基于PLC的工件質量檢測和分離設備設計

盧小菊,劉玉娟

(太原鐵路機械學校，山西 太原 030006)

0 引言

目前，正、次品分揀系統裝置比較單一化，常用于體積與質量較大且易于人工回收的產品，而針對形狀和材質的剔除裝置較少。本文根據學生實習要求設計了一套針對體積、質量較小且對形狀材質有嚴格要求的產品的次品剔除方案，使工作更高效、可靠，成本更加低廉。

PLC是專為工業環境下生產設計的數字運算操作的電子裝置,我國正處于工業轉型階段，PLC在自動化工業方面的應用越來越廣泛，本文以PLC為主控器設計了整套自動化的正、次品分揀系統，提高了工作效率和可靠性。

1 工件正、次品分揀系統工作原理及控制要求

1.1 工作原理

圖1為工件正、次品分揀系統工作原理示意圖,由機械手、傳送帶、推料氣缸、工件到位傳感器、重量傳感器、形狀傳感器和光纖傳感器等組成。其工作原理是：通過機械手將工件箱中的工件取出放到傳送帶2上，當工件被工件到位傳感器1檢測到時，傳送帶開始中速正轉帶動工件向前運動，當工件運動經過重量傳感器5時，對工件重量進行檢測，并通過計時器進行計時，若重量不滿足要求在計時結束時，傳送帶停止運轉，由推料氣缸6將重量不合格的工件推入收集箱；重量合格的工件在傳送帶上繼續運動并經過形狀傳感器4時對工件形狀進行檢測，并通過計時器進行計時，若形狀不滿足要求，在計時結束時傳送帶停止運轉，由推料氣缸7將形狀不合格的工件推入收集箱；形狀合格的工件在傳送帶上繼續運動并經過光纖傳感器3時，對工件材質進行檢測，并通過計時器進行計時，若材質不滿足要求，在計時結束時傳送帶停止運轉，由推料氣缸8將材質不合格的工件推入收集箱；重量、形狀和材質全部滿足要求的工件最終被傳送帶送入合格工件收集箱中。工件正、次品分揀系統工作實物圖如圖2所示。

1.2 控制要求

為了實現檢測的準確性和提高工件分離的效率，需滿足如下控制要求：①推出機構的運動控制主要通過控制推出和縮回時的氣量來控制推出機構慢出、快回；②傳送帶的控制主要是由變頻器控制電機來完成的，通過調節變頻器的頻率從而保證傳送帶有合理的傳輸速度；③為了實現對不合格工件的準確檢測，需對傳感器的分辨率進行調節，使其能夠準確地對工件的合格與否進行識別。

1-工件到位傳感器;2-傳送帶;3-光纖傳感器;4-形狀傳感器；5-重量傳感器;6,7,8-推料氣缸

圖2 分揀系統工作實物圖

2 PLC控制系統的設計

2.1 PLC的I/O地址分配

本設備采用亞龍YL-235A小型PLC來完成整個系統控制。根據控制對象的具體要求來確定PLC的輸入點數，其I/O地址分配見表1。

2.2 PLC程序設計

為了使程序設計具有較好的邏輯性，設備控制的核心部分程序采用梯形圖來進行編程，如圖3所示。程序分析如下：

(1) 當工件到位傳感器X1檢測到工件時，使電機啟動并中速正轉，同時依靠Y20的觸點進行自鎖。

(2) 當工件的重量不滿足要求使重量傳感器X2開啟時，定時器T1開始計時K1的時長。當K1時間到達時，T1的常閉觸點斷開，傳送帶停止工作，而T1常開觸點閉合，將X2自鎖，并通過推料氣缸Y1將工件推出，推出到位傳感器X5啟動后，氣缸收回，傳送帶開始工作。

(3) 當工件的形狀不滿足要求使形狀傳感器X3開啟時，定時器T2開始計時K1的時長。當K1時間到達時，T2的常閉觸點斷開，傳送帶停止工作，而T2常開觸點閉合，將X3自鎖，并通過推料氣缸Y2將工件推出，推出到位傳感器X6啟動后，氣缸收回，傳送帶開始工作。

(4) 當工件的材質不滿足要求使材質傳感器X4開啟時，定時器T3開始計時K1的時長。當K1時間到達時，T2的常閉觸點斷開，傳送帶停止工作，而T3常開觸點閉合，將X4自鎖，并通過推料氣缸Y3將工件推出，推出到位傳感器X7啟動后，氣缸收回，傳送帶開始工作。

3 結束語

采用PLC控制的工件質量檢測與分離設備不僅可以有效地對工件質量進行檢測，而且實現了對合格與不合格的工件進行了分離，大大提高了設備的自動化程度，以后進一步設計還能夠將工件的裝箱和運輸流程等融入到系統中。

表1 PLC I/O地址分配

圖3 設備控制的PLC梯形圖