摘 要

材料分拣广泛运用于许多工业过程，分拣系统对于现代工业的货物快速流通，提高工作效率，节约成本有着重要的意义。本文设计了以PLC为基础的材料分拣系统，并以MCGS组态来进行监控。

基于PLC/MCGS的材料分拣监控系统包括材料分拣系统和上位机MCGS组态监控系统。材料分拣系统主要包括可编程控制器PLC、传感器、电磁阀、步进电机、旋转编码器、气缸、气压指示、气泵、过滤器等器件，系统上电后传送带运行，物料经过传感器后器件动作将其分拣。下位机控制系统由三菱FX2N系列PLC、颜色传感器以及对不同材料敏感的电容式和电感式传感器、气压驱动构成，上位机监控系统由MCGS组态软件构成，通过上下位机的通讯实现材料分拣与在线监控。

本次设计将PLC技术、传感器技术、气动技术、位置控制技术相结合实现铁质、铝质与非金属黄色材料的分拣并进行监控。

关键词：PLC控制；MCGS组态；监测；材料分拣；

Material sorting monitoring system based on PLC/MCGS

ABSTRACT

Material sorting is widely used in many industrial processes. Sorting system has important significance for modern industrial goods circulation, improving work efficiency and costing savings. In this paper, I design the material sorting system based on PLC, and to monitor the MCGS configuration.

Material sorting and monitoring system based on PLC/MCGS includes material sorting system and PC MCGS configuration monitoring system. Material sorting system mainly includes programmable controller PLC, sensors, solenoid valve, stepper motor, rotary encoder, cylinder, air pressure, air pump, filter, etc . The conveyor belt running after the system is powered on. Device moves to sorting material after it passing through the sensor. Lower machine control system is composed of mitsubishi FX2N series PLC, color sensors and Sensitive to different materials of the capacitive and inductive sensors and pneumatic drive. PC monitoring system consists of the MCGS configuration software. It can sort material and monitor online through the upper and lower position machine communication

This design combined the PLC technology, sensor technology, pneumatic technology with position control technology to sort iron, aluminum and yellow non-metallic material and monitor them.

Key words: PLC control; The MCGS configuration; Monitoring; Material sorting;

