李 嫄

(廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，廣東 韶關(guān) 512126)

伴隨著第四次工業(yè)革命的到來，“智能工廠、智能制造”成為自動(dòng)化生產(chǎn)的主導(dǎo)[1-4]。一些智能化程度較高的自動(dòng)化流水線，能實(shí)現(xiàn)零件從生產(chǎn)到裝備的全流程制造，使用可編程控制器、機(jī)械臂等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)[5]。而傳感器作為自動(dòng)化生產(chǎn)的眼睛，在自動(dòng)化生產(chǎn)中顯得尤為重要。

自動(dòng)化生產(chǎn)中往往需要傳感器對(duì)產(chǎn)品或工件進(jìn)行檢測(cè)識(shí)別[6]，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果做出對(duì)應(yīng)的處理。檢測(cè)位置裝有傳感器，但因硬件空間限制，分揀工作通常在下一道工序完成。那么如何處理傳感器的信號(hào)，是自動(dòng)化編程中必不可少的部分。而檢測(cè)位和工作位不一致時(shí)，PLC記憶傳感器信號(hào)的編程方法通常采用計(jì)數(shù)器或移位指令來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)檢測(cè)位置與執(zhí)行位置只相差一個(gè)工位時(shí)，這種編程方法就使得程序復(fù)雜，掃描周期加長(zhǎng)，從而降低了生產(chǎn)效率。

本文研究一種基于PLC控制的傳感器檢測(cè)識(shí)別記憶程序設(shè)計(jì)方法，該方法可以應(yīng)用到其他任何類似的工作場(chǎng)景。該識(shí)別記憶方法簡(jiǎn)單易懂，有效提高了自動(dòng)化系統(tǒng)中PLC的工作效率，達(dá)到優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)的目的。

1 檢測(cè)工位與執(zhí)行工位位置分析

自動(dòng)化生產(chǎn)中往往需要傳感器檢測(cè)識(shí)別，檢測(cè)位置裝有傳感器，因傳感器的限制，該工位無法進(jìn)行執(zhí)行動(dòng)作，所以執(zhí)行設(shè)備安裝在下一工位，即為下一道工序的工作。傳感器識(shí)別信號(hào)并在下一工序中做出對(duì)應(yīng)的處理是自動(dòng)化生產(chǎn)中必不可少的部分。

以一種自動(dòng)化生產(chǎn)線的工件檢測(cè)裝置(見圖1)為例，該模塊可實(shí)現(xiàn)O型圈從TP1→色標(biāo)識(shí)別→EJ1→PH1→TR1→TT1的自動(dòng)運(yùn)作流程，為防止工件在TT1上的不當(dāng)疊加，在TT1轉(zhuǎn)盤的最后3個(gè)工位前的3個(gè)O型圈，需要人工取走。

圖1中，TP1代表Transport Pusher推送器，此處指1號(hào)推送器；PH1代表Puncher沖孔器，此處指1號(hào)模擬沖孔器；EJ1代表Ejector剔出器，此處指1號(hào)排出機(jī)構(gòu)；TR1代表Transport Rotater旋轉(zhuǎn)輸送器，此處指1號(hào)旋轉(zhuǎn)汽缸；TT1代表Turntable轉(zhuǎn)盤，此處指1號(hào)轉(zhuǎn)盤。

圖1 自動(dòng)化生產(chǎn)線檢測(cè)裝置

該模塊中色標(biāo)識(shí)別由色標(biāo)傳感器完成，檢測(cè)完成后，下一工位EJ1根據(jù)色標(biāo)傳感器的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行處理。檢測(cè)位置和工作位置并不相同，但是只相差一個(gè)工位。

本模塊需要檢測(cè)的工件如圖2所示，中間的藍(lán)色為不合格產(chǎn)品，右側(cè)的白色塑料和左側(cè)的銀色金屬為合格產(chǎn)品，采用色標(biāo)傳感器進(jìn)行檢測(cè)。色標(biāo)傳感器將檢測(cè)結(jié)果傳輸給PLC，PLC根據(jù)檢測(cè)結(jié)果將不合格產(chǎn)品排掉，合格產(chǎn)品被輸送至下一工位。

圖2 自動(dòng)化生產(chǎn)線檢測(cè)的工件

2 應(yīng)用場(chǎng)景分析

自動(dòng)化生產(chǎn)中傳感器檢測(cè)識(shí)別相當(dāng)于整個(gè)系統(tǒng)的眼睛，離開了眼睛，無從談起自動(dòng)化、智能化。

目前，一些大型企業(yè)的各種數(shù)據(jù)一般在三級(jí)系統(tǒng)或是MES里，雖然現(xiàn)在三級(jí)系統(tǒng)基本聯(lián)網(wǎng)，但是哪個(gè)系統(tǒng)需要哪些數(shù)據(jù)并沒有打通。主要問題在于數(shù)據(jù)的融合，其中智能傳感器、無線發(fā)射接收技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線這3個(gè)是關(guān)鍵點(diǎn)。特別是在“傳感器+現(xiàn)場(chǎng)總線”方面，現(xiàn)在一些大型企業(yè)都是“傳感器+配電器+控制系統(tǒng)”的模式，而在好幾年前國外已經(jīng)采用總線式傳感器，在可靠性、安全性、響應(yīng)速度上都有優(yōu)勢(shì)[7-11]。

