淺談物料分揀系統中物料判別的PLC程序設計

陳柳棟+++羅偉祥

摘 要：物料分揀系統（光電一體化裝置平臺）可以分為物料檢測，物料識別，再到物料分揀三個基本過程。物料檢測識別是物料分揀的基礎。物料檢測識別可以通過不同的傳感器進行檢測，并通過PLC程序設計進行區分識別，判別物料去向。

關鍵詞：物料分揀；PLC；傳感器

0 引言

如圖1所示，物料分揀系統（光電一體化裝置平臺）主要包括三菱PLC、變頻器、減速電動機、機械手、傳感器和傳送帶等構件。物料分揀的第一步是要對物料進行檢測然后判別，再根據判別結果送往不同的料槽或者料臺，并根據要求進行處理。物料檢測判別可以通過電感傳感器、光纖傳感器等感應器檢測，并通過PLC程序設計，按照工程要求進行識別。物料檢測判別的程序設計是否正確，考慮是否周全，直接影響著整個分揀系統是否能夠按照要求正常進行。接下來我們通過案例來共同探討物料判別的PLC程序設計。

1 物料檢測傳感器

電感式傳感器：傳感器型號為NSN40-12M60-EO，其內部用電磁線圈作為感應元件，利用電磁感應原理能產生信號，能夠非接觸式檢測金屬目標物，有金屬目標物接近它時產生信號輸出。

光纖傳感器：光電傳感型號為E3X-NA11型光纖傳感器，屬于光電傳感器的一種，它時把發射器發出的光線用光導纖維引導到檢測點，再把檢測到的光信號用光纖引導到接收器來實現檢測的。白色塑料和金屬物料經過光纖感應器時，會有信號輸出，而黑色塑料則需要調整放大器靈敏度來實現檢測，產生信號輸出。

根據圖1，傳感器組從右至左，分別為：光纖傳感器1（白色物料傳感器）、金屬傳感器和光纖感應器2（黑色物料傳感器）。

2 物料判別要求

2.1 物料

分別有金屬、黑色塑料、白色塑料三種。結合圖1，三個感應器并排一起，對傳送帶運輸的物料進行檢測，再通過PLC程序設計進行歸類，判別不同的走向。

2.2 歸類

要求如下：本次我們只是對物料判別進行探討，不對整個分揀過程進行討論。所以將要求簡化如下：

（1）單個物料識別：放入單個物料，進行識別，檢測完畢后再進行下一個。

（2）連續兩個物料組合識別：當放入兩個金屬元件時，歸類為A類物品；當放入兩個白色塑料元件時，歸類為B類物品；當放入兩個黑色塑料元件時，歸類為C類物品；當放入一個金屬元件、一個白色塑料時，歸類為D類物品；當放入一個金屬元件、一個黑色塑料時，歸類為E類物品；當放入一個黑色塑料元件、一個白色塑料時，歸類為F類物品。

3、PLC程序設計

3.1 輸入分配表

根據簡化要求，輸入分配表如表1。

3.2 程序設計

（1）單一物料檢測

如果只是單一對黑白金三種物料進行檢測，我們可以通過X20～X22，分別將M20～M22置一，并通過互鎖的方式辨別出以上三種不同物料。參考程序如圖2所示，其中M30為白色物料標簽，M31為金屬物料標簽，M32為黑色物料標簽。圖2的程序

如果黑色物料傳感器不安裝在最左邊，則可以根據工程實際情況，增加一個定時器T，時間為物料被檢測到，并從傳感器右邊傳送至左邊最后一個物料傳感器時所花的時間。程序只需要在圖2程序第6步后稍作修改，增加一定時器，并在圖2程序上的第6、10、12步串聯一個常開定時器即可。修改后的程序還要根據實際項目要求做好循環識別，即在完成識別任務后，將定時器TO進行清零操作，這樣才能有效循環識別。

（2）連續兩個物料組合判斷

連續兩個組合（有間隙）識別相對單一物料是別難度較大，采用以上的方法較為困難。在這里，我們可以對連續兩個物料組合經過傳感組的發生的信號輸入進行分析。如果兩個黑色物料組合經過傳感器組時，黑色物料傳感器產生兩個脈沖輸入信號；兩個為白色物料組合經過時，白色傳感器和黑色傳感器分別都可以檢測到兩次，共計產生4個脈沖信號；兩個為金屬物料組合時，三個傳感器都可以檢測到信號，共計6個脈沖信號，以此類推。下面我們分別將X20～X22信號分別對應送至給C0～C2。分析總結如下：

根據表格1，可以看出，不同組合對應的C0+C1是有差異的，其中黑金兩種物料和雙白兩種物料組合總數一致，CO+C1都是2，但是可以通過C1的數據進行區分。這樣，6種物料組合就很明顯區別出來了。參考程序如圖4所示。

如果黑色物料不是排列在傳感組最左邊，則需要調整圖4程序的第15步，可以通過時間定時器來觸發CO與C1相加，并且要根據傳動帶的實際運行速度確定時間。除此之外，還要考慮連續放入兩個物料之間的間隙。間隙不同，定時的時間也會有差異，簡單加上定時器做觸發容易出現物料組合識別問題。那要怎樣做修改，才能夠將物料間隙的不確定性的影響保證在可控范圍內呢？接下來一起的來探討下。假如將傳感器組最左邊修改為白色物料傳感器，最右邊修改為黑色物料傳感器。我們可以充分利用黑色物料傳感器的特點，因為不論哪種物料經過它，它都可以檢測得到。根據這樣的特點，時間定時器可以在第二個物料被黑色物料傳感器檢測到后，觸發開始定時，時間則為物料從傳感組最右邊走到最左邊所花的時間，這個時間段相對比較穩定，不受兩個物料間隙影響。假設物料從傳感器組的最右邊走到最左邊時間為3s，我們可以對圖4程序的第15步做簡單修改，如圖5所示。

4 結束語

以上探討仍有很多不足，考慮仍有很多不夠細致的地方，需要本人不斷的在實踐中去改進和優化。此次的參考程序相對較為簡單，在實際項目中，需要根據工程需要做相應修改，以便更好的銜接其他程序模塊，完成整個項目要求。