plc和变频器的物料分拣控制系统设计
随着我国工业的急速发展，自动化产业中材料分拣控制系统日趋重要。它在产品质量检测和运输过程中，常常需要根据产品的形状、重量以及质量将其进行分类。本设计采用PLC作为控制器，采用变频器作为传送带的调速装置，采用伺服驱动器控制机械手的位移，按钮模块作为操作面板，上位机组态王可作为远程监控，指示灯画面作为输出显示。建立“上位机监测，下位机控制”的物料分拣控制系统。系统实现了自动送料、自动分拣、自动搬运的循环控制系统、工件随送输送带进行移动时，其速度是可以变化和调整的、本控制系统既可以就地进行启动、停止控制，也可以通过上位机组态软件和整个系统的启动，停止和实时监控运行状况。实验可知，此系统运行可靠，物料在分拣时错误率较低，生产效率明显的升高，劳动力度强度大大下降，具有广泛的应用前景。整个监控系统在实验室调试通过，结果表明该监控系统稳定可行，人机交互良好，达到设计要求。
目 录
第1章 绪 论 1
1.1 本课题设计背景和意义 1
1.2 物料分拣控制系统国内外现状 1
1.3本课题的设计任务 2
第2章 物料分拣控制系统结构介绍及设计方案确定 3
2.1物料分拣控制系统结构介绍 3
2.1.1上料机构 3
2.1.2分拣装置 4
2.1.3伺服定位机构 4
2.2 物料分拣控制系统方案设计 5
第3章 系统的硬件设计 7
3.1 PLC控制模块 7
3.1.2 I/O分配表 8
3.1.3 PLC及扩展模块硬件选择 8
3.1.4 PLC外部接线图 9
3.1 变频器模块 10
3.1.1 变频器的选择 10
3.1.2变频器使用 10
3.3传感器的选型 14
3.4气动元件的选择 16
3.4伺服驱动器模块 17
3.4.1 伺服驱动器简介 17
3.4.2 伺服驱动器选型 17
3.4.3 伺服驱动器控制接口的端子 19
3.4.3伺服驱动器的外部电路设计 19
第4章 系统的软件设计 21
/> 4.1 STEP 7 MicroWIN SP8编程软件 21
4.2 PLC控制程序的设计 22
4.2.1 PLC流程图 22
4.2.2 PLC顺序功能图 24
4.2.4 PLC程序设计 25
4.3 PLC控制程序的调试 30
第5章 上位机监控系统设计 34
5.1 组态王软件的基本功能 34
5.1.1 组态王组成部分 34
5.1.2 制作的一般过程 34
5.2物料分拣控制系统组态软件监控界面设计 34
5.2.1 建立新工程 34
5.2.2 界面设计 34
5.2.3外部设备的定义 35
5.2.4 构造数据库 36
5.3动画连接设计 37
5.3.1变量设定 37
5.3.1 命令语言编写 40
5.4 组态王软件调试 40
总 结 43
参考文献 44
附录 45
致 谢 53
第1章 绪 论
1.1 本课题设计背景和意义
在分拣系统中传感器与气缸，能大量代替单调往复和高精度要求的工作，在先进制造领域中扮演着很重要的角色。不仅可以搬运货物、分拣物品、代替人工操作。能够实行生产的自动化和机械化，可以在腐蚀、高温和有毒气体等恶劣条件下工作以保护人生安全，能大规模应用在机械制造、电子、冶金、轻工业与原子能等部门。分料设备在物料分拣中有着重要的作用，有的设备选用气动、有的选择电机转动来分拣。
为了适应工业要求，本课题研究开发PLC对物料分拣系统控制的设计，并且通过高精度高的传感器，对物料进行分拣，适用于能变换物料种类的中小批量自动化生产，可以大规模应用与柔性生产线。采用PLC进行控制，这是一套自动材料工艺分类，可以部分代替手工工作的危险，并且在物料发生变化或者需要对物料传感器、气缸重新分配时，能快速的改动或者重新设计相关的部件，提高了工作效率，降低了操作成本。
1.2 物料分拣控制系统国内外现状
