基于PLC和力控组态软件的材料分拣系统课程设计样本.doc

过程控制与组态软件 课程设计任务书
20 15 －20 16 年 第 二学期　第 16 周－ 16周
题目
材料分拣系统组态设计
内容及规定
材料分拣系统由5个汽缸，3个传感器，皮带和不同材质料块构成。当有料块放入时候,汽缸1动作,将料块推到皮带上,使料块随着皮带迈进。传感器有电感传感器,电容传感器,颜色传感器。当铁质料块通过汽缸2时候,电感传感器得到信号,使汽缸2动作,将料块推向1号储料厢；如果是铝制料块,则电容传感器得到信号,使汽缸3动作,将铝制料块推向2号储料厢；蓝色木头材质料块,则汽缸4动作,推向3号储料厢中；红色木头材质料块，则汽缸5动作,将料块推向4号储料厢中。
选取以上实验,阐述该实验基于PLC和力控组态软件实现方案，建立PLC实验教学系统。依照设计规定列输入输出分派表、编写梯形图并注释，完毕课程设计报告。
进度安排
1、讲授课程设计规定、任务和办法，布置设计题目（0.5天）；
2、查阅资料，拟定设计方案（1天）；
3、设计、实验调试并完毕课程设计报告（2.5天）；
4、当场个人答辩及报告评阅（1天）。
学生姓名：沈青文、胡镇、许志明、马继能
指引时间 6月 13日至6月 17日
指引地点： F312
任务下达
年 6月 13日
任务完毕
6月 17日
考核方式
1. 评阅 　 2.答辩 □ 3.实际操作□ 　4.其他□
指引教师
杨声云
系（部）主任
王长坤
注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授学时自带一份备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档

引 言

随着社会不断发展，市场竞争也越来越激烈，因而各个生产公司都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率。在需要进行材料分拣公司，以往都采用人工分拣办法，分拣效率极为低下，致使生产成本高，公司竞争力差。近年来，随着科学技术不断发展，浮现了某些自动控制分拣系统装置，它可以大幅度提高分拣效率，因而越来越多公司采用了自动控制分拣系统装置。关于自动控制分拣系统装置当前市场上已经大量浮现了，并且也应用到生产实际中了。由于PLC具备体积小、易安装、维修性好等特点，因此设计本课题是用PLC来控制分拣系统装置。
可编程序控制器（PLC）当前已经综合了计算机技术、自动控制技术和网络通信技术，其功能越来越强大。本课题采用PLC控制分拣系统装置，可以同步实现三种物料迅速分拣，分别是铁质物料、铝质物料和颜色物料等。并且可以与上位机相接，实现实时监控。它不但可以迅速分拣效率，节约大量人力资源，并且可靠性高，稳定性强，可长时间进行分拣，正是需要进行材料分拣公司所迫切但愿分拣系统装置。

第1章 绪论

该课题是基于PLC材料分拣系统设计，它涉及可编程序控制某些、传感器检测某些、电动机控制某些以及空气压缩机某些。对于本课题来讲，它就是自动化技术、传感器检测技术以及电气拖动技术融合，在国民经济发展中起着推动作用。近年来，分拣领域已经并正在发生着日新月异变化，各种先进技术已经被应用到各个工程实际中，并且已经获得了很大成就。随着社会不断发展，市场竞争也越来越激烈，因而各个生产公司都迫切地但愿改进生产技术，提高生产效率，同样在需要进行材料分拣公司，以往始终采用人工分拣办法，致使生产效率低，生产成本高，公司竞争能力差，材料分拣系统装置已成为她们必然选取。
虽然材料分拣系统装置当前已经开始在工程实际应用中开始发挥作用，但是随着科学技术不断发展，分拣系统也在不断完善中。分拣系统装置有几种系统控制方式。分别是继电器控制系统、计算机控制系统以及PLC等。几十年来继电器控制系统始终为工业发展起到了巨大作用，并且当前依然在工业中大量应用，然而其控制性能与自身功能已无法满足与适应工业控制规定和发展。计算机控制系统有着十分强大计算与数据解决能力，但在别方面却没有PLC功能强大。因而在这个设计中选取PLC来控制分拣系统装置。
此设计正是基于采用PLC来实现关于材料分拣控制系统设计。材料分拣控制系统构成重要有传感器、断电延时器、进料槽、传送带、分拣推手等构成。当第一种光电传感器检测到进料槽有物体时，上料传感器输出信号给PLC，PLC控制输送带继续运转，同步控制上料气动阀进行上料，每次上料时间间隔可以依照实际状况进行调节。第一种物料传感器为电感传感器，当检测出物料为铁质物料时，反馈信号送PLC，由PLC控制气动阀动作选出该物料；第二个物料传感器为电容传感器，当检测出物料为铝质物料时，反馈信号送PLC,PLC控制气动阀动作选出该物料；第三个物料传感器为颜色传感器，当检测出物料颜色为待检测颜色时，PLC控制气动阀动作选出该物料；最后尚有一种备用传感器，是用来检测并推下漏拣物料。本课题由于采用PLC作为控制系统，它存在输入输出响应滞后现象。滞后现象是指PLC外部输入信号发生变化时刻起至它控制关于外部输出信号发生变化时刻之间间隔。虽然它有一定延迟但并不影响分拣系统装置工作，由于PLC延迟时间只有几十毫秒，对于本分拣系统装置起不到什么影响，完全可以忽视。本设计重要研究是使分拣系统装置能进行三种物料分拣并能与上位机相连进行实时监控。
可编程序控制器（PLC）当前已经综合了计算机技术、自动控制技术和网络通信技术，其功能越来越强大。该篇设计有着辽阔应用前景，它节约大量劳动力，从而可以大大提高生产率，增进社会工业发展。

