PLC工件分揀電路程序設(shè)計

1、PLC 工件 分揀電路程序設(shè)計引言面對激烈的市場競爭，一個企業(yè)的生產(chǎn)效率是其能否 生存和發(fā)展 的決定性因素，要想提高生 產(chǎn)效率就必 須提高各個 環(huán)節(jié) 的效率，比如 工件分揀這個環(huán)節(jié)，有沒有自動分揀系統(tǒng)(Automatic sorting system)就 成為判斷條件之 一，也是必 須條件。自 動分揀系統(tǒng)具有很高的分揀效率，能連續(xù)、大批量地分揀貨 物 由于采用大生產(chǎn)中使用的流水線自 動作業(yè)方式，自 動分揀系 統(tǒng)不受氣候、時 間、人的體力等的限制，可以連續(xù)運行，同時 由于 自動分揀系統(tǒng)單位時間分揀工件數(shù)多，因此自動分揀系統(tǒng)的分揀 能力是人工分揀系統(tǒng)可以連續(xù)運行 100 個小時以上，每小時可分 揀

2、 6000-12000件，如用人工則每小時只能分揀 150 件左右，同時 分揀人員也不能在這種勞動強度下連續(xù)工作 8 小時。該系統(tǒng)目前 已經(jīng)成為發(fā)達國家大中型企 業(yè)不可缺少的一部分。1 系統(tǒng)的構(gòu)成 和工作原理1.1 系統(tǒng)的組成及各部分功能分析在生產(chǎn)過程中通 常需要對工件的 顏色、姿態(tài)和旋向進行調(diào)試，為此我 設(shè)計了一條基于 PLC 對工件進行顏色辨別、姿態(tài)調(diào)試及旋向變化移 出的自 動分揀系統(tǒng)。自動分揀系統(tǒng)主要四個部分 組成：自動分揀系統(tǒng) 一般由控制裝置 、分類裝置、輸送裝置及分 揀道口 組成?？刂蒲b置的作用 是識別、接收和處理分揀信號，根據(jù)分揀信號的要求 指示分類裝置按工件的顏色、姿態(tài)等類別對工

3、件進行自動分類。 分類裝置的作用 是根據(jù)控制裝置 發(fā)出的分揀指示，當具有相同分 揀信 號的工件 經(jīng)過該裝置時，該裝置動作，使改變在輸送裝置上的運行方 向進入其它輸送機或進入分揀道口。分類裝置的種 類很多，一般有推 出式、浮出式、傾斜式和分支式幾種。輸送裝置的主要 組成部分是 傳送帶或輸送機，其主要作用是使待 分揀工件 貫通過控制裝置、分類裝置，并輸送裝置的兩 側(cè)，一般要連 接若干分揀道口，使分好類的工件滑 下主輸送機（或主傳送帶）以便進 行后續(xù)作業(yè)。分揀道口是已分 揀工件脫離主 輸送機（或主傳送帶）進入下一生 產(chǎn) 環(huán)節(jié)的通道，一般由鋼帶、皮帶、滾筒等組成滑道，使工件從主輸送裝 置滑向生 產(chǎn)平臺

4、，在那里 進行下一流 程的生產(chǎn)作業(yè)。以上四部分裝置通過計算機網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及 相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個完整的自動分揀系統(tǒng)。1.2 自動分揀系統(tǒng)的構(gòu)建本文 設(shè)計 的系 統(tǒng)籠統(tǒng)分為：供料檢測 單元和工件分裝 單元這兩個， 每個單元都是由各種獨立的模 塊組成。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分布示意圖如圖 1 所示，該系統(tǒng)的動力采用了氣 動技術(shù)，即空氣壓縮機為氣源，控制 動 作由PLC來執(zhí)行，每個單元由一個PLC來控制。PLC之間的通訊 采用了 MPI 的通信方式。h -p -mjhhUL rz圖1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖供料檢測單元是按照需要將放置在料倉中的工件從料倉中自動取出，并對其進行材料和顏色的識別，再

