蔡康強(qiáng)

（廣東省佛山市三水區(qū)理工學(xué)校，廣東 佛山528137）

0 引言

亞龍公司研發(fā)的YL－235A 光機(jī)電一體化設(shè)備是全國中等職業(yè)學(xué)校機(jī)電專業(yè)教學(xué)和技能競賽設(shè)備，該設(shè)備綜合運(yùn)用了觸摸屏、PLC、傳感器、氣動及變頻器等技術(shù)，可模擬企業(yè)生產(chǎn)線物料傳送與分揀典型工作任務(wù)過程。本文探討了在該設(shè)備上如何實(shí)現(xiàn)工件連續(xù)下料的物料識別及如何實(shí)現(xiàn)對工件不同組合分揀要求的程序設(shè)計，通過設(shè)計觸摸屏畫面，可在觸摸屏上設(shè)置不同的工件組合情況，通過設(shè)計PLC 程序，完成連續(xù)下料的傳送與分揀任務(wù)。

1 工件連續(xù)下料及分揀的控制要求

某產(chǎn)品可以由金屬、白色塑料和黑色塑料工件按一定要求在各配料槽配制而成，設(shè)備布局如圖1所示。

圖1 設(shè)備布局圖

系統(tǒng)處于初始狀態(tài)并且正常啟動后，人工將工件從進(jìn)料口放到傳送帶右端，當(dāng)進(jìn)料口檢測到有料放下時，電動機(jī)以適當(dāng)?shù)念l率運(yùn)行，當(dāng)工件達(dá)到A 位置時可繼續(xù)下料。

（1）排列組合分揀。在配料槽1要求配制出一定順序排列組合的產(chǎn)品，該產(chǎn)品由4個工件組成，具體排列順序可由觸摸屏設(shè)置。假設(shè)設(shè)置數(shù)值為1代表金屬工件，數(shù)值為2代表白色工件，數(shù)值為3代表黑色工件，則若在觸摸屏上設(shè)置第一個工件為1，第二個工件為2，第三個工件為1，第四個工件為3，這樣就設(shè)定了一組“金白金黑”4個工件的排列順序（此排列也為初始默認(rèn)情況）。

（2）數(shù)量組合分揀。在配料槽2要求配制出各工件按一定數(shù)量組合的產(chǎn)品，該產(chǎn)品也由4個工件組成，具體的數(shù)量組合情況同樣可由人機(jī)界面設(shè)置，每種工件的個數(shù)可以設(shè)為0～4個，但工件的總數(shù)要等于4個。例如，在觸摸屏上設(shè)置金屬工件的數(shù)量為2，白色工件數(shù)量為1，黑色工件數(shù)量為1，即可得金白黑的數(shù)量組合為2∶1∶1（此數(shù)量也為初始默認(rèn)情況）。

（3）配重組合分揀。對于配料槽3，可在觸摸屏上設(shè)置產(chǎn)品“配重”組合，假定一個金屬工件重3kg，一個白色塑料工件重1kg，一個黑色工件重2kg，某產(chǎn)品的重量配制要求為8kg（此重量也為初始默認(rèn)值），當(dāng)然，該產(chǎn)品的重量也可以通過觸摸屏設(shè)定，要求可以在斜槽3 通過分揀配制出該重量的產(chǎn)品。

（4）若某工件同時滿足多個槽要求，1槽比2槽優(yōu)先，2槽比3槽優(yōu)先。對于都不滿足各槽要求的工件，被送到D 位置由機(jī)械手搬運(yùn)到處理盤。

（5）當(dāng)各槽完成了一個產(chǎn)品后，人工可取走該產(chǎn)品。各槽產(chǎn)品配料情況的變更必須等各槽完成當(dāng)前組別配料的產(chǎn)品后才生效。

2 觸摸屏監(jiān)控畫面設(shè)計

利用三菱GOT－1000觸摸屏軟件設(shè)計的監(jiān)控界面如圖2所示，觸摸屏上各元件變量與PLC對應(yīng)的地址如表1所示。

圖2 觸摸屏畫面設(shè)計

表1 HMI各元件變量與PLC對應(yīng)的地址

3 程序設(shè)計

3.1 PLC輸入輸出分配表

PLC輸入輸出端子分配情況說明如表2所示。

表2 部分PLC輸入輸出分配表

3.2 程序結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)控制要求，系統(tǒng)主要運(yùn)行流程是先進(jìn)行工件識別，然后交由1槽處理，不符合1槽的再交由2槽處理，不符合2槽的再交由3槽處理，如再不符合3槽的即到位置D 交由機(jī)械手夾走處理，整個程序主要分為6個部分，程序結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 程序結(jié)構(gòu)圖