第2章 方案比较与选取

由于本设计是基于PLC材料分拣系统设计，因此从材料分拣系统装置控制系统方面进行方案比较与选取。一共有三种方案：分别是PLC 、继电器控制系统与计算机控制系统。下面是关于三种方案比较与选取。
一、几十年来，继电器控制系统为工业控制发展起到了巨大作用，并且当前依然在工业领域中大量应用，然而其控制性能与自身功能已无法满足与适应工业控制规定和发展，与PLC相比较，存在着质差别。下面是关于它们各个方面比较：
（1） 控制功能实现：继电器控制系统通过对继电器进行硬接线完毕相应控制功能，PLC对进行编程实现所需控制规定。
（2） 对生产工艺变化适应性：继电器控制系统需要重新设计与接线，适应性差，PLC只需对程序进行修改，适应性强。
（3） 可靠性：继电器控制系统元器件多，触点多，容易浮现故障，PLC采用大规模集成电路，绝大某些是软继电器，可靠性高。
（4） 控制实时性：继电器控制系统机械动作时间常数大，实时性差，PLC微解决器控制，实时性非常好。
（5） 占用空间与安装：继电器控制系统控制体积巨大、笨重，安装施工工作量大，PLC体积小，重量轻，安装工作量小。
（6） 使用寿命：继电器控制系统易损，寿命短，PLC寿命长。
（7） 价格：继电器控制系统较低 ，PLC较高。
（8） 维护：继电器控制系统维护复杂、工作量大，PLC维护工作量小。
二、通用计算机具备十分强大计算与数据解决能力，同步数据解决速度已达到极高水平，但是应用通用计算机进行工业控制，在诸多方面没有PLC功能强大。下面是关于它们比较：
（1） 工作方式：通用计算机采用中断方式，PLC采用扫描方式。
（2） 通用计算机使用汇编语言、高档语言，PLC采用助记符语句表、梯形图等。
（3） 工作环境：通用计算机规定较高，PLC可在较差环境工作。
（4） 对使用者规定：通用计算机需要专门学习培训才行，PLC语言易学，稍加培训即可使用。
（5） 可靠性：通用计算机商业级规定，PLC工业级，且有各种特殊设计，涉及监视记时器功能。
（6） 系统软件：通用计算机系统软件功能强大，但占用存储空间过大，PLC系统软件功能专用，占用存储空间小。
（7） 价格：通用计算机价格高，PLC价格较低。
以上各种状况综合分析，决定采用PLC控制系统来控制材料分拣系统装置。和其他两种控制系统相比PLC控制系统重要长处是可靠性、易操作性（操作以便、编程以便、维修以便）、灵活性（编程灵活性、扩展灵活性、操作灵活性）、机电一体化等 。此外PLC功能有：
（1）关于逻辑和顺序控制：重要完毕开关逻辑运算和进行逻辑控制，从而可以实现各种简朴或复杂控制规定。
（2）定期控制：PLC具备很强定期、记数功能，并且是间隔可以由顾客自己设定。（3）数据解决：新型PLC都具备数据解决能力，它能进行算术运算，数据传送。
（4）通信：PLC作为下位机，与上位机或同级可编程序控制器进行通信，完毕数据解决和信息互换。

