季敏立

（張家港開放大學(xué)，江蘇 張家港 215626）

機(jī)電一體化設(shè)備組裝與調(diào)試中物料檢測(cè)的方法探究

季敏立

（張家港開放大學(xué)，江蘇 張家港 215626）

以亞龍235A設(shè)備為教學(xué)平臺(tái)，本文從編程思路和編程方法兩個(gè)方面，對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備兩個(gè)重要編程環(huán)節(jié)進(jìn)行了探討，總結(jié)了傳感位檢測(cè)法，定時(shí)定位、傳感位組合檢測(cè)法兩種檢測(cè)物料性質(zhì)的編程技巧，解決了許多復(fù)雜控制系統(tǒng)的編程問題。

PLC；光電傳感器；電感傳感器；光釬傳感器

一、PLC及機(jī)電一體化組裝與調(diào)試比賽

PLC應(yīng)用面廣，功能強(qiáng)大，使用方便，已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的主要支柱之一。現(xiàn)如今，每年由教育部主辦一次全國(guó)職業(yè)技能大賽，于是大部分職業(yè)學(xué)校參與了這項(xiàng)活動(dòng)。本人承擔(dān)了機(jī)電一體化設(shè)備組裝與調(diào)試的技能輔導(dǎo)教學(xué)工作，在幾年的教學(xué)實(shí)踐中，和學(xué)生共同研究、探討了各級(jí)各類競(jìng)賽試題。試題變化趨勢(shì)是由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，涉及的新知識(shí)、新技術(shù)在增多，難度在加大。但是無論怎么樣變化，本人認(rèn)為只要抓住幾個(gè)編程重點(diǎn)，基本上就能編制出符合控制要求的PLC程序，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

YL—235A型機(jī)電一體化設(shè)備是各級(jí)各類技能大賽指定產(chǎn)品，配備了生產(chǎn)實(shí)際中典型的皮帶輸送機(jī)、機(jī)械手和送料裝置、PLC模塊單元、變頻器模塊單元、觸摸屏模塊單元、電源模塊單元以及各種傳感器等。綜合運(yùn)用了光電控制、氣動(dòng)控制、PLC控制、變頻器控制等控制技術(shù)，承載了真實(shí)的生產(chǎn)性能。與傳統(tǒng)的PLC實(shí)驗(yàn)箱相比，學(xué)生更加感興趣，能讓學(xué)生真正學(xué)以致用，切合當(dāng)前職教教學(xué)改革要求，深受職業(yè)學(xué)校師生歡迎。

從2007年開始，機(jī)電一體化設(shè)備組裝與調(diào)試設(shè)置了全國(guó)性的比賽，以后的每一年試題都在不斷地變化，比賽試題的量、難度都在不斷地增加。而能夠快速、可靠地檢測(cè)出物料性質(zhì)（金屬工件，白色、黑色塑料工件），以便進(jìn)行不同類別的處理是整個(gè)比賽任務(wù)的編程基礎(chǔ)，也是完成整套題目的關(guān)鍵。傳送帶示意圖如圖1所示。

二、傳感器、定時(shí)器相結(jié)合，快速可靠檢測(cè)物料性質(zhì)

為了檢測(cè)物料性質(zhì)，同時(shí)也為了對(duì)物料進(jìn)行定位。YL-235A型機(jī)電一體化設(shè)備配備了一個(gè)光電傳感器（能檢測(cè)本設(shè)備所有物料，但有不同的檢測(cè)距離）、一個(gè)金屬傳感器（僅能檢測(cè)金屬元件）、兩個(gè)光纖傳感器（通過靈敏度調(diào)節(jié)，可以區(qū)分出白色、黑色塑料工件）。這些傳感器的安裝位置、檢測(cè)靈敏度可以根據(jù)實(shí)際控制要求而定。一般有以下三種情形：

（一）第一種情形：要求物料經(jīng)過所有傳感位后被分類處理（如2008年國(guó)賽題）

1.傳感器安裝位置及要求

入料口——光電傳感器；A點(diǎn)位——電感傳感器；B點(diǎn)位——光纖傳感器（能檢測(cè)金屬元件、白色元件）；C點(diǎn)位——光纖傳感器（能檢測(cè)所有物料）；D點(diǎn)位——利用定時(shí)器定位（不安裝傳感器）。

2.檢測(cè)物料性質(zhì)方法：傳感位檢測(cè)法

也就是物料傳送過程中，A點(diǎn)電感傳感位僅能檢測(cè)金屬元件；B點(diǎn)傳感位可以檢測(cè)金屬元件和白色塑料元件，但是不能檢測(cè)黑色塑料元件；C點(diǎn)傳感位可以檢測(cè)任何性質(zhì)物料。通過在三個(gè)傳感器聯(lián)鎖控制關(guān)系，從而最終確定物料性質(zhì)。

