信捷plc的智能检验分拣系统的设计【字数：13814】
摘 要随着科学技术的快速发展，智能与自动化已经成为工业发展的主要趋势，高度的自动化车间以极少的人工甚至是无人化作业，便能以极高的效率与准确率完成工作。以高精度的自动化设备代替人工是企业增收的不二之选。本课题以对金属工件的检验分拣系统的设计为背景，以信捷XC3-24RT-E型号的PLC作为核心控制器，通过程序算法控制三轴平台，PLC通过RS485接口利用MODBUS通讯协议接收智能相机发出的检验工件的结果。PLC本体支持两路高速脉冲输出，通过程序控制三台伺服电动机进行分拣工作，不增加运动模块，节约了成本。运用触摸屏作为上位机，通过RS232接口利用MODBUS通讯协议与PLC进行通信，可以对整个系统的运行情况进行监控，能够实时、直观的反映系统工作情况，使得操作更为简便。经过本次的设计，系统能够通过智能相机完成金属材质的大螺母、小螺母以及矩形工件尺寸的测量，并且使用三轴伺服平台将尺寸合格的工件分类存放，将尺寸不合格的工件集中存放，上位机能够监控整个系统。本系统能够减轻操作人员的工作压力，减少企业人力成本。
目 录
1.绪论 1
1.1课题研究的背景与意义 1
1.2课题研究的现状与趋势 1
1.3课题的主要任务目标 2
1.4本章小结 3
2.系统整体方案设计 4
2.1总体方案设计 4
2.1.1硬件方案 4
2.2.2软件方案 5
2.2系统动作流程 5
2.3本章小结 6
3.系统硬件设计 7
3.1系统主电路设计 7
3.2系统控制电路设计 7
3.3 PLC硬件选型 8
3.4 PLC I/0分配 8
3.5智能相机系统设计 9
3.6伺服系统接口电路 10
3.6.1伺服驱动器接线 10
3.6.2伺服驱动器面板调节 11
3.7设备清单 11
3.8本章小结 12
4.软件设计 13
4.1系统整体流程叙述 13
4.2 PLC内部资源分配 13
4.3 PLC程序设计 14< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
br /> 4.3.1数据采集部分程序 14
4.3.2脉冲使能部分程序 15
4.3.3三轴平台回原点程序 16
4.3.5三轴平台工作部分程序 18
4.4智能相机配置 22
4.5本章小结 25
5.上位机设计 26
5.1触摸屏简介 26
5.2触摸屏资源分配 26
5.3触摸屏画面 26
5.4本章小结 28
6.系统调试与分析 29
6.1检验部分调试 29
6.2分拣部分调试 30
6.3本章小结 33
7.总结与展望 34
参考文献 35
附录 36
附录一PLC程序 36
2、分拣运行程序 36
1、数据采集部分程序 48
附录二系统实物图 48
致谢 50
1.绪论
1.1课题研究的背景与意义
一个企业的发展离不开员工的努力，但是人力成本是企业一项很大的开销，甚至是最大的一笔支出，所以很多企业想要通过裁员的方式来实现增收，然而却出现了生产力不足的情况，起到了反效果。另外的一个问题也让企业的管理者颇为苦恼，人始终都是人，人会累、会出错，尤其是任务重的时候可能会加班，出错率会更高。一条生产线的某一个环节出错会导致一系列的问题，公司的业绩、收益自然会收到影响，因此以机器替换人工是企业增收创益的不二之选。
减轻人力负担甚至无需人的参与是自动化的最终目的，也是从事自动化研究人员的崇高目标。以自动化设备代替人工实现增收是目前大多数企业的选择，智能检验分拣设备是将检验与分拣结合为一体，在许多人力无法工作的场所能够代替人来工作，例如炼钢炉的高温环境，极度寒冷，有毒，有腐蚀性的场所，自动化设备都能够完成，受到大量企业的青睐。
企业想要出售产品就要保证产品合格，良好的产品是企业最好的招牌，所以产品在入库之前就必须对其指标进行检测，将不合格产品剔除。而且一个企业一般不会只生产一种产品，所以产品检验结束之后需要对产品进行分类存放，也就是分拣，最后合格品分类入库。