第3章 基于PLC材料分拣系统硬件设计某些

3.1 材料分拣系统流程图及PLC选型
一、材料分拣系统流程图
材料分拣系统流程图如下图所示，它是运用各种传感器对待测物料进行检测并分类。依照选用传感器类型不同，可辨别出铁、铝及非金属，并能辨别出某种颜色。当待测物体经下料装置传入传送带后，依次接受各种传感器检测。如果被某种传感器测中，通过相应气动装置将其推入料箱，否则继续前行。

物料传感器5

气动阀4

空 气 压 缩 机
可 编 程 控 制 器
编

程

序

控

制
器

物料传感器2

物料传感器3

物料传感器4

传送带及上料气动阀5

气动阀1
气动阀2

气动阀3

物料传感器1

图3-1 系统构造图

从上图可以看出本系统由传感器、电动机、空气压缩机等构成。其中传送带是由电动机带动。系统上电后，可编程序控制器(PLC)一方面启动输送带，上料传感器检测料槽有无物料，若无料，输送带运转一种周期后自动停止等待上料。当料槽有料时，上料传感器输出信号给PLC，PLC控制输送带继续运转，同步控制上料气动阀进行上料，每次上料时间间隔可以进行调节。物料传感器1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2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3为颜色传感器，当检测出物料颜色为待检测颜色时，PLC控制气动阀3动作选出该物料。当系统设定为分拣某种颜色金属或非金属物料时，由程序记忆各传感器状态，完毕分拣任务。
二、PLC选型
1、控制规定及I/O接口
本设计规定实现三种物料分拣，分别是铁质、铝质和带颜色物料。依照规定选用了四个种类五个传感器来检测物料。它们分别是电感传感器、电容传感器、颜色传感器以及光电传感器。电感传感器专门检测铁质物料，电容传感器检测铝质物料，颜色传感器检测颜色物料。光电传感器一共有两个，一种用于进料槽检测有无物品，另一种作为备用传感器负责把前面三个传感器漏拣物料分拣下来。此外还用了异步电动机来带动传送带，它可以满足迅速启动及制动控制规定。空气压缩机通过电磁阀来控制推手把物料分拣下去。如图3-2所示。

SBW4 SBW3 SBW2 SBW1
SFW4 SFW3 SFW2 SFW1
SD
SC
SB
SA
YV4
YV3
YV1
YV2
气缸4
气缸3
气缸2
气缸1
光电传感器
颜色传感器
电容传感器
电感传感器
YV5
光电传感器
SN

SBW5

SFW5
YV6

图3-2 材料分拣示意图

依照设计规定，输入有5个传感器信号，涉及电感传感器、电容传感器、颜色传感器、备用传感器（光电传感器）以及检测下料传感器，并且有相应5个气缸运动位置信号，每个气缸有两个动作限位，共计10个信号。输出涉及控制电动机运动接触器，以及5个控制气缸动作电磁阀。共需要I/O接点21个，其中有15个输入点和6

个输出点。如下表所示。

表3-1 输入信号和输出信号

输入信号： 推气缸1动作限位SFW1 X004
推气缸2动作限位SFW2 X012
推气缸3动作限位SFW3 X020
推气缸4动作限位SFW4 X023
推气缸5动作限位SFW5 X001
电感传感器SA X003
电容传感器SB X011
颜色传感器SC X014
备用传感器SD X022
光电传感器SN X000
推气缸1动作限位SBW1 X010
推气缸2动作限位SBW2 X013
推气缸3动作限位SBW3 X021
推气缸4动作限位SBW4 X024
推气缸5动作限位SBW5 X002

输出信号： 推气缸1电磁阀YV1 Y003
推气缸2电磁阀YV2 Y005
推气缸3电磁阀YV3 Y007
推气缸4电磁阀YV4 Y009
推气缸5电磁阀YV5 Y011
电动机 YV6 Y002

