基于 PLC 控制的物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)

陸家琛 王偉* 沈陽工學(xué)院機(jī)械與運(yùn)載學(xué)院

PLC是可編程控制器的英文縮寫。它是一種智能化的工業(yè)控制裝置。本文使用PLC對(duì)物料的智能分揀系統(tǒng)做一研究

本研究綜合分析各類自動(dòng)分揀系統(tǒng)運(yùn)行情況，將自動(dòng)分揀系統(tǒng)的功能概括為上料、皮帶輸送、機(jī)械手搬運(yùn)、分類倉儲(chǔ)以及啟動(dòng)、停止、復(fù)位和警示五大內(nèi)容。自動(dòng)分揀系統(tǒng)包含上述所有或者部分內(nèi)容。

1 上料功能

通常，待分揀的工件都會(huì)被集中放在工件庫中。自動(dòng)分揀系統(tǒng)檢測到有工件需要被分揀時(shí)，將工件推至皮帶輸送線，稱為上料。

2 皮帶輸送功能

當(dāng)工件被推出后，皮帶開始輸送工件。工件經(jīng)過各類傳感器，傳感器把檢測到的工件屬性信號(hào)( 如顏色、材質(zhì)等，具體需根據(jù)系統(tǒng)功能的要求配置) 傳給控制系統(tǒng)，為分類倉儲(chǔ)做準(zhǔn)備。

3 機(jī)械手搬運(yùn)功能

部分自動(dòng)分揀系統(tǒng)涉及的空間位移復(fù)雜，單靠皮帶傳輸不能一次性傳送到指定位置。因此，本研究需要機(jī)械手協(xié)助搬運(yùn)工件，把工件送皮帶直接轉(zhuǎn)移到下一個(gè)皮帶或者運(yùn)料小車等分揀搬運(yùn)工具。

4 分類倉儲(chǔ)功能

工件根據(jù)1.2節(jié)工件屬性信號(hào)，通過分揀搬運(yùn)工具把工件運(yùn)送到指定的倉位置，實(shí)現(xiàn)分類倉儲(chǔ)。目前，常用的有擋板式、浮出式、傾斜式、滑塊式和推盤式等分類方式本研究根據(jù)工程應(yīng)用中工件的大小、易碎性、表面粗糙程度進(jìn)行選擇。

5 啟動(dòng)、停止、復(fù)位、警示功能

系統(tǒng)上電后，需要進(jìn)行復(fù)位，即點(diǎn)動(dòng)“復(fù)位”按鈕，清空料臺(tái)、皮帶上的工件( 由上一次系統(tǒng)突然停止運(yùn)行造成的) 。系統(tǒng)需要設(shè)置警示燈顯示工作狀態(tài)，以提醒工作人員。

6 主程序框

圖 1 主程序框圖

為了清晰表示各機(jī)構(gòu)的邏輯控制和先后運(yùn)行順序，本研究繪制的程序框圖如圖1所示。本研究以主程序框圖為主線，編寫模塊功能，進(jìn)行模塊銜接、綜合調(diào)試。

自動(dòng)分揀系統(tǒng)接收到復(fù)位信號(hào)或者啟動(dòng)信號(hào)，開始運(yùn)行，標(biāo)記為“運(yùn)行”狀態(tài)。根據(jù)分揀系統(tǒng)的模型以及主程序框圖，下面分析產(chǎn)生輸出信號(hào)的運(yùn)行狀態(tài)要求。

上料氣缸電磁閥上料要求： 啟動(dòng)后，在已完成上一個(gè)工件分揀的基礎(chǔ)上，上料光電傳感器有輸入信號(hào)，延時(shí) 2 s 后，上料。

上料到位后，下降到位后解鎖。

警示燈綠亮： 有啟動(dòng)信號(hào)；

警示燈紅亮： 沒有啟動(dòng)信號(hào)；

警示燈黃亮： 10s內(nèi)上料光電傳感器沒有接收到輸入信號(hào)。

分揀電磁閥動(dòng)作要求： 運(yùn)料小車達(dá)到指定的倉儲(chǔ)口。

機(jī)械手旋轉(zhuǎn)要求： 手爪夾緊工件并上升到位，旋轉(zhuǎn)電磁閥動(dòng)作并自鎖； 手爪旋轉(zhuǎn)到運(yùn)料小車上方并下降到位時(shí)，解鎖。

下降要求： 工件到達(dá)皮帶終點(diǎn)，升降電磁閥動(dòng)作，直到夾緊工件； 或手爪旋轉(zhuǎn)到位并完成 2 s 延時(shí)，升降電磁閥再次動(dòng)作，直到手爪松開工件。

抓緊要求： 手爪初次下降到位，氣爪電磁閥動(dòng)作并自鎖； 手爪旋轉(zhuǎn)到位。

7 結(jié)論

本研究在天煌 THJDQG-1 光機(jī)電一體模型機(jī)上進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果顯示可以實(shí)現(xiàn)上料分揀全過程的自動(dòng)化。研究結(jié)果表明，通過 PLC 控制，可以很好地實(shí)現(xiàn)分揀系統(tǒng)的位移控制、時(shí)間控制，提高工作精確度。再配合變頻器控制單相異步電動(dòng)機(jī)，使系統(tǒng)具有省電節(jié)能、舒適、壽命長、安全可靠、靜音等優(yōu)點(diǎn) 。在實(shí)際應(yīng)用中，可采用其他傳感器( 例如電子標(biāo)簽掃描器等) 代替模型中的傳感器來實(shí)現(xiàn)具體的分揀要求； 通過改變模型機(jī)中的傳送帶以及步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡、倉儲(chǔ)設(shè)備的結(jié)構(gòu)來滿足具體應(yīng)用中的經(jīng)濟(jì)性、便捷性要求。此外，研究者還可以使用旋轉(zhuǎn)編碼器精確控制工件在傳送帶上的位移。

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