基于步進電機驅動的環形傳輸分揀系統設計探討

王建華

（湛江市技師學院 廣東·湛江 524037）

0 前言

近幾年，在自動化技術的落實下，工業生產已經開始利用機械取替員工進行傳輸，尤其是在物流傳輸上，已經開始構建環形傳輸帶。但以往應用的傳輸帶過于老舊，分揀效率極低，物料分揀情況也不夠準確，這樣就會導致生產質量有所下降。因此，相關人員可以在設計環形傳輸分揀系統時，將步進電機作為基礎，將PLC技術作為核心，再加上觸摸屏的加持，便可實現快速且準確的物料傳輸。

1 基于步進電機驅動環形傳輸分揀系統的基礎要求

1.1 控制要求

在基于步進電機驅動環形傳輸分揀系統開始運行時,對于管理控制有以下幾方面的標準要求：(1)本機可在物料挑揀時，直接在等待分揀的傳送物料槽中查出帶有顏色的物料；（2）可在等待分揀傳送物料抵達傳送工作平臺后，使用一個等待分揀傳送式的機械手啟動繼續搬運，待傳送式的皮帶機立即啟動停止等待傳送機的運行。

1.2 運行要求

正常進行準備測試工作，首先將在兩輛物料倉中間的一輛物料驅動減速部件，推入一輛帶有皮帶的整車內，并使一輛物料驅動車，在減速到達一輛整車物料減速時的停止點后，以20Hz的減速繼續運行，并同時繼續進行一輛皮帶車的材質材料純度試驗檢測、顏色材料純度試驗檢測。若料倉中存放點的分揀數量平均值長度小于2時，由系統自動發出報警停機消息自動信號，報警自動信息信號指示燈以2Hz的一定頻率連續兩次閃爍，提示整個倉庫系統工作人員在對此物料庫進行分揀、入倉以及儲備保存時，對于物料的處理能力存在不足，當料倉中的物料存放點完成分揀儲存后，由該倉庫系統自行暫停繼續分揀，同時系統發出報警消息信號后該指示燈自動熄滅。

2 基于步進電機驅動環形傳輸分揀系統的設計結構

2.1 光電傳感裝置

它通常是一種用于檢測塑料倉中液體是否包含有彈性物料的，主要是通過自動調節外部物料旋鈕位置，自動判斷在物料倉中內部是否已經存有某種物料。當兩個模式開關切換段的開關通過切換進行連接時，調節段的感光按鍵旋鈕，只有當反射光輸出強度大于其外部開關設定值時，輸出調節段控制電路中感光晶體管才有機會開始有信號輸出，發出信號；反之，當兩個模式開關切換段的開關通過切換進行連接時，調節段的感光按鍵旋鈕只有當反射光輸出強度大大小于其外部開關設定值，才有機會開始有信號輸出，發出信號。

2.2 電感傳感裝置

電感式位置傳感器，一種通過開關電磁量測器輸出的物體位置判別傳感器，主要是應用于磁性金屬與非磁性金屬介質物體的位置判別。由plc高頻振蕩電路和高頻放大控制電路部分組成。開關電路通電以后就會產生強大磁場，金屬等等物體相當接近該電路磁場后就會產生電磁渦流驅動效應，在相互作用下，使內部開關電路控制參數發生變化，控制驅動開關電路通斷。

2.3 數字傳感裝置

它主要是一種用來精確檢測顏色工件的各種顏色，若兩個測量器的值誤差大于(可以選擇低或高電平送入輸出)，或其值小于(可以選擇高或低電平送入輸出)這一設定值時，經過功率放大器各個單元間的放大即可形成并將高低輸入電壓水平信號輸送至每個plc的一個輸入端。通過自動調節功率放大器控制單元上的兩個功能鍵使它可以自動修改針對兩種對比度的參數，從而利于區分具有更多不同種類的葉片顏色。

2.4 變頻裝置

變頻器的主要任務也就是把網絡電壓和電網頻率之間恒定的三相電網網絡電壓，變成網絡電壓和電網頻率之間可以協調的三相交流電。安裝時在低壓電源和單相變頻器之間通常需要接入一個低壓電源斷路器和接觸器，以便在電源發生斷路故障時用戶能迅速安全切斷斷路電源；同時變頻器和單相電動機之間一般不可以允許電源接入接觸器；同時變頻器電源輸出的一側不可以允許電源接高壓電容器，也不可以允許電源接入高壓電容式下的單相變頻電動機。變頻器的電流選型裝置應嚴格遵循變頻控制系統對象的實際工作使用環形的特定要求，電動機額定工作電流條件一般為三相工頻交流電，額定工作電壓為380v，功率為1kw，因此直流變頻器一般選型為FR-E740-1.5K。