依照规定选用选用三菱FX2N系列PLC。重要是由于FX2N有如下长处。
FX2N是FX系列中功能最强、速度最快微型可编程序控制器。FXZN系列PLC是超小型机，I/O点数最大可扩展到256点。它有内置8K步RAM，使用存储卡盒后，最大容量可扩大到16K步。编程指令丰富，有27条基本指令、2条步进指令和128种功能指令。PLC运营时，对一条基本指令解决时间只要0.08uS。它不但能完毕逻辑控制，顺序控制、模仿量控制、位置控制、高速计数等功能。还能做数据检索、数据排列、三角函数运算、平方根以及浮点数运算、脉冲输出（20kHz/DC5V，10kHz/DC12~14V）、脉宽调制、PID运算等更为复杂数据解决。因此FX2N系列PLC具备容量大、运营速度快、指令功能完善等特点。
在FX2N系列PLC基本单元上，可连接扩展单元、扩展模块以及各种功能特殊单元、特殊模块，还可在基本单元左侧接口上，连接一台功能扩展板，完毕FX2N系列PLC与各种外部设备通信，实现模仿量设定功能。通过功能扩展模板还可将FX2N系列适配器与FX2N基本单元连接，增强PLC与外部设备通信功能。
基于以上三菱FX2N系列PLC诸多长处，选用三菱FX2N系列FX2N48MR型PLC进行分拣运动控制。它有24个输入点、24个输出点，完全满足了设计规定，并且也满足了留有相应裕量，以便后来进行扩充。

3.2 传感器选取

本设计由于用了多达四种传感器，怎么选取传感器也成了很重要一环。传感器选型办法很重要，选取根据是要决定哪一种是适当传感器。这取决于将要检测目的材料。
如果目的是金属，那么需要一种电感传感器。如果目的是塑料做，纸做或（油基或水基）流体、颗粒、或者粉末，那么需要一种电容传感器。如果目的是带颜色，那么需要一种颜色传感器。因此依照规定选用是光电传感器、电感传感器、电容传感器、颜色传感器等。

3.2.1 电感传感器简介
一、工作原理
电感式传感器由三大某些构成：振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一种交变磁场，当金属目的接近这一磁场，并达到感应距离时，在金属目的内产生涡流，从而导致振荡衰减，以至停振。振荡器振荡及停振变化被后级放大电路解决并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触式之检测目。
电感式接近传感器只对金属对象敏感，因而电感式接近传感器不能应用于非金属对象检测。同步，由于高频振荡线圈产生交变磁场是散射，这样当金属对象不断接近传感器前端时，会触发传感器状态变化，并且在传感器周边出钞票属对象时传感器也会发出讯号。对检测对的性规定较高场合或传感器安装周边有金属对象状况下，需要选用屏蔽式电感性接近传感器，由于这种类型传感器事先已经将振荡线圈周边磁场进行了屏蔽，只有当金属对象处在传感器前端时才触发传感器状态变化。
此外，电感式接近传感器检测距离会因被测对象尺寸﹑金属材料，甚至金属材料表面镀层种类和厚度不同而不同。
电感式传感器作为一种位置反馈元件，当前已经广泛应用于几乎所有自动化控制行业与领域之中，对检测和自动控制系统可靠运营具备核心性作用。在工业自动控制中，最普通也广泛应用传感器往往会引起某些意想不到问题，甚至导致系统停机。一种可以通盘考虑所有操作和功能各个方面解决方案正是所需要。此解决方案可以保证系统可靠运作，且可以在系统构造、安装、运营和维护过程中体现出极大性能优势。
二、分类及简介
选是电感传感器中自感式传感器。自感式传感器实质上是一种带气隙铁心线圈。按磁路几何参数变化形式不同，当前惯用自感式传感器有变气隙式、变面积式与螺管式三种；按磁路构造型式又有E型或罐型等等；按构成方式分，有单一式与差动式两种。
图3-3为一种简朴自感式传感器，它由线圈、铁心和衔铁等构成。当衔铁随被测量变化而上、下移动时，铁心气隙、磁路磁阻随之变化，引起线圈电感量变化，然后通过测量电路转换成与位移成比例电量，实现了非电量到电量变换。可见，这种传感器实质上是一种具备可变气隙铁心线圈。
线圈
铁心
衔铁

