物料自動分揀系統(tǒng)中PLC技術(shù)的應(yīng)用

崔勇

摘 要：物料分揀是農(nóng)副加工、食品、醫(yī)藥和電子、化工行業(yè)中不可缺少的重要組成部分，為了提高物料自動分揀系統(tǒng)的分揀準(zhǔn)確率，降低工作人員的勞動強(qiáng)度，擬設(shè)置以PLC為基礎(chǔ)的物料分揀系統(tǒng)，能夠有效提高物料的分揀效率，減少分揀誤差，減少員工的勞動強(qiáng)度，具有較好的應(yīng)用價值和前景。

關(guān)鍵詞：PLC;物料;自動分揀

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，工業(yè)生產(chǎn)過程中的自動化水平也呈現(xiàn)出不斷升高的趨勢。傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)過程中所使用的人工分揀方式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的高要求，如果繼續(xù)應(yīng)用傳統(tǒng)的分揀模式，在進(jìn)行大批量和連續(xù)物料分揀時很容易出現(xiàn)高誤差率，分揀效率低等問題。自動分揀系統(tǒng)包含了氣動控制、人機(jī)界面和機(jī)械傳動等，其中在自動化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)中，可編程控制器技術(shù)起到了至關(guān)重要的作用，具有監(jiān)視和自動控制作用，為了滿足實(shí)際的環(huán)境需求所設(shè)計的相應(yīng)的分揀系統(tǒng)。本文探討了物料自動分揀系統(tǒng)中PLC的應(yīng)用。

1.物料分揀控制系統(tǒng)整體設(shè)計方案

物料分揀控制系統(tǒng)是自動化生產(chǎn)線的重要組成部分，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要設(shè)備有PLC、變頻器、傳感器、三相異步電機(jī)、傳送帶以及氣缸。主控設(shè)備PLC采用西門子SMARTSR30，傳輸系統(tǒng)有西門子變頻器MM420和三相異步電動機(jī)驅(qū)動。

2.物料分揀系統(tǒng)工作過程

本文所設(shè)計的物料分揀控制系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能是PLC檢測到物料口有工件放入，變頻器起動，三相異步電動機(jī)驅(qū)動傳送帶將工件帶人分揀區(qū)。如果為金屬工件，鋁制物料檢測傳感器動作，將信號傳遞給PLC，PLC驅(qū)動推料氣缸1動作，工件被推到1號料槽;如果為白色塑料工件，白色塑料工件檢測傳感器動作，將信號傳遞給PLC，PLC驅(qū)動推料氣缸2動作，工件被推到2號料槽;如果為黑色塑料工件，黑色塑料工件檢測傳感器動作，將信號傳遞給PLC，PLC驅(qū)動旋轉(zhuǎn)氣缸動作，工件在皮帶的帶動下進(jìn)入3號料槽。圖2所示為分揀控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

3.物料分揀控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1 傳感器

3.1.1物料口檢測傳感器、入庫檢測傳感器

PLC檢測到物料口放入工件，驅(qū)動變頻器，進(jìn)一步驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動工件進(jìn)入分揀區(qū)。物料口檢測傳感器用的是反射式光電接近開關(guān)。為了檢測工件是否進(jìn)入料槽，在1號料槽和3號料槽兩側(cè)安裝的入庫檢測傳感器是對射式光電接近開關(guān)。反射式光電接近開關(guān)的發(fā)射器和接收器在結(jié)構(gòu)上是一體的;對射式光電接近開關(guān)的發(fā)射器和接收器是分離的，安裝時處于相對位置。光電接近開關(guān)如圖3所示。

3.1.2鋁制物料檢測傳感器

物料分揀系統(tǒng)需要把金屬工件和非金屬工件區(qū)分，利用電感線圈產(chǎn)生的磁力線經(jīng)過金屬導(dǎo)體時，金屬導(dǎo)體就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，反作用于電感傳感器，從而改變電路參數(shù)這一現(xiàn)象。在傳送帶上方安裝電感式接近開關(guān)，用于檢測接近工件是否為金屬工件。

