加工自動生產(chǎn)線三工位分揀單元的自動化設(shè)計

張濤川

（河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 河源517000）

工業(yè)自動線設(shè)備是能實現(xiàn)產(chǎn)品加工或裝配工作過程自動化的一種機電一體化設(shè)備體系，通過采用一套能夠進行自動加工、檢測、裝配、運輸?shù)臋C械設(shè)備，組成具有高度連續(xù)性的、自動化的生產(chǎn)線，來實現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工和裝配功能。其顯著特點是綜合性和系統(tǒng)性。工業(yè)自動線設(shè)備綜合運用了機械傳動、微電子技術(shù)、電工技術(shù)、傳感器技術(shù)、微機接口技術(shù)、通訊技術(shù)等，各個系統(tǒng)模塊在中央處理單元的控制下協(xié)調(diào)有序的進行系統(tǒng)工作。應(yīng)用工業(yè)自動線設(shè)備進行生產(chǎn)是一種先進的生產(chǎn)組織形式，其大面積的應(yīng)用可顯著提高系統(tǒng)的可調(diào)整性，擴大工藝適用范圍，提高設(shè)備的加工精度和自動化程度，并可同計算機等現(xiàn)代控制設(shè)備結(jié)合從而實現(xiàn)整體自動化車間與自動化工廠。

筆者針對YP8035B加工自動線的三工位分揀單元，根據(jù)分揀單元在自動線中的控制功能要求，采用三菱FX 2N 36MR型PLC為中央控制處理器，以工件的是否金屬和黑白色彩判斷為依據(jù)，完成分揀控制系統(tǒng)的設(shè)計。

1 設(shè)備控制工藝要求

YP8035B加工自動線是一套集成送料、加工、裝配、輸送和分揀功能單元的自動線設(shè)備，是一套典型自動線機械平臺，系統(tǒng)各單元采用了氣壓傳動、變頻器傳動、位置控制模塊，各控制單元分別由一臺PLC作為核心控制單元來承擔(dān)控制任務(wù)，并采用RS485通訊進行聯(lián)網(wǎng)控制。

圖1 分揀單元的實物結(jié)構(gòu)

分揀控制單元的實物結(jié)構(gòu)如圖1所示，其在YP8035B自動線中，主要對上一單元送來的已加工完成的、裝配完畢的工件進行分揀，使黑白兩色的工件依據(jù)金屬和非金屬套件的不同，從不同的料槽進行導(dǎo)向分流，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 分揀單元結(jié)構(gòu)示意圖

其整個分揀工藝要求：

（1）輸送帶將搬運機械手傳送過來的工件傳送到入口處光電傳感器進行檢測，檢測信號傳送給PLC；

（2）PLC啟動變頻器，帶動傳送帶繼續(xù)輸送；

（3）工件被輸送到分揀傳感器區(qū)域進行分揀；

（4）如分揀檢測到的工件為黑色+金屬套件，則啟動1號推料氣缸，將工件推入1號料槽；如分揀檢測到的工件為白色+金屬套件，則啟動2號推料氣缸，將工件推入1號料槽；如分揀檢測到的工件為黑色/白色+非金屬套件，則啟動3號退料氣缸，將工件推入3號料槽。

2 控制系統(tǒng)原理

分揀單元控制系統(tǒng)采用三菱FX 2N系列PLC作為核心控制模塊，配套采用三菱變頻器控制三相異步電機帶動輸送帶進行運轉(zhuǎn)，采用增量式旋轉(zhuǎn)編碼器作為位置控制信號反饋，使用入口傳感器信號為“1”時作為系統(tǒng)啟動信號，使用分揀傳感器信號作為分揀氣缸動作信號，控制系統(tǒng)的控制邏輯如圖3所示。

圖3 分揀單元控制邏輯圖

3 控制系統(tǒng)設(shè)計

3.1 PLC地址分配及硬件選型

根據(jù)設(shè)備的硬件情況，本控制單元的PLC的地址分配及功能定義如表1所示。

表1 分揀單元I/O分配表

如表1所示，本控制單元所需的輸入點數(shù)為9點，輸出為14點，內(nèi)部的輔助繼電器為2點，為兼顧到設(shè)備的后續(xù)升級要求，需要將PLC的輸入輸出點數(shù)預(yù)留10~20%，故經(jīng)過綜合考慮，本控制單元所選取PLC型號為三菱FX 2N 36MR（繼電器型）PLC，其輸入點數(shù)為18，輸出點數(shù)為18，可以滿足本控制系統(tǒng)的要求。

分揀單元對三相異步電動機的調(diào)速控制要求較為簡單，只需要有一般的高中低三段速的控制要求，一般的經(jīng)濟型變頻器即可滿足使用要求，故變頻器選用三菱FR-E740-0.75K型號變頻器，其額定電壓為三相400 V，適用于三相電機容量為0.75 kW以下的電動機工作。

3.2 分揀單元氣動控制回路設(shè)計

分揀單元氣缸控制采用氣動回路驅(qū)動，其控制回路的工作原理，如圖4所示?？刂苹芈方y(tǒng)一由氣站提供工作所需的壓縮控制，經(jīng)過匯流板分流至各工作氣缸回路，分揀單元的氣動閥分別使用3個二位五通電磁閥，以對應(yīng)推料氣缸1、推料氣缸2、推料氣缸3，1Y1、2Y1和3Y1分別為控制3個推料氣缸電磁閥的控制端。

圖4 分揀單元氣動原理圖

3.3 分揀單元PLC程序設(shè)計

本分揀單元的PLC控制程序如表2（指令表格式）所示。

表2 PLC控制程序（指令表格式）

4 結(jié)束語

PLC作為當(dāng)前主流的工業(yè)控制模塊，可靠性高，功能強大，可以滿足一般的中小型設(shè)備的控制要求。本文采用三菱FX2N系列PLC，設(shè)計PLC程序，通過對工件的黑白兩色識別和金屬與非金屬的判斷，驅(qū)動氣動執(zhí)行機構(gòu)進行裝配工件的分組檢料，實現(xiàn)了控制要求，并可對于同類的自動線分揀控制程序設(shè)計提供參考。

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