許曉東 雷福祥 馬雪亭

摘要：針對(duì)現(xiàn)有自動(dòng)分揀裝置運(yùn)營(yíng)成本高、維護(hù)復(fù)雜等問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種基于PLC的物料自動(dòng)分揀裝置控制系統(tǒng)，利用電感傳感器對(duì)物料材質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，自動(dòng)分揀不同材質(zhì)的物料。介紹自動(dòng)分揀裝置的原理，論述電氣控制回路和裝置運(yùn)行程序的設(shè)計(jì)思路，為自動(dòng)分揀裝置的改進(jìn)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)分揀;PLC;設(shè)計(jì);自動(dòng)控制;變頻器

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1674-1161（2018）05-0007-03

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，企業(yè)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化的要求越來(lái)越高，自動(dòng)分揀裝置的應(yīng)用極為廣泛。目前生產(chǎn)企業(yè)采用的自動(dòng)分揀裝置成本高、維修復(fù)雜。為此，采用西門(mén)子CPU 224XP設(shè)計(jì)一套物料自動(dòng)分揀裝置控制系統(tǒng)，利用各型傳感器對(duì)物料的材質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，自動(dòng)分揀2種不同材質(zhì)物料，利用可編程控制器PLC控制物料分揀，能連續(xù)、大批量分揀貨物，分揀誤差率低，生產(chǎn)效率高。基于PLC的自動(dòng)分揀裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠，可為企業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)提供適用裝置。

1 自動(dòng)分揀裝置工作原理及結(jié)構(gòu)

分揀裝置工作原理為：對(duì)輸送單元傳送過(guò)來(lái)的已加工的工件進(jìn)行分揀，使不同材料屬性的工件被分揀到不同的料槽中。當(dāng)輸送單元送來(lái)的工件放到傳送帶上并被入料口光電傳感器檢測(cè)到時(shí)，變頻器立即啟動(dòng)，減速電機(jī)帶著傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)，將工件傳送到分揀區(qū)進(jìn)行分揀。

分揀單元主要由傳送和分揀機(jī)構(gòu)、變頻器模塊、旋轉(zhuǎn)編碼器、各類(lèi)傳感器（光電傳感器、電感傳感器、電容傳感器）、接線端口、PLC模塊、按鈕/指示燈模塊及底板等組成。按下啟動(dòng)按鈕，將工件放到皮帶的光電傳感器前，光電傳感器檢測(cè)到信號(hào)，啟動(dòng)變頻器。如果電感傳感器檢測(cè)到信號(hào)，旋轉(zhuǎn)電磁鐵進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，將鋁制工件導(dǎo)入料槽;如果電感傳感器沒(méi)有檢測(cè)到信號(hào)，電容傳感器檢測(cè)到信號(hào)，旋轉(zhuǎn)電磁鐵不動(dòng)作，尼龍工件落入料盒。分揀完成后，變頻器停止工作，皮帶停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

自動(dòng)分揀裝置的硬件部分主要包括減速電動(dòng)機(jī)、光電傳感器、電感傳感器、電容傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器、西門(mén)子變頻器、S7-220 PLC、傳送帶、旋轉(zhuǎn)電磁鐵及料槽等（如圖1所示）。

2 自動(dòng)分揀裝置電氣控制回路設(shè)計(jì)

2.1 電氣接線原理

自動(dòng)分揀裝置控制系統(tǒng)的接線原理如圖2所示。通過(guò)PLC控制變頻器、變頻器控制交流電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)動(dòng)作。

2.2 變頻器參數(shù)設(shè)置

將變頻器P1000設(shè)置為2，選擇頻率設(shè)定值（模擬量），采用外部端子啟動(dòng)變頻器。變頻器運(yùn)行頻率為30 Hz。變頻器參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表1。

3 自動(dòng)分揀裝置運(yùn)行程序設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)由STEP7軟件控制。根據(jù)分揀裝置控制要求設(shè)計(jì)分揀過(guò)程及各設(shè)備的操作內(nèi)容?？刂瞥绦蚩煞譃?個(gè)部分：供料程序、輸送物料程序和旋轉(zhuǎn)電磁鐵操作程序。分揀控制子程序入料口檢測(cè)流程如圖3所示，材料檢測(cè)流程如圖4所示，電磁鐵動(dòng)作流程如圖5所示，啟動(dòng)流程如圖6所示，變頻器輸入停止流程如圖7所示，信號(hào)指示燈流程如圖8所示。

PLC程序工作原理為：按下啟動(dòng)按鈕I0.5，將工件放到皮帶的光電傳感器前，光電傳感器檢測(cè)到信號(hào)，I0.2得電，啟動(dòng)變頻器Q0.4。如果電感傳感器檢測(cè)到信號(hào)即I0.3有輸入信號(hào)，Q0.0輸出，旋轉(zhuǎn)電磁鐵，將鋁制工件導(dǎo)入料槽;如果電感傳感器沒(méi)有檢測(cè)到信號(hào)，電容傳感器檢測(cè)到信號(hào)即I0.4有輸入信號(hào)，旋轉(zhuǎn)電磁鐵不動(dòng)作，尼龍工件落入料盒。分揀完成后，變頻器停止，皮帶停止轉(zhuǎn)動(dòng)。Q0.1，Q0.2，Q0.3分別控制信號(hào)燈輸出。Q0.4輸出，發(fā)出信號(hào)激發(fā)變頻器DIN1。變頻器運(yùn)行P1001的設(shè)定頻率30 Hz。

4 結(jié)語(yǔ)

PLC的邏輯處理功能越來(lái)越完善，液壓系統(tǒng)模塊與PLC控制模塊協(xié)同配合能最大限度發(fā)揮PLC的精確控制能力。采用西門(mén)子CPU 224XP設(shè)計(jì)一套物料自動(dòng)分揀裝置控制系統(tǒng)，其硬件部分由西門(mén)子PLC、變頻器、交流電機(jī)組成，軟件系統(tǒng)由STEP7軟件控制。物料分揀采用PLC進(jìn)行控制，能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率低，可顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化組裝，具有系統(tǒng)布局靈活及維護(hù)、檢修方便等特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。

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Design of Automatic Sorting Device based on PLC

XU Xiaodong， LEI Fuxiang*， MA Xueting

（Mechanical and Electrical Engineering College， Tarim University， Alar Xinjiang 843300， China）

Abstract： For the problems of high operation cost and complex maintenance of the existing automatic sorting device， a control system of the material automatic sorting device based on PLC is designed. The material is detected by inductance sensor and the material of different materials is automatically sorted. This paper introduces the principle of automatic sorting device， discusses the design idea of electrical control loop and operation program of the device， in order to provide reference for the improvement of automatic sorting device.

Key words： automatic sorting; PLC; design; automatic control; frequency converter