基于PLC控制的回型物料分揀系統(tǒng)

廖志平 董子晨

【摘 要】本文主要介紹了應(yīng)用三菱FX3U-32M型PLC來完成物料回形分揀系統(tǒng)的自動化控制。該分揀系統(tǒng)利用傳感器實現(xiàn)對物料的識別，結(jié)合氣動元件和傳送帶實現(xiàn)對物料的分揀、傳送，編寫PLC梯形圖實現(xiàn)整個系統(tǒng)的自動控制。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)無人操作的程序化控制，自動化效率高，系統(tǒng)維護(hù)成本低。

【關(guān)鍵詞】PLC;傳感器;自動控制

由于社會的進(jìn)步，市場競爭日趨激烈，改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，提高工作效率成為各個生產(chǎn)企業(yè)的迫切需求，尤其是需要進(jìn)行物料分揀的企業(yè)，以往一直采用人工分揀的方法，但是隨著貨物量的增加，分送點的增多，配貨反應(yīng)時間的縮短和行業(yè)服務(wù)質(zhì)量的提高，單憑借人工分揀無法滿足大規(guī)模的配送需求[1]。因此，為了加快分揀速度，提高分揀效率，減少分揀差錯率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高企業(yè)競爭力，自動化的分揀系統(tǒng)是提升物流分揀和歸類效率最重要的方式。

采用PLC可編程控制器控制的回形物料分揀系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)持續(xù)分揀大量的貨物，不會受到溫度、時間等物理條件的限制，分揀效率高，降低了大量人工、時間等成本[2]。

1、系統(tǒng)的硬件設(shè)計

1.1可編程控制器選型

根據(jù)該分揀系統(tǒng)的工作流程特點，本系統(tǒng)選擇的是FX3U-32M型號的PLC可編程控制器。FX3U與其它型號的三菱PLC主要區(qū)別在于S/S連接可以選擇NPN或PNP，對于該系統(tǒng)使用的傳感器情況，需要用到這個功能。將3U型號PLC上的S/S端連接至PLC的24V端口，這種連接方式稱為NPN，也叫漏型輸入，本系統(tǒng)根據(jù)傳感器的類型選擇的是漏型輸入方式。

1.2傳感器選型

傳感器是將檢測對象的模擬信號轉(zhuǎn)化成電信號的器件。傳感器光電開關(guān)通過紅外傳感，照射到物體后反射接收信號，轉(zhuǎn)化為電信號傳輸給輸入端，輸入端接收到信號，就執(zhí)行下一個任務(wù)[3]。本系統(tǒng)選擇的傳感器型號是E3F-DS30C4，其工作電壓為DC6～36V通用，工作電流<=300mA，輸出形式為NPN輸出，調(diào)整的檢測距離是10～30cm。檢出方式是漫反射型，外形尺寸為18*65mm。傳感器接線分三根，黑色信號線接PLC輸入端，棕色接正極，藍(lán)色接負(fù)極。

1.3系統(tǒng)硬件設(shè)計總體框圖

系統(tǒng)在運作環(huán)節(jié)中對物料的分揀、運送等必不可少。整個控制系統(tǒng)主要結(jié)合電機拖動技術(shù)、PLC電氣控制技術(shù)及傳感器技術(shù)等實現(xiàn)運作。根據(jù)系統(tǒng)需求，對系統(tǒng)的硬件做了總體方案設(shè)計，設(shè)計框圖如圖1所示。

2、系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1輸入點數(shù)確定

根據(jù)分揀系統(tǒng)工作過程的需要，使用三個傳感器來檢測物料，因為是回形分揀過程，因此不需要用到前后的限位傳感器;啟動和停止按鈕各一個，電機啟動和電磁閥啟動各一個。因此，系統(tǒng)控制設(shè)備共有7個輸入信號，故需輸入點數(shù)為7個。

2.2輸出點數(shù)確定

根據(jù)系統(tǒng)運作過程要求回形皮帶傳輸運行，需要4個電機驅(qū)動信號。3個推料氣缸動作的電磁閥需要3個控制信號。因此，系統(tǒng)控制設(shè)備共有7個輸出信號，故輸出點數(shù)為7個。

2.3 PLC程序控制流程

根據(jù)分揀系統(tǒng)控制要求，確定操作方式、完成動作、必要的保護(hù)和連鎖等各部分來繪制程序控制流程圖[4-5]。本系統(tǒng)的程序控制流程圖如圖2所示，回形皮帶傳送啟動后，物料在皮帶上傳輸，當(dāng)物料被檢測傳感器檢測出來時，傳感器發(fā)送信號到PLC，PLC輸出驅(qū)動對應(yīng)的推料氣缸，將物料推到下料口。由于是回形傳送控制，不需要限位控制，這樣就可以實現(xiàn)連續(xù)分揀。

3、分揀系統(tǒng)整體調(diào)試

軟件程序上測試無誤后，將程序下載到PLC中，首先確定按鈕是否正確，按下按鈕看PLC的輸入指示燈是否正常。然后再根據(jù)程序的要求，按下啟動開關(guān)，確定Y輸出端、硬件電機、電磁閥、氣缸等是否運作。其中重要的是要調(diào)整程序中的延時來控制感應(yīng)進(jìn)行反饋，進(jìn)而讓氣缸能夠準(zhǔn)確快速的將物料推出。因此在后期，需要不斷的修改時間繼電器來調(diào)整。

4、總結(jié)

工業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志是自動化程度，隨著目前自動化技術(shù)的不斷提高，物料分揀實現(xiàn)了自動化控制。本文研究的回形物料分揀系統(tǒng)利用PLC控制的高可靠性、強抗干擾能力、低成本、高效率的特點，結(jié)合電機拖動技術(shù)、傳感器技術(shù)、電氣控制技術(shù)等實現(xiàn)了對物料分揀的自動化控制。該分揀系統(tǒng)能靈敏地與其它成套裝置無縫連接，實現(xiàn)物料分揀的自動化分配和管理。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張奎. PLC控制技術(shù)在工業(yè)自動化中的應(yīng)用研究[J]. 中國新通信， 2016， 18（10）：92-93.

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[3]劉篤仁， 韓保君， 劉靳. 傳感器原理及應(yīng)用技術(shù)[M]. 西安電子科技大學(xué)出版社， 2009.

[4]李庭貴. 基于西門子PLC和變頻器的物料分揀系統(tǒng)設(shè)計[J]. 制造業(yè)自動化， 2013， 35（12）：92-96.

[5]戴俊. 基于PLC控制的物料自動檢測與分揀系統(tǒng)設(shè)計[D]. 2015.