5、將其送到下一單元，即工件 分裝單元。主要由送料模塊，檢測模塊，轉(zhuǎn)運模塊，1/0接線端子，真 空發(fā)生器，氣源處理件組件，傳感器，CP 閥組，消聲器，控制面板， 線槽，鋁合金底板，若干導線及管線等組成。工件分裝 單元是將經(jīng)過轉(zhuǎn)運模塊放置在傳送帶上的工件分 別送 入不同的滑槽。主要由傳送模塊，滑槽模塊，氣源處理組件，I/O接線 端子，傳感器，CP閥組，控制面板，若干導線及管線等組成。其中傳送模塊主要由傳送帶模塊，導軌，傳感器和分 離器組成。1.3工作原理系統(tǒng)在工作過程中，首先有供料單元中的傳感器 A1對射式光 電傳感器）檢測到料倉有料，氣缸 1 （推料氣缸）開姻H乍，將工件推 到料槽中，極限位置的磁

6、感 應(yīng)式接近開關(guān) B2動作時，工件送到了預 定位置，同時傳感器A3和傳感器A4電感式及光電式傳感器）識別 工件的顏色和材質(zhì)，傳感器完成檢測工件的特性（黑色，紅色，金屬色） 后，轉(zhuǎn)運模塊的旋 轉(zhuǎn)氣缸（氣缸 2）動作，其擺臂的轉(zhuǎn)角范圍是0150由旋轉(zhuǎn)氣缸驅(qū)動擺臂到工件位置，極限位置有行程開關(guān)B3 來限定，到位后真空發(fā)生器動作，由已產(chǎn)生真空的真空吸 盤來吸取工 件，并由真空檢測傳感器判斷是否有工件被吸住 。真空吸盤在擺臂轉(zhuǎn) 動過 程中，一直保持垂直向下的姿 態(tài)，另一個極限位置的行程開關(guān) B4 動作時，釋放真空，將工件放到工件分裝 單元的傳送帶上。傳送帶由一個 24V 直流電機驅(qū)動，傳送帶的始端和中端

7、 裝有兩 個氣控的 撥叉，負責 將黑色工件送入第一個滑槽 ，紅色工件送入第二 個滑槽，將金屬工件送入第三個滑槽，在滑槽的入口 處 裝有反射式 光 電傳感器 A5，用于檢測是否有工件劃入滑槽，或者判斷滑槽 中的工 件是否已滿。當工件被放在傳送帶起始位置時，受到傳感器A2 （漫反 射式光電傳感器）的檢測，檢測到傳送帶上有工件，則電機開始動作， 傳送帶運動，根據(jù)供料檢測單元的傳感器 A3 和 A4 的信號，傳送帶 和氣控的 撥叉合作將其分揀到正確的滑槽上，可完成 把工件下料到指 定位置，經(jīng)送料機構(gòu)處的傳感器進行有料和姿 勢的檢測以后，把工件 推出送到第一條 傳送帶上，傳送帶帶動工件到指定位 置后對工

8、件進行 顏色的判斷，如果是紅色且開口向上，真空就把工件直接送到出料 口， 如果是紅色且開口向下的工件，先由垂直機械手把工 件翻轉(zhuǎn) 180度， 變?yōu)殚_口向上在 由盤式機械手把工件送達出料口，但 如果是黑色且開 口向上，則需要對工件的內(nèi)部進行檢測，所以工件要先翻轉(zhuǎn) 180度， 檢測后，在翻回180 度，再有吸盤將其送到出料口，如果是黑 色開口 向下，本身就進行了檢測，所以只要將其翻轉(zhuǎn)1 80度，讓它開口向上， 然后由 盤式機械手將其送到出料口即可。送到出料口 的工件由第二條傳送帶帶動工件到達自己的區(qū)域。2 PLC的選擇與設(shè)計PLC 是控制系統(tǒng)的核心部件，其正確的選擇對于保證整個控制系統(tǒng) 的技術(shù)經(jīng)濟

9、性能指標起著重要的作用。此系統(tǒng)選擇三菱公司的FX2N-48MR型號的PLC,這個PLC模塊控制點數(shù)較多，控制功能強，配置靈活，裝配方便，便于擴展和維修，而且其價格也比較低，屬于性 價比很高的PLC模塊。幵帳*V4I 朮匸fl一二二 - _ : _1f10“fwr 二“KT椚亠KHWikM I1圖3.1供料檢測單元和工件分裝 單元的工藝流程圖根據(jù)要求對PLC的輸入/輸出接口進行分配【/O分配圖見附錄 圖一），然圈生產(chǎn)線進行工作程序的編制（狀態(tài)圖見附錄圖二，梯形 圖見附錄表三）：1）原點位置：垂直機械手在下位，氣指張開，并在正面狀態(tài);輸送帶都停止；盤式真空機械手在出料的左 側(cè)；送料機構(gòu)在后退位置；

