李小卓

（來賓職業(yè)教育中心學(xué)校，廣西來賓546100）

基于PLC的物料分揀控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李小卓

（來賓職業(yè)教育中心學(xué)校，廣西來賓546100）

隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，物料自動(dòng)分揀的應(yīng)用更加普遍?？删幊踢壿嬁刂破髯鳛橐环N專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，具有可靠性高、抗干擾性能強(qiáng)、易編程等特點(diǎn)。本系統(tǒng)以可編程控制器為核心，結(jié)合傳感、氣動(dòng)和變頻技術(shù)完成對(duì)不同材質(zhì)和顏色的物料自動(dòng)分揀控制，具有效率高，識(shí)別能力強(qiáng)的特點(diǎn)，在工業(yè)控制中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

PLC；傳感器；控制系統(tǒng)

在一些生產(chǎn)型企業(yè)，需要將金屬、非金屬（白色和黑色）這些不同類型或材質(zhì)的產(chǎn)品物料通過自動(dòng)化控制設(shè)備來完成分揀，從而降低了人力成本，減小了產(chǎn)品的離散性，提高了產(chǎn)品生產(chǎn)效率。本文以可編程控制器為核心的物料分揀控制系統(tǒng)裝置，具有分揀效率高，能連續(xù)、大批量地分揀貨物，并且不受氣候、時(shí)間、人的體力限制等特點(diǎn)。

1　物料分揀控制裝置結(jié)構(gòu)

物料分揀控制裝置為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備，采用臺(tái)式結(jié)構(gòu)，外形結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，系統(tǒng)裝置主要由可編程控制器（PLC）、傳感器、變頻器、電機(jī)、傳送帶、推料氣缸、下料口等部件組成。主控部件采用三菱FX2N-48MR型號(hào)的可編程控制器，傳輸系統(tǒng)由三菱E540變頻器和三相交流異步減速電機(jī)（380 V，輸出轉(zhuǎn)速40 r/min）控制皮帶輸送帶進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。分揀部分由氣缸、電感傳感器、光纖傳感器、光電傳感器、磁性開關(guān)、物件導(dǎo)槽、電磁換向閥及滑道組成。

圖1　物料分揀控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2　控制原理

物料分揀控制裝置主要是將生產(chǎn)加工好的物料按金屬與非金屬材質(zhì)進(jìn)行分揀，金屬材質(zhì)通過下料口1分出，非金屬材質(zhì)物料按白色和黑色進(jìn)行分揀，白色非金屬物料通過下料口2分出，黑色非金屬物料通過下料口3分出。分揀過程如下：接通電源，按下啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)物料分揀控制裝置，皮帶輸送電機(jī)在變頻器的控制下以10 Hz頻率正轉(zhuǎn)運(yùn)行，等待物料的到來，當(dāng)皮帶輸送機(jī)落料口上的光電傳感器（物料檢測(cè)）檢測(cè)到有物料進(jìn)入時(shí)，傳送帶以25 Hz頻率正轉(zhuǎn)運(yùn)行，如果進(jìn)入物料為金屬材質(zhì)，則電感式傳感器（金屬料檢測(cè)）檢測(cè)到后由1號(hào)推料氣缸將其推入1號(hào)下料口；如果進(jìn)入物料為白色非金屬物料，則光纖式傳感器[1]（白料檢測(cè)）檢測(cè)到后由2號(hào)推料氣缸推入2號(hào)下料口；如果進(jìn)入物料為黑色非金屬物料，則光纖式傳感器（黑料檢測(cè)）檢測(cè)到后則由3號(hào)推料氣缸推入3號(hào)下料口。在物料分揀后，皮帶輸送機(jī)以10 Hz頻率正轉(zhuǎn)運(yùn)行，等待下一個(gè)物料的到來。物料分揀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖2　物料分揀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

3　可編程控制器程序設(shè)計(jì)

3.1確定輸入點(diǎn)數(shù)

根據(jù)工作過程需要，使用4個(gè)傳感器來檢測(cè)三種物料材質(zhì)和物料有無，在推料氣缸上使用10個(gè)傳感器作為前限和后限檢測(cè)，啟動(dòng)和停止按鈕各1個(gè)。因此，控制系統(tǒng)設(shè)備共12個(gè)輸入信號(hào)，即輸入點(diǎn)數(shù)為12.

