自動(dòng)分揀系統(tǒng)的PLC應(yīng)用

1、工業(yè)生產(chǎn)分揀統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：隨著商品品種的增多，配送中心的增多，多品種、高頻次、隨機(jī)性的商品分類（分揀）作業(yè)，進(jìn)入九十年代后得到迅速發(fā)展。出錯(cuò)率高、費(fèi)時(shí)費(fèi)力的人力分類作業(yè)，很快被自動(dòng)分揀機(jī)及其系統(tǒng)所替代，開(kāi)始于郵政包裹分揀系統(tǒng)，目前廣泛應(yīng)用于流通、商業(yè)的物流中心和配送中心。本系統(tǒng)把原來(lái)繼電線路順序控制改為plc控制；行程開(kāi)關(guān)定位改為電感式接近開(kāi)關(guān)定位；采用氣缸氣動(dòng)以節(jié)約能源也利于環(huán)保大幅度提高了設(shè)備控制性能，有效地降低了設(shè)備故障。 關(guān)鍵詞： plc控制 接近開(kāi)關(guān) 變頻器 一、生產(chǎn)線系統(tǒng)概述設(shè)計(jì)一條對(duì)物料進(jìn)行材質(zhì)辨別、分揀及統(tǒng)計(jì)的生產(chǎn)線系統(tǒng)。系統(tǒng)由(1)供料機(jī)構(gòu)(2)氣動(dòng)機(jī)械手(3)交流變頻皮

2、帶輸送線(4)物料辨別傳感器(5)物料分揀氣缸(6)plc模塊(7)變頻器模塊(8)電源模塊(9)按鈕指示燈模塊等組成。生產(chǎn)線系統(tǒng)的工作要求如下：1、系統(tǒng)的原點(diǎn)位置：機(jī)械手處于在左邊、上升、縮回和氣動(dòng)手指張開(kāi)位置；提升機(jī)構(gòu)在下降位置；皮帶輸送線停止；物料分揀氣缸在后退位置；2、統(tǒng)處于停止?fàn)顟B(tài)而且處于原點(diǎn)位置時(shí),按下啟動(dòng)按鈕sb5,系統(tǒng)啟動(dòng),運(yùn)行指示燈hl1亮；3、啟動(dòng)后，物料提升架上的物料檢測(cè)光電傳感器開(kāi)始檢測(cè)，如無(wú)料，則待料指示燈hl2閃亮，同時(shí)啟動(dòng)供料盤旋轉(zhuǎn)，送料至物料提升位置。如供料盤運(yùn)行15秒后都沒(méi)有物料到達(dá)物料提升架，報(bào)警器報(bào)警，當(dāng)有工件到達(dá)提升架時(shí)，報(bào)警聲停；4、當(dāng)提升架的光電傳感

3、器監(jiān)測(cè)到工件后，就立刻將工件提升到位；此時(shí)機(jī)械手臂立刻伸出來(lái)取工件，當(dāng)機(jī)械手將工件取走1s后，供料盤的提升架就自動(dòng)下降復(fù)位待料；5、機(jī)械手的動(dòng)作為伸出、下降，短暫延時(shí)0.2s后用氣爪將工件夾緊、氣爪將工件夾緊1s后，就上升、縮回，轉(zhuǎn)動(dòng)至右限止位置，然后再伸出、下降，氣爪在皮帶傳送機(jī)處于無(wú)工件傳送和分揀的狀態(tài)下放松，將工件放到傳送帶上位置b的下料孔；6、機(jī)械手放下工件后立刻上升、縮回，轉(zhuǎn)動(dòng)至左則限位位置，繼續(xù)進(jìn)行工件傳送；7、當(dāng)皮帶傳送機(jī)進(jìn)料位置的光電傳感器檢測(cè)到工件后，拖動(dòng)皮帶傳送機(jī)的交流電機(jī)立刻啟動(dòng)，以中速運(yùn)轉(zhuǎn)傳送工件。當(dāng)工件到達(dá)c位置時(shí)，電感開(kāi)關(guān)檢測(cè)工件的材料，若是金屬件，拖動(dòng)皮帶的交流電