图3-3 变气隙式自感传感器          3-4  传感器线圈等效电路
    类似于上述自感式传感器，变磁阻式传感器普通都具备铁心线圈或空心线圈。将传感器线圈等效成图3-4所示等效电路。
三、电感传感器选取
我选用是TURCK 图尔克 BI1.5-EG08-AN6X 电感式传感器。这种电感式传感器通过高频交流电磁场以无磨损和非接触方式检测金属物体，对普通传感器 而言，磁场由绕在铁氧体芯上LC振荡电路产生。它应用范畴极为广泛，可应用在恶劣气候条件，深冷系统，户外应用，金属锻造、玻璃行业、食品行业、机械行业。
从下列性能数据也可以看出它有诸多长处：
1、额定工作值按EN 60947-5-6原则定义为：Uo=8，2VDC Ri=1000欧姆
2、反极性保护
3、滞后H1....10%
4、温度漂移
5、<±10%（普通温度范畴-20....+70℃）
6、<±20%（扩展温度范畴-40/25....+100/120℃）
7、重复精度R<2%

3.2.2光电传感器简介
一、光电传感器工作原理
光电传感器是指可以将可见光转换成某种电量传感器。光敏二极管是最常用光传感器。光敏二极管外型与普通二极管同样，只是它管壳上开有一种嵌着玻璃窗口，以便于光线射入，为增长受光面积，PN结面积做得较大，光敏二极管工作在反向偏置工作状态下，并与负载电阻相串联，当无光照时，它与普通二极管同样，反向电流很小（〈µA），称为光敏二极管暗电流。当有光照时，载流子被激发，产生电子-空穴，称为光电载流子。在外电场作用下，光电载流子参于导电，形成比暗电流大得多反向电流，该反向电流称为光电流。光电流大小与光照强度成正比，于是在负载电阻上就能得到随光照强度变化而变化电信号。
光敏三极管除了具备光敏二极管能将光信号转换成电信号功能外，尚有对电信号放大功能。光敏三级管外型与普通三极管相差不大，普通光敏三极管只引出两个极——发射极和集电极，基极不引出，管壳同样开窗口，以便光线射入。为增大光照，基区面积做得很大，发射区较小，入射光重要被基区吸取。工作时集电结反偏，发射结正偏。在无光照时管子流过电流为暗电流Iceo=（1+β）Icbo（很小），比普通三极管穿透电流还小；当有光照时，激发大量电子-空穴对，使得基极产生电流Ib增大，此刻流过管子电流称为光电流，集电极电流Ic=（1+β）Ib，可见光电三极管要比光电二极管具备更高敏捷度。
二、光电传感器应用
光电传感器是一种小型电子设备，它可以检测出其接受到光强变化。初期用来检测物体有无光电传感器是一种小金属圆柱形设备，发射器带一种校准镜头，将光聚焦射向接受器，接受器出电缆将这套装置接到一种真空管放大器上。在金属圆筒内有一种小白炽灯做为光源。这些小而结实白炽灯传感器就是今天光电传感器雏形。
　　发光二极管最早出当前19世纪60年代，当前咱们可以经常在电气和电子 到这些二极管做为批示灯来用。LED就是一种半导体元件，其电气性能与普通二极管相似，不同之处在于当给LED通电流时，它会发光。由于LED是固态，因此它能延长传感器使用寿命。因而使用LED光电传感器能被做得更小，且比白炽灯传感器更可靠。不象白炽灯那样，LED抗震动抗冲击，并且没有灯丝。此外，LED所发出光能只相称于同尺寸白炽灯所产生光能一某些。（激光二极管除外，它与普通LED原理相似，但能产生几倍光能，并能达到更远检测距离）。LED能发射人眼看不到红外光，也能发射可见绿光、黄光、红光、蓝光、蓝绿光或白光。
三、光电传感器选取　
对于光电传感器选用是当前市场上流行Autonice系列BUD-50S型号光电开关，由于它有如下几方面长处：
（1）超小型，可在狭小空间安装。
（2）不受探测物体自身色彩影响，优质探测能力。
（3）内装计时器，易于调节应答时间(关断延时时间：0.1～2秒如下→VR调节)。
（4）不受背景物影响。
（5）内装控制输出过电流保护线路。
（6）内装电源逆连接保护线路。

3.2.3 电容传感器简介
电容式传感器是将被测非电量变化转换为电容量变化一种传感器。构造简朴、高辨别力、可非接触测量，并能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作，这是它独特长处。随着集成电路技术和计算机技术发展，促使它扬长避短，成为一种很有发展前程传感器。
由绝缘介质分开两个平行金属板构成平板电容器，当忽视边沿效应影响时，其电容量与真空介电常数ε0 (8.854×10－12F/m)、极板间介质相对介电常数εr、极板有效面积A以及两极板间距离δ关于：
                                        (3-1)
若被测量变化使式中δ、A、εr三个参量中任意一种发生变化时，都会引起电容量变化，再通过测量电路就可转换为电量输出。因而，电容式传感器可分为变极距型、变面积型和变介质型三种类型。下面我只简介了变极距型、变面积型传感器。
一、变极距型电容传感器
图3-5为传感器原理图。当传感器εr和A为常数，初始极距为δ0，其初始电容量C0为：

