基于PLC控制的套件分揀計數法研究

張傳俊 張春芳

摘要：在自動化生產線實驗平臺上，針對分揀系統中套件分揀問題，提出了一些切實可行的套件分揀方法，利用計數方法對不同屬性的套件設計出了兩個一組的套件，并可以推及到3個及3個以上套件分組法，很好地解決了零件分揀過程中套件分揀控制程序編制的難點，提高了系統運行的可靠性和準確性。

關鍵詞：自動化生產線;套件分揀;計數。

0引言

在自動化生產線中分揀單元的主要功能是對上一個工作單元過來的工件依據工件的屬性不同進行分揀。分揀單元的工藝較其他工作單元更為復雜，往往程序寫起來無從下手。對于如何編制分組套件分揀程序，本文中將著重討論如何進行套件分組標記，提出了一些自己的算法，本文的套件分揀方法主要是通過計數來實現，對分揀的時候工件推出的槽不固定問題用這種方法解決起來有較好的效果。

1YL-335B設備的基本功能

本文分組套件解決方案在亞龍YL-335B型自動生產線實驗裝備中進行測試并實現。YL-335B型自動生產線實驗裝由安裝在鋁合金導軌式實訓臺上的供料單元、加工單元、裝配單元、輸送單元和分揀單元5個單元組成。其外觀圖1所示。

1）供料單元：它在整個設備是第一個工作站，它的主要功能是給傳送站提供原料，當傳送站需要工件時會向供料單元發出信號，供料單元的推料氣缸會把工件推到物料臺上等待傳送站機械手抓取。

2）加工單元：加工單元的主要功能是把供料站推出的工件進行沖壓并重新送出到功能。

3）裝配單元：裝配單元主要實現把芯體裝配到已經加工好的工件中的工程。

4）分揀單元：分揀單元主要實現前面幾個站裝配或者加工好的工件進行不同屬性、材料的分槽分揀。

5）輸送單元：傳送工作單元主要的任務是傳送工件，并實現精確的定位，傳送機械手通過伺服控制器驅動伺服電機來抓取工件，并把工件按照指定的要求送到固定的工作站。

6）各工作站PLC基本配置：

①輸送工作單元：PLC選用FX3u-48MT，該PLC有24個輸入、24個輸出，共48點，負載控制為晶體管類型。

②供料工作單元：PLC選用FX3U-32MR，該PLC有16個輸入、16個輸出，共32點，負載控制為繼電器類型。

③加工工作單元：PLC選用FX3U-32MR，該PLC有16個輸入、16個輸出，共32點，負載控制為繼電器類型。

④裝配工作單元：PLC選用FX3U-48MR，該PLC有24個輸入、24個輸出，共48點，負載控制為繼電器類型。

⑤分揀工作單元：PLC選用FX3U-32MR，該PLC有16個輸入、16個輸出，共32點，負載控制為繼電器類型。

7）MCGS觸摸屏人機界面

人機界面是操作人員和機器相互交流信息的一個橋梁，這里要求觸摸屏上要顯示分揀站的運行信息，各個槽推出工件的情況等，我們采用的是北京昆侖通泰公司的TPC7062KS這一款觸摸屏。

2分揀站單元介紹

分揀單元是這套設備的最后一個單元，該單元的主要功能是對前面站裝配好的工件根據屬性和顏色分到不同的槽里面。當有工件放到入料口中心處時，入料口的光電傳感器檢測到工件以后把信號傳遞給PLC，PLC接收到信號以后把這個信號通過特殊功能模塊的D/A轉換功能傳遞給變頻器，變頻器啟動驅動三相異步交流減速電機帶動傳送帶運行使工件分揀到不同的槽中。此單元的硬件主要有三菱FX3U-32MRPLC，三菱變頻器E740、FX-3A-ADP特殊A/D及D/A轉換功能模塊、按鈕指示燈模塊等組成。

3工件屬性的判斷

套件分揀是按照工件的屬性組成的套件，那么首先要解決的就是如何判斷工件的屬性，例白色芯體與白色外套單靠傳感器就不是好區分，這里還要加上相對應的比較程序，利用白色芯體與白色外套不同之處來區分。如果工件是白芯白料經過檢測區時，光纖傳感器（XOO5）會亮一次。如果工件是黑芯白料經過檢測區時，光纖傳感器（X005）會亮，系統會誤認為工件為白芯白料，但是不同的是X005會亮2次。這樣在編寫程序時，每次物料經過檢測區時給X005一個計數，如果計數結果為1，那就是白芯。如果計數結果為2，那就不是白芯（圖2所示）。