智能检验分拣系统就可以完成对产品的检验与分拣的工作，此系统是以PLC为基础的自动化设备，最大的特点是“智能”，整个系统集检验与分拣于一体，主要是对工厂产品进行检验之后将不同产品的合格品分类存放，不合格品集中存放。整个过程无需人为干涉，向”无人化车间”迈出一大步。
1.2课题研究的现状与趋势
如今我国各方面都发展迅速，但我们始终都是一个发展中国家，自动分拣系统在我国起步较晚，相较西方国家还是有很大差距的。
自1945年开始西方发达国家便开始发展自动分拣系统了，自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口四部分组成，它们通过计算机网络联结在一起，配合人工控制及相应的人工处理环节构成一个完整的分拣系统[1]。这样的系统只需极少的管理员，符合西方国家人力少的国情，所以得到了重视，能够快速发展，另外电子标签的普遍使用大大提高了分拣的效率与分拣的形式。
我国自动分拣技术起步比较晚，在分拣系统与技术相较于西方国家要落后不少，在很多场所还是使用人力来进行分拣。分拣技术主要应用在快递行业，国内的快递行业主要掌握在几家公司手中。而且分拣设备前期投资极大，一般的中小型企业也不愿意斥巨资开发分拣系统，所以国内的分拣技术很难发展普及。
随着中国国力强盛，中西方技术交流增多，中国在分拣技术方面向西方发达国家虚心求教，并且在此基础上潜心研发，分拣技术也得到了长足的进步。如今人力成本极高，不少企业也开始引进分拣系统以减少人工。未来智能分拣系统将应用于各行各业，分拣技术也会得到同步发展。
1.3课题的主要任务目标
本课题主要实现对金属的检测与分拣的功能。使用智能相机检验金属材质的大螺母、小螺母、以及矩形工件的尺寸，每种工件都最大最小极限尺寸样本。智能相机系统搭建完成后测得大螺母六条边最大最小极限尺寸样本值为180.0与160.0，六个角最大最小极限尺寸样本测得值为120.9与120.0，螺纹孔半径最大最小极限尺寸样本测得值为93.0与96.9。所以大螺母合格工件的尺寸范围是：边长160.0180.0，角度120.0120.9，螺纹孔半径93.096.0.通过同样的方法测得小螺母合格工件的尺寸范围是：边长146.0160，角度120.0120.9，螺纹孔半径80.080.3;矩形合格工件工件的尺寸范围是：长100.0105.0，宽67.070.0。被检测工件的所有被测值同时合格时，此工件才是合格工件，如图11所示。智能相机将被测工件检验出的结果传送到光源控制器，光源控制器通过RS485接口传送到PLC，完成工件检验的工作。
目 录
1.绪论 1
1.1课题研究的背景与意义 1
1.2课题研究的现状与趋势 1
1.3课题的主要任务目标 2
1.4本章小结 3
2.系统整体方案设计 4
2.1总体方案设计 4
2.1.1硬件方案 4
2.2.2软件方案 5
2.2系统动作流程 5
2.3本章小结 6
3.系统硬件设计 7
3.1系统主电路设计 7
3.2系统控制电路设计 7
3.3 PLC硬件选型 8
3.4 PLC I/0分配 8
3.5智能相机系统设计 9
3.6伺服系统接口电路 10
3.6.1伺服驱动器接线 10
3.6.2伺服驱动器面板调节 11
3.7设备清单 11
3.8本章小结 12
4.软件设计 13
4.1系统整体流程叙述 13
4.2 PLC内部资源分配 13
4.3 PLC程序设计 14< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
br /> 4.3.1数据采集部分程序 14
4.3.2脉冲使能部分程序 15
4.3.3三轴平台回原点程序 16
4.3.5三轴平台工作部分程序 18
4.4智能相机配置 22
4.5本章小结 25
5.上位机设计 26
5.1触摸屏简介 26
5.2触摸屏资源分配 26
5.3触摸屏画面 26
5.4本章小结 28
6.系统调试与分析 29
6.1检验部分调试 29
6.2分拣部分调试 30
6.3本章小结 33
7.总结与展望 34
参考文献 35
附录 36