纵观国内与国外的物料分拣系统应用的相关情况可以发现，国外物流配送中心或者工厂生产中倾向于使用自动化程度很高的物料分拣系统，并且应用也很广泛。但是在中国，因为物流行业起步晚，在物料分拣控制系统中人工操作的比例较高。虽然物料自动分拣系统有着许多优点，但是这要求企业或者工厂必须拥有一定的技术和经济的条件，在发达国家的某些行业中不使用自动物料分拣控制系统的这种情况也是很普遍的。这其中有两个主要原因：首先是一次性投资太大，早起投入回收慢。分拣系统设备复杂，投资与运营的成本很高，需要有可靠的货源作为保证，或许只有规模较大的企业或者专业的物流公司才有这样的实力来进行投资，规模小的企业可能就无能为力。其次是物料分拣系统对商品的外部包装有着很高的要求。为使大多数商品都可以用机械进行自动分拣，需采取类似推行标准化的外部包装、分拣货物按照统一的外部包装特点自定义排序设备等等二次措施。但是但如果所有商品供应商采用的包装标准状态是非常困难的，自定义排序设备将使硬件成本和提高分选设备，更特别的是，通用性较差。
尽管自动化物料分拣控制系统有着自身的局限性，但随着科技和经济水平的提高，一切都要求效率，所以高效率的自动化物料分拣控制系统和设备越来越被企业和工厂重视。而本设计就是针对自动化物料分拣设计了一个由PLC控制的分拣系统，该系统组成的设备在安全运行的同时又大大提高物料分拣的效率。
1.3本课题的设计任务
1.3.1 任务要求
（1）自动送料、自动分拣、自动搬运的循环控制系统。
（2）工件随送输送带进行移动时，其速度是可以变化和调整的。
（3）本控制系统既可以就地进行启动、停止控制，也可以通过上位机组态软件和整个系统的启动，停止和实时监控运行状况。
（4）根据物料分拣控制系统的功能要求，确定系统需要的输入、输出设备。
（5）选择适合的PLC类型、确定I/O的点数，书写I/O分配表。
（6）绘制输入输出端子的接线图。
（7）按照工作要求设计物料分拣控制系统的梯形图程序。
（8）完成分拣过程监控界面开发和动画组态，要求运行过程形象直观，接近现场场景。
1.3.2主要工作
采用S7200PLC和组态王构建“上位机监测，下位机控制”，主要完成以下几个任务：
（1）分析物料分拣控制系统的工艺流程，学习并掌握S7200PLC和组态王的使用方法。
目 录
第1章 绪 论 1
1.1 本课题设计背景和意义 1
1.2 物料分拣控制系统国内外现状 1
1.3本课题的设计任务 2
第2章 物料分拣控制系统结构介绍及设计方案确定 3
2.1物料分拣控制系统结构介绍 3
2.1.1上料机构 3
2.1.2分拣装置 4
2.1.3伺服定位机构 4
2.2 物料分拣控制系统方案设计 5
第3章 系统的硬件设计 7
3.1 PLC控制模块 7
3.1.2 I/O分配表 8
3.1.3 PLC及扩展模块硬件选择 8
3.1.4 PLC外部接线图 9
3.1 变频器模块 10
3.1.1 变频器的选择 10
3.1.2变频器使用 10
3.3传感器的选型 14
3.4气动元件的选择 16
3.4伺服驱动器模块 17
3.4.1 伺服驱动器简介 17
3.4.2 伺服驱动器选型 17
3.4.3 伺服驱动器控制接口的端子 19
3.4.3伺服驱动器的外部电路设计 19
第4章 系统的软件设计 21
/> 4.1 STEP 7 MicroWIN SP8编程软件 21
4.2 PLC控制程序的设计 22
4.2.1 PLC流程图 22
4.2.2 PLC顺序功能图 24
4.2.4 PLC程序设计 25
4.3 PLC控制程序的调试 30
第5章 上位机监控系统设计 34
5.1 组态王软件的基本功能 34
5.1.1 组态王组成部分 34
5.1.2 制作的一般过程 34