4、機(jī)立刻停止，由c位置的推料氣缸把物料推到第一個(gè)斜槽。如為非金屬，拖動(dòng)皮帶的交流電機(jī)立刻轉(zhuǎn)為低速運(yùn)行，到達(dá)d位置時(shí)，拖動(dòng)皮帶的交流電機(jī)立刻停止，由d位置的推料氣缸把物料推到第二個(gè)斜槽。c位置和d位置的推料氣缸伸出到位后都需要馬上縮回；8、系統(tǒng)分為單周期和連續(xù)兩種工作方式，由開(kāi)關(guān)sa1進(jìn)行切換，sa1打向左邊為單周期，sa1打向右邊為連續(xù)。單周期是指系統(tǒng)啟動(dòng)后系統(tǒng)只進(jìn)行一個(gè)工件的傳送和分揀，在一個(gè)工件分揀完成后，需再次按下啟動(dòng)按鈕sb5，系統(tǒng)才能進(jìn)行下一個(gè)周期的運(yùn)行。連續(xù)是指系統(tǒng)啟動(dòng)后會(huì)連續(xù)不斷的進(jìn)行工件的傳送和分揀；9、系統(tǒng)在單周期運(yùn)行狀態(tài)下，點(diǎn)按一下停止按鈕sb6，系統(tǒng)暫停在當(dāng)前狀態(tài)，運(yùn)行指示

5、燈hl1閃亮，再按啟動(dòng)按鈕sb5時(shí)，系統(tǒng)從當(dāng)前狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。系統(tǒng)在連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)下，點(diǎn)按一下停止按鈕sb6，系統(tǒng)在完成當(dāng)前工件的傳送分揀工作后停止在原點(diǎn)位置,再次按下啟動(dòng)按鈕sb5，系統(tǒng)又啟動(dòng)運(yùn)行；10、系統(tǒng)在任何狀態(tài)下，當(dāng)持續(xù)按下停止按鈕sb6三秒鐘，系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位回到原點(diǎn)位置；11、在對(duì)工件進(jìn)行物料辨別、分揀過(guò)程，如供料盤連續(xù)提供的5個(gè)物料都是金屬件和非金屬件有規(guī)律交錯(cuò)排列的，則指示燈hl4亮；如供料盤連續(xù)提供的5個(gè)物料都是2個(gè)金屬件和1個(gè)非金屬件有規(guī)律交錯(cuò)排列的，則指示燈hl5亮；如供料盤連續(xù)提供的5個(gè)物料都是1個(gè)金屬件和2個(gè)非金屬件有規(guī)律交錯(cuò)排列的，則指示燈hl6亮；當(dāng)連續(xù)三個(gè)工件都為金屬

6、件或非金屬件時(shí)，則指示燈hl4、hl5和 hl6全亮。系統(tǒng)復(fù)位時(shí)統(tǒng)計(jì)結(jié)果清除。12、原點(diǎn)位置保護(hù)，系統(tǒng)啟動(dòng)前，必須確保系統(tǒng)在原點(diǎn)位置，此時(shí)，原點(diǎn)指示燈hl3發(fā)光。當(dāng)有任何一個(gè)元件不在原點(diǎn)位置時(shí)，原點(diǎn)指示燈hl3閃爍（每2秒內(nèi)爍1次），系統(tǒng)不能起動(dòng)；13、緊急停止保護(hù)，系統(tǒng)設(shè)置急停按鈕。按下急停按鈕后，系統(tǒng)運(yùn)行全部停止。急停按鈕恢復(fù)正常狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)在復(fù)位到原點(diǎn)后才能重新啟動(dòng)；二、plc及變頻器的選型plc目前我國(guó)市場(chǎng)上有德國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)的多種系列，也有許多廠家組裝、開(kāi)發(fā)數(shù)十種plc，故plc系列標(biāo)準(zhǔn)不一，功能參差不齊，價(jià)格懸殊。在此情況下，plc的選擇應(yīng)本著plc的性能價(jià)格比，應(yīng)該遵循選擇

