PLC工件分揀電路程序設(shè)計(jì)任愷

1、PLC工件分揀電路程序設(shè)計(jì)引言面對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)， 一個(gè)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(gè)環(huán)節(jié)的效率， 比如 工件分揀這個(gè)環(huán)節(jié)， 有沒有自動(dòng)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(dòng)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(dòng)作業(yè)方式， 自動(dòng)分揀系統(tǒng) 不受氣候、時(shí)間、人的體力等的限制，可以連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)由于 自動(dòng)分揀系統(tǒng)單位時(shí)間分揀工件數(shù)多，因此自動(dòng)分揀系統(tǒng)的分揀 能力是人工分揀系統(tǒng)可以連續(xù)運(yùn)行 100 個(gè)小時(shí)以上，每小時(shí)可分 揀 6000-12

2、000 件，如用人工則每小時(shí)只能分揀 150 件左右，同時(shí) 分揀人員也不能在這種勞動(dòng)強(qiáng)度下連續(xù)工作 8 小時(shí)。該系統(tǒng)目前 已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國(guó)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(guò)程中通常需要對(duì)工件的顏色、 姿態(tài)和旋向進(jìn)行調(diào)試， 為此我 設(shè)計(jì)了一條基于PLC對(duì)工件進(jìn)行顏色辨別、姿態(tài)調(diào)試及旋向變化移出 的自動(dòng)分揀系統(tǒng)。 自動(dòng)分揀系統(tǒng)主要四個(gè)部分組成： 自動(dòng)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。 控制裝置的作用是識(shí)別、 接收和處理分揀信號(hào)， 根據(jù)分揀信號(hào)的要求 指示分類裝置按工件的顏色、姿態(tài)等類別對(duì)工件進(jìn)行自動(dòng)分類。 分類

3、裝置的作用是根據(jù)控制裝置發(fā)出的分揀指示， 當(dāng)具有相同分揀信 號(hào)的工件經(jīng)過(guò)該裝置時(shí)， 該裝置動(dòng)作， 使改變?cè)谳斔脱b置上的運(yùn)行方 向進(jìn)入其它輸送機(jī)或進(jìn)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(jī)， 其主要作用是使待 分揀工件貫通過(guò)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(jī)（或主傳送帶）以便 進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。分揀道口是已分揀工件脫離主輸送機(jī) （或主傳送帶） 進(jìn)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(tái)，在那里進(jìn)行下一流程的生產(chǎn)作業(yè)。以

4、上四部分裝置通過(guò)計(jì)算機(jī)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(gè)完整的自動(dòng)分揀系統(tǒng)。1.2 自動(dòng)分揀系統(tǒng)的構(gòu)建 本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)籠統(tǒng)分為：供料檢測(cè)單元和工件分裝單元這兩 個(gè)，每個(gè)單元都是由各種獨(dú)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(dòng)力采用了氣動(dòng)技術(shù)，即空氣壓縮機(jī)為氣源， 控制動(dòng)作由 PLC 來(lái)執(zhí)行，每個(gè)單元由一個(gè) PLC 來(lái)控制。 PLC 之間的 通訊采用了 MPI 的通信方式。1世$乍孑Z if*-tit 序 I -tov. Ji圖1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖供料檢測(cè)單元是按照需要將放置在料倉(cāng)中的工件從料倉(cāng)中自動(dòng) 取出，并對(duì)其進(jìn)行材料和顏色的識(shí)別，再將其送到下

5、一單元，即工件分裝單元。主要由送料模塊，檢測(cè)模塊，轉(zhuǎn)運(yùn)模塊，I/O 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(dǎo)線及管線等組成。工件分裝單元是將經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)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(dǎo)線及管線等組成。其中傳送模塊主要由傳送帶模塊，導(dǎo)軌，傳感器和分 離器組成。1.3工作原理系統(tǒng)在工作過(guò)程中，首先有供料單元中的傳感器A1 （對(duì)射式光電傳感器）檢測(cè)到料倉(cāng)有料，氣缸1 （推料氣缸）開始動(dòng)作，將工件 推到料槽中，極限位置的磁感應(yīng)式接近開關(guān) B2

6、動(dòng)作時(shí)，工件送到了 預(yù)定位置，同時(shí)傳感器 A3和傳感器A4 （電感式及光電式傳感器） 識(shí)別工件的顏色和材質(zhì)，傳感器完成檢測(cè)工件的特性（黑色，紅色， 金屬色）后，轉(zhuǎn)運(yùn)模塊的旋 轉(zhuǎn)氣缸（氣缸2 ）動(dòng)作，其擺臂的轉(zhuǎn)角 范圍是0150,由旋轉(zhuǎn)氣缸驅(qū)動(dòng)擺臂到工件位置，極限位置有行 程開關(guān) B3 來(lái)限定，到位后真空發(fā)生器動(dòng)作，由已產(chǎn)生真空的真空吸 盤來(lái)吸取工件， 并由真空檢測(cè)傳感器判斷是否有工件被吸住。 真空吸 盤在擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中， 一直保持垂直向下的姿態(tài)， 另一個(gè)極限位置的 行程開關(guān) B4 動(dòng)作時(shí)，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(gè) 24V 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，傳送帶的始端和中端裝有

