劉勇

摘 要：本文對(duì)基于S7-200PLC的材料分揀設(shè)備的硬件配置進(jìn)行了簡(jiǎn)單扼要的分析，利用西門子S7-200PLC設(shè)備為本系統(tǒng)的核心部分，結(jié)合光電傳感器、光纖傳感器、電感傳感器以及異步電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制系統(tǒng)自動(dòng)分揀不同顏色和不同材質(zhì)的物料。本文介紹了本系統(tǒng)的各個(gè)組成部分。

關(guān)鍵詞：PLC 傳感器；步進(jìn)電機(jī)；機(jī)械手；氣缸

本裝置集PLC控制、位置檢測(cè)與控制、變頻調(diào)速控制、物料輸送、機(jī)械手控制及分揀控制于一體的裝置。借助于相應(yīng)的開(kāi)關(guān)量控制以及位置控制及時(shí)序邏輯控制，實(shí)現(xiàn)物料提升、氣動(dòng)機(jī)械手搬運(yùn)、皮帶機(jī)輸送、物料分揀等功能。系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)則為開(kāi)放式及拆裝式設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)送料檢測(cè)機(jī)構(gòu)、物料搬運(yùn)機(jī)構(gòu)、物料分揀機(jī)構(gòu)和自動(dòng)生產(chǎn)線等機(jī)電一體化設(shè)備的自由組裝及調(diào)試。

1 技術(shù)參數(shù)

（1）輸入電源：三相四線（或三相五線）～380V±10% 50Hz

（2）裝置容量：≤1.0kVA

（3）外形尺寸：120cm×72cm×120cm

2 系統(tǒng)組成

本裝置由物料提升機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)機(jī)械手、物料輸送及分揀機(jī)構(gòu)、PLC模塊、變頻器模塊、按鈕模塊、電源模塊、各種傳感器、物料、I/O接口板和氣管等組成。

2.1 送料機(jī)構(gòu)

2.1.1 放料轉(zhuǎn)盤(pán)：在之中需要放置金屬物料以及非金屬物料兩種。

2.1.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)：電機(jī)的相關(guān)參數(shù)為電流24V直流，鉆矩為30kg/cm，轉(zhuǎn)速為10r/min，主要作用為驅(qū)動(dòng)放料轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)。

2.1.3 物料滑槽：在放料轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)之后，物料也就會(huì)在力的作用下進(jìn)入入料口，并順著滑槽直到提升臺(tái)上。

2.1.4 提升臺(tái)：分離物料和滑槽，同時(shí)有效保證每次僅能夠提升一個(gè)物料。物料提升機(jī)構(gòu)由單出桿氣缸、電磁閥、磁性開(kāi)關(guān)、警示燈、直流減速電機(jī)、機(jī)械結(jié)構(gòu)件等組成。

2.1.5 物料檢測(cè)傳感器：選擇的是光電漫反射型傳感器，將輸入信號(hào)傳遞給PLC控制系統(tǒng)，在提升臺(tái)上如果存在物料，則會(huì)對(duì)氣缸產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)作用將物料提升；在此操作中如果光電傳感器持續(xù)4s沒(méi)有檢測(cè)到物料，則會(huì)立即停止系統(tǒng)運(yùn)行并報(bào)警。

2.1.6 磁性傳感器：主要作用是檢測(cè)氣缸位置。在氣缸前后各設(shè)置一個(gè)，以確?？梢詫?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣缸伸出和縮回是否到位，檢測(cè)顯示到位之后則會(huì)將信號(hào)發(fā)給PLC系統(tǒng)。

2.1.7 提升氣缸：此過(guò)程中采用的是單向電控氣閥。電控氣閥通電之后則會(huì)將物料提升，停止通電則會(huì)下降。

2.2 機(jī)械手搬運(yùn)機(jī)構(gòu)

（1）整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行動(dòng)作主要包括4個(gè)，分別是手臂伸縮、手臂旋轉(zhuǎn)、手爪上下、手爪緊松。

（2）手爪提升氣缸：應(yīng)用雙向電控雙閥控制來(lái)實(shí)現(xiàn)提升氣缸，可以隨意定位氣缸的伸出或者縮回。

（3）手爪：在進(jìn)行物料抓取中則采用單向電控氣閥控制，在其通電之后能夠?qū)⒋判詡鞲衅骶o緊抓住同時(shí)輸出信號(hào)，指示燈則為亮；如果斷電手爪也就會(huì)立即松開(kāi)。