3.2確定輸出點(diǎn)數(shù)

根據(jù)工作過程要求變頻器皮帶輸送機(jī)兩段速正轉(zhuǎn)運(yùn)行，變頻器需要3個(gè)控制信號(hào)。3個(gè)推料氣缸動(dòng)作的電磁閥（單向電磁閥）需要3個(gè)控制信號(hào)，所以共需6個(gè)輸出信號(hào)，即輸出點(diǎn)數(shù)為6.

3.3輸入輸出地址分配

根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)和輸出量的工作電壓和工作電流要求分配輸入輸出地址，在6個(gè)輸出信號(hào)中，有3個(gè)是作為變頻器的控制信號(hào)，3個(gè)是作為三個(gè)單向電磁閥的控制信號(hào)。由于變頻器公共端和DC24V直流電源的“-”不能共用，所以變頻器的控制端和3個(gè)單向電磁閥的信號(hào)不能在同一組輸出。輸入輸出地址如表1所示。

表1　輸入輸出地址分配表

3.4PLC控制流程圖

根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制要求，確定控制的操作方式、應(yīng)完成的動(dòng)作以及必須的保護(hù)和連鎖來繪制程序流程圖，從而根據(jù)控制流程圖編寫PLC控制程序[2]。系統(tǒng)控制流程如圖3所示，當(dāng)某一物料被相應(yīng)的傳感器依次檢測(cè)出來時(shí)，由檢測(cè)傳感器發(fā)送信號(hào)給PLC，PLC驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的推料氣缸，推料氣缸驅(qū)動(dòng)推桿把物料推入下料口。當(dāng)出料氣缸電磁閥運(yùn)行至限位位置時(shí)，電磁閥復(fù)位，恢復(fù)原狀態(tài)。當(dāng)物料檢測(cè)傳感器[3]檢測(cè)到?jīng)]有物料時(shí)，經(jīng)過一定間隔傳送帶停止運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)停止。

圖3　工件分揀系統(tǒng)程序流程圖

4　變頻器參數(shù)設(shè)置

4.1參數(shù)設(shè)置表

根據(jù)皮帶輸送機(jī)[4]能以10 Hz和25 Hz兩種速度正轉(zhuǎn)運(yùn)行，則需要設(shè)定兩種速度，變頻器所需設(shè)定參數(shù)如表2所示。

表2　變頻器參數(shù)設(shè)置表

4.2設(shè)置變頻器參數(shù)

先將變頻器模塊上的各控制開關(guān)置于斷開位置，接通變頻器電源，將變頻器參數(shù)恢復(fù)為出廠設(shè)置，再依次設(shè)置變頻器的參數(shù)，最后恢復(fù)到頻率監(jiān)視模式，操作各控制開關(guān)，檢查各參數(shù)設(shè)置是否正確。

5　結(jié)束語

本物料自動(dòng)分揀控制系統(tǒng)利用可編程控制器（PLC）可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，結(jié)合傳感、氣動(dòng)和變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)金屬、非金屬（白色和黑色）這些不同類型或材質(zhì)的物料進(jìn)行分揀控制，裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊、控制可靠、分揀效率高的特點(diǎn)，特別適用于對(duì)不同材質(zhì)物料進(jìn)行分揀。

[1]劉愛華.傳感器原理與應(yīng)用技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2009：165-170.

[2]黃金鳳，張進(jìn)，李占賢，等.PLC與變頻器間的通信實(shí)現(xiàn)[J].工礦自動(dòng)化，2007，（14）：140-143.

[3]柳貴國.檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006. [4]王艷秋.電機(jī)及電機(jī)拖動(dòng)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

Material Sorting Control System Design Based on PLC

LI Xiao-zhuo
（Laibin Vocational Education Center School，Laibin Guangxi 546100，China）

With the development of automation technology，the application of materials automatic sorting is more common.Programmable logic controller，as a specialized in industrial control computer，has high reliability，strong antijamming ability，easy programming，etc.This system with programmable controller as the core，combined with sensor，pneumatic and frequency conversion technique for different material and color control，automatic sorting materials with high efficiency and recognition ability strong characteristic，has higher application value in industrial control.

PLC；the sensor；control system

TP273

A

1672-545X（2016）10-0035-02

2016-07-01

李小卓（1974-），男，廣西荔浦人，高級(jí)講師，研究生，主要從事機(jī)電工程技術(shù)教學(xué)與研究。