7、可靠性高，功能相當(dāng)，負(fù)載能力合適，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的原則。本文根據(jù)對(duì)多種因素的分析比較及系統(tǒng)輸入、輸出點(diǎn)數(shù)的要求，選用三菱fx2n-48mr型plc。皮帶傳送機(jī)中速的頻率為25hz，低速的頻率為10hz。變頻器的加減速時(shí)間均設(shè)為0.2s。據(jù)此，本系統(tǒng)采用三菱e-500型。三、控制設(shè)計(jì)1、i/o點(diǎn)的分配 i點(diǎn)：按鈕信號(hào)有2個(gè)，位置信號(hào)有17個(gè)，安全信號(hào)有1個(gè)，方式選擇開(kāi)關(guān)1個(gè)，共21點(diǎn)，考慮余留10%20%，故確定用2426個(gè)點(diǎn)。o點(diǎn)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)17個(gè)，指示燈6個(gè)，報(bào)警1個(gè)，共24個(gè)，考慮余留10%20%，故確定用2629個(gè)點(diǎn)。確定plc的型號(hào)：根據(jù)i/o點(diǎn)數(shù)可考慮用fx2n48mr，可不加擴(kuò)展塊。具體見(jiàn)

8、i/o分配表。inputoutput編號(hào)名稱元件編號(hào)名稱元件x0料到位s1y0皮帶正向傳送變頻器端x1提升上位s2y1皮帶反向傳送變頻器r端x2提升下位s3y2皮帶低速變頻器端x3夾住到位s4y3皮帶中速變頻器端x4下降到位s5y4轉(zhuǎn)盤輸料轉(zhuǎn)盤電機(jī)m1x5上升到位s6y5提升上升ya3+x6伸出到位s7y6提升下降ya3-x7縮回到位s8y7手指夾緊ya4+x10轉(zhuǎn)右到位s9y10手指松開(kāi)ya4-x11轉(zhuǎn)左到位s10y11機(jī)械手下降ya1x12落料檢測(cè)s11y12機(jī)械手伸出ya2x13電感開(kāi)關(guān)s12y13機(jī)械手轉(zhuǎn)右ya5+x14電容開(kāi)關(guān)s13y14機(jī)械手轉(zhuǎn)左ya5-x15位置推到位s14y15

9、位置推出ya6+x16位置退到位s15y16位置退回ya6-x17位置推到位s16y17位置推出ya7+x20位置退到位s17y20位置退回ya7-x21啟動(dòng)sb5y21報(bào)警bx22停止sb6y22運(yùn)行指示指示燈hl1x23緊急停止緊急停止開(kāi)關(guān)y23待料指示指示燈hl2x24單步/連續(xù)選擇sa1y24原位指示指示燈hl3x25不使用y25統(tǒng)計(jì)結(jié)果1指示指示燈hl4x26y26統(tǒng)計(jì)結(jié)果2指示指示燈hl5x27y27統(tǒng)計(jì)結(jié)果3指示指示燈hl62、畫(huà)plc接線圖3、根據(jù)系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝要求，本系統(tǒng)的控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如 所示。注：在緊急停止?fàn)顩r下，為了安全采取手動(dòng)操作4、觸摸屏畫(huà)面設(shè)置如下圖：4、根據(jù)以上資料，結(jié)合系統(tǒng)手動(dòng)（在急停狀況下）、單周及連續(xù)運(yùn)行控制，作plc程序設(shè)計(jì)，梯形圖如附圖 所示。(1)、初始化、按鈕設(shè)置(2)、分揀統(tǒng)計(jì)(3)、復(fù)位操作系統(tǒng)(4)、供料系統(tǒng)(5)、機(jī)械手系統(tǒng) (6)、輸送帶系統(tǒng)四、總結(jié)隨著plc及變頻技術(shù)的發(fā)展及變頻技術(shù)在節(jié)能、系統(tǒng)化、智能化、全數(shù)字化、高性能化等優(yōu)越性的體現(xiàn)。本系統(tǒng)能正確判斷工件材質(zhì)的金屬和非金屬件：用電容和電感傳感器實(shí)現(xiàn)；能準(zhǔn)確輸送工件，輸送機(jī)與機(jī)械手能準(zhǔn)確定位并輸送工件；面板開(kāi)關(guān)由按鈕模塊控制。致謝：作者在設(shè)計(jì)過(guò)程中，得到了梁銶琚學(xué)校梁秋霞老師