PLC在自動分揀系統中的應用研究

何小英（四川城市職業學院,成都　610000）

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PLC在自動分揀系統中的應用研究

何小英
（四川城市職業學院,成都610000）

摘 要：當前很多企業都是用人工來分揀貨物，不僅效率低下，成本也相對高昂，難以滿足企業生產力提高的需求。為解決這一缺點，各種基于PLC技術的自動分揀系統應時而生，通過傳感器、氣動裝置等的聯合使用，可以實現對不同材質、不同顏色的材料進行自動分揀，具有較高的應用價值。本文將簡述自動分揀系統的功能，分析其硬件系統的基本組成，從而探究PLC在自動分揀系統中的應用。

關鍵詞：PLC；自動分揀；結構；應用

1　自動分揀系統功能分解

1.1上料功能

通常待分揀的工件都會集中在倉庫中，而使用人力進行運輸上料無疑又是增加了成本，這就需要自動分揀系統具有上料功能，能夠將所有的工件自動運輸到分揀處。此項功能的實現需要通過傳感器來檢測工件庫中是否有工件，確認有工件后上料氣缸將工件推出至皮帶輸送線，待分揀完成或者工件庫中的工件耗盡之后氣缸自動關閉。

1.2皮帶輸送功能

工件從倉庫中被運輸出來后，需要利用皮帶的輸送功能來使得工件進行下一步的分解步驟，而在輸送的過程中傳感器需要檢測工件的屬性，從而為下一步的處理收集數據。當工件被上料氣缸推出后，PLC啟動變頻器帶動三相異步電機，皮帶開始輸送工件。在工件經過了電感、電容等各種傳感器后，工件的各種信息被傳入至PLC系統，由系統來判斷工件的材質以及顏色，從而為下一步的分揀發出信號，工件運輸至分揀處后即停止移動。

1.3機械手搬運功能

在需要分類的部件較多或者分類的項目較多時，僅僅靠皮帶傳輸難以將工件一次性運輸到指定位置，這就需要用機械手來輔助搬運，在整個系統的設計中都是能夠避免使用人力就盡量避免使用人力。當傳感器檢測到工件運輸到皮帶的終點時，機械手自動下降將工件抓住，然后通過其他軌道運輸到另外的傳輸帶中，機械手下降松開工件，然后上升返回原位，等待下一個工件的到來，如此重復往返。

1.4分類倉儲功能

分揀系統可以將不同的工件進行詳細的分類，而在分揀完成后需要將不同的工件進行歸苦，需要通過搬運工具將工件運到不同的倉儲位置。本系統裝既可以應用機械手搬運直接搬到相應的倉儲之中，也可以讓機械手將分類好的部件運輸到小車之中，PLC啟動步進電機帶動運料小車，小車運載工件到相應的儲存位置，在指定位置卸下，然后回到原來的位置等待下一批工件的到位。

1.5啟動、停止、復位、警示

自動分揀系統中必須要設置啟動和停止的功能，再智能一點的系統就會有復位和警示的功能。在系統突然斷電之后，皮帶上的工件以及各機械手傳感器等都會處在運動停止的狀態，繼續運行時難免會出現各種錯誤，此時就需要復位按鈕，清空皮帶上的所有部件。而警示功能則是在某一部分出現故障后亮紅燈提醒相關工作人員及時處理。啟動和停止則是常用的功能按鈕，啟動負責在需要時啟動整個系統的運作，而停止則是在不需要進行運作時或者是在緊急情況下需要停止運作時暫停整個系統的動作。

2　硬件系統

2.1基本結構

待分揀的材料儲存在井式工件庫中，傳感器判斷工件庫中有材料之后，由電機控制工件庫向外輸出工件至皮帶上，由皮帶上的傳感器探測工件的材質以及尺寸、顏色等物理性質，然后由機械手進行分類或者轉換到另外的運輸系統中，分類后的工件依次存放進倉儲室中，從而完成整個分類步驟。

2.2系統各部分的功能及元件選型

工件庫是上料的場所，一般是手動將工件入庫，由自動控制工件出庫。工件庫中的光電傳感器可檢測庫中是否存在工件，檢測到工件時系統開始運行，由氣缸不斷地將最下層的物料退入傳送帶中，一般設置為推入一定量的工件后就自動關閉氣缸。由電動輸送帶來將工件運輸至不同的部位進行分揀工作，電動輸送帶上布置有電感傳感器、電容傳感器等一系列的傳感器，可了解傳感器的各種信息，便于下一步的分揀。以分辨不同材料以及不同顏色的工件為例，本系統中采用了百斯特的BLJ18A4－8－Z/ B1Z 電感傳感器來檢測鐵質材料，用歐姆龍的E2K－X8ME1 電容傳感器檢測鋁質材料，用歐姆龍的E3S－VS1E4 顏色傳感器收集工件的顏色信息，一旦傳感器收集到了相應的信息，則對應的氣缸開始動作將工件投入相應的滑道，由滑道運輸到不同的倉儲間，從而完成最主要的分類過程。

2.3PLC 的I/O 分配及選型

根據控制要求，輸入應該有4個傳感器信號，包括電感傳感器、電容傳感器、顏色傳感器以及檢測下料的傳感器。相應地，有4個汽缸運動位置信號，每個汽缸有動作限位和回位限位，共計8個信號。輸出包括控制電動機運行的接觸器，以及4個控制汽缸動作的電磁閥。共需I/O點21個，其中12個輸入，5個輸出?？紤]到預留的傳感器信號及氣缸信號I/O點，因此選擇三菱FX2N－32MR的PLC作為主機。

3　軟件設計

根據不同的功能可以設計不同的軟件流程，其具體的操作流程為：接通開關后，首先檢測料倉內是否存在工件，存在工件時檢查氣缸是否歸位，了解系統是否能正常運行，氣缸確定歸位后可以讓皮帶開始轉動，同時氣缸不斷的將料倉內的工件推出，通過皮帶上各種傳感器的探測將工件依照材質以及顏色的不同進行分類，不符合所有篩選條件的直接運輸到其他倉儲中。如果開始就檢查到倉庫內沒有工件或者氣缸沒有歸位，則整個系統不會運行，直至倉庫內出現工件或者氣缸順利歸位。

4　小結

當前物流行業屬于人員密集型的行業，人工分揀的大量使用不僅效率低下，成本也相對高昂，而如今物流企業面臨更大的市場競爭，企業想要獲得長遠的發展就必須不斷提高自身的競爭力，降低生產成本。以PLC技術為核心的自動分揀系統能夠提高分揀的效率，從而降低分揀的成本，對于物流企業來講具有較大的應用價值，值得推廣應用。

參考文獻：

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[2]于昊.PLC在材料自動分揀系統中的應用[J].煤炭技術,2011,30(12):31-32.

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DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.185