杜國華

（晉城職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械與電子工程系，山西晉城048000）

0 引言

可編程控制器（PLC）是現(xiàn)代工業(yè)過程中的一種新型的自動(dòng)控制設(shè)備，是在繼電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同。由于具有可靠性高、通用性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、體積小等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的過程控制［1］。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，常見的通過PC機(jī)與PLC的結(jié)合，對(duì)于復(fù)雜控制系統(tǒng)可以起到很好的調(diào)試和監(jiān)視作用［2］。在我院機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地電控柜的組裝項(xiàng)目中，原材料的分揀過程以往都是通過學(xué)生手工完成，本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的PLC材料分揀系統(tǒng)，可以提高工作效率，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，激發(fā)學(xué)生用自己所學(xué)的知識(shí)來改進(jìn)工作過程。

1 系統(tǒng)的工作過程

在電控柜的組裝項(xiàng)目中，前期的分揀過程涉及鐵材料、白色塑料、黑色塑料三種材質(zhì)的分揀。本文設(shè)計(jì)的PLC材料分揀系統(tǒng)采用流水線推塊式分揀機(jī)的臺(tái)式結(jié)構(gòu)。采用自動(dòng)上料機(jī)上料，滑板式材料輸出料出口。流水線上有3個(gè)電磁閥和配套傳感器、一個(gè)上料口、一個(gè)輸出料出口（如圖1所示）。

其工作流程是開啟電源，氣動(dòng)系統(tǒng)開始工作，系統(tǒng)進(jìn)入自檢狀態(tài)。光電傳感器檢測(cè)是否有物料進(jìn)入，若沒有物料，延時(shí)后自動(dòng)等待上料；當(dāng)流水線有物料時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。首先，光電傳感器發(fā)送信號(hào)給PLC計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，電機(jī)開始運(yùn)行。當(dāng)磁感應(yīng)接近式傳感器檢測(cè)到物料為鐵金屬時(shí)，發(fā)出反饋信號(hào)給PLC，由PLC控制氣缸一動(dòng)作，將物料推到料倉一；當(dāng)光纖傳感器檢測(cè)到為黑色塑料時(shí)，發(fā)出反饋信號(hào)給PLC，由PLC控制氣缸二動(dòng)作，將物料推到料倉二；當(dāng)光纖傳感器檢測(cè)到為白色塑料時(shí)，發(fā)出反饋信號(hào)給PLC，由PLC控制氣缸三動(dòng)作，將物料推到料倉三；當(dāng)氣缸電磁閥運(yùn)行到后限位開關(guān)時(shí)，電磁閥復(fù)位，回到原狀態(tài)。

2 系統(tǒng)的硬件配置

2．1 控制器的選型

在工業(yè)過程中，三菱PLC由于其穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)使用非常廣泛。作為一類可編程的存儲(chǔ)器，三菱PLC使用專用的軟件進(jìn)行編程，通過內(nèi)部存儲(chǔ)程序，可以執(zhí)行順序控制、寄存、定時(shí)、計(jì)數(shù)以及算術(shù)操作等面向通用用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式in/out 控制各種類型的自動(dòng)生產(chǎn)過程［3］。根據(jù)實(shí)訓(xùn)基地現(xiàn)有的條件，我們采用FX2N型PLC。

2．2 傳感器的選用

在本設(shè)計(jì)中使用了漫射式光電傳感器、光纖傳感器、磁感應(yīng)接近式傳感器三種類型。

漫射式光電傳感器：發(fā)射器的發(fā)射光照在檢測(cè)物上后，以任意角度散射。接收器接收到其中的一些光（當(dāng)接收光強(qiáng)大于開關(guān)閾值時(shí)）后開關(guān)觸發(fā)，即檢測(cè)到物體［4］。選用西克漫射式傳感器VTF18－3F5240。

光纖傳感器：將光源發(fā)出的光經(jīng)過光纖傳導(dǎo)送入調(diào)制器，通過待測(cè)參數(shù)與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光之間的相互作用，進(jìn)而導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)（如光的頻率、強(qiáng)度、波長等）發(fā)生改變，稱為被調(diào)制的信號(hào)光，再經(jīng)過光纖傳輸返回光探測(cè)器，經(jīng)解調(diào)后，得到被測(cè)參數(shù)。選用FU－79型光纖傳感器。

磁感應(yīng)接近式傳感器：當(dāng)被檢測(cè)物體接近到傳感器一定距離時(shí)，不需要通過接觸就能發(fā)出高低電平信號(hào)或開關(guān)動(dòng)作，在一定的距離內(nèi)，可以檢測(cè)黑色金屬存在的傳感器［5］。它的特點(diǎn)是可以直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載（如接觸器、繼電器、電磁閥和PLC等）。選用HuaXiaMag－JM12－K24。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

3．1 軟件流程圖

分揀過程流程是一個(gè)步進(jìn)順序程序，運(yùn)行過程如下：

（1）當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到有物料進(jìn)入時(shí)，啟動(dòng)變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2）當(dāng)工件經(jīng)過磁感應(yīng)接近式傳感器和光纖傳感器時(shí)，根據(jù)傳感器的動(dòng)作情況，來判斷氣缸的動(dòng)作過程。

（3）在氣缸完成動(dòng)作后，程序返回初始位置，進(jìn)行后續(xù)的循環(huán)。

3．2 I/O分配表

表1 I/O分配表

3．3 傳感器位置辨別工件梯形圖程序

4 結(jié)語

在實(shí)訓(xùn)基地電控柜的組裝項(xiàng)目中實(shí)行PLC分揀系統(tǒng)后，既提高了原材料分揀過程的效率，也使學(xué)生對(duì)于PLC的應(yīng)用了解更加深刻，在分揀系統(tǒng)后期的使用和維護(hù)過程中，提高了應(yīng)用PLC的設(shè)計(jì)水平。

［1］鐘波，趙華軍．基于三菱PLC控制的機(jī)械手應(yīng)用［J］．內(nèi)江科技，2010，（6）：92．

［2］王小玲．工業(yè)機(jī)械手的PLC控制［J］．機(jī)電工程技術(shù)，2004，（9）：32～34．

［3］嚴(yán)紀(jì)蘭，董峰，李明亮．基于PLC控制的搬運(yùn)機(jī)械手的應(yīng)用［J］．機(jī)械工程與自動(dòng)化，2008，（2）：156～157．

［4］王士軍，鄭新志．機(jī)械手PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)［J］．山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，（3）：47～50．

［5］周天沛．PLC在材料自動(dòng)分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］．工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2009，（5）：69～70．