很多設(shè)備檢測(cè)位置裝有傳感器，而執(zhí)行設(shè)備則為下一道工序的工作。傳感器識(shí)別信號(hào)并在下一工序中做出對(duì)應(yīng)的處理是自動(dòng)化生產(chǎn)中必不可少的部分。

3 程序設(shè)計(jì)

當(dāng)傳感器檢測(cè)工位與執(zhí)行工位相差一個(gè)工序時(shí)，PLC如何記憶傳感器的信號(hào)，并在下一工位做出對(duì)應(yīng)的動(dòng)作？本文巧用上升沿指令解決這一問題，判別產(chǎn)品合格與否的程序如圖3所示。

圖3 判別程序

圖3中，色標(biāo)傳感器檢測(cè)到合格產(chǎn)品為1，檢測(cè)到不合格產(chǎn)品為0。此處用M100.0來表示檢測(cè)結(jié)果，如果為不合格產(chǎn)品，則M100.0為1，否則M100.0為0。

用工件推料氣缸的上升沿來輔助記憶檢測(cè)結(jié)果。因檢測(cè)位置與執(zhí)行動(dòng)作位置只相差一個(gè)工位，因此當(dāng)色標(biāo)傳感器檢測(cè)到物料，并且工件推料氣缸來一個(gè)上升沿時(shí)，那么當(dāng)前被檢測(cè)的工件，下一步必然被推到執(zhí)行動(dòng)作位置。此時(shí)如果檢測(cè)到為不合格產(chǎn)品，則置位M100.0，當(dāng)M100.0為1，并且下一步執(zhí)行動(dòng)作的“料推到”傳感器檢測(cè)到為1時(shí)，即可排料，排料后復(fù)位M100.0，為下一次檢測(cè)做準(zhǔn)備；如果檢測(cè)到為合格產(chǎn)品，則M100.0沒有被置位，即M100.0為0，并且下一步執(zhí)行動(dòng)作的“料推到”傳感器檢測(cè)到為1時(shí)，即可執(zhí)行取料工作。

此種編程方法巧用上升沿指令解決了檢測(cè)工位與動(dòng)作執(zhí)行工位只相差一個(gè)工位的情況。這種編程方法可以應(yīng)用到其他符合這種情況的設(shè)備，例如圖4所示的八工位轉(zhuǎn)盤。

圖4 八工位轉(zhuǎn)盤

圖4中，箭頭1所指工位是檢測(cè)工件的組合形式，組合裝配屬性分為：T型塑膠件與O型塑膠件的組合裝配、T型塑膠件與O型金屬件的組合裝配、T型金屬件與O型塑膠件的組合裝配、T型金屬件與O型金屬件的組合裝配共4種裝配形式(見圖5)。圖5中，箭頭1所指為T型工件，箭頭2所指為O型圈。

圖5 裝配形式

圖4中，箭頭1處2個(gè)電渦流式傳感器相互配合使用，箭頭1處上側(cè)的傳感器檢測(cè)T型工件，箭頭1處右側(cè)的傳感器檢測(cè)O型圈。檢測(cè)到金屬為1，檢測(cè)到塑料為0，因此有4種不同的組合形式，分別對(duì)應(yīng)(0.0)、(0.1)、(1.0)和(1.1)這4種信號(hào)組合。存儲(chǔ)倉庫有4層，要求每一層放一種組合形式的裝配件。因2個(gè)傳感器的限制，本工位檢測(cè)完以后，不能根據(jù)檢測(cè)結(jié)果直接取料，因此取料位置為下一工位。

圖4中，箭頭2所指是根據(jù)1處的檢測(cè)結(jié)果夾取到不同倉庫的工位。2個(gè)工位相差1個(gè)工位，因此也可以用上升沿指令解決檢測(cè)結(jié)果的記憶問題。但此處有(0.0)、(0.1)、(1.0)和(1.1)等4種情況，轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制分別為0、1、2、3，因此將圖3中第1段程序分為4種情況，即存儲(chǔ)該組合形式的變量分別等于0、1、2、3時(shí)，對(duì)應(yīng)置位4個(gè)不同的中間繼電器即可，因檢測(cè)位置與執(zhí)行動(dòng)作取料位置只相差一個(gè)工位，因此2個(gè)電渦流式傳感器檢測(cè)到裝配件的組合形式后，八工位轉(zhuǎn)盤再次得電來一個(gè)上升沿，那么當(dāng)前被檢測(cè)的組合形式，下一步必然被轉(zhuǎn)到取料執(zhí)行動(dòng)作位置。編程原理與圖3完全相同。

4 結(jié)語

本文研究一種基于PLC控制的傳感器檢測(cè)識(shí)別記憶程序設(shè)計(jì)方法，對(duì)工作設(shè)備及應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了研究。自動(dòng)化生產(chǎn)中往往需要傳感器檢測(cè)識(shí)別，檢測(cè)位置裝有傳感器，因傳感器的限制，該工位無法執(zhí)行動(dòng)作，所以執(zhí)行設(shè)備安裝在下一工位，即為下一道工序的工作。傳感器識(shí)別信號(hào)并在下一工序中做出對(duì)應(yīng)的處理是自動(dòng)化生產(chǎn)中必不可少的部分。本文提出了檢測(cè)并記憶識(shí)別狀態(tài)的程序設(shè)計(jì)方法。該識(shí)別記憶方法簡(jiǎn)單易懂，優(yōu)化了程序結(jié)構(gòu)，掃描周期變短，有效提高了自動(dòng)化系統(tǒng)中PLC的工作效率。