7、兩 個(gè)氣控的撥叉， 負(fù)責(zé)將黑色工件送入第一個(gè)滑槽， 紅色工件送入第二 個(gè)滑槽，將金屬工件送入第三個(gè)滑槽， 在滑槽的入口處裝有反射式光 電傳感器A5，用于檢測(cè)是否有工件劃入滑槽，或者判斷滑槽中的工 件是否已滿。當(dāng)工件被放在傳送帶起始位置時(shí)，受到傳感器 A2 （漫 反射式光電傳感器）的檢測(cè)，檢測(cè)到傳送帶上有工件，則電機(jī)開始動(dòng) 作，傳送帶運(yùn)動(dòng)，根據(jù)供料檢測(cè)單元的傳感器 A3和A4的信號(hào)，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(jī)構(gòu)處的傳感器進(jìn)行有料和姿勢(shì)的檢測(cè)以后， 把 工件推出送到第一條傳送帶上， 傳送帶帶動(dòng)工件到指定位置后對(duì)工件 進(jìn)行顏色的判斷，

8、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(jī)械手把工件翻轉(zhuǎn) 180 度，變?yōu)殚_口向上在由盤式機(jī)械手把工件送達(dá)出料口，但如果是 黑色且開口向上， 則需要對(duì)工件的內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)， 所以工件要先翻轉(zhuǎn) 180 度，檢測(cè)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(jìn)行了檢測(cè)，所以只要將其翻轉(zhuǎn) 180度，讓它開口向上，然后由盤式機(jī)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(dòng)工件到達(dá)自己的區(qū)域。2 PLC的選擇與設(shè)計(jì)PLC是控制系統(tǒng)的核心部件，其正確的選擇對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要的作用。此系

9、統(tǒng)選擇三菱公司的 FX2N-48MR型號(hào)的PLC,這個(gè)PLC模塊控制點(diǎn)數(shù)較多，控制功能強(qiáng)， 配置靈活，裝配方便，便于擴(kuò)展和維修，而且其價(jià)格也比較低，屬于 性價(jià)比很高的PLC模塊。V號(hào)2冊(cè)_吆一 r按T啟動(dòng)按鉆是金鼻工件？圖3.1供料檢測(cè)單元和工件分裝單元的工藝流程圖根據(jù)要求對(duì)PLC的輸入/輸出接口進(jìn)行分配（I/O分配圖見附錄圖一），然后對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)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(diǎn)位置：垂直機(jī)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(jī)械手在出料的左側(cè)；送料機(jī)構(gòu)在后退位置；原點(diǎn)指示燈亮，當(dāng)有任何一個(gè)元件不在原點(diǎn)位置，原點(diǎn)指示燈閃爍（每2秒閃爍 1 次

10、），系統(tǒng)不能啟動(dòng)。系統(tǒng)運(yùn)行后原點(diǎn)指示燈不作指示。2）啟動(dòng)后，送料機(jī)把工件送至姿勢(shì)判別位進(jìn)行姿勢(shì)判別（向上 或向下）后，送料機(jī)構(gòu)把工件送出；直流輸送線動(dòng)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(jī)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(jī)械手翻轉(zhuǎn)180 度，放下后，則由懸臂機(jī)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；6）如果黑色工件開口向下，則由垂直機(jī)械手提起工件翻轉(zhuǎn)工件 開口朝上，放

11、下后，再由懸臂機(jī)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(jī)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(jī)械手再翻轉(zhuǎn)一次使工件開 口朝上，再由懸臂機(jī)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(yùn)行全部停止。 此時(shí)，若機(jī)械手夾持有物料，則應(yīng)保持夾持狀態(tài)。3 PLC 調(diào)試3.1 安裝與使用的環(huán)境本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)用的PLC型號(hào)是三凌FX2N 48MR變頻器型號(hào)是FR-E540-0.75K-CHT,PLC必須安裝

12、在通風(fēng)透氣陰涼的地方，環(huán)境溫度 宜在攝氏 0 至 55 度之間，相對(duì)濕度在 70%以下，電源系統(tǒng)最好帶隔 離變壓器，應(yīng)遠(yuǎn)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(zhǔn)備工作確保程序本身沒有語(yǔ)法錯(cuò)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(dú)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(jī)構(gòu)調(diào)試，先調(diào)試有料及姿勢(shì)判別機(jī)構(gòu)； 接著調(diào)試顏色判別和垂直機(jī)械手機(jī)構(gòu)； 然后調(diào)試旋轉(zhuǎn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)； 最后調(diào)試交流輸送帶機(jī)構(gòu)。 要調(diào)整每個(gè)傳感器的位置， 機(jī)械裝 置的位置，確保動(dòng)作到位。3.4 整體調(diào)試

13、在分步調(diào)試完成后， 接下來(lái)就要進(jìn)行整體調(diào)試了， 看設(shè)備能否按 照總體要求運(yùn)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(jì)主要用于一些物料需要進(jìn)行顏色判斷的場(chǎng)合， 并進(jìn)行分揀，在設(shè)計(jì)中解決了金屬機(jī)械手在夾持工件中易損傷工件的問(wèn)題， 并精簡(jiǎn)了金屬機(jī)械手的動(dòng)作步驟， 提高了工作的效率； 但是在工件的檢測(cè)的步驟還是比較繁瑣，在今后的設(shè)計(jì)中應(yīng)進(jìn)一步的改進(jìn)。5 參考文獻(xiàn)：1電工新技術(shù)教程梁耀華等主編 中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社 2006 2電工新技術(shù)教程實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)廣東省電工新技術(shù)教程編審組編 2007 3可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)廖常初主編 重慶大學(xué)出版社 2002 4可編程序控制應(yīng)用技術(shù)陳金華主編 北京電子工業(yè)出版社 1996i_/0 V礙舸區(qū)耶世h-njill礎(chǔ)4twHl Ew釜芟 =刀豊丫里 訃和轉(zhuǎn)uiftr詁回 s*n曲塚 上蒼日/VJ5& 軸亜易訓(xùn)丹丸 蟲應(yīng)