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1、第26卷 第4期华 侨 大 学 学 报(自 然 科 学 版)Vol. 26No. 42005年10月JournalofHuaqiao University(NaturalScience)Oct. 2005文章编号 100025013 (2005)0420442203材料分拣装置的可编程控制系统设计蒋 少 茵(华侨大学机电及自动化学院,福建 泉州362021 )摘要 利用可编程控制器( PLC) ,设计成本低 、 效率高的材料自动分拣装置.以PL C为主控制器,结合气动装置 、 传感技术 、 位置控制等技术,现场控制产品的自动分拣1 系统具有自动化程度高、 运行稳定 、 精度高 、 易控制的特点
2、,可根据不同对象,稍加修改本系统即可实现要求.关键词 可编程控制器,分拣装置,控制系统,传感器,定位控制中图分类号TP 273+. 5 ; TH 69文献标识码A物料分拣采用可编程控制器PLC 进行控制,能连续 、 大批量地分拣货物,分拣误差率低且劳动强度大大降低 ,可显著提高劳动生产率.而且 ,分拣系统能灵活地与其他物流设备无缝连接,实现对物料实物流 、 物料信息流的分配和管理. 其设计采用标准化、 模块化的组装,具有系统布局灵活,维护 、 检修方便等特点 ,受场地原因影响不大. 同时 ,只要根据不同的分拣对象,对本系统稍加修改即可实现要求.1材料分拣装置结构及总体方案设计材料分拣装置的结构
3、示意图,如图 1 所示 . 它采用台式结构,内置电源,有步进电机、 汽缸 、 电磁阀 、旋转编码器 、 气动减压器 、 滤清器 、 气压指示等部件,可与各类气源相连接.选用颜色识别传感器及对不同材料敏感的电容式和电感式传感器,分别固定在网板上,且允许重新安装传感器排列位置或选择网板图1材料分拣装置结构示意图不同区域安装.材料分拣装置能实现如下3 种基本功能1 (1)分拣出金属与非金属1 (2) 分拣某一颜色块1 (3) 分拣出金属中某一颜色块和非金属中某一颜色块.系统利用各种传感器对待测材料进行检测并分类. 当待测物体经下料装置送入传送带后,依次接受各种传感器检测.如果被某种传感器测中,通过相
4、应的气动装置将其推入料箱;否则 ,继续前行 . 其控制要求有如下9 个方面 . (1) 系统送电后 ,光电编码器便可发生所需的脉冲. (2) 电机运行,带动传输带传送物体向前运行. (3) 有物料时,下料汽缸动作,将物料送出. (4) 当电感传感器检测到金属物料时,推汽缸 1 动作将待测物料推入下料槽. (5) 当电容传感器检测到非金属物料时,推汽缸 2 动作将待测物料推入下料槽.(6) 当颜色传感器检测到材料为某一颜色时,推汽缸 3 动作将待测物料推入下料槽. (7) 其他物料被送到SD 位置时 ,汽缸 4 动作将待测物料推入下料槽. (8) 汽缸运行应有动作限位保护. (9) 下料槽内无下
5、料时,延时后自动停机.2硬件设计系统的硬件结构框图,如图 2 所示 .其工作过程是开启电源,步进电机运行并驱动传输带,下料传感收稿日期 2005203209作者简介 蒋少茵(19632) ,女,讲师,主要从事机电控制的研究. E2mail :shao2004qiyahoo. com. cn名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 图2系统的硬件结构框图器检测下料槽内是否有物料.若无物料,延时后自动停止并等待上料 ;当下料槽
6、内有物料时,系统自动运行.首先 ,下料传感器发送信号给PLC ,并转送给推汽缸.经过一定时间,下料汽缸依次将物料推至传输带.当物料由传输带传输时,光电编码器发脉冲开始进行计数,电机运行,实现定位控制. 当电感传感器检测到物料为金属物料时,发出反馈信号给PLC ,由PLC控制推汽缸1动作 ,将物料推到卸料斗.当推汽缸电磁阀运行到限位时,电磁阀复位 ,恢复原状态 . 此时 ,电机重新工作驱动传输带到下一位置1 同理 ,可通过相应传感器分拣相应的物料.2.1 系统关键技术132. 1. 1 确定 I/ O 点数 根据控制要求,输入应该有6 个传感器信号,包括电感传感器、 电容传感器 、 颜色传感器
7、、 预留传感器(可根据要求设置) ,以及检测下料的传感器和计数传感器.相应地 ,有相应的5 个汽缸运动位置信号,每个汽缸有动作限位和回位限位,共计 10 个信号 .输出包括控制电动机运行的接触器 ,以及 5 个控制汽缸动作的电磁阀.共需 I/ O 点 22 个 ,其中 16 个输入 ,6 个输出 .2. 1. 2 PLC 的选择 由于该材料分拣装置的控制为开关量控制,且所需的I/ O 点数不多 . 因此 ,选择一般的小型机即可满足控制要求.本系统选择的PLC 机型为三菱Fxos 型 .2. 1. 3 建立 I/ O 地址分配表 根据所选择的PLC 机型 ,对 PLC 的 I/ O 点分配编号
8、. 系统的I/ O 分配表 ,如表 1 所示 . 通过 I/ O 的连接 ,即可实现PLC 对分拣装置的控制1表1分拣系统面板的I/ O分配输入部分SFW1汽缸1动作限位X0000SFW2汽缸2动作限位X0001SFW3汽缸3动作限位X0002SFW4汽缸4动作限位X0003SFW5下料汽缸动作限位X0004输入部分SA电感传感器X0005SC颜色传感器X0006SB电容传感器X0007SBW1汽缸1回位限位X010SBW2汽缸2回位限位X011输入部分SBW3汽缸3回位限位X012SBW4汽缸4回位限位X013SBW5下料汽缸回位限位X014SD预留传感器X015SN下料传感器(判断下料有无