3-5 变极距型电容传感器原理图
                                             (3-2)
变极距型电容传感器只有在|Δδ0/δ0|很小(小测量范畴)时，才有近似线性输出。敏捷度S与初始极距δ0平方成反比，故可用减少δ0办法来提高敏捷度。例如在电容式压力传感器中，常取δ0＝0.1～0.2mm，C0在20～100pF之间。由于变极距型辨别力极高，可测小至0.01μm线位移，故在微位移检测中应用最广。差动式比单极式敏捷度提高一倍，且非线性误差大为减小。由于构造上对称性，它还能有效地补偿温度变化所导致误差。
二、变面积型电容传感器
原理构造如图3-6所示。它与变极距型不同是，被测量通过动极板移动，引起两极板有效覆盖面积A变化，从而得到电容变化。设动极板相对定极板沿长度方向平移时，则电容为：
                                  (3-3)

(a)单片式 (b)中间极移动式
图3-6 变面积型电容传感器原理图
变面积型电容传感器与变极距型相比，其敏捷度较低。因而，在实际应用中，也采用差动式构造，以提高敏捷度。角位移测量用差动式构造，设A、B为同一平(柱)面而形状和尺寸均相似且互相绝缘定极板。动极板C平行于A、B，并在自身平(柱)面内绕O点摆动。从而变化极板间覆盖有效面积，传感器电容随之变化。C初始位置必要保证与A、B初始电容值相似。
   三、在设计中选取电容传感器是武汉超荣电子有限公司供应电容式接近传感器CCJ/CRJ系列。重要是由于它有如下长处：电容式接近开关CCJ/CRJ系列具备各种电源、响应频率快等特点，能可靠检测金属、非金属。用于工业控制非金属检测定位、限位以及料位、液位检测。输出有NPN输出、PNP输出、电压0－5DVC；0－30DVC输出、90－260VAC，检测距离从4mm-25mm不等。

3.2.4 颜色传感器简介
考虑到本次设计是推出式物流分拣装置及分拣信号自动辨认系统设计，分拣装置采用动力式皮带输送装置，驱动装置是选用电动机。在分拣系统中信号采集最后一某些重要依托色敏传感器。由于各个物块颜色不同，依照颜色值变化能分清与否要实行分拣操作。由于只规定分拣系统能辨别颜色值变化，而对物品颜色标定没有详细规定。详细颜色测量方式有三种：直接式、透射式、反射式,考虑到系统用在物品分拣系统上，因此使用反射式测量方式。
在分拣支路上安装色敏传感器，通过调节色敏传感器工作点，进行颜色测定期，须对信号采集电路信号输出大小进行计算，得出被测物块颜色值，把所测颜色值同PLC中物块颜色值进行比较，得到它们之间最有关值，拟定所测值颜色。如果需要分拣则驱动气动执行机构。
本设计分析了当前市场上应用极为广泛颜色传感器类型和每种颜色传感器应用场合，以选取最适合在本设计中所能应用传感器。当前，用于颜色辨认传感器有两种基本类型（都属于光电式）：其一是色标传感器，它使用一种白炽灯光源或单色LED光源；其二是RGB（红绿蓝）颜色传感器，它检测目的物体对三基色反射比率，从而鉴别物体颜色。此类装置许多是温反射型、光束型和光纤型，封装在各种金属和聚碳酸酯外壳中。典型输出涉及：NPN和PNP、继电器和模仿输出。
RGB颜色传感器对相似颜色和色调检测可靠性较高。它是通过测量构成物体颜色三基色反射比率实现颜色检测。由于这种颜色检测法精密度极高，因此RGB传感器能精确区别极其相似颜色，甚至相似颜色不同色调。
普通RGB传感器均有红、绿、蓝三种光源。三种光通过同一透镜发射后被目的物体反射。光被反射或吸取量值取决于物体颜色。RGB传感器有两种测量模式。一种是分析红、绿、蓝光比例。由于检测距离无论如何变化，只能引起光强变化，而三种颜色光比例不会变，因而，虽然在目的有机械振动场合也可以检测。 第二种模式是运用红绿蓝三基色反射光强度实现检测目。运用这种模式可实现微小颜色鉴别检测，但传感器会受目的机械位置影响。 无论应用哪种模式，大多数RGB传感器均有导向功能，使其非常容易设立。这种传感器大多数均有内建某种形式图表和阀值，运用它可拟定操作特性。
色标传感器惯用于检测特定色标或物体上斑点，它是通过与非色标区相比较来实现色标检测，而不是直接测量颜色。色标传感器实际是一种反向装置，光源垂直于目的物体安装，而接受器与物体成锐角方向安装，让它只检测来自目的物体散射光，从而避免传感器直接接受反射光，并且可使光束聚焦很窄。白炽灯和单色光源都可用于色标检测。
颜色传感器种类诸多，仔细考虑了一下，还是决定选取CS系列颜色传感器中CS3型。测量范畴是60mm，可辨别三种颜色，工作温度是-10～55℃；工作频率是250Hz；输出方式是PNP；工作电源12～30VDC。应用范畴：CS系列色彩检测器是应用于自动化生产线上色彩测量传感器，具备测量速度快、辨别率高、不受外界光线干扰且不必任何保养特点。可非接触监控彩色及透明物体。重要应用于印刷品、包装标签、填充物、包装记号、商标、零件辩识和分类。

