工廠物料分揀及組態監控設計

[摘 要] 系統的下位機利用三菱FX3U PLC與GOT1020觸摸屏和變頻器組成一個分揀系統。上位機利用組態軟件對系統的工作、運行狀態進行實時監控，并將系統的數據進行報表顯示。實驗表明，該系統能連續、大批量地分揀貨物，且分揀誤差率較低，可顯著提高物料分揀的效率，具有成本低廉、經濟實用、可靠性高的特點。

[關 鍵 詞] 物料分揀；組態軟件；web發布

[中圖分類號] TP273 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）21-0125-01

一、系統結構

（一）硬件結構

物料分揀系統由三菱FXPLC、物料檢測傳感器、氣動閥、三菱A740變頻器、異步電機等組成。

（二）主要功能

系統的工作過程是把已經加工或裝配好的工件從進料口輸送至分揀區，通過金屬屬性檢測傳感器的檢測，確定工件的屬性，然后按工作任務要求進行分揀，把不同屬性的物料按照控制要求，推至對應的出料滑槽中。

二、軟件設計

（一）系統工藝流程

系統開始運行時，推料氣缸動作把工件送到進料槽，接著第一個光電傳感器檢測進料槽有無工件，若沒有工件，則黃燈報警提示，表明工件沒有送到位或者丟失，延時一段時間后，然后沒有檢測到工件，則給紅燈報警，停止運作。如果檢測到工件，則抓料手臂開始執行伸出、下降、夾緊，上升，旋轉，放料；如果輸送線上的入料檢測傳感器檢測到工件，則輸送帶啟動，把工件運送到分揀傳感器下，通過工件屬性檢測傳感器的檢測，根據不同的屬性啟動相應的推料氣缸把工件送到相應的儲料箱中，接著系統循環進行。

（二）PLC程序編寫

根據工藝流程圖，設計出PLC順序功能圖（SFC），并通過GX-develop軟件，編寫梯形圖程序，實現機械手臂、推料氣缸、傳送帶異步電機動作的控制，并利用觸摸屏實現現場控制。

（三）上位機監控軟件的實現

組態軟件系統界面的主要功能是現場分揀系統實訓模擬的畫面，包括用戶登錄界面、設備運行情況和數據的實時顯示，并實現對系統手動或自動控制并能進行控制方式的切換。

在組態軟件中，主要設計機械動作的圖形對象，通過組態軟件中的水平移動、垂直移動、縮放、旋轉、填充等動畫設計，“模擬”物料分揀系統的動態過程。在程序運行時，可動態顯示氣缸推動工件送料、機械手手臂抓取工件，以及在傳感器屬性檢測后的分揀過程。主畫面的右上側是各個動作的手動操作開關。操作人員可以切換到各監控子畫面，進一步掌握系統的工作情況。

（四）組態軟件腳本程序的編寫

在組態軟件的腳本程序設計中，主要把PLC程序中的機械動作設定為多個狀態（PLC的狀態繼電器S），同時對這些狀態繼電器和外部I/O變量以及內存變量進行編程。部分腳本程序如下：

if（＼＼本站點＼s44==1）

{＼＼本站點＼推料1氣缸=＼＼本站點＼推料1氣缸+2.5；

＼＼本站點＼推料1氣缸y=＼＼本站點＼推料1氣缸y-12.5；

＼＼本站點＼物塊y=＼＼本站點＼物塊y-20；

＼＼本站點＼物塊=＼＼本站點＼物塊-7；}

if（＼＼本站點＼s47==1）

{＼＼本站點＼物塊=＼＼本站點＼物塊-17；

＼＼本站點＼傳送帶旋轉=＼＼本站點＼傳送帶旋轉+8；

if（＼＼本站點＼傳送帶旋轉>=100）

＼＼本站點＼傳送帶旋轉=0；}

（五）三菱GOT1020觸摸屏操作系統

現場控制采用三菱公司GOT1020系列的彩色觸摸屏，與下位機通訊能實現系統的操作及顯示功能。主要功能畫面為系統登錄、操作控制、故障檢測等，方便現場工作人員操作和檢修。

（六）數據報表的設計

在本系統中，監控系統將系統實時采集的各種物料數目及工件總數目通過計數器顯示在主界面中，是瞬時物料數目記錄的直接體現。歷史報表是某一時刻采集記錄的各種物料數目和工件總數目并按預先設定的要求以表格的形式顯示出來。

（七）web發布

組態王web功能采用B/S結構，基于通用的TCP/IP、http協議，而遠程客戶端需要的軟件環境就是安裝了Microsoft Internet explore 5.0以上的瀏覽器以及JRE插件，組態王運行系統內嵌web服務器系統處理遠程IE端的訪問請求，無需額外的web服務器。

總之，利用PLC變頻器及觸摸屏和組態軟件開放式的數據庫和界面制作工具與底層設備驅動連接，完成一個具有動畫效果，實時數據顯示，歷史數據處理的物料分揀系統，實現無人監控。該系統能連續、大批量地分揀貨物，且分揀誤差率較低，顯著提高了物料分揀的效率，具有成本低廉、經濟實用、可靠性高的特點。

參考文獻：

[1]王敬任.基于PLC與Solidworks的控制系統仿真[J].電氣自動化，2005（27）：61-63.

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