附录一PLC程序 36
2、分拣运行程序 36
1、数据采集部分程序 48
附录二系统实物图 48
致谢 50
1.绪论
1.1课题研究的背景与意义
一个企业的发展离不开员工的努力，但是人力成本是企业一项很大的开销，甚至是最大的一笔支出，所以很多企业想要通过裁员的方式来实现增收，然而却出现了生产力不足的情况，起到了反效果。另外的一个问题也让企业的管理者颇为苦恼，人始终都是人，人会累、会出错，尤其是任务重的时候可能会加班，出错率会更高。一条生产线的某一个环节出错会导致一系列的问题，公司的业绩、收益自然会收到影响，因此以机器替换人工是企业增收创益的不二之选。
减轻人力负担甚至无需人的参与是自动化的最终目的，也是从事自动化研究人员的崇高目标。以自动化设备代替人工实现增收是目前大多数企业的选择，智能检验分拣设备是将检验与分拣结合为一体，在许多人力无法工作的场所能够代替人来工作，例如炼钢炉的高温环境，极度寒冷，有毒，有腐蚀性的场所，自动化设备都能够完成，受到大量企业的青睐。
企业想要出售产品就要保证产品合格，良好的产品是企业最好的招牌，所以产品在入库之前就必须对其指标进行检测，将不合格产品剔除。而且一个企业一般不会只生产一种产品，所以产品检验结束之后需要对产品进行分类存放，也就是分拣，最后合格品分类入库。
智能检验分拣系统就可以完成对产品的检验与分拣的工作，此系统是以PLC为基础的自动化设备，最大的特点是“智能”，整个系统集检验与分拣于一体，主要是对工厂产品进行检验之后将不同产品的合格品分类存放，不合格品集中存放。整个过程无需人为干涉，向”无人化车间”迈出一大步。
1.2课题研究的现状与趋势
如今我国各方面都发展迅速，但我们始终都是一个发展中国家，自动分拣系统在我国起步较晚，相较西方国家还是有很大差距的。
自1945年开始西方发达国家便开始发展自动分拣系统了，自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口四部分组成，它们通过计算机网络联结在一起，配合人工控制及相应的人工处理环节构成一个完整的分拣系统[1]。这样的系统只需极少的管理员，符合西方国家人力少的国情，所以得到了重视，能够快速发展，另外电子标签的普遍使用大大提高了分拣的效率与分拣的形式。
我国自动分拣技术起步比较晚，在分拣系统与技术相较于西方国家要落后不少，在很多场所还是使用人力来进行分拣。分拣技术主要应用在快递行业，国内的快递行业主要掌握在几家公司手中。而且分拣设备前期投资极大，一般的中小型企业也不愿意斥巨资开发分拣系统，所以国内的分拣技术很难发展普及。
随着中国国力强盛，中西方技术交流增多，中国在分拣技术方面向西方发达国家虚心求教，并且在此基础上潜心研发，分拣技术也得到了长足的进步。如今人力成本极高，不少企业也开始引进分拣系统以减少人工。未来智能分拣系统将应用于各行各业，分拣技术也会得到同步发展。
1.3课题的主要任务目标
本课题主要实现对金属的检测与分拣的功能。使用智能相机检验金属材质的大螺母、小螺母、以及矩形工件的尺寸，每种工件都最大最小极限尺寸样本。智能相机系统搭建完成后测得大螺母六条边最大最小极限尺寸样本值为180.0与160.0，六个角最大最小极限尺寸样本测得值为120.9与120.0，螺纹孔半径最大最小极限尺寸样本测得值为93.0与96.9。所以大螺母合格工件的尺寸范围是：边长160.0180.0，角度120.0120.9，螺纹孔半径93.096.0.通过同样的方法测得小螺母合格工件的尺寸范围是：边长146.0160，角度120.0120.9，螺纹孔半径80.080.3;矩形合格工件工件的尺寸范围是：长100.0105.0，宽67.070.0。被检测工件的所有被测值同时合格时，此工件才是合格工件，如图11所示。智能相机将被测工件检验出的结果传送到光源控制器，光源控制器通过RS485接口传送到PLC，完成工件检验的工作。
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