林 偉

(江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

基于FX2N PLC的上料檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

林 偉

(江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

根據(jù)工件上料檢測(cè)裝置的控制要求，以三菱FX2N為控制器，結(jié)合傳感器技術(shù)、氣壓傳動(dòng)技術(shù)和PLC控制技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種基于工業(yè)場(chǎng)合自動(dòng)化生產(chǎn)線的工件上料檢測(cè)系統(tǒng).完成了系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)給工作臺(tái)供料，并且能夠檢測(cè)工件的顏色.

上料檢測(cè);FX2N;PLC;檢測(cè)系統(tǒng)

0 引言

隨著科技的不斷發(fā)展，工業(yè)應(yīng)用的自動(dòng)化程度越來越高，可編程控制器(PLC)的應(yīng)用得到了飛速的發(fā)展，它以編程簡(jiǎn)單、控制靈活方便、可靠性高、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)生產(chǎn)線中得到了廣泛應(yīng)用，為自動(dòng)化控制設(shè)備提供安全可靠和比較完善的解決方案［1］.

在工業(yè)場(chǎng)合中，完整的自動(dòng)化生產(chǎn)線一般由供料、加工、裝配、搬運(yùn)和分揀等幾個(gè)部分組成.供料部分位于系統(tǒng)的第一站，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)起著決定性的作用［2］.筆者以三菱 FX2N PLC為控制器，設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)線的工件上料檢測(cè)控制系統(tǒng).

1 上料檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能

該系統(tǒng)主要是針對(duì)工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合的自動(dòng)化生產(chǎn)線而設(shè)計(jì)的，屬于生產(chǎn)線中的起始供料部分，主要作用是為后續(xù)的加工提供物料，設(shè)計(jì)的上料檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示.

系統(tǒng)工作時(shí)，PLC控制直流電機(jī)帶動(dòng)上料轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，工件沿著送料導(dǎo)軌滑下，當(dāng)有工件被送到工作臺(tái)上時(shí)，光電傳感器檢測(cè)到工件，發(fā)出信號(hào)給PLC，PLC控制電磁閥使提升氣缸動(dòng)作，帶動(dòng)工作臺(tái)上升，上升到位后，上面的光電傳感器檢測(cè)工件的顏色，把顏色信號(hào)傳給PLC，PLC保存當(dāng)前工件的顏色.

圖1 上料檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 傳感器的選用及作用

該系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)要求對(duì)兩種傳感器進(jìn)行了應(yīng)用，一種是紅外線光電傳感器，另一種是磁性開關(guān).

(1)紅外線光電傳感器

紅外線光電傳感器又稱為紅外線光電開關(guān)，光電開關(guān)是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來實(shí)現(xiàn)控制的.光電開關(guān)在一般情況下有三部分構(gòu)成:發(fā)送器、接收器和檢測(cè)電路，如圖2所示.

發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)出的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管，接收器由光電二極管、光電三極管、光電池組成.在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等.在其后面是檢測(cè)電路，它能濾出有效信號(hào)并且能夠應(yīng)用該信號(hào)［3］.

按照不同的工作原理，光電開關(guān)分為槽型光電開關(guān)、對(duì)射型光電開關(guān)、反光板型光電開關(guān)和擴(kuò)散反射型光電開關(guān).該系統(tǒng)選用紅外線擴(kuò)散反射型光電開關(guān)，電源為直流24 V.該光電開關(guān)的檢測(cè)頭里也裝有一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器，但前方?jīng)]有反光板，正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是接收不到的，當(dāng)有物體通過時(shí)擋住了光，并把光部分反射回來，收光器就接收到光信號(hào)，輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào).

該系統(tǒng)中采用兩個(gè)紅外線光電開關(guān)，下面的光電開關(guān)用來檢測(cè)升降臺(tái)上有無工件，上面的光電開關(guān)用來檢測(cè)工件的顏色(黑、白)，如圖3所示.

圖2 紅外光電開關(guān)原理圖

圖3 紅外線光電傳感器檢測(cè)位置圖

紅外線光電開關(guān)的接線方式為:紅(棕)線接直流24 V電源的“+”;黑線接到FX2N PLC的輸入端(X點(diǎn));藍(lán)線接直流24V電源的“－”.如圖4所示.