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

1 绪论 1

1.1课题设计目的及意义 1

1.1.1设计目的 1

1.1.2设计的意义 1

1.2国内外材料分拣系统概况 1

1.3设计任务 2

1.4设计的主要内容 2

2 材料分拣装置结构以及总体设计 3

2.1工作原理 3

2.2系统的设计要求 4

2.2.1功能要求 4

2.2.2控制要求 4

3 下位机PLC控制系统的硬件设计 6

3.1下位机PLC系统的硬件结构 6

3.2材料分拣系统关键 7

3.2.1用户储存容量的选择 7

3.2.2PLC的选型 7

3.2.3输入输出分配 8

3.2.4PLC外部接线图 9

3.3检测机构与执行机构的选择 11

3.3.1控制按钮的选择 11

3.3.2旋转编码器 11

3.3.3步进电机 11

3.3.4电感传感器 12

3.3.5电容传感器 13

3.3.6下料传感器（光电传感装置） 14

3.3.7颜色传感器 14

4 下位机PLC控制系统软件设计 16

4.1状态流程图的设计 16

4.2材料分拣系统的程序设计 18

5 上位机MCGS系统监控的设计 22

5.1MCGS组态的介绍 22

5.2材料分拣系统动画画面设计 22

5.3系统监控流程 23

5.3.1设备窗口 23

5.3.2通用串口父设备属性编辑 23

5.3.3构造数据库 24

结 论 26

致 谢 27

参考文献 28

附录 29

1 绪论

1.1课题设计目的及意义

1.1.1设计目的

（1）通过毕业设计培养对问题的分析把握，将理论知识与现实相结合的。

（2）通过对PLC和MCGS的学习与训练，达到能用PLC系统进行设计和MCGS进行监控的目的并进行调试。

（3）培养分析问题和解决在设计过程中出现问题的能力。

1.1.2设计的意义

随着社会与科技的不断发展与进步,市场竞争也越来越激烈,因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术,提高生产效率,尤其是在需要进行材料分拣的企业,以往都是采用人工分拣的办法,导致生产效率很低,生产成本却又很高,致使企业的竞争能力相当差,物料的自动分拣化已成为企业的唯一选择^[3]。针对之前的这些问题，利用PLC系统技术设计出了高效低能耗而且成本低廉的材料自动分拣装置。以PLC为基础的自动分拣装置可对大批量的货物进行连续分拣，并使用MCGS组态软件进行在线监控，可大大降低分拣过程中出现的误差，极大程度上节约了劳动力，显著提高生产效率，作业基本实现无人化。基于PLC/MCGS的材料分拣监控系统能灵活地与其他物流设备进行无缝衔接，辅以机械手等其他硬件设备，可实现对各种物料的分拣、分配和管理，实现工业信息化。本次设计具有使用灵活，维护方便，受外部环境限制小的优点。

1.2国内外材料分拣系统概况

材料分拣系统又称为自动分拣系统，它是第二次世界大战后在美国、日本以及欧洲发达国家的物流中心所采用的一种起源自邮局自动分拣信件经验的系统。由于材料分拣系统能够基本实现无人化连续分拣大批量货物且误差小，因此该系统如今已经成为发达国家大中型物流、配送、流通中心不可或缺的设施之一^[1]。该系统已被广泛运用于医药业、包装性食品业、化妆品制造业、饮料灌装业、垃圾分拣业等行业，如日本资生堂、花王、大木等株式会社；自动分拣机作为自动分拣系统中的关键设备，因其每小时可达6000-12000箱的高分拣效率，在日本和欧洲也得到广泛运用：日本的连锁商业（如西友、日生协、高岛屋等）和宅急便（大和、西浓、佐川等）均普遍使用自动分拣机；在日本唱片中心，CD及录像带的新出版品也利用高端的机器人自动分拣机拣货。与整个大环境相比，我们国家在材料分拣系统、技术和运用上还处于一个相对比较落后的状态，人工作业相对普遍^[2]。随着对物流业的重视，国内一些物流设备生产企业在分拣设备的生产制造上也取得了一定的进展。例如，太原刚玉仓储设备公司和贵阳普天通信机械厂已设计生产货架电子标签拣选系统、小车式数字显示拣选系统、邮件自动分拣系统等; 珠海普天慧科信息技术有限公司研发出PTL电子标签拣选系统，除具备电子标签拣选系统的一般优点之外，还具有弹性控制拣货作业流程、即时现场监控、紧急订单处理和缺货通知等强大的功能。

1.3设计任务

本课题要求设计将PLC技术、传感器技术、气动技术、位置控制技术等内容结合在一起，并且以PLC、传感器、电磁阀、气泵等硬件为支撑，实现铁质、铝质（金属材料）、非金属黄色材料的分拣^[4]。

1.4设计的主要内容

本次设计是以可编程控制器PLC为主体，辅助以传感器、电磁阀，气泵等硬件搭建自动分拣系统，并通过MCGS组态软件来监控。它可以在线监测设备的运行状态，为设计提供方便。

本课题主要设计包括几下几个方面：自动分拣系统外部硬件的选型；上位机PLC状态流程图的设计；上位机PLC外部接线图的设计；PLC的编程；MCGS组态的设计。

2 材料分拣装置结构以及总体设计

材料分拣系统装置将PLC技术、传感器技术、气动技术、位置控制技术等内容结合在一起并且以PLC、传感器、电磁阀、气泵等硬件为支撑。材料分拣系统的设计就是对材料分拣装置的设计。本章将对材料分拣系统装置的工作原理和设计要求进行分析。

2.1工作原理

材料分拣系统结构示意图如图2.1所示，该装置由可编程程控制器PLC、旋转编码器、传感器、步进电机、电磁阀、气缸、气压指示、气泵、过滤器等部件组成，选用颜色传感器以及对不同材料敏感的电容式和电感式传感器（电容式接近开关，电感式接近开关）。