（4）旋轉(zhuǎn)氣缸：應(yīng)用雙向電控氣缸控制機(jī)械手臂的正反轉(zhuǎn)。

（5）接近傳感器：在確保機(jī)械手臂的正轉(zhuǎn)以及反轉(zhuǎn)全部到位之后，那么這一裝置則會(huì)輸出信號(hào)。

2.3 物料傳送和分揀機(jī)構(gòu)

物料輸送及分揀機(jī)構(gòu)由三相交流電機(jī)、皮帶、單出桿氣缸、磁性開(kāi)關(guān)、電磁閥、電感式傳感器、電容式傳感器、光電傳感器、機(jī)械結(jié)構(gòu)件等組成。

2.3.1 落料光電傳感器：對(duì)傳送帶上是否出現(xiàn)物料進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給PLC。

2.3.2 電感式傳感器：對(duì)金屬材料實(shí)施檢測(cè)，距離2～5mm。

2.3.3 電容式傳感器：對(duì)非金屬材料實(shí)施檢測(cè)，距離3～8mm。

2.4 模塊組成

2.4.1 公用模塊

電源模塊：三相電源總開(kāi)關(guān)（帶漏電和短路保護(hù)）、保險(xiǎn)絲。單相電源插座用于給外部設(shè)備供電，模塊之間電源采用安全導(dǎo)線連接。

按鈕模塊：提供多種不同功能的按鈕和指示燈（DC24V），由急停按鈕、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、復(fù)位按鈕、自鎖按鈕、指示燈等組成。

2.4.2 PLC模塊

PLC模塊：西門子主機(jī)為CPU224AC/DC/RLY 內(nèi)置數(shù)字量I/O（14路數(shù)字量輸入/10路數(shù)字量輸出）+數(shù)字量擴(kuò)展模塊EM223（8路數(shù)字量輸入/8路數(shù)字量輸出）。

輸入部分：

SB1系統(tǒng)啟動(dòng) I0.0，SB2系統(tǒng)停止 I0.1。

SQP11上料下限位光電傳感器 I0.2，SQP12上料上限位光電傳感器 I0.3。

SCK11上料氣缸下降限位傳感器 I0.4，SCK12上料氣缸提升限位傳感器 I0.5。

SQP21旋轉(zhuǎn)左限位傳感器 I0.6，SQP22旋轉(zhuǎn)右限位傳感器 I0.7。

SCK21氣動(dòng)手臂伸出傳感器 I1.0，SCK22氣動(dòng)手臂縮回傳感器 I1.1。

SCK23手爪提升限位傳感器 I1.2，SCK24手爪下降限位傳感器 I1.3。

SCK25氣動(dòng)手爪傳感器 I1.4，SQP31傳送帶入料光電傳感器 I1.5。

SQP32推料一電感式傳感器 I2.0，SQP33推料二電容式傳感器 I2.1。

SCK31推料一伸出限位傳感器 I2.2，SCK32推料一縮回限位傳感器 I2.3。

SCK33推料二伸出限位傳感器 I2.4，SCK34推料二縮回限位傳感器 I2.5。

輸出部分：

端子功能描述西門子 S1變頻器運(yùn)行 Q0.0。

M轉(zhuǎn)盤(pán)電機(jī) Q0.4，HL正常綠色指示燈 Q0.5。

BJ報(bào)警紅色指示燈及信號(hào) Q0.6，YV1提升物料 Q0.7。

YV21旋轉(zhuǎn)氣缸反轉(zhuǎn) Q1.0，YV22旋轉(zhuǎn)氣缸正轉(zhuǎn) Q1.1。

YV31氣動(dòng)手臂伸出 Q2.0，YV32氣動(dòng)手臂縮回 Q2.1。

YV41 手爪提升氣缸下降 Q2.2，YV42手爪提升氣缸上升 Q2.3。

YV5 手爪夾緊 Q2.4，YV6 推料氣缸一 Q2.5，

YV7推料氣缸二 Q2.6。

3 裝置特點(diǎn)

本裝置融機(jī)械結(jié)構(gòu)組裝、氣動(dòng)應(yīng)用、電氣控制、電機(jī)控制、傳感檢測(cè)、可編程控制技術(shù)于一體，PLC模塊、變頻器模塊、按鈕模塊、常用裝置模塊等可任意調(diào)換和組合，綜合性強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

[1]王志龍，徐淑華，許磊，等.基于WebAccess及S7-200 PLC的材料分揀監(jiān)控系統(tǒng)[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2008，（3）：143-145.

[2]劉秀蘭，劉念.基于SIMATIC HMI與PLC的材料分揀系統(tǒng)[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2008，（3）：146-148.

（作者單位：江蘇省揚(yáng)州技師學(xué)院）