圖4 紅外線光電開關(guān)接線圖

(2)磁性開關(guān)

氣缸的磁性開關(guān)由干簧管、限流電阻、發(fā)光二極管、穩(wěn)壓二極管組成.工作原理是:當(dāng)氣缸安裝有磁環(huán)的活塞從干簧管上面經(jīng)過時(shí)，兩片舌簧被磁化吸合，電路被導(dǎo)通，發(fā)光二極管點(diǎn)亮［4］，如圖5所示.

圖5 磁性開關(guān)工作原理圖

該系統(tǒng)中的磁性開關(guān)主要是用來檢測(cè)各氣缸活塞的位置，作用相當(dāng)于行程開關(guān)，磁性開關(guān)通過檢測(cè)各氣缸運(yùn)動(dòng)是否到位，來檢測(cè)各個(gè)動(dòng)作是否完成，每個(gè)動(dòng)作的完成，相應(yīng)的磁性開關(guān)就會(huì)發(fā)出信號(hào)給PLC，磁性開關(guān)安裝在氣缸的兩端，如圖6所示.

圖6 系統(tǒng)中的磁性開關(guān)安裝圖

2.2 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的控制核心采用的是三菱FX2N PLC，而動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分則是由氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)來控制，執(zhí)行元件為直線氣缸.因此，氣動(dòng)控制部分也是系統(tǒng)的重要組成部分，根據(jù)系統(tǒng)的功能和控制要求，設(shè)計(jì)的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖如圖7所示.

圖7 氣壓控制系統(tǒng)原理圖

高壓氣源通過空氣過濾器和減壓閥通向電磁換向閥，PLC通過控制電磁閥就可以控制氣體進(jìn)入氣缸的方向，使提升氣缸帶動(dòng)工作臺(tái)上升或下降，與氣缸連接的單向節(jié)流閥用來控制氣缸的運(yùn)動(dòng)速度，采用的是排氣節(jié)流法.

2.3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)是以三菱FX2N PLC為控制器，以氣動(dòng)控制系統(tǒng)為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分.根據(jù)系統(tǒng)功能和控制要求，系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖8所示.

圖8 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)以三菱FX2N PLC為核心控制器，紅外線光電傳感器和磁性開關(guān)是檢測(cè)系統(tǒng)的主要部件，它們將檢測(cè)到的信號(hào)傳到PLC的輸入端(X端)，PLC經(jīng)過分析后，再通過輸出端(Y端)發(fā)出控制信號(hào)，控制繼電器和電磁閥，從而控制直流電機(jī)和提升氣缸，向整個(gè)生產(chǎn)線提供物料，并記錄下工件的顏色信號(hào)，以便后續(xù)產(chǎn)品的分類.根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，設(shè)計(jì)的軟件流程如圖9所示.

4 結(jié)論

筆者以三菱FX2N PLC為控制核心，結(jié)合傳感器檢測(cè)及氣壓傳動(dòng)等機(jī)電一體化技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套用于自動(dòng)化生產(chǎn)線的工件上料檢測(cè)系統(tǒng)，闡述了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì).系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，實(shí)用性強(qiáng).實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)定的功能要求.

圖9 系統(tǒng)軟件流程圖

［1］劉美俊.基于PLC的挖掘機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.電機(jī)與控制應(yīng)用，2007，34(5):17 －18.

［2］董愛梅，叢紅.基于PLC的模擬生產(chǎn)培訓(xùn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.機(jī)床與液壓，2003(5):235 －236.

［3］張辰貝西，黃志球.一種基于紅外光電傳感器的自動(dòng)導(dǎo)航車系統(tǒng)［J］.機(jī)械制造與自動(dòng)化，2011，40(1):105 －107.

［4］龍小波.電磁類開關(guān)型傳感器原理及其應(yīng)用［J］.大眾科技，2009(7):126－127.

Design of Feeding Detection System Based on FX2N PLC

Lin Wei
(Jiangsu Vocational and Technical College of Finance＆Economics)

In this paper，the Mitsubishi FX2N PLC is used as controller based on control requirements of workpiece feeding detection device.The feeding detection system based on industry automatic production line is designed by using sensor technology，pneumatic technology，PLC control technology and so on.The system hardware and software design are completed.The workpiece can be fed to worktable and the color of workpiece can also be detected in this system.

Feeding detection;FX2N;PLC;Detection system

2011－05－31

(責(zé)任編輯:季春陽)