物料自動分揀系統中PLC技術的應用

崔勇

摘 要：物料分揀是農副加工、食品、醫藥和電子、化工行業中不可缺少的重要組成部分，為了提高物料自動分揀系統的分揀準確率，降低工作人員的勞動強度，擬設置以PLC為基礎的物料分揀系統，能夠有效提高物料的分揀效率，減少分揀誤差，減少員工的勞動強度，具有較好的應用價值和前景。

關鍵詞：PLC;物料;自動分揀

隨著互聯網技術的不斷進步，工業生產過程中的自動化水平也呈現出不斷升高的趨勢。傳統工業生產過程中所使用的人工分揀方式已經無法滿足現代化工業發展的高要求，如果繼續應用傳統的分揀模式，在進行大批量和連續物料分揀時很容易出現高誤差率，分揀效率低等問題。自動分揀系統包含了氣動控制、人機界面和機械傳動等，其中在自動化技術的實現中，可編程控制器技術起到了至關重要的作用，具有監視和自動控制作用，為了滿足實際的環境需求所設計的相應的分揀系統。本文探討了物料自動分揀系統中PLC的應用。

1.物料分揀控制系統整體設計方案

物料分揀控制系統是自動化生產線的重要組成部分，整個系統結構如圖1所示。主要設備有PLC、變頻器、傳感器、三相異步電機、傳送帶以及氣缸。主控設備PLC采用西門子SMARTSR30，傳輸系統有西門子變頻器MM420和三相異步電動機驅動。

2.物料分揀系統工作過程

本文所設計的物料分揀控制系統需要實現的功能是PLC檢測到物料口有工件放入，變頻器起動，三相異步電動機驅動傳送帶將工件帶人分揀區。如果為金屬工件，鋁制物料檢測傳感器動作，將信號傳遞給PLC，PLC驅動推料氣缸1動作，工件被推到1號料槽;如果為白色塑料工件，白色塑料工件檢測傳感器動作，將信號傳遞給PLC，PLC驅動推料氣缸2動作，工件被推到2號料槽;如果為黑色塑料工件，黑色塑料工件檢測傳感器動作，將信號傳遞給PLC，PLC驅動旋轉氣缸動作，工件在皮帶的帶動下進入3號料槽。圖2所示為分揀控制系統結構框圖。

3.物料分揀控制系統硬件設計

3.1 傳感器

3.1.1物料口檢測傳感器、入庫檢測傳感器

PLC檢測到物料口放入工件，驅動變頻器，進一步驅動電機運轉，帶動工件進入分揀區。物料口檢測傳感器用的是反射式光電接近開關。為了檢測工件是否進入料槽，在1號料槽和3號料槽兩側安裝的入庫檢測傳感器是對射式光電接近開關。反射式光電接近開關的發射器和接收器在結構上是一體的;對射式光電接近開關的發射器和接收器是分離的，安裝時處于相對位置。光電接近開關如圖3所示。

3.1.2鋁制物料檢測傳感器

物料分揀系統需要把金屬工件和非金屬工件區分，利用電感線圈產生的磁力線經過金屬導體時，金屬導體就會產生感應電流，反作用于電感傳感器，從而改變電路參數這一現象。在傳送帶上方安裝電感式接近開關，用于檢測接近工件是否為金屬工件。

3.1.3黑、白塑料工件檢測傳感器

物料分揀系統需要把黑、白塑料工件區分，利用黑、白塑料工件對光的反射強度不一和光纖傳感器靈敏可靠，選用反射式光纖數字傳感器。在傳送帶上方安裝兩個反射式光纖數字傳感器，通過調節靈敏度來區分黑白塑料工件。反射式光纖數字傳感器工作方式有兩種，一種是光照度達到一定亮度值時傳感器動作;另外一種是光線暗到一定下限值時動作。

3.2 PLC選擇

本文設計的物料分揀控制系統，PLC控制器輸入信號包括物料檢測相關傳感器信號、編碼器信號、氣缸位置檢測信號、起動/停止按鈕信號;輸出信號包括控制氣缸動作的電磁閥信號、變頻器信號。設計過程中所應用到的PLC系統為西門子公司生產的S7-200SMART CPU SR30型號，此種型號的PLC控制器包含12個數字輸出和18個數字輸入，完全能夠符合本次設計的具體需要。

4.物料分揀控制系統軟件設計

（1）物料分揀系統具體控制要求如下：氣源接通，PLC上電，設備就緒，運行指示燈黃燈常亮，否則以1 Hz頻率閃爍;按下啟動按鈕，運行指示燈綠燈常亮，系統啟動;當傳送帶入料口人工放下工件，被入料口傳感器檢測到信號時，變頻器即可啟動，驅動傳動電動機以25 Hz頻率把工件帶往分揀區。

（2）如果工件為金屬工件，則該工件被鋁制物料傳感器檢測到信號，被推到1號料槽中，傳送帶停止;如果工件為白色塑料工件，則該工件被白色塑料工件傳感器檢測到信號，被推到2號料槽中，傳送帶停止;如果工件為黑色塑料工件，則該工件被黑色塑料工件傳感器檢測到信號，旋轉氣缸動作，進入3號料槽，傳送帶停止。工件被推入料槽后，分揀系統一個工作周期結束。僅當工件被推入料槽后，才能再次向傳送帶放入工件。

（3）如果在運行期間按下停止按鈕，系統在本工作周期結束后停止運行。

5.系統調試

程序編寫完成，氣路檢查無誤，PLC就可以上電下載程序進行調試。在調試過程中需要注意以下問題：

（1）黑白塑料工件區分用到的光纖傳感器的靈敏度需要多次調試才可以準確分揀;

（2）由于黑色塑料工件是依靠旋轉氣缸動作，在傳送帶的帶動下進入3號料槽，因此變頻器運行頻率不宜過低，否則黑色塑料工件較難進入3號料槽，這時需要適當增加頻率;

（3）調試時，1號、2號工件被推入料槽時，氣缸壓力過大，容易彈出料槽，需要調節氣缸節流閥，減小氣缸輸出壓力。

6.結束語

本文介紹了基于 PLC 的物料分揀控制系統的設計與實現，利用變頻技術驅動傳動系統，通過傳感技術將不同材質（金屬與非金屬）、不同顏色 （黑白） 的工件送入不同料槽，進行自動分揀。采用PLC控制，使得系統控制可靠，可以連續大批量分揀貨物，有效提高勞動生產率。系統結構緊湊，可以和其他自動化生產設備無縫對接，應用前景較好。

參考文獻：

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[2]李夢瑤.基于PLC的自動分揀系統的設計[J].時代農機，2018，000（005）：241-241.

（駐馬店技師學院）