檢測(cè)物料性質(zhì)梯形圖程序1示例如圖2所示：X20表示A點(diǎn)傳感器；X21表示B點(diǎn)傳感器；X22表示C點(diǎn)傳感器；M1表示金屬物料；M2表示白色物料；M3表示黑色物料。

（二）第二種情形：要求在入料口和A點(diǎn)電感傳感位間檢測(cè)出物料性質(zhì)（如2007年國(guó)賽題）

1.傳感器安裝位置及要求

傳感器安裝位置與第一種情形相同，但是兩個(gè)光纖傳感檢測(cè)靈敏度應(yīng)該調(diào)成能夠檢測(cè)所有物料。不需要它們來區(qū)分白色塑料、黑色塑料元件，在此僅發(fā)揮準(zhǔn)確定位元件的作用。

2.檢測(cè)物料性質(zhì)方法：定時(shí)器、傳感器組合檢測(cè)法

圖1　傳送帶示意圖

圖2　檢測(cè)物料性質(zhì)梯形圖程序1

圖3　檢測(cè)物料性質(zhì)梯形圖程序2

充分利用入料口的光電傳感器對(duì)于不同顏色物料檢測(cè)距離差異很大的性質(zhì)工作。首先調(diào)節(jié)入料口光電傳感器檢測(cè)靈敏度，使其對(duì)黑色塑料件的檢測(cè)距離在5厘米之內(nèi)。對(duì)金屬、白色塑料元件的檢測(cè)距離在18厘米以上（A點(diǎn)左邊）。然后在入料口左邊大于5厘米處和A點(diǎn)右邊之間用定時(shí)器確定一點(diǎn)E，要求入料口光電傳感器檢測(cè)不到在E點(diǎn)的黑色元件，但是可以檢測(cè)到白色塑料元件和金屬元件。這樣通過定時(shí)器定位法，在E點(diǎn)就可以區(qū)分出黑色塑料元件和白色塑料元件（或者金屬元件）。最后，采用定時(shí)器定位法、傳感器檢測(cè)相結(jié)合的方法，在A點(diǎn)進(jìn)一步區(qū)分出金屬元件和白色塑料元件。在入料口光電傳感器和A點(diǎn)電感傳感位之間，完成區(qū)分物料性質(zhì)的任務(wù)，使物料的高效分揀處理成為可能。另外，光纖傳感器的位置可以根據(jù)需要確定，可以安裝在入料口和電感傳感器之間，因?yàn)榇藭r(shí)它們并不發(fā)揮檢測(cè)物料性質(zhì)的作用。如果是手工放置物料，那么手工放置物料的范圍一定要限定，否則定時(shí)器定位法檢測(cè)會(huì)出錯(cuò)。

檢測(cè)物料性質(zhì)梯形圖程序2示例如圖3所示：X23表示入料口傳感器；X22表示金屬傳感器；M1表示記憶金屬物料；M2表示記憶白色物料；M3表示記憶黑色物料。

（三）第三種情形：傳送過程中，需要判別多個(gè)物料中同一種物料的個(gè)數(shù)（如2009年國(guó)賽題物料檢測(cè)工序）

1.傳感器安裝位置及要求

電感傳感器、兩個(gè)光纖傳感器（靈敏度調(diào)節(jié)成能區(qū)分黑色塑料元件、白色塑料元件），三個(gè)元件可以自由排列組合。此處不妨還按照第一種情形傳感器的安裝順序排列，以此來闡述下面的內(nèi)容。

2.檢測(cè)物料性質(zhì)方法

首先讓四個(gè)物料依次通過三個(gè)傳感位，然后根據(jù)三個(gè)傳感位傳感器檢測(cè)記憶的物料個(gè)數(shù)，采用多個(gè)功能指令相配合的辦法，判別出各種物料的個(gè)數(shù)，具體有三步。第一步，利用INC加1功能指令，將各個(gè)傳感器檢測(cè)到的物料個(gè)數(shù)信息累加起來，存放在各個(gè)數(shù)據(jù)寄存器D中。第二步，利用SUB減法功能指令，將各個(gè)數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)相互進(jìn)行減法運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果存放在不同的數(shù)據(jù)寄存器中。第三步，根據(jù)各個(gè)數(shù)據(jù)寄存器中存放的減法結(jié)果，判別出同種性質(zhì)物料的個(gè)數(shù)，這個(gè)過程需要借助CMP觸點(diǎn)比較功能指令，接通相應(yīng)的輔助繼電器M，作為下一步處理物料的轉(zhuǎn)換條件。

通過不斷的研究、總結(jié)，才能掌握編程方法，提高編程能力。在PLC編程這一領(lǐng)域，我們只有不斷進(jìn)取、不斷嘗試、不斷突破，才能適應(yīng)不斷發(fā)展變化的新技術(shù)。

［1］劉建華.三菱FX2N系列PLC應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

［2］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，2014.

G718.5

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