機電一體化設備組裝與調試中物料檢測的方法探究

季敏立

（張家港開放大學，江蘇 張家港 215626）

機電一體化設備組裝與調試中物料檢測的方法探究

季敏立

（張家港開放大學，江蘇 張家港 215626）

以亞龍235A設備為教學平臺，本文從編程思路和編程方法兩個方面，對機電一體化設備兩個重要編程環節進行了探討，總結了傳感位檢測法，定時定位、傳感位組合檢測法兩種檢測物料性質的編程技巧，解決了許多復雜控制系統的編程問題。

PLC；光電傳感器；電感傳感器；光釬傳感器

一、PLC及機電一體化組裝與調試比賽

PLC應用面廣，功能強大，使用方便，已經成為當代工業自動化生產的主要支柱之一。現如今，每年由教育部主辦一次全國職業技能大賽，于是大部分職業學校參與了這項活動。本人承擔了機電一體化設備組裝與調試的技能輔導教學工作，在幾年的教學實踐中，和學生共同研究、探討了各級各類競賽試題。試題變化趨勢是由簡單到復雜，涉及的新知識、新技術在增多，難度在加大。但是無論怎么樣變化，本人認為只要抓住幾個編程重點，基本上就能編制出符合控制要求的PLC程序，從而實現自動控制。

YL—235A型機電一體化設備是各級各類技能大賽指定產品，配備了生產實際中典型的皮帶輸送機、機械手和送料裝置、PLC模塊單元、變頻器模塊單元、觸摸屏模塊單元、電源模塊單元以及各種傳感器等。綜合運用了光電控制、氣動控制、PLC控制、變頻器控制等控制技術，承載了真實的生產性能。與傳統的PLC實驗箱相比，學生更加感興趣，能讓學生真正學以致用，切合當前職教教學改革要求，深受職業學校師生歡迎。

從2007年開始，機電一體化設備組裝與調試設置了全國性的比賽，以后的每一年試題都在不斷地變化，比賽試題的量、難度都在不斷地增加。而能夠快速、可靠地檢測出物料性質（金屬工件，白色、黑色塑料工件），以便進行不同類別的處理是整個比賽任務的編程基礎，也是完成整套題目的關鍵。傳送帶示意圖如圖1所示。

二、傳感器、定時器相結合，快速可靠檢測物料性質

為了檢測物料性質，同時也為了對物料進行定位。YL-235A型機電一體化設備配備了一個光電傳感器（能檢測本設備所有物料，但有不同的檢測距離）、一個金屬傳感器（僅能檢測金屬元件）、兩個光纖傳感器（通過靈敏度調節，可以區分出白色、黑色塑料工件）。這些傳感器的安裝位置、檢測靈敏度可以根據實際控制要求而定。一般有以下三種情形：

（一）第一種情形：要求物料經過所有傳感位后被分類處理（如2008年國賽題）

1.傳感器安裝位置及要求

入料口——光電傳感器；A點位——電感傳感器；B點位——光纖傳感器（能檢測金屬元件、白色元件）；C點位——光纖傳感器（能檢測所有物料）；D點位——利用定時器定位（不安裝傳感器）。

2.檢測物料性質方法：傳感位檢測法

也就是物料傳送過程中，A點電感傳感位僅能檢測金屬元件；B點傳感位可以檢測金屬元件和白色塑料元件，但是不能檢測黑色塑料元件；C點傳感位可以檢測任何性質物料。通過在三個傳感器聯鎖控制關系，從而最終確定物料性質。

檢測物料性質梯形圖程序1示例如圖2所示：X20表示A點傳感器；X21表示B點傳感器；X22表示C點傳感器；M1表示金屬物料；M2表示白色物料；M3表示黑色物料。

（二）第二種情形：要求在入料口和A點電感傳感位間檢測出物料性質（如2007年國賽題）

1.傳感器安裝位置及要求

傳感器安裝位置與第一種情形相同，但是兩個光纖傳感檢測靈敏度應該調成能夠檢測所有物料。不需要它們來區分白色塑料、黑色塑料元件，在此僅發揮準確定位元件的作用。

2.檢測物料性質方法：定時器、傳感器組合檢測法

圖1　傳送帶示意圖

圖2　檢測物料性質梯形圖程序1

圖3　檢測物料性質梯形圖程序2

充分利用入料口的光電傳感器對于不同顏色物料檢測距離差異很大的性質工作。首先調節入料口光電傳感器檢測靈敏度，使其對黑色塑料件的檢測距離在5厘米之內。對金屬、白色塑料元件的檢測距離在18厘米以上（A點左邊）。然后在入料口左邊大于5厘米處和A點右邊之間用定時器確定一點E，要求入料口光電傳感器檢測不到在E點的黑色元件，但是可以檢測到白色塑料元件和金屬元件。這樣通過定時器定位法，在E點就可以區分出黑色塑料元件和白色塑料元件（或者金屬元件）。最后，采用定時器定位法、傳感器檢測相結合的方法，在A點進一步區分出金屬元件和白色塑料元件。在入料口光電傳感器和A點電感傳感位之間，完成區分物料性質的任務，使物料的高效分揀處理成為可能。另外，光纖傳感器的位置可以根據需要確定，可以安裝在入料口和電感傳感器之間，因為此時它們并不發揮檢測物料性質的作用。如果是手工放置物料，那么手工放置物料的范圍一定要限定，否則定時器定位法檢測會出錯。

檢測物料性質梯形圖程序2示例如圖3所示：X23表示入料口傳感器；X22表示金屬傳感器；M1表示記憶金屬物料；M2表示記憶白色物料；M3表示記憶黑色物料。

（三）第三種情形：傳送過程中，需要判別多個物料中同一種物料的個數（如2009年國賽題物料檢測工序）

1.傳感器安裝位置及要求

電感傳感器、兩個光纖傳感器（靈敏度調節成能區分黑色塑料元件、白色塑料元件），三個元件可以自由排列組合。此處不妨還按照第一種情形傳感器的安裝順序排列，以此來闡述下面的內容。

2.檢測物料性質方法

首先讓四個物料依次通過三個傳感位，然后根據三個傳感位傳感器檢測記憶的物料個數，采用多個功能指令相配合的辦法，判別出各種物料的個數，具體有三步。第一步，利用INC加1功能指令，將各個傳感器檢測到的物料個數信息累加起來，存放在各個數據寄存器D中。第二步，利用SUB減法功能指令，將各個數據寄存器中的數據相互進行減法運算，并將運算結果存放在不同的數據寄存器中。第三步，根據各個數據寄存器中存放的減法結果，判別出同種性質物料的個數，這個過程需要借助CMP觸點比較功能指令，接通相應的輔助繼電器M，作為下一步處理物料的轉換條件。

通過不斷的研究、總結，才能掌握編程方法，提高編程能力。在PLC編程這一領域，我們只有不斷進取、不斷嘗試、不斷突破，才能適應不斷發展變化的新技術。

［1］劉建華.三菱FX2N系列PLC應用技術［M］.北京：機械工業出版社，2010.

［2］楊少光.機電一體化設備的組裝與調試［M］.南寧：廣西教育出版社，2014.

G718.5

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