3.3 电动机某些

本设计选用是三相异步电动机。当前较惯用交流电动机有两种：1、三相异步电动机。2、单相交流电动机。第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上。
三相异步电动机要旋转起来先决条件是具备一种旋转磁场，三相异步电动机定子绕组就是用来产生旋转磁场。单相电源相与相之间电压在相位上是相差120度，三相异步电动机定子中三个绕组在空间方位上也互差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一种旋转磁场，旋转磁场在空间旋转一周，即旋转磁场旋转速度与电流变化是同步。旋转磁场转速为：

n=60f/P （3-4）

式中f为电源频率、P是磁场磁极对数、n单位是：每分钟转数。依照此式咱们懂得，电动机转速与磁极数和使用电源频率关于，为此，控制交流电动机转速有两种办法：1、变化磁极法；2、变频法。以往多用第一种办法，当前则运用变频技术实现对交流电动机无级变速控制。
旋转磁场旋转方向与绕组中电流相序关于。相序A、B、C顺时针排列，磁场顺时针方向旋转，若把三根电源线中任意两根对调，例如将B相电流通入C相绕组中，C相电流通入B相绕组中，则相序变为：C、B、A，则磁场必然逆时针方向旋转。运用这一特性咱们可很以便地变化三相电动机旋转方向。定子绕组产生旋转磁场后，转子导条（鼠笼条）将切割旋转磁场磁力线而产生感应电流，转子导条中电流又与旋转磁场互相作用产生电磁力，电磁力产生电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方向以n1转速旋转起来。普通状况下，电动机实际转速n1低于旋转磁场转速n。由于假设n和n1相似，则转子导条与旋转磁场就没有相对运动，就不会切割磁力线，也就不会产生电磁转矩，因此转子转速n1必然不大于n。为此咱们称三相电动机为异步电动机。
相对于本分拣系统设立规定我选用浙江省瑞安市金龙调速电机厂生产YS系YS 8024型号三相异步电动机。它按照国标设计制造，具备高效、节能、噪声低、振动小、寿命长、维护以便、起动转矩大等特点，采用B级绝缘，外壳防护级别为IP44，冷却方式为IC411，额定电压为380V，额定频率为50Hz，额定功率为750W。