9、)X016UCP计数传感器(光电编码器)X017输出部分YV1汽缸1电磁阀Y000YV2汽缸2电磁阀Y001YV3汽缸3电磁阀Y002YV4汽缸4电磁阀Y003YV5下料汽缸电磁阀Y004M电 动 机Y0052.2检测元件与执行装置的选择212 11 旋转编码器旋转编码器是与步进电机连接在一起,在本系统中可用来作为控制系统的计数器并提供脉冲输入.它转化为位移量,可对传输带上的物料进行位置控制. 传送至相应的传感器时,发出信号到 PL C ,以进行分拣,也可用来控制步进电机的转速. 本文选用E6A22CW5C 旋转编码器 .212 12 电感传感器4,5 电感式接近开关属于有开关量输出的位置传感
10、器,用来检测金属物体. 它由L C 高频振荡器和放大处理电路组成,利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时,使物体内部产生涡流.这个涡流反作用于接近开关,使接近开关振荡能力衰减,内部电路的参数发生变化. 由此 ,可识别出有无金属物体接近,进而控制开关的通或断. 本文选用M18X1X40 电感传感器 .212 13 电容传感器电容传感器也属于具有开关量输出的位置传感器,是一种接近式开关. 它的测量头通常是构成电容器的一个极板,而另一个极板是待测物体的本身.当物体移向接近开关时,物体和接近开关的介电常数发生变化,使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化. 由此 ,便可控制开关的接通和关断
11、.本装置中电容传感器是用于检测非金属物料,选用 E2K2X8M E1电容传感器 .212 14 颜色传感器选用 OMRON公司生产的,型号为E3S2VS1 E4 颜色传感器. 此传感器为RGB(红绿蓝 ) 颜色传感器,可检测目标物体对三基色的反射比率,从而鉴别物体颜色.212 15 步进电机 步进电机作为执行机构用于带动传输带输送物料前行,与旋转编码器连接在一起.可以通过控制脉冲个数,来控制角位移量,从而达到准确定位的目的.同时 ,可以通过控制脉冲频率来控344第4期 蒋少茵:材料分拣装置的可编程控制系统设计名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - -
12、- - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 制电机转动的速度,达到调速的目的.步进电机选用的型号为42B YGH101.3软件设计根据系统控制要求,可画出如图3 所示的系统软件流程图.该系统可选择连续或单次运行工作状态. 若为连续运行状态,则系统软件设计流程图中的汽缸4 动作后 ,程序再转到开始;若为单次运行,则图3系统软件流程图汽缸 4 动作后停机 . 如果需要 ,该系统可在分拣的同时对分拣的材料进行数量的统计,这只需在各汽缸动作的同时累计即可. 应用高速计数器编制程序,可以实现系统的定位控制功能. 用高速
13、计数器计数步进电机转过的圈数,来确定物料到达传感器的距离,实现定位功能.定位时 ,电机停转,计数器清零,传感器开始工作,对物料进行分拣处理1 在汽缸 13 动作后 ,电机重新运行,高速计数器也重新计数. 如果相应的传感器没有检测到物体,则电机重新运行,高速计数器也重新计数,继续运行到下一位置. 如果只对材料的某一特性进行分拣,比如只分拣金属和非金属,则只需对传感器的安放或程序进行修改即可.4结束语本系统采用的可编程控制器,只要结合不同的传感器,比如根据材料的属性、 尺寸的大小 、 物体的颜色等选择相应的传感器,就可对不同的物料进行分拣,具有广泛的应用前景.参 考 文 献1 杨公源.可编程控制器
14、(PLC)原理与应用 M .北京:电子工业出版社,200411061782 常斗南.可编程控制器原理、 应用 、 实验 M .北京:机械工业出版社,19981242413 施敏芳 1 可编程控制器在生产流水线控制系统中的应用J .华侨大学学报(自然科学版) ,1995 ,16 (3) :3003074 樊尚春.传感器技术及应用 M .北京:北京航空航天大学出版社,200412302685 王伯雄.测试技术基础 M .北京:清华大学出版社,20031180279The Design of PLC System of the AutomaticMaterialSorting DeviceJiang
15、Shaoyin(College of MechanicalEngineering and Automation, Huaqiao University, 362021 , Quanzhou , China)AbstractThe design of an automaticsortingdevice with low cost and high efficiencyis presentedin the paper , whichre2gards programmablelogic controller( PLC) as the master controllerand combines pne
16、umaticdevice , sensing technology,positioncontroland othertechnologyto implementautomaticselecting of the productslive.The device is characteristicofhigh automation, steady running, high precisionand easy control, which can f ulfillthe requirementaccordingto differentsituationswithlittlemodifications.Keywordsprogrammablelogic controller, sortingdevice , controlsystem , sensors , positioncontrol444华 侨 大 学 学 报(自 然 科 学 版)2005年名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -