基于PLC的分揀系統在電控柜組裝中的應用

杜國華

（晉城職業技術學院機械與電子工程系，山西晉城048000）

0 引言

可編程控制器（PLC）是現代工業過程中的一種新型的自動控制設備，是在繼電器控制技術和計算機技術基礎上發展起來的一種專用于工業控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同。由于具有可靠性高、通用性強、抗干擾能力強、體積小等特點，廣泛應用于工業生產的過程控制［1］。

隨著計算機技術的發展，常見的通過PC機與PLC的結合，對于復雜控制系統可以起到很好的調試和監視作用［2］。在我院機器人實訓基地電控柜的組裝項目中，原材料的分揀過程以往都是通過學生手工完成，本系統所設計的PLC材料分揀系統，可以提高工作效率，培養學生的創新意識，激發學生用自己所學的知識來改進工作過程。

1 系統的工作過程

在電控柜的組裝項目中，前期的分揀過程涉及鐵材料、白色塑料、黑色塑料三種材質的分揀。本文設計的PLC材料分揀系統采用流水線推塊式分揀機的臺式結構。采用自動上料機上料，滑板式材料輸出料出口。流水線上有3個電磁閥和配套傳感器、一個上料口、一個輸出料出口（如圖1所示）。

其工作流程是開啟電源，氣動系統開始工作，系統進入自檢狀態。光電傳感器檢測是否有物料進入，若沒有物料，延時后自動等待上料；當流水線有物料時，系統自動運行。首先，光電傳感器發送信號給PLC計數器開始計數，電機開始運行。當磁感應接近式傳感器檢測到物料為鐵金屬時，發出反饋信號給PLC，由PLC控制氣缸一動作，將物料推到料倉一；當光纖傳感器檢測到為黑色塑料時，發出反饋信號給PLC，由PLC控制氣缸二動作，將物料推到料倉二；當光纖傳感器檢測到為白色塑料時，發出反饋信號給PLC，由PLC控制氣缸三動作，將物料推到料倉三；當氣缸電磁閥運行到后限位開關時，電磁閥復位，回到原狀態。

2 系統的硬件配置

2．1 控制器的選型

在工業過程中，三菱PLC由于其穩定性好、抗干擾能力強等特點使用非常廣泛。作為一類可編程的存儲器，三菱PLC使用專用的軟件進行編程，通過內部存儲程序，可以執行順序控制、寄存、定時、計數以及算術操作等面向通用用戶的指令，并通過數字或模擬式in/out 控制各種類型的自動生產過程［3］。根據實訓基地現有的條件，我們采用FX2N型PLC。

2．2 傳感器的選用

在本設計中使用了漫射式光電傳感器、光纖傳感器、磁感應接近式傳感器三種類型。

漫射式光電傳感器：發射器的發射光照在檢測物上后，以任意角度散射。接收器接收到其中的一些光（當接收光強大于開關閾值時）后開關觸發，即檢測到物體［4］。選用西克漫射式傳感器VTF18－3F5240。

光纖傳感器：將光源發出的光經過光纖傳導送入調制器，通過待測參數與進入調制區的光之間的相互作用，進而導致光的光學性質（如光的頻率、強度、波長等）發生改變，稱為被調制的信號光，再經過光纖傳輸返回光探測器，經解調后，得到被測參數。選用FU－79型光纖傳感器。

磁感應接近式傳感器：當被檢測物體接近到傳感器一定距離時，不需要通過接觸就能發出高低電平信號或開關動作，在一定的距離內，可以檢測黑色金屬存在的傳感器［5］。它的特點是可以直接驅動負載（如接觸器、繼電器、電磁閥和PLC等）。選用HuaXiaMag－JM12－K24。

3 系統的軟件設計

3．1 軟件流程圖

分揀過程流程是一個步進順序程序，運行過程如下：

（1）當光電傳感器檢測到有物料進入時，啟動變頻器驅動電動機運轉。

（2）當工件經過磁感應接近式傳感器和光纖傳感器時，根據傳感器的動作情況，來判斷氣缸的動作過程。

（3）在氣缸完成動作后，程序返回初始位置，進行后續的循環。

3．2 I/O分配表

表1 I/O分配表

3．3 傳感器位置辨別工件梯形圖程序

4 結語

在實訓基地電控柜的組裝項目中實行PLC分揀系統后，既提高了原材料分揀過程的效率，也使學生對于PLC的應用了解更加深刻，在分揀系統后期的使用和維護過程中，提高了應用PLC的設計水平。

［1］鐘波，趙華軍．基于三菱PLC控制的機械手應用［J］．內江科技，2010，（6）：92．

［2］王小玲．工業機械手的PLC控制［J］．機電工程技術，2004，（9）：32～34．

［3］嚴紀蘭，董峰，李明亮．基于PLC控制的搬運機械手的應用［J］．機械工程與自動化，2008，（2）：156～157．

［4］王士軍，鄭新志．機械手PLC自動控制系統［J］．山東輕工業學院學報：自然科學版，2004，（3）：47～50．

［5］周天沛．PLC在材料自動分揀系統中的應用［J］．工業控制計算機，2009，（5）：69～70．