基于PLC的物料分揀系統(tǒng)控制與設(shè)計(jì)

周廣超 朱哈南 馬英宸

摘 ? 要：隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程控制器在物料自動(dòng)分揀中的應(yīng)用更加普及。這種新型的應(yīng)用技術(shù)具有動(dòng)作迅速、可靠、壽命長等特點(diǎn)。本課題組主要是基于現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備設(shè)計(jì)了一套以可編程控制器為核心的物料分揀裝置的控制系統(tǒng)，并結(jié)合相關(guān)傳感器和氣動(dòng)裝置等技術(shù)，可以完成對(duì)不同材質(zhì)和顏色的物料自動(dòng)分揀。該設(shè)計(jì)也是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的一個(gè)縮影體現(xiàn)，將理論知識(shí)與實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合，讓學(xué)生根據(jù)不同生產(chǎn)需求進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：PLC ?物料分揀 ?傳感器

中圖分類號(hào)：TP273 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）11（b）-0078-02

哈爾濱石油學(xué)院于2017年專項(xiàng)投入108萬元建立PLC實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室共有20套教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備及其相關(guān)輔件，選用西門子公司的S7-1200PLC對(duì)學(xué)生進(jìn)行理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在設(shè)備上滿足了工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的需求，在教學(xué)上既提高了教學(xué)質(zhì)量，也提高了學(xué)生的專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能。

隨著自動(dòng)化水平的提升，自動(dòng)分揀裝置應(yīng)運(yùn)而生，既能做到安全生產(chǎn)又可以晝夜運(yùn)轉(zhuǎn)提高效率。本文介紹的物料分揀系統(tǒng)是以可編程控制器為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并結(jié)合多學(xué)科技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同材質(zhì)、顏色的物料進(jìn)行持續(xù)、精準(zhǔn)的分揀。

1 ?系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)

物料分揀系統(tǒng)的裝置結(jié)構(gòu)包括控制設(shè)備、分類設(shè)備、輸送設(shè)備及分揀通道口共四部分構(gòu)成。

1.1 控制設(shè)備的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用S7-1200PLC作為控制系統(tǒng)的控制器。該控制系統(tǒng)體積小、控制方式靈活、操作簡單、維修容易。

根據(jù)分揀系統(tǒng)整體需求，PLC需要接受1個(gè)上料檢測(cè)信號(hào)，3個(gè)物料檢測(cè)信號(hào)，4個(gè)氣缸推送限位信號(hào)和4個(gè)氣缸回位限位信號(hào)，1個(gè)輸送帶轉(zhuǎn)動(dòng)編碼信號(hào)、啟動(dòng)、急停和復(fù)位3個(gè)按鈕信號(hào)，共16個(gè)輸入信號(hào)。驅(qū)動(dòng)4個(gè)氣缸電磁閥、1個(gè)運(yùn)行指示、1個(gè)停止指示、1個(gè)空料槽指示，共7個(gè)輸出信號(hào)。

1.2 分類設(shè)備的設(shè)計(jì)

物料分揀系統(tǒng)主要用來分揀金屬與非金屬，非金屬又分為紅黃藍(lán)三色分揀。分類系統(tǒng)里采用光電傳感器、電感傳感器、電容傳感器、顏色傳感器、進(jìn)行物料的種類區(qū)分。

光電傳感器主要用來檢測(cè)是否有物料的存在。它可對(duì)玻璃、塑料、木材、液體等幾乎所有物體進(jìn)行檢測(cè)。電感傳感器主要用來檢測(cè)鐵質(zhì)金屬物體。電容傳感器主要用來檢測(cè)鋁質(zhì)金屬物體。顏色傳感器主要用來檢測(cè)物料的顏色。在多種顏色物料中選擇出需要的黃色物料。

1.3 輸送設(shè)備的設(shè)計(jì)

氣缸是物料輸送的推送執(zhí)行裝置，通過不同傳感器檢測(cè)出的物料經(jīng)由氣缸將進(jìn)行快速推送出輸送帶。輸送帶是由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)與旋轉(zhuǎn)編碼器相連接，可以實(shí)現(xiàn)物料的精準(zhǔn)定位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)調(diào)速的目的。

氣缸利用壓縮空氣經(jīng)過換向閥，在經(jīng)過節(jié)流閥達(dá)到氣缸伸出端和縮回端，調(diào)節(jié)節(jié)流閥可以改變伸出和縮回的速度，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)整推物料速度。

2 ?系統(tǒng)控制原理

該物料分揀系統(tǒng)主要是對(duì)金屬物料（鐵質(zhì)物料、鋁制物料）和非金屬物料（標(biāo)記紅黃綠三色）進(jìn)行分揀，分揀過程如下：（1）系統(tǒng)送電后，同時(shí)光電編碼器發(fā)生所需要脈沖;（2）電機(jī)運(yùn)行，帶動(dòng)輸送帶傳送物體向前運(yùn)行;（3）入料口檢測(cè)到有物料時(shí)，下料氣缸動(dòng)作，將物料送出到輸送帶上;（4）電感傳感器檢測(cè)到鐵料時(shí)，1號(hào)氣缸工作，將物料推入到1號(hào)儲(chǔ)料區(qū)域;（5）電容傳感器檢測(cè)到鋁料時(shí)，2號(hào)氣缸工作，將物料推入到2號(hào)儲(chǔ)料區(qū)域;（6）顏色傳感器檢測(cè)到材料顏色時(shí)，3號(hào)氣缸工作，將物料推入到3號(hào)儲(chǔ)料區(qū)域。（7）三個(gè)傳感器均無反應(yīng)，物料直接掉入4號(hào)儲(chǔ)料區(qū)域。

3 ?PLC程序設(shè)計(jì)

3.1 輸入輸出地址分配

根據(jù)控制設(shè)備的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)控制原理列出I/O分配表，如表1所示。

3.2 PLC控制流程圖

系統(tǒng)控制流程圖如圖1所示。當(dāng)某一個(gè)傳感器檢測(cè)到某一種特定物料以后，由檢測(cè)傳感器發(fā)送信號(hào)給PLC，PLC驅(qū)動(dòng)相對(duì)應(yīng)推料氣缸，把物料推入輸送帶或下料口。當(dāng)推料氣缸運(yùn)行到極限位置時(shí)，電磁閥復(fù)位，推桿回位。當(dāng)上料檢測(cè)傳感器檢測(cè)到?jīng)]有物料，經(jīng)過一定時(shí)間后，輸送帶停止運(yùn)行，空料指示燈亮起，系統(tǒng)停止運(yùn)行。

4 ?結(jié)語

該項(xiàng)目的研究是對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行組合運(yùn)用，不僅提高了學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，同時(shí)研究物料的識(shí)別、分揀等一系列的過程，讓學(xué)生對(duì)工業(yè)自動(dòng)化有了一個(gè)更加細(xì)致的認(rèn)識(shí)，對(duì)以后走向工作崗位具有深遠(yuǎn)的意義。

參考文獻(xiàn)

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