盧小菊,劉玉娟

(太原鐵路機(jī)械學(xué)校，山西 太原 030006)

0 引言

目前，正、次品分揀系統(tǒng)裝置比較單一化，常用于體積與質(zhì)量較大且易于人工回收的產(chǎn)品，而針對(duì)形狀和材質(zhì)的剔除裝置較少。本文根據(jù)學(xué)生實(shí)習(xí)要求設(shè)計(jì)了一套針對(duì)體積、質(zhì)量較小且對(duì)形狀材質(zhì)有嚴(yán)格要求的產(chǎn)品的次品剔除方案，使工作更高效、可靠，成本更加低廉。

PLC是專為工業(yè)環(huán)境下生產(chǎn)設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置,我國正處于工業(yè)轉(zhuǎn)型階段，PLC在自動(dòng)化工業(yè)方面的應(yīng)用越來越廣泛，本文以PLC為主控器設(shè)計(jì)了整套自動(dòng)化的正、次品分揀系統(tǒng)，提高了工作效率和可靠性。

1 工件正、次品分揀系統(tǒng)工作原理及控制要求

1.1 工作原理

圖1為工件正、次品分揀系統(tǒng)工作原理示意圖,由機(jī)械手、傳送帶、推料氣缸、工件到位傳感器、重量傳感器、形狀傳感器和光纖傳感器等組成。其工作原理是：通過機(jī)械手將工件箱中的工件取出放到傳送帶2上，當(dāng)工件被工件到位傳感器1檢測到時(shí)，傳送帶開始中速正轉(zhuǎn)帶動(dòng)工件向前運(yùn)動(dòng)，當(dāng)工件運(yùn)動(dòng)經(jīng)過重量傳感器5時(shí)，對(duì)工件重量進(jìn)行檢測，并通過計(jì)時(shí)器進(jìn)行計(jì)時(shí)，若重量不滿足要求在計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，傳送帶停止運(yùn)轉(zhuǎn)，由推料氣缸6將重量不合格的工件推入收集箱；重量合格的工件在傳送帶上繼續(xù)運(yùn)動(dòng)并經(jīng)過形狀傳感器4時(shí)對(duì)工件形狀進(jìn)行檢測，并通過計(jì)時(shí)器進(jìn)行計(jì)時(shí)，若形狀不滿足要求，在計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)傳送帶停止運(yùn)轉(zhuǎn)，由推料氣缸7將形狀不合格的工件推入收集箱；形狀合格的工件在傳送帶上繼續(xù)運(yùn)動(dòng)并經(jīng)過光纖傳感器3時(shí)，對(duì)工件材質(zhì)進(jìn)行檢測，并通過計(jì)時(shí)器進(jìn)行計(jì)時(shí)，若材質(zhì)不滿足要求，在計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)傳送帶停止運(yùn)轉(zhuǎn)，由推料氣缸8將材質(zhì)不合格的工件推入收集箱；重量、形狀和材質(zhì)全部滿足要求的工件最終被傳送帶送入合格工件收集箱中。工件正、次品分揀系統(tǒng)工作實(shí)物圖如圖2所示。

1.2 控制要求

為了實(shí)現(xiàn)檢測的準(zhǔn)確性和提高工件分離的效率，需滿足如下控制要求：①推出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制主要通過控制推出和縮回時(shí)的氣量來控制推出機(jī)構(gòu)慢出、快回；②傳送帶的控制主要是由變頻器控制電機(jī)來完成的，通過調(diào)節(jié)變頻器的頻率從而保證傳送帶有合理的傳輸速度；③為了實(shí)現(xiàn)對(duì)不合格工件的準(zhǔn)確檢測，需對(duì)傳感器的分辨率進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其能夠準(zhǔn)確地對(duì)工件的合格與否進(jìn)行識(shí)別。

1-工件到位傳感器;2-傳送帶;3-光纖傳感器;4-形狀傳感器；5-重量傳感器;6,7,8-推料氣缸

圖2 分揀系統(tǒng)工作實(shí)物圖

2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 PLC的I/O地址分配

本設(shè)備采用亞龍YL-235A小型PLC來完成整個(gè)系統(tǒng)控制。根據(jù)控制對(duì)象的具體要求來確定PLC的輸入點(diǎn)數(shù)，其I/O地址分配見表1。

2.2 PLC程序設(shè)計(jì)

為了使程序設(shè)計(jì)具有較好的邏輯性，設(shè)備控制的核心部分程序采用梯形圖來進(jìn)行編程，如圖3所示。程序分析如下：

(1) 當(dāng)工件到位傳感器X1檢測到工件時(shí)，使電機(jī)啟動(dòng)并中速正轉(zhuǎn)，同時(shí)依靠Y20的觸點(diǎn)進(jìn)行自鎖。

(2) 當(dāng)工件的重量不滿足要求使重量傳感器X2開啟時(shí)，定時(shí)器T1開始計(jì)時(shí)K1的時(shí)長。當(dāng)K1時(shí)間到達(dá)時(shí)，T1的常閉觸點(diǎn)斷開，傳送帶停止工作，而T1常開觸點(diǎn)閉合，將X2自鎖，并通過推料氣缸Y1將工件推出，推出到位傳感器X5啟動(dòng)后，氣缸收回，傳送帶開始工作。

(3) 當(dāng)工件的形狀不滿足要求使形狀傳感器X3開啟時(shí)，定時(shí)器T2開始計(jì)時(shí)K1的時(shí)長。當(dāng)K1時(shí)間到達(dá)時(shí)，T2的常閉觸點(diǎn)斷開，傳送帶停止工作，而T2常開觸點(diǎn)閉合，將X3自鎖，并通過推料氣缸Y2將工件推出，推出到位傳感器X6啟動(dòng)后，氣缸收回，傳送帶開始工作。

(4) 當(dāng)工件的材質(zhì)不滿足要求使材質(zhì)傳感器X4開啟時(shí)，定時(shí)器T3開始計(jì)時(shí)K1的時(shí)長。當(dāng)K1時(shí)間到達(dá)時(shí)，T2的常閉觸點(diǎn)斷開，傳送帶停止工作，而T3常開觸點(diǎn)閉合，將X4自鎖，并通過推料氣缸Y3將工件推出，推出到位傳感器X7啟動(dòng)后，氣缸收回，傳送帶開始工作。

3 結(jié)束語

采用PLC控制的工件質(zhì)量檢測與分離設(shè)備不僅可以有效地對(duì)工件質(zhì)量進(jìn)行檢測，而且實(shí)現(xiàn)了對(duì)合格與不合格的工件進(jìn)行了分離，大大提高了設(shè)備的自動(dòng)化程度，以后進(jìn)一步設(shè)計(jì)還能夠?qū)⒐ぜ难b箱和運(yùn)輸流程等融入到系統(tǒng)中。

表1 PLC I/O地址分配

圖3 設(shè)備控制的PLC梯形圖