2.5 氣壓元件

一般氣壓控制系統主要由：方向運動控制元件、氣動系統執行控制元件、各種類型氣動系統輔助控制元件、氣源器和凈化器等元件部分組成。(1)采用方向切換控制元件，采用方向電磁力的控制方式換向閥(以下簡稱方向電磁閥)，它主要是通過利用電磁力的相互作用，實現電磁閥的方向切換以此來控制缸內氣流的一定流動量和方向；(2)汽缸氣動系統執行控制元件采用氣缸，是氣動控制系統的主要執行控制元件之一。它主要是將一種壓縮空氣的內部壓力通過能量來轉換成作為注油系統的空氣動力和節能；(3)氣動注油輔助控制元件，是氣動噴油的專用輔助裝置。它以進行空氣潤滑為主要動力，使空氣潤滑油經霧化后，變成大量的氣流，并隨著氣流進入一些需要空氣潤滑的機械部件，達到空氣潤滑的主要目的。消聲器的消音作用主要是有效降低排氣噪聲，它主要是通過增加阻尼或直接增加車內排氣流動面積作用來有效降低車內排氣流動速度和排出功率，從而有效降低排氣噪聲的。管道上的連接件和它是設備連接和組成一個完整的氣動機械控制動力系統必不可少的重要元件。

3 基于步進電機驅動環形傳輸分揀系統的設計要點

3.1 端子設計

針對本系統應用的子系統選擇plc不同端子輸入型號，對每個端子輸入輸出口和每個輸出口的不同端子型號數量，可以進行適當性的合理分配，分配詳情如下表所示：

氣缸伸出限位/X6推桿伸出限位/X5 氣缸電磁閥/Y5色標傳感裝置/X4 推桿電磁閥/Y4材質傳感裝置/X3 推料電磁閥/Y3推料伸出限位/X2 頂料電磁閥/Y2檢測傳感裝置/X1 方向信號端/Y1頂料傳感裝置/X0 脈沖信號端/Y0輸入端子分配 輸出端子分配

3.2 觸摸屏設計

本系統在實際工作設計過程中，為了有效加強人機控制臺與界面的交互操作，設定了一個人機交互控制界面，觸摸屏上共分別給出四個控制界面，分別為用戶歡迎控制界面，啟動控制界面，運行控制界面，觸摸屏操作界面。

3.3 回路設計

本系列驅動控制系統，主要涉及多個分別采用雙動電磁閥方式進行驅動控制的雙通四作用線圈驅動系統氣缸，采用一個兩位三通雙動單通雙作用線圈齒輪控制驅動電磁閥、四個兩位五位三通雙動單通雙作用線圈齒輪控制驅動電磁閥、一個兩位單通雙通四作用線圈控制驅動氣缸以及四個兩位雙通單通四作用線圈控制驅動氣缸。

4 基于步進電機驅動環形傳輸分揀系統的最終測試

4.1 測試傳感裝置

首先，光感應傳感器檢測調試：在光或傳感器的底部在傳送帶上方，放在頂部的金屬材料，改變移動傳感器固定光上方聯合螺母下方位置，使光傳感器聯合低于上面的金屬材料，在金屬導體移動接近光，使用變量電磁場由于金屬導體和光通信的互感作用原理，利用觸發器或光源信號從傳感器輸出開關啟動時，對光源進行非接觸式檢測，對金屬材料進行調試。其次，長反射式自動光電開關傳感器：在光電傳輸線束在所有材料激光探測電路，當對象被激光光電傳感器照射，傳感器自動收集物體的反射光，觸發光電開關信號檢測電路的正常工作。最后，數字光纖測量傳感器的測量和調試：是利用光纖傳感器中的調制器對被測光源的相關參數數據進行放大、解調和輸出，達到光纖檢測和測量的目的。

4.2 測試系統軟件

將整個程序進行編譯，通過上下位機的網絡連接使用電纜把整個程序進行下載安裝到plc中。剛剛編寫好的測試程序，或多或少可能總會有些基本錯誤，若要及時發現排除這些問題，減少整個系統現場離線調試的成本工作量，確保整個系統在現場能夠做出正確的問題反映，需要定期進行多次離線現場測試。測試時在電路對應的兩個I/O口上應給出輸入指示信號，觀察指示輸出電路指示燈的工作狀態，若指示輸出和測試程序設置要求輸出不符，立即對其進行電路故障檢查排除，確保測試程序正確。利用主機編程編譯軟件進行輸入通信程序并將這臺電腦與plc機器相連接，進行主機通信，通信成功后立即打開通信程序后并進行主機在線系統調試，檢查實際系統運行工作情況。

5 結束語

綜上所述，通過這種方式設計的環形傳輸分揀系統，不僅設計過程較為簡單，還具備一定可行性、穩定性以及可靠性，當系統投入應用后，完全可以根據各種材質與顏色展開分揀工作，從根本上達成全自動的物料分揀目標。除此之外，在該系統中還能靈活運用現有資源，符合工業生產的一切標準，節省更多物資與人資。