洛阳理工学院毕业设计（论文）
第2章 材料分拣系统方案分析
2.1 用户I/O设备及所需PLC的I/O点数
根据前述要求可知PLC需要以下一些输出端：分别是绿灯（待机控制）、红灯（禁止下料提示）、黄灯（允许下料指示）、和蜂鸣器（气缸未复位提示）的4个输出端、6个气缸伸出（退回）的输出端，以及电动机运转/停止与低速运行控制的2个输出端，总共需要12个输出端。PLC所需要的输入信号端有：1个检测是否下料的输入端口，3个能检测材料类型的输入端口，2个自动分拣系统的待机控制与停机控制的输出端口，6个气缸伸出（复位）检测输入端口，这样就一共需要12个输入端。所以要选用输入点的个数≥11、输出点的个数≥12的PLC。I/O接点的分配如表2-1所示：
表2-1 I/O接点分配 输入 X000 X001 X002 X003 X004 X005 X006 X007 X010 X011 X012 X013 待机控制 停机控制 位置Ⅰ下料检测 位置Ⅱ绿色木块检测 位置Ⅲ塑料检测 位置Ⅳ铁检测 气缸A伸出检测 气缸A复位检测 气缸B伸出检测 气缸B复位检测 气缸C伸出检测 气缸C复位检测 5
输出 Y000 Y001 Y002 Y003 提示 Y004 Y005 Y006 Y007 Y010 Y011 Y013 Y014 气缸A伸出 气缸A退回 气缸B伸出 气缸B退回 气缸C伸出 气缸C退回 电机运转/停止 电机低速运行 绿灯：待机指示 红灯：禁止下料指示 黄灯：允许下料指示 蜂鸣器：气缸未复位洛阳理工学院毕业设计（论文）
2.2 用户存储容量的选择
存储容量是可编程控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元大小，因此程序容量小于存储容量。PLC用户程序所需内存容量一般与开关量输入、输出点数、模拟量输入输出点数以及用户程序达的编写质量等有关。对于控制较复杂、数据处理量较大的系统，要求存储容量大些。对于同样的系统，不同用户编写的程序可能会使程序长度和执行时间差距很大。对PLC用户程序存储容量的估算，可用下面推荐的经验公式：
存储器总字节数=（开关量I/O点数*10）+（模拟量点数*150） 按经验公式所得的存储器总字节数要考虑25%的余量。因为上面经过分析需要12个输入点，12个输出点，这样就总共24个I/O点数。 因此，存储器总字节数≥24*10=240。
2.3 PLC型号的选择
在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。
在选用PLC型号时应考虑以下几个问题：
1．输出点数是衡量PLC规模大小的重要指标。因此，在选用PLC时，首先要确保有足够的I/O点数，并留有一定的余地，一般可考虑10%-15%的备用量；
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2．存储容量是可编程控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元大小，因此程序容量小于存储容量。PLC用户程序所需内存容量一般与开关量输入、输出点数、模拟量输入输出点数以及用户程序达的编写质量等有关。对于控制较复杂、数据处理量较大的系统，要求存储容量大些。对于同样的系统，不同用户编写的程序可能会使程序长度和执行时间差距很大；
3．输入/输出模块的选择。输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短，响应时间长等特点。选择哪一种功能的输入/输出模块和哪一种输出形式，取决于控制系统中输入/输出信号的种类、参数要求和技术要求。例如，输入模块分为直流5V、12V、24V、48V、60V几种，交流115V和220V两种。一般应根据现场设备与模块之间的距离来选择电压的大小;
4．PLC机型要统一，即使在一个工厂，PLC使用的机型要尽量统一，以便于维护和管理。这样有利于PLC应用技术水平的提高和功能的开发，同时可使多台PLC共用一个编程器，经济也合算。
根据以上分析，本次设计中需要选择输入点个数≥12，输出点个数≥12，存储器字节数≥240的PLC。对PLC的扫描速度以及其他方面无特殊要求。所以我们选择的PLC型号是FX2N-32MR，该型号的PLC有16个输入点，16个输出点。
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第3章 材料自动分拣装置系统的硬件设计
3.1 自动分拣装置系统的设计过程
3.1.1 自动分拣系统动作顺序分析
系统利用各种传感器对待测材料进行检测并分类。当待测材料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，通过相应的直线气缸将其推入斜槽；否则，继续前行。
其具体动作顺序如下：
材料在传送系统的位置Ⅰ下料，当光电传感器检测到材料后，传送带就以低速（变频器输出频率为5Hz）运行，当检测到材料为绿色木质材料时，位置Ⅱ的直线气缸A就会将绿色木质材料推到斜槽D；当检测到材料为塑料材料时，位置Ⅲ的直线气缸B就将塑料材料推到斜槽E；当检测到材料为铁材料时，位置Ⅳ的直线气缸C就将铁材料推到斜槽F。
3.3.2设计要求
1.由按钮SB1作系统的待机控制。按下SB1，系统进入待机状态；若各部件处于复位状态，待机指示灯（绿色）发光。只有在待机指示灯（绿色）正常发光后，系统才能开始下料运行。待机指示灯（绿色）只作系统通电后按下SB1的待机指示灯用，系统运行后应熄灭。
2.系统应能保持连续运行，但为了节约能源，要求传送带在无工件时自动处于停机状态，等下料后再自动起动。
3.由按钮SB2作系统正常停止控制。按下SB2，系统立刻提示停止下料（红色指示灯发光），同时系统在完成传送带上的工件分拣后停机。
4.下料时，要求物料每隔2s下料一次（每次下料一个），以保证工件的分拣。每次下料后，停止下料指示灯（红色）都会发光，每次发光2 s后熄灭，红色指示灯熄灭的同时下料指示灯（黄色）发光，提示可以下料。但若在黄色指示灯发光3S后仍未下料，黄色指示灯就会发生闪烁（每秒闪光2次）经提示缺料，直至下料后才恢复正常指示。
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