3.3 主要環(huán)節(jié)程序設(shè)計

（1）工件識別程序設(shè)計。三種工件的識別主要是利用入料口光電傳感器和電感傳感器實(shí)現(xiàn)，然后利用先入先出寫入指令SFWR 將放入的工件的類型進(jìn)行登記，并寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲器區(qū)域中，建立1槽的數(shù)據(jù)隊(duì)列，具體程序如圖4所示。

圖4 工件識別程序

（2）1槽工件排列程序設(shè)計。工件排列程序?qū)崿F(xiàn)的方法是當(dāng)工件到達(dá)A 位置時，將前面建立的1槽數(shù)據(jù)隊(duì)列利用SFRD讀出指令將工件種類讀出來，與觸摸屏上設(shè)置的排列順序依次進(jìn)行比較，程序中用D16進(jìn)行排列次序計數(shù)，如果工件符合觸摸屏上設(shè)置的要求，即將工件推入1槽，不符合要求的，再次利用SFWR 寫入指令將不符合1槽要求的工件，登記寫入新的數(shù)據(jù)寄存器區(qū)域，建立2槽的數(shù)據(jù)隊(duì)列，以便到B 位置時，繼續(xù)讀出工件種類進(jìn)行比較。具體程序如圖5所示。

圖5 1槽工件排列程序

（3）2槽工件數(shù)量組合程序設(shè)計。當(dāng)工件到達(dá)光纖傳感器1的位置時，將前面不符合1槽所登記的數(shù)據(jù)區(qū)域中（即2槽數(shù)據(jù)隊(duì)列）工件材質(zhì)，通過SFRD 讀出指令將工件材質(zhì)讀出來與觸摸屏上2槽設(shè)置的各工件數(shù)量要求進(jìn)行比較，如果工件符合觸摸屏上設(shè)置的數(shù)量要求則將工件推入2槽，不符合2槽要求的，同樣再次利用SFWR 寫入指令將該工件重新登記寫入新的數(shù)據(jù)寄存器區(qū)域（即3槽數(shù)據(jù)隊(duì)列），以便到光纖傳感器2位置時，繼續(xù)讀出工件材質(zhì)進(jìn)行比較。具體程序如圖6所示。

（4）3槽配重模式程序設(shè)計。3槽配重組合程序?qū)崿F(xiàn)的方法是當(dāng)工件到達(dá)光纖傳感器2的位置時，將前面所建立的3槽數(shù)據(jù)隊(duì)列，通過SFRD 讀出指令讀出來與觸摸屏上設(shè)置的配重組合條件進(jìn)行相應(yīng)計算和比較等處理，如果符合觸摸屏上設(shè)置的配重要求，即將工件推入3槽，不符合要求的放棄，讓它去到位置D 由機(jī)械手夾走處理。具體程序如圖7所示。

（5）初始化程序、公共程序（略）。

（6）機(jī)械手搬運(yùn)程序（略）。

4 結(jié)語

以上程序經(jīng)過在亞龍YL－235A 光機(jī)電一體化設(shè)備上調(diào)試，功能正確、運(yùn)行可靠，連續(xù)下料的問題通過先入先出指令很好地得到了解決，提高了系統(tǒng)生產(chǎn)效率。利用觸摸屏實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時監(jiān)控，通過觸摸屏設(shè)置各槽產(chǎn)品的不同分揀要求，提高了系統(tǒng)生產(chǎn)的靈活性和柔性；通過綜合運(yùn)用PLC 步進(jìn)指令、先入先出指令、數(shù)據(jù)處理等功能指令，較好地解決了各種產(chǎn)品配料組合情況，避免了使用 基本指令編程難度大、程序長、程序可靠性差的缺點(diǎn)。

圖6 2槽工件數(shù)量組合程序

圖7 3槽配重模式程序

［1］楊少光.機(jī)電一體化設(shè)備的組裝與調(diào)試［M］.南寧：廣西教育出版社，2009.

［2］楊少光.機(jī)電一體化設(shè)備組裝與調(diào)試賽題集［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

［3］馬冬寶，葉如燕，張賽昆.基于YL235A 多個工件排列組合程序設(shè)計與實(shí)現(xiàn)［J］.機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2011（4）.

［4］三菱電機(jī)自動化（上海）限公司.FX2N 系列微型可編程控制器使用手冊［Z］.2006.