基于PLC的物料分揀控制系統設計

李小卓

（來賓職業教育中心學校，廣西來賓546100）

基于PLC的物料分揀控制系統設計

李小卓

（來賓職業教育中心學校，廣西來賓546100）

隨著自動化技術的不斷發展，物料自動分揀的應用更加普遍。可編程邏輯控制器作為一種專用于工業控制的計算機，具有可靠性高、抗干擾性能強、易編程等特點。本系統以可編程控制器為核心，結合傳感、氣動和變頻技術完成對不同材質和顏色的物料自動分揀控制，具有效率高，識別能力強的特點，在工業控制中具有較高的應用價值。

PLC；傳感器；控制系統

在一些生產型企業，需要將金屬、非金屬（白色和黑色）這些不同類型或材質的產品物料通過自動化控制設備來完成分揀，從而降低了人力成本，減小了產品的離散性，提高了產品生產效率。本文以可編程控制器為核心的物料分揀控制系統裝置，具有分揀效率高，能連續、大批量地分揀貨物，并且不受氣候、時間、人的體力限制等特點。

1　物料分揀控制裝置結構

物料分揀控制裝置為工業現場生產設備，采用臺式結構，外形結構示意圖如圖1所示，系統裝置主要由可編程控制器（PLC）、傳感器、變頻器、電機、傳送帶、推料氣缸、下料口等部件組成。主控部件采用三菱FX2N-48MR型號的可編程控制器，傳輸系統由三菱E540變頻器和三相交流異步減速電機（380 V，輸出轉速40 r/min）控制皮帶輸送帶進行驅動。分揀部分由氣缸、電感傳感器、光纖傳感器、光電傳感器、磁性開關、物件導槽、電磁換向閥及滑道組成。

圖1　物料分揀控制裝置結構示意圖

2　控制原理

物料分揀控制裝置主要是將生產加工好的物料按金屬與非金屬材質進行分揀，金屬材質通過下料口1分出，非金屬材質物料按白色和黑色進行分揀，白色非金屬物料通過下料口2分出，黑色非金屬物料通過下料口3分出。分揀過程如下：接通電源，按下啟動按鈕啟動物料分揀控制裝置，皮帶輸送電機在變頻器的控制下以10 Hz頻率正轉運行，等待物料的到來，當皮帶輸送機落料口上的光電傳感器（物料檢測）檢測到有物料進入時，傳送帶以25 Hz頻率正轉運行，如果進入物料為金屬材質，則電感式傳感器（金屬料檢測）檢測到后由1號推料氣缸將其推入1號下料口；如果進入物料為白色非金屬物料，則光纖式傳感器[1]（白料檢測）檢測到后由2號推料氣缸推入2號下料口；如果進入物料為黑色非金屬物料，則光纖式傳感器（黑料檢測）檢測到后則由3號推料氣缸推入3號下料口。在物料分揀后，皮帶輸送機以10 Hz頻率正轉運行，等待下一個物料的到來。物料分揀系統結構框圖如圖2所示。

圖2　物料分揀系統結構框圖

3　可編程控制器程序設計

3.1確定輸入點數

根據工作過程需要，使用4個傳感器來檢測三種物料材質和物料有無，在推料氣缸上使用10個傳感器作為前限和后限檢測，啟動和停止按鈕各1個。因此，控制系統設備共12個輸入信號，即輸入點數為12.

3.2確定輸出點數

根據工作過程要求變頻器皮帶輸送機兩段速正轉運行，變頻器需要3個控制信號。3個推料氣缸動作的電磁閥（單向電磁閥）需要3個控制信號，所以共需6個輸出信號，即輸出點數為6.

3.3輸入輸出地址分配

根據輸入輸出點數和輸出量的工作電壓和工作電流要求分配輸入輸出地址，在6個輸出信號中，有3個是作為變頻器的控制信號，3個是作為三個單向電磁閥的控制信號。由于變頻器公共端和DC24V直流電源的“-”不能共用，所以變頻器的控制端和3個單向電磁閥的信號不能在同一組輸出。輸入輸出地址如表1所示。

表1　輸入輸出地址分配表

3.4PLC控制流程圖

根據生產設備現場控制要求，確定控制的操作方式、應完成的動作以及必須的保護和連鎖來繪制程序流程圖，從而根據控制流程圖編寫PLC控制程序[2]。系統控制流程如圖3所示，當某一物料被相應的傳感器依次檢測出來時，由檢測傳感器發送信號給PLC，PLC驅動相應的推料氣缸，推料氣缸驅動推桿把物料推入下料口。當出料氣缸電磁閥運行至限位位置時，電磁閥復位，恢復原狀態。當物料檢測傳感器[3]檢測到沒有物料時，經過一定間隔傳送帶停止運行，整個系統自動停止。

圖3　工件分揀系統程序流程圖

4　變頻器參數設置

4.1參數設置表

根據皮帶輸送機[4]能以10 Hz和25 Hz兩種速度正轉運行，則需要設定兩種速度，變頻器所需設定參數如表2所示。

表2　變頻器參數設置表

4.2設置變頻器參數

先將變頻器模塊上的各控制開關置于斷開位置，接通變頻器電源，將變頻器參數恢復為出廠設置，再依次設置變頻器的參數，最后恢復到頻率監視模式，操作各控制開關，檢查各參數設置是否正確。

5　結束語

本物料自動分揀控制系統利用可編程控制器（PLC）可靠性高、抗干擾能力強的特點，結合傳感、氣動和變頻技術實現了對金屬、非金屬（白色和黑色）這些不同類型或材質的物料進行分揀控制，裝置具有結構緊湊、控制可靠、分揀效率高的特點，特別適用于對不同材質物料進行分揀。

[1]劉愛華.傳感器原理與應用技術[M].北京：人民郵電出版社，2009：165-170.

[2]黃金鳳，張進，李占賢，等.PLC與變頻器間的通信實現[J].工礦自動化，2007，（14）：140-143.

[3]柳貴國.檢測技術及應用[M].北京：電子工業出版社，2006. [4]王艷秋.電機及電機拖動[M].北京：化學工業出版社，2005.

Material Sorting Control System Design Based on PLC

LI Xiao-zhuo
（Laibin Vocational Education Center School，Laibin Guangxi 546100，China）

With the development of automation technology，the application of materials automatic sorting is more common.Programmable logic controller，as a specialized in industrial control computer，has high reliability，strong antijamming ability，easy programming，etc.This system with programmable controller as the core，combined with sensor，pneumatic and frequency conversion technique for different material and color control，automatic sorting materials with high efficiency and recognition ability strong characteristic，has higher application value in industrial control.

PLC；the sensor；control system

TP273

A

1672-545X（2016）10-0035-02

2016-07-01

李小卓（1974-），男，廣西荔浦人，高級講師，研究生，主要從事機電工程技術教學與研究。