1. 研究目的与意义
PLC控制是目前工业上最常用的自动化控制方法，控制方便，稳定性高，能够承受恶劣环境，工业上优于单片机的控制，应用广泛。随着对工业生产过程中物料分选效率的要求越来越高，重复繁琐的人工选料过程已经不能满足企业生产和社会需求，因此，减少人工控制，通过自动化技术完成材料分类，使得人、机、物的关系更加协调是个值得研究的课题。
本课题主要设计基于PLC和组态王的物料加工分拣和存储控制系统，用仿真软件Factory IO进行场景搭建，对加工和分拣场景进行最直观的描述，利用PLC编程实现出料口出料，物料识别和分拣，存储等动作，采用组态王进行动态监控仿真画面。该设计成本低，具有一定的实用性。2. 课题关键问题和重难点
| 二、课题拟解决的关键问题及难点 1 课题关键问题 本设计最核心最基础的关键问题是采用什么样的方式，能够帮助企业完成设备升级和技术更新。场景的搭建是否符合最优和最节约成本的方式，设备的选型是否满足需求。 2 课题难点 （1）本设计采用西门子是S1500系列PLC，输入输出点比较多，在程序编写过程中需要对每个IO进行考虑。 （2）触摸屏编程软件用的是组态王，需要自己不断的学习。 （3）设计电路图由于电路图设计的IO点位比较多，需要了解各种传感器的电路图，设计图纸用的Eplan软件，在设计过程中需要学习软件的使用。 （4）Factory IO平台的搭建，在搭建过程中需要考虑场景的设计和软件的使用。
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3. 国内外研究现状（文献综述）
本设计课题为基于plc和组态王的物料加工分拣和存储控制系统设计，目前，在机械加工制造业中，以人力操作普式机床、数控机床仍为主流的生产方式。这些传统的加工方式存在产品质量差、生效率低等缺点。工业机器人代替人力完成加工是打破传统加工模式的途径之一，自动化的发展程度是工业先进程度的标志，自动分拣正是自动化中的一个必不可少的部分，而plc控制分拣装置以其成本低，效率高的优点，已经成为当今社会的主流，经过plc进行分拣后就可进行无人的、高效的储存工作，其维护费用极少。由于全部采用机械自动化作业，因此，分拣储存的强度较大，分拣储存的数量也较多。节省了大量的人力劳动，减少了企业的额外支出，是企业节省成本最好的方法。同时国家提出多项智能制造计划，使构建工业机器人自动生产单元成为必然趋势。本课题为解决两类零件生产量大，加工设备占有率高，效率低下的问题，以构建两类大批量生产的零件为研究对象，建立工艺信息模型，将机器人与数控机床进行配合应用，完成末端执行器、机床改造以及零件的装配和存储控制进行设计。
当今工业机器人技术正逐渐向着具有行走能力、具有多种感知能力、具有较强的对作业环境的自适应能力的方向发展。相比于传统的工业设备，工业机器人有众多的优势，比如机器人具有易用性、智能化水平高、生产效率及安全性高、易于管理且经济效益显著等特点，使得它们可以在高危环境下和重复劳动下进行作业。
从硬件方面来说，s7-1500plc的处理速度更快，联网能力更强，诊断能力和安全性更高，不仅可节省成本，提高生产效率，而且安全可靠，维护简单方便，真正成为工厂客户和现场维护人员的首选控制器。例如，相对于s7-300/400，s7-1500 plc采用新型的背板总线技术，采用高波特率和高传输协议，使其信号处理速度更快；s7-1500所有cpu集成1-3个profinet接口，可实现低成本快速组态现场级通信和公司网络通信，而s7-300/400plc只有个别型号cpu才集成有profinet接口；s7-1500plc的模块集成有诊断功能，诊断级别为通道级，无需进行额外编程，当发生故障时，可快速准确地识别受影响的通道，减少停机时间，
4. 研究方案
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四、方案 1 设计方案 本设计主要采用西门子的S1500系列PLC作为控制装置，程序编写方面使用博图V15进行开发，场景的搭建使用factoryIO进行仿真，触摸屏编写方面使用国产软件组态王，传感器方面主要是接近开关，自反射接近开关，镜面接近开关和工业相机等。设备主要是工业机器人，传送带，数控机床，机械夹爪，立体存储仓库。 通过PLC作为控制系统将上面的各种传感器和设备进行连接和通讯，利用博图软件进行编程，让设备能够运动起来最终达到设计目的。 2 研制方案 （1）当物料从输送带到指定位置，工业机器人将物料送入数控机床中进行加工处理，将物料加工成产品的底座，另一条传送带将产品的上盖运行到组装平台。 （2）两条传送带将未完成的产品运输到组装平台，通过气缸先将产品底座和产品上盖进行固定，再通过机械手臂将产品底座和产品上盖进行组装，组装后再进行传送。 （3）当物料运至分拣环节时，传感器进行相应的识别，通过识别将识别内容反馈至PLC，而PLC通过反馈内容执行相应命令，将相应物料通过机械设备运输至存储货架的相应位置。 （1）在识别物料过程中，传感器还会对当前运动的物体进行数目检测，并对不同颜色的物体进行计数。当数目达到存储架最大储存量时，会有红灯报警显示，并对输入物体直接输出，不进行存储。 （2）如要取出物料，机器设备会在当前存储过程结束后取出第一存储空间内的物料，并将物料输出至输出端口。在取物料控制中，本设计提供了仿真场景电箱控制、PLC程序控制和组态王监控画面控制。 3 研究方案 PLC和组态王的物料加工分拣和存储控制系统系统整体框架图如下图1所示。系统的核心部分为PLC控制设备对物料进行加工和存储，传感器通过检测到的数据传送个PLC，PLC通过判断当前位置进行运行下一步的操作直到产品存储，货架达到最大存储量，PLC将停止加工。
图1 PLC控制流程图 |
5. 工作计划
第 1周：接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料；翻译相关英文资料。
第 2周：阅读相关资料，理解有关内容；写出开题报告一份。
第 3 周：参阅有关资料，确定系统各模块工作原理，对系统进行建模，各器件选型，确定变量；完成系统设计。
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