5.2物料分拣控制系统组态软件监控界面设计 34
5.2.1 建立新工程 34
5.2.2 界面设计 34
5.2.3外部设备的定义 35
5.2.4 构造数据库 36
5.3动画连接设计 37
5.3.1变量设定 37
5.3.1 命令语言编写 40
5.4 组态王软件调试 40
总 结 43
参考文献 44
附录 45
致 谢 53
第1章 绪 论
1.1 本课题设计背景和意义
在分拣系统中传感器与气缸，能大量代替单调往复和高精度要求的工作，在先进制造领域中扮演着很重要的角色。不仅可以搬运货物、分拣物品、代替人工操作。能够实行生产的自动化和机械化，可以在腐蚀、高温和有毒气体等恶劣条件下工作以保护人生安全，能大规模应用在机械制造、电子、冶金、轻工业与原子能等部门。分料设备在物料分拣中有着重要的作用，有的设备选用气动、有的选择电机转动来分拣。
为了适应工业要求，本课题研究开发PLC对物料分拣系统控制的设计，并且通过高精度高的传感器，对物料进行分拣，适用于能变换物料种类的中小批量自动化生产，可以大规模应用与柔性生产线。采用PLC进行控制，这是一套自动材料工艺分类，可以部分代替手工工作的危险，并且在物料发生变化或者需要对物料传感器、气缸重新分配时，能快速的改动或者重新设计相关的部件，提高了工作效率，降低了操作成本。
1.2 物料分拣控制系统国内外现状
纵观国内与国外的物料分拣系统应用的相关情况可以发现，国外物流配送中心或者工厂生产中倾向于使用自动化程度很高的物料分拣系统，并且应用也很广泛。但是在中国，因为物流行业起步晚，在物料分拣控制系统中人工操作的比例较高。虽然物料自动分拣系统有着许多优点，但是这要求企业或者工厂必须拥有一定的技术和经济的条件，在发达国家的某些行业中不使用自动物料分拣控制系统的这种情况也是很普遍的。这其中有两个主要原因：首先是一次性投资太大，早起投入回收慢。分拣系统设备复杂，投资与运营的成本很高，需要有可靠的货源作为保证，或许只有规模较大的企业或者专业的物流公司才有这样的实力来进行投资，规模小的企业可能就无能为力。其次是物料分拣系统对商品的外部包装有着很高的要求。为使大多数商品都可以用机械进行自动分拣，需采取类似推行标准化的外部包装、分拣货物按照统一的外部包装特点自定义排序设备等等二次措施。但是但如果所有商品供应商采用的包装标准状态是非常困难的，自定义排序设备将使硬件成本和提高分选设备，更特别的是，通用性较差。
尽管自动化物料分拣控制系统有着自身的局限性，但随着科技和经济水平的提高，一切都要求效率，所以高效率的自动化物料分拣控制系统和设备越来越被企业和工厂重视。而本设计就是针对自动化物料分拣设计了一个由PLC控制的分拣系统，该系统组成的设备在安全运行的同时又大大提高物料分拣的效率。
1.3本课题的设计任务
1.3.1 任务要求
（1）自动送料、自动分拣、自动搬运的循环控制系统。
（2）工件随送输送带进行移动时，其速度是可以变化和调整的。
（3）本控制系统既可以就地进行启动、停止控制，也可以通过上位机组态软件和整个系统的启动，停止和实时监控运行状况。
（4）根据物料分拣控制系统的功能要求，确定系统需要的输入、输出设备。
（5）选择适合的PLC类型、确定I/O的点数，书写I/O分配表。
（6）绘制输入输出端子的接线图。
（7）按照工作要求设计物料分拣控制系统的梯形图程序。
（8）完成分拣过程监控界面开发和动画组态，要求运行过程形象直观，接近现场场景。
1.3.2主要工作
采用S7200PLC和组态王构建“上位机监测，下位机控制”，主要完成以下几个任务：
（1）分析物料分拣控制系统的工艺流程，学习并掌握S7200PLC和组态王的使用方法。
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