3.1.3黑、白塑料工件檢測傳感器

物料分揀系統(tǒng)需要把黑、白塑料工件區(qū)分，利用黑、白塑料工件對光的反射強(qiáng)度不一和光纖傳感器靈敏可靠，選用反射式光纖數(shù)字傳感器。在傳送帶上方安裝兩個反射式光纖數(shù)字傳感器，通過調(diào)節(jié)靈敏度來區(qū)分黑白塑料工件。反射式光纖數(shù)字傳感器工作方式有兩種，一種是光照度達(dá)到一定亮度值時傳感器動作;另外一種是光線暗到一定下限值時動作。

3.2 PLC選擇

本文設(shè)計的物料分揀控制系統(tǒng)，PLC控制器輸入信號包括物料檢測相關(guān)傳感器信號、編碼器信號、氣缸位置檢測信號、起動/停止按鈕信號;輸出信號包括控制氣缸動作的電磁閥信號、變頻器信號。設(shè)計過程中所應(yīng)用到的PLC系統(tǒng)為西門子公司生產(chǎn)的S7-200SMART CPU SR30型號，此種型號的PLC控制器包含12個數(shù)字輸出和18個數(shù)字輸入，完全能夠符合本次設(shè)計的具體需要。

4.物料分揀控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

（1）物料分揀系統(tǒng)具體控制要求如下：氣源接通，PLC上電，設(shè)備就緒，運(yùn)行指示燈黃燈常亮，否則以1 Hz頻率閃爍;按下啟動按鈕，運(yùn)行指示燈綠燈常亮，系統(tǒng)啟動;當(dāng)傳送帶入料口人工放下工件，被入料口傳感器檢測到信號時，變頻器即可啟動，驅(qū)動傳動電動機(jī)以25 Hz頻率把工件帶往分揀區(qū)。

（2）如果工件為金屬工件，則該工件被鋁制物料傳感器檢測到信號，被推到1號料槽中，傳送帶停止;如果工件為白色塑料工件，則該工件被白色塑料工件傳感器檢測到信號，被推到2號料槽中，傳送帶停止;如果工件為黑色塑料工件，則該工件被黑色塑料工件傳感器檢測到信號，旋轉(zhuǎn)氣缸動作，進(jìn)入3號料槽，傳送帶停止。工件被推入料槽后，分揀系統(tǒng)一個工作周期結(jié)束。僅當(dāng)工件被推入料槽后，才能再次向傳送帶放入工件。

（3）如果在運(yùn)行期間按下停止按鈕，系統(tǒng)在本工作周期結(jié)束后停止運(yùn)行。

5.系統(tǒng)調(diào)試

程序編寫完成，氣路檢查無誤，PLC就可以上電下載程序進(jìn)行調(diào)試。在調(diào)試過程中需要注意以下問題：

（1）黑白塑料工件區(qū)分用到的光纖傳感器的靈敏度需要多次調(diào)試才可以準(zhǔn)確分揀;

（2）由于黑色塑料工件是依靠旋轉(zhuǎn)氣缸動作，在傳送帶的帶動下進(jìn)入3號料槽，因此變頻器運(yùn)行頻率不宜過低，否則黑色塑料工件較難進(jìn)入3號料槽，這時需要適當(dāng)增加頻率;

（3）調(diào)試時，1號、2號工件被推入料槽時，氣缸壓力過大，容易彈出料槽，需要調(diào)節(jié)氣缸節(jié)流閥，減小氣缸輸出壓力。

6.結(jié)束語

本文介紹了基于 PLC 的物料分揀控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)，利用變頻技術(shù)驅(qū)動傳動系統(tǒng)，通過傳感技術(shù)將不同材質(zhì)（金屬與非金屬）、不同顏色 （黑白） 的工件送入不同料槽，進(jìn)行自動分揀。采用PLC控制，使得系統(tǒng)控制可靠，可以連續(xù)大批量分揀貨物，有效提高勞動生產(chǎn)率。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，可以和其他自動化生產(chǎn)設(shè)備無縫對接，應(yīng)用前景較好。

參考文獻(xiàn)：

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（駐馬店技師學(xué)院）