10、原點 指示燈亮，當有任何一個元件不在原點位置，原點指示燈閃爍（每2 秒閃爍1次），謐不能啟動。系統(tǒng)運行后原點指示燈不作指示2）啟動后，送料機把工件送至姿 勢判別位進行姿 勢判別（向上或 向下）后，送料機構(gòu)把工件送出；直流輸送線動 作；交流輸送線停止。3）直流輸送線把工件送到 顏色判斷區(qū)，直流輸送線停止；4）如果判定紅色工件開口向上，則由懸 臂機械手送至 出料口，交 流輸送線由低速 轉(zhuǎn)位高速，并把工件送到 紅色堆放區(qū) 后，交流輸 出線 再改為低速；5）如果判斷紅色工件開口向下，由垂直機械手翻 轉(zhuǎn) 180 度，放下 后，則由懸臂機械手送至出料口，交流 輸送線由低 速轉(zhuǎn)位高速，并把 工件送到 紅色堆

11、放區(qū)后，交流輸出線再改 為低速；6）如果黑色工件開口向下，則由垂直機械手提起工件 翻轉(zhuǎn)工件開 口朝上，放下后 ，再由懸臂機械手送至出料口，交流 輸送線由低速轉(zhuǎn) 位高速，并把工件送到黑色堆放區(qū)后，交流 輸出線再改 為低速； 7）如果黑色工件 開口朝上，則由垂直垂直機械手提起 工件翻轉(zhuǎn)180 度后，向下作檢查，1 秒后再由垂直機械手再翻 轉(zhuǎn)一次使工件開 口朝上，再由懸臂機械手送至出料口，交流 輸送線由低速轉(zhuǎn)位高速 ， 并把工件送到黑 色堆放區(qū)后，交流輸出線再改 為低速；8）生產(chǎn)線設(shè) 置急 停按鈕。按下急停按鈕后，系統(tǒng)運行全部停止。 此時，若機械手夾持有物料，則應(yīng)保持夾持狀態(tài)。3 PLC調(diào)試3.1

12、安裝與使用的 環(huán)境本次項目設(shè)計用的PLC型號是三凌FX2N 48MR ,變頻器型號是 FR-E540-0.75K-CHT,PLC 必須安裝在通 風透氣陰涼的地方， 環(huán)境 溫度宜在攝氏 0 至 55度之間，相對濕度在70%以下，電源系統(tǒng)最好 帶隔離變壓 器，應(yīng)遠離大功率 電子發(fā)射設(shè)備，如電火花等，要和易燃、 易爆設(shè)備保持足 夠的距離。3.2 調(diào)試前的準 備工作確保程序本身沒 有語法錯誤，PLC本身工作性能良好，電腦及連 接適配器能正常 工作，有獨立可靠的接地 線，保證設(shè)備不因靜電出現(xiàn) 功能紊亂，軟硬件設(shè)備接線正確，供電正常。3.3 調(diào)試 步驟 分機構(gòu)調(diào)試，先調(diào)試有料及姿 勢判別機構(gòu)； 接著 調(diào)試

13、顏 色判 別和垂直機械手機構(gòu)； 然后 調(diào)試旋轉(zhuǎn)機械手機構(gòu)； 最后調(diào)試交流輸送帶機構(gòu)。要調(diào)整每個傳感器的位置 ，機械裝 置的位置，確保動作到位。3.4 整體 調(diào)試在分步調(diào)試完成后，接下來就 要進行整體調(diào)試了，看設(shè)備能否按 照總體要求運行 ，各步之間的協(xié)調(diào) 情況如何，有銜接不上的地方再作 重新調(diào)整。4 總結(jié)本文設(shè)計主要用于一些物料需要 進行顏色判斷的 場合，并進行分 揀，在設(shè)計中解決了金屬機械手在 夾持工件中易 損傷工件的問題 ，并 精簡了金屬機械 手的動作步驟，提高了工作的效率；但是在工件的 檢 測的步驟還是比較繁瑣，在今后的設(shè)計中應(yīng)進一步的 改進。5 參 考文獻：1電工新技 術(shù)教程梁耀華等主編 中國勞動社會保障出版社 2006 2電工新技 術(shù)教程實訓指導廣東省電工新技術(shù)教程編審組編 2