4兩個一組套件分揀

兩個一組套件就是兩個工件按照特定的屬性來組成一組，我們以金屬芯白色工件和黑芯白色工件為一組套件，稱為套件1;白芯黑色塑料和金屬芯黑色塑料為一組套件，稱為套件2，如下圖3所示。通過分揀單元的分揀機構槽一分揀出套件1，槽2分揀槽套件2，各個套件中不考慮2個工件的先后順序，每分揀出一組套件，假設就被打包機構取走了，不滿足套件1和套件2的組件稱為散件從3號槽推出。

為了區分工件的屬性需要安裝兩個傳感器，一個是電感式傳感器就是金屬傳感器，用于區分金屬與非金屬工件，一個是光纖傳感器，用于區分工件的黑白屬性，這兩個傳感器均安裝在傳感器支架的正上方，金屬傳感器在PLC輸入端口我們分配地址為X4，光纖傳感器分配X5，顯然套件的分揀比單純按工件材質或顏色分揀要復雜地多，這里采用計數器計數的方法進行套件分揀。

兩個一組套件的分揀，當工件被傳送至檢測區時，就能根據檢測區中傳感器動作帶動計數器，讓計數器來確定工件的材質和芯體的顏色。由圖4可知對于第1次來料如果是金屬芯白料那么C20=1、C21=0、C22=0、C23=0通過了檢測區時就會置位S11（S11、$20、$30對應的分別是槽1、槽2、槽3），如果第2次來料還是金屬芯白料，這時c20=2、c21=0、c22=0、c23=0它不會置位S11和$20，當S11、$20沒有置位時，$30就會置位，也就是物料會進入槽三。只有來料是黑芯白料時（c21=1），S11會置位，物料就進入槽1。同樣的套件2的分析如同套件1一樣。

5兩個一組套件無固定凹槽

現在討論的兩個一組套件和前面不同的是，上述討論的是每組套件都有對應的凹槽來裝料，現在討論的是兩組套件沒有固定的凹槽，例如如果第1個來料為金屬芯白料那么這一組套件就為槽1，當第2個來料為黑芯白料，則進入槽1，與第1個來料構成一組套件。當第3個來料為白芯黑料，那還是進入槽1，只有槽1有未完成的套件，而當前來料正好新的套件時，這個當前來料才進入槽2。相對于槽2而言，槽1具有優先級。槽3為不滿足套件關系的物料槽（套件1為金屬芯白料和黑芯白料，套件2為白芯黑料和金屬芯黑料，如圖3。）

首先當工件經過檢測區后根據工件的屬性來確定計數器里的值，由于要多次用到計數器，所以把C20到C23的值用開關量M90-M93來表示，例如當C20=1時，M90線圈得電，M90常開變常閉，當C20=2時，則M90線圈不得電（如圖5）。

當第1個工件為金屬芯白料，那么C20=1，M90開關導通，由于導通S11時后面沒有定時器，而$20后面有一個0.01s的定時，所以S11優先與$20，物料會進入槽1（如圖5），Y4電磁閥動作，置位M94。當第二個來料為黑芯白料時，M91得電同時C20不等于0，S11得電，物料進入槽1，如果第2個物料是白芯黑料C22=1、M93=0、M92=1、M94=1、M95=0.$20得電，S11不得電，物料進入槽2（如圖6）。如果第1個為金屬芯白料，第2個為黑芯白料時，C20>=0、C21>=0，C20和C21復位同時M94復位（如圖7），等待下組套件過來。

當第1個工件為白芯黑料，那么C22=1，M92開關導通，由于導通S11時后面沒有定時器，而$20后面有一個0.01s的定時，所以S11優先與$20，物料會進入槽1（如圖5），Y4電磁閥動作，置位M94。當第2個來料為金屬芯時，M93得電同時C22不等于0，S11得電，物料進入槽1，如果第2個物料是金屬芯白料C20=1、M91=0、M90=1、M94=1、M95=0，$20得電，S11不得電，物料進入槽2（如圖6）。如果第1個為白芯黑料，第2個為金屬芯黑料時，C22>=0、C23>=0，C22和C23復位同時M95復位（如圖7），等待下組套件過來。

6結論

根據上述分析出來的模式，對待不同的套件總共要分為三大類型：

1）兩個一組套件，分為兩組。這是套件分組里相對較為簡單的.也是最常見的一種。

2）三個為一組套件，這是兩個一組套件的衍生，編程思路和兩個一組套件類似.這里就不在過多重復。

3）兩個一組套件，但是他們無固定凹槽，這種相對而言較為困難，采用確定優先級方法進行分揀。