張書博

（德宏職業(yè)學院，云南 德宏州芒 678400）

0 引言

本文討論的工件分揀包裝裝置是以亞龍YL-235A型光機電一體化設備為基礎，利用三菱PLC的順序控制程序，搭配傳感器、皮帶輸送機、氣動系統(tǒng)等部件實現(xiàn)控制要求，以此加深學生對如何實現(xiàn)“機”“電”融合的理解，增強學生對機電類行業(yè)生產(chǎn)實際的認識，提高學生對未來工作崗位的興趣，進而實現(xiàn)良好的教學效果。

1 控制要求

某生產(chǎn)線加工多種零件，在終端設置有分揀和包裝裝置。按下啟動按鈕后，設備啟動開始工件分揀，皮帶輸送機以15Hz的頻率正轉運行，紅綠雙色警示燈閃爍，指示正在等待工件到來。當進料口檢測到有工件時，紅綠雙色警示燈熄滅，皮帶輸送機以20Hz的頻率正轉運行，如果是金屬工件，則由推料氣缸I推入出料斜槽I；如果是白色工件，則由推料氣缸II推入出料斜槽II；如果是黑色工件，則由推料氣缸III推入出料斜槽III。當推料結束后，皮帶輸送機以15Hz的頻率正轉運行，紅綠雙色警示燈恢復閃爍，等待下一個工件到來。

任何一個出料斜槽內的工件數(shù)量達到5個時，須立即把工件取走進行模擬包裝操作，在這期間，輸送和分揀過程暫停，并用指示燈提示哪種工件正在包裝，包裝過程用時30s。黃色指示燈亮表示金屬工件正在包裝，綠色指示燈亮表示白色工件正在包裝，紅色指示燈亮表示黑色工件正在包裝。包裝完成后，指示燈自動熄滅，此時可按下啟動按鈕繼續(xù)分揀和包裝工件。

按下停止按鈕，設備在分揀完當前工件后才停止工作。若未斷電，再次啟動時工件接著前一次停止時的數(shù)量計數(shù)。[1]

2 任務分析

根據(jù)控制要求可知，該裝置主要實現(xiàn)工件的分類揀出（簡稱“分揀”）和工件達到規(guī)定數(shù)量后的模擬包裝兩個功能。

2.1 實現(xiàn)工件分揀功能

用電感傳感器識別金屬工件，用兩個光纖傳感器識別白色和黑色工件，同時用三個二位五通單控電磁換向閥分別控制三個推料氣缸。當傳感器識別出對應的工件時，該傳感器下方的推料氣缸會受到相應的二位五通單控電磁換向閥控制，將工件推入出料斜槽中，即可實現(xiàn)三種工件的分揀[2]。

2.2 實現(xiàn)模擬包裝功能

控制要求中，當任何一個出料斜槽內的工件數(shù)量達到5個時，須立即把工件取走進行模擬包裝操作，此處需用到PLC提供的計數(shù)器。因控制要求中明確“若未斷電，再次啟動時工件接著前一次停止時的數(shù)量計數(shù)”，所以此處只需使用非斷電保持性的加計數(shù)器即可實現(xiàn)計數(shù)功能。受設備限制，包裝功能無法實現(xiàn)，僅利用30s暫停模擬包裝的過程。

3 機械部件安裝示意圖及要求

根據(jù)控制要求，該工件分揀包裝裝置需要用到皮帶輸送機、三相異步電動機、推料氣缸、出料斜槽、紅綠雙色警示燈等主要部件，相互位置及安裝示意如圖1所示。

圖1 工件分揀包裝裝置機械部件安裝示意圖

在機械部件安裝過程中，時刻遵守“安全第一”的原則，嚴防操作過程中出現(xiàn)傷人或損壞設備等現(xiàn)象。同時，要重點關注皮帶輸送機主輥筒軸的安裝，確保電動機轉軸與主輥筒軸的中心線在同一直線上，確保主輥筒軸與皮帶輥筒軸平行[3]。

4 電氣控制原理設計

亞龍YL-235A型光機電一體化設備的核心控制部件是PLC，本次任務以三菱PLC為例，型號為FX3U-48MR，該系列PLC的特點是編程語言直觀易懂，初學者入門比較簡單[4]。

根據(jù)該裝置的控制要求，共使用輸入端子10個、輸出端子10個，具體I/O分配見表1。

圖2 工件分揀包裝裝置電氣原理圖

表1 工件分揀包裝裝置I/O 分配表

5 氣動系統(tǒng)設計

該工件分揀包裝裝置的氣動系統(tǒng)包含能源元件、控制元件、執(zhí)行元件三個部分。其中，能源元件主要包括氣泵、空氣過濾器、調壓閥三個部分，主要用于為氣動系統(tǒng)提供動力氣源；控制元件主要包括二位五通單控電磁換向閥、單向節(jié)流閥，主要用于控制氣體走向；執(zhí)行元件為推料氣缸，用于將工件推入出料斜槽[5]。該裝置的氣動系統(tǒng)設計如圖3所示。

圖3 工件分揀包裝裝置氣動系統(tǒng)設計圖

6 參考程序

為滿足該裝置的控制要求，PLC編程采用順序控制程序中的選擇性分支結構，由于不同材質的工件要進行不同的處理，所以區(qū)分工件材質的點就是程序的分支點。

工件分揀包裝裝置的金屬工件部分參考程序如圖4所示。

圖4 工件分揀包裝裝置的金屬工件部分參考程序

7 結語

本文討論的工件分揀包裝裝置是亞龍YL-235A型光機電一體化設備所能實現(xiàn)的一個典型工作任務，在實際教學實施過程中，能夠充分鍛煉學生將“機”與“電”相互融合的能力。同時，亞龍YL-235A型光機電一體化設備兼具真實的生產(chǎn)功能和整合的學習功能，能夠讓學生在較為真實的工作情境中完成工作任務，進而獲得專業(yè)技能知識。