PLC工件分揀電路程序設(shè)計(jì)

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(méi)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6000-12000件，如用人工則每小時(shí)只能分

2、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?？刂蒲b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

3、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)。

4、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。 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

5、，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(kāi)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(kāi)關(guān) B2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)

6、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(kāi)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(pán)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(pán)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(kāi)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

7、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(kāi)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，如果是紅色且開(kāi)口向上，真空就把工件直接送到出料口，如果是紅色且開(kāi)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_(kāi)口向上在由盤(pán)式機(jī)械手把工件送達(dá)出料口，但如果是黑色且開(kāi)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

8、翻轉(zhuǎn)180度，檢測(cè)后，在翻回180度，再有吸盤(pán)將其送到出料口，如果是黑色開(kāi)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(kāi)口向上，然后由盤(pán)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。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

9、出接口進(jìn)行分配（I/O分配圖見(jiàn)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(jiàn)附錄圖二，梯形圖見(jiàn)附錄表三）：1）原點(diǎn)位置：垂直機(jī)械手在下位，氣指張開(kāi)，并在正面狀態(tài)；輸送帶都停止；盤(pán)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），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(kāi)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

10、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(kāi)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(kāi)口向下，則由垂直機(jī)械手提起工件翻轉(zhuǎn)工件開(kāi)口朝上，放下后，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(kāi)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(kāi)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

11、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FX2N48MR，變頻器型號(hào)是FR-E540-0.75K-CHT,PLC必須安裝在通風(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(méi)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；