜色块和非金属中某一颜色块
系统利用各种传感器对待测材料进行检测并分类。当待测物体经下料装置送入传送带后，依次接受各种传感器检测。如果被某种传感器测中，通过相应的气动装置将其推入料箱；否则，继续前行。其控制要求有如下9个方面： 
（1）系统送电后，光电编码器便可发生所需的脉冲  
（2）电机运行，带动传输带传送物体向前运行 
（3）有物料时，下料汽缸动作，将物料送出 
（4）当电感传感器检测到铁物料时，推汽缸1 动作 
（5）当电容传感器检测到铝物料时，推汽缸2 动作 
（6）当颜色传感器检测到材料为某一颜色时，推汽缸3 动作   
（7）其他物料被送到SD 位置时，推汽缸4 动作  
（8）汽缸运行应有动作限位保护  
（9）下料槽内无下料时，延时后自动停机

控制要求有如下9 个方面： 
（1）系统送电后，光电编码器便可发生所需的脉冲  （2）电机运行，带动传输带传送物体向前运行 （3）有物料时，下料汽缸动作，将物料送出 （4）当电感传感器检测到铁物料时，推汽缸1 动作 （5）当电容传感器检测到铝物料时，推汽缸2 动作 
（6）当颜色传感器检测到材料为某一颜色时，推汽缸3 动作   （7）其他物料被送到SD 位置时，推汽缸4 动作  （8）汽缸运行应有动作限位保护  （9）下料槽内无下料时，延时后自动停机

6、进度安排
1、 接收毕业任务书，查阅资料准备开题报告和外文文献翻译 2015.11.1—2015.11.30
2、 完成开题报告和外文文献翻译 2015.12.1—2015.12.30
3、 列写论文提纲及完成相关硬件模块的设计 2016.1.1----2016.1.30
4、 完成论文初稿 2016.2.30前
5、 完成相关软件的设计及相关功能模块的仿真 2016.3.10前
6、 检查和调试设计的准确性，整理论文全文，查重率必须小于10％ 2016.3.20前
7、 完成所有相关资料的整理，打印。 2016.5.1前
8、 答辩 2016.5.10----2016.5.23

6、预期达到的目标及进度安排

7、阅读的主要文献、资料
参考文献
[1] 常斗南. PLC运动控制实例及解析 （西门子）［M］.北京：机械工业出版社，2009.11：30-69
[2] 张崇巍，李汉强. 运动控制系统 ［M］. 2版. 北京：机械工业出版社，2006
[3] 王兆义,杨新志. 小型可编程控制器实用技术 ［M］. 2版. 北京：机械工业出版社， 2006
[4] 李旻， 李晋. 变频技术在伺服控制系统中的应用［J］.电气传动自动化，2004（26）：14-16
[5] 严建红. 用PLC实现对伺服系统的控制 ［J］.上海电机技术高等专科学校学报，2001（1）:15-18
[6] 周凯，陆启建. 步进驱动系统的复合控制［J］.电气自动化，1991（1）：15-18
[7] 常斗南. 可编程序控制器原理·应用·实验［M］.3版.北京：机械工业出版社，2008
[8] 李全利. 可编程序控制器及其网络系统的综合应用技术 ［M］.北京：机械工业出版社，2005
[9] 汪小澄，袁立宏，张世荣. 可编程序控制器运动控制技术［M］.北京：机械工业出版 社，2006
[10] 梁森，黄杭美. 自动检测与转换技术［M］.3版.北京：机械工业出版社，2007

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