基于PLC的工件質(zhì)量檢測和分離設(shè)備設(shè)計

盧小菊,劉玉娟

(太原鐵路機械學(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，而針對形狀和材質(zhì)的剔除裝置較少。本文根據(jù)學(xué)生實習(xí)要求設(shè)計了一套針對體積、質(zhì)量較小且對形狀材質(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)計的數(shù)字運算操作的電子裝置,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)計了整套自動化的正、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，傳送帶開始中速正轉(zhuǎn)帶動工件向前運動，當(dāng)工件運動經(jīng)過重量傳感器5時，對工件重量進(jìn)行檢測，并通過計時器進(jìn)行計時，若重量不滿足要求在計時結(jié)束時，傳送帶停止運轉(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)運動并經(jīng)過形狀傳感器4時對工件形狀進(jìn)行檢測，并通過計時器進(jìn)行計時，若形狀不滿足要求，在計時結(jié)束時傳送帶停止運轉(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)運動并經(jīng)過光纖傳感器3時，對工件材質(zhì)進(jìn)行檢測，并通過計時器進(jìn)行計時，若材質(zhì)不滿足要求，在計時結(jié)束時傳送帶停止運轉(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)工作實物圖如圖2所示。

1.2 控制要求

為了實現(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推出機構(gòu)的運動控制主要通過控制推出和縮回時的氣量來控制推出機構(gòu)慢出、快回；②傳送帶的控制主要是由變頻器控制電機來完成的，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為了實現(xiàn)對不合格工件的準(zhǔn)確檢測，需對傳感器的分辨率進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其能夠準(zhǔn)確地對工件的合格與否進(jìn)行識別。

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)工作實物圖

2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 PLC的I/O地址分配

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

2.2 PLC程序設(shè)計

為了使程序設(shè)計具有較好的邏輯性，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，使電機啟動并中速正轉(zhuǎn)，同時依靠Y20的觸點進(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，定時器T1開始計時K1的時長。當(dāng)K1時間到達(dá)時，T1的常閉觸點斷開，傳送帶停止工作，而T1常開觸點閉合，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，定時器T2開始計時K1的時長。當(dāng)K1時間到達(dá)時，T2的常閉觸點斷開，傳送帶停止工作，而T2常開觸點閉合，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，定時器T3開始計時K1的時長。當(dāng)K1時間到達(dá)時，T2的常閉觸點斷開，傳送帶停止工作，而T3常開觸點閉合，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工件質(zhì)量進(jìn)行檢測，而且實現(xiàn)了對合格與不合格的工件進(jìn)行了分離，大大提高了設(shè)備的自動化程度，以后進(jìn)一步設(shè)計還能夠?qū)⒐ぜ难b箱和運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