淺析基于S7—200PLC的材料分揀設備的硬件配置概述

劉勇

摘 要：本文對基于S7-200PLC的材料分揀設備的硬件配置進行了簡單扼要的分析，利用西門子S7-200PLC設備為本系統的核心部分，結合光電傳感器、光纖傳感器、電感傳感器以及異步電機、步進電機來控制系統自動分揀不同顏色和不同材質的物料。本文介紹了本系統的各個組成部分。

關鍵詞：PLC 傳感器；步進電機；機械手；氣缸

本裝置集PLC控制、位置檢測與控制、變頻調速控制、物料輸送、機械手控制及分揀控制于一體的裝置。借助于相應的開關量控制以及位置控制及時序邏輯控制，實現物料提升、氣動機械手搬運、皮帶機輸送、物料分揀等功能。系統的整體結構則為開放式及拆裝式設計，能夠實現送料檢測機構、物料搬運機構、物料分揀機構和自動生產線等機電一體化設備的自由組裝及調試。

1 技術參數

（1）輸入電源：三相四線（或三相五線）～380V±10% 50Hz

（2）裝置容量：≤1.0kVA

（3）外形尺寸：120cm×72cm×120cm

2 系統組成

本裝置由物料提升機構、氣動機械手、物料輸送及分揀機構、PLC模塊、變頻器模塊、按鈕模塊、電源模塊、各種傳感器、物料、I/O接口板和氣管等組成。

2.1 送料機構

2.1.1 放料轉盤：在之中需要放置金屬物料以及非金屬物料兩種。

2.1.2 驅動電機：電機的相關參數為電流24V直流，鉆矩為30kg/cm，轉速為10r/min，主要作用為驅動放料轉盤旋轉。

2.1.3 物料滑槽：在放料轉盤旋轉之后，物料也就會在力的作用下進入入料口，并順著滑槽直到提升臺上。

2.1.4 提升臺：分離物料和滑槽，同時有效保證每次僅能夠提升一個物料。物料提升機構由單出桿氣缸、電磁閥、磁性開關、警示燈、直流減速電機、機械結構件等組成。

2.1.5 物料檢測傳感器：選擇的是光電漫反射型傳感器，將輸入信號傳遞給PLC控制系統，在提升臺上如果存在物料，則會對氣缸產生驅動作用將物料提升；在此操作中如果光電傳感器持續4s沒有檢測到物料，則會立即停止系統運行并報警。

2.1.6 磁性傳感器：主要作用是檢測氣缸位置。在氣缸前后各設置一個，以確保可以實時監測氣缸伸出和縮回是否到位，檢測顯示到位之后則會將信號發給PLC系統。

2.1.7 提升氣缸：此過程中采用的是單向電控氣閥。電控氣閥通電之后則會將物料提升，停止通電則會下降。

2.2 機械手搬運機構

（1）整個機構的運行動作主要包括4個，分別是手臂伸縮、手臂旋轉、手爪上下、手爪緊松。

（2）手爪提升氣缸：應用雙向電控雙閥控制來實現提升氣缸，可以隨意定位氣缸的伸出或者縮回。

（3）手爪：在進行物料抓取中則采用單向電控氣閥控制，在其通電之后能夠將磁性傳感器緊緊抓住同時輸出信號，指示燈則為亮；如果斷電手爪也就會立即松開。

（4）旋轉氣缸：應用雙向電控氣缸控制機械手臂的正反轉。

（5）接近傳感器：在確保機械手臂的正轉以及反轉全部到位之后，那么這一裝置則會輸出信號。

2.3 物料傳送和分揀機構

物料輸送及分揀機構由三相交流電機、皮帶、單出桿氣缸、磁性開關、電磁閥、電感式傳感器、電容式傳感器、光電傳感器、機械結構件等組成。

2.3.1 落料光電傳感器：對傳送帶上是否出現物料進行檢測，并將檢測結果發送給PLC。

2.3.2 電感式傳感器：對金屬材料實施檢測，距離2～5mm。

2.3.3 電容式傳感器：對非金屬材料實施檢測，距離3～8mm。

2.4 模塊組成

2.4.1 公用模塊

電源模塊：三相電源總開關（帶漏電和短路保護）、保險絲。單相電源插座用于給外部設備供電，模塊之間電源采用安全導線連接。

按鈕模塊：提供多種不同功能的按鈕和指示燈（DC24V），由急停按鈕、轉換開關、復位按鈕、自鎖按鈕、指示燈等組成。

2.4.2 PLC模塊

PLC模塊：西門子主機為CPU224AC/DC/RLY 內置數字量I/O（14路數字量輸入/10路數字量輸出）+數字量擴展模塊EM223（8路數字量輸入/8路數字量輸出）。

輸入部分：

SB1系統啟動 I0.0，SB2系統停止 I0.1。

SQP11上料下限位光電傳感器 I0.2，SQP12上料上限位光電傳感器 I0.3。

SCK11上料氣缸下降限位傳感器 I0.4，SCK12上料氣缸提升限位傳感器 I0.5。

SQP21旋轉左限位傳感器 I0.6，SQP22旋轉右限位傳感器 I0.7。

SCK21氣動手臂伸出傳感器 I1.0，SCK22氣動手臂縮回傳感器 I1.1。

SCK23手爪提升限位傳感器 I1.2，SCK24手爪下降限位傳感器 I1.3。

SCK25氣動手爪傳感器 I1.4，SQP31傳送帶入料光電傳感器 I1.5。

SQP32推料一電感式傳感器 I2.0，SQP33推料二電容式傳感器 I2.1。

SCK31推料一伸出限位傳感器 I2.2，SCK32推料一縮回限位傳感器 I2.3。

SCK33推料二伸出限位傳感器 I2.4，SCK34推料二縮回限位傳感器 I2.5。

輸出部分：

端子功能描述西門子 S1變頻器運行 Q0.0。

M轉盤電機 Q0.4，HL正常綠色指示燈 Q0.5。

BJ報警紅色指示燈及信號 Q0.6，YV1提升物料 Q0.7。

YV21旋轉氣缸反轉 Q1.0，YV22旋轉氣缸正轉 Q1.1。

YV31氣動手臂伸出 Q2.0，YV32氣動手臂縮回 Q2.1。

YV41 手爪提升氣缸下降 Q2.2，YV42手爪提升氣缸上升 Q2.3。

YV5 手爪夾緊 Q2.4，YV6 推料氣缸一 Q2.5，

YV7推料氣缸二 Q2.6。

3 裝置特點

本裝置融機械結構組裝、氣動應用、電氣控制、電機控制、傳感檢測、可編程控制技術于一體，PLC模塊、變頻器模塊、按鈕模塊、常用裝置模塊等可任意調換和組合，綜合性強。

參考文獻

[1]王志龍，徐淑華，許磊，等.基于WebAccess及S7-200 PLC的材料分揀監控系統[J].機械工程與自動化，2008，（3）：143-145.

[2]劉秀蘭，劉念.基于SIMATIC HMI與PLC的材料分揀系統[J].機械工程與自動化，2008，（3）：146-148.

（作者單位：江蘇省揚州技師學院）