3.4 空气压缩机

空气压缩机是本材料分拣系统装置中不可缺少某些 ，它是将电动机机械能转换成气体压力能装置，是压缩空气气压发生装置。空气压缩机种类诸多，按工作原理可分为容积型压缩机和速度型压缩机。容积型压缩机工作原理是压缩气体体积，使单位体积内气体分子密度增长以提高压缩空气压力；速度型压缩机工作原理是提高气体分子运动速度，使气体分子具备动能转化为气体压力能，从而提高压缩空气压力。
空气压缩机选取重要根据气动系统工作压力和流量。气源工作压力应比气动系统中最高工作压力高20%左右，由于要考虑供气管道沿程损失和局部损失。如果系统中某些地方工作压力规定较低，可以采用减压阀来供气。空气压缩机额定排气压力分为低压（0.7~1.0MPa）、中压（1.0~10MPa）、高压（10~100MPa）和超高压（100MPa以上）。    
基于本分拣系统工作规定选用是威普德尔工业机械系列原则型GL-2.0涡轮空气压缩机，产品性能优越，效率高，运营可靠。重要是由于它 体积少、重量轻、构造精密、运动部件少、无磨损。此外尚有：
（1）安装简朴
    产品出厂时，机器内已添加足量专用油，因此安装就位，就可以自动运营。
（2）节约电力
机器操控是由系统伍自动调节，特别GL-X4.0双涡轮供气或单机供气，大幅
减少运营耗电量达60%真正做到高效节能。
（3）节约易耗品
特殊设计双柱形油气罐，罐内构筑各种立面，使油气混合气体在罐内经多次 分离但又不产生都市降，减小油雾，延长加油周期和油雾分离器使用时间，使用权其能长时间输出含油量低于3PPM压缩空气。
（4）超级润滑油
 特殊配方和添加剂合成GL-X系列空气压缩机开发超级润滑油，客观存在润滑性能，密封性能，冷却性能，降噪和防腐蚀等方面均有良好体现，在高温时热稳定性和抗氧化性使涡轮压缩机在各种高温、高压、超负载实验中都能保持最佳状态。

第4章 基于PLC材料分拣系统软件某些设计

本课题是关于材料分拣系统设计。本设计采用可编程序控制器对分拣某些进行控制。最初研制生产PLC重要用于代替老式由继电器接触器构成控制装置。它们运营方式是不同：继电器控制装置采用硬接线逻辑并行运营方式，即如果这个继电器线圈通电或断电，该继电器所有触点在继电器控制线路那个位置会及时同步动作。PLCCPU则采用顺序逻辑扫描顾客程序串行运营方式，即如果一种逻辑线圈被接通或断开，该线圈程序中所有触点（涉及起常开或常闭触点）不会及时动作，必要等到扫描到该触点时才会动作。而顾客最惯用编程语言就是梯形图，梯形图就是从继电器控制电路图演变而来，以图形符号及其互相之间互有关系表达互有关系。
梯形图编程是各种PC通用方式。尽管各种PC指令系统以及指令助记符不完全相似，但梯形图设计办法基本上是相似。一方面，梯形图按自上而下，从左至右顺序排列，每个继电器为一种逻辑行，即一层阶梯。没一逻辑行起于左母线，终于右母线。继电器线圈与右母线直接相连接，不能在继电器线圈与右母线之间连接其他元素。梯形图中，普通状况下，某个编号继电器线圈只能浮现一次，而继电器接点则可无限引用，既可是常开接点，也可是常闭接点。输入继电器线圈由输入点上外部输入信号驱动。因而，梯形图中输入继电器接点用以表达相应点输入信号。
语句编程也是各种PC通用编程方式。普通是依照梯形图来进行语句表编程。由于PC指令比较简朴，因此语句表编程比较简朴。一方面，对梯形图并列支路编程时，先上后下、先左后右。另一方面，在较复杂梯形图中，常遇到几种逻辑组相串联或相并联状况，其逻辑运算比较复杂，编程时需用接点组串、并联指令，这时需要使用堆栈。
可编程控制器运营时，在系统程序监视下，按常规顺序对系统内部各个任务进行查询、判断和执行，CPU每一种时刻只能执行一种操作，随着时间延伸，一种动作接一种动作顺序执行，这种分时操作过程称为扫描。扫描过程周而复始不断循环。一种扫描过程称为扫描周期。在一种扫描周期内，前面执行成果，立即就可被背面将要执行任务所用。

4.1 材料分拣系统软件设计流程图
本课题规定实现三种物料分拣，分别是铁质物料、铝质物料、红色物料等。本系统采用可编程控制器来控制分拣系统装置。系统开始运营时，第一种光电传感器一方面检测进料槽有无物料，若有开始上料（我设立是每3秒一次把物料推上传送带），之后启动传送带（系统启动时延迟1秒工作）。传送带启动后，物料到达第一种电感传感器传感器开始检测，若是铁块，推下，不是继续前行。到达第二个电容传感器时又开始检测，若是铝块，推下，不是继续往前传送，到达第三个颜色传感器，开始检测，若是带有颜色物块，推下，没有继续前行。第四个传感器是备用传感器，它重要起到把前面漏拣物料分拣下来，只要有物块就推下。这是一种循环过程。若第一种光电传感器没检测到物料