PLC在物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)中的技術(shù)應(yīng)用

許波 河南工業(yè)和信息化職業(yè)學(xué)院

PLC在物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)中的技術(shù)應(yīng)用

許波 河南工業(yè)和信息化職業(yè)學(xué)院

PLC稱為可編程邏輯控制器，是綜合了微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、以微處理器為核心的廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的裝置技術(shù)，不僅靈活耐用、實(shí)用性好，還可以擴(kuò)展容量，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制。本文立足于研究基于PLC控制的物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)，分別從物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)概述、關(guān)鍵技術(shù)分析及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)三個(gè)方面加以論述，以期對(duì)PLC控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供一定的指導(dǎo)意義。

PLC 物料自動(dòng)分揀 技術(shù)應(yīng)用

1 物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)概述

物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)要求有一條精密、完整、流暢的自動(dòng)分揀線，而構(gòu)成這個(gè)分揀線系統(tǒng)的單元?jiǎng)t分別由供料站、檢測(cè)站、搬運(yùn)站、分揀站和不合格品回收站5個(gè)工作站構(gòu)成，這5個(gè)模塊既是一個(gè)技術(shù)和設(shè)備高度綜合的機(jī)電系統(tǒng)，又是一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的模塊。分揀系統(tǒng)中的位置控制和傳感技術(shù)更是工業(yè)控制行業(yè)的關(guān)鍵性技術(shù)。本文研究的對(duì)象選取了工業(yè)編程上較為簡(jiǎn)單的三菱PLC兩臺(tái)，相互之間通過RS485的串行方式實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制。

物料分揀系統(tǒng)的基本功能是在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，把儲(chǔ)料缸推送到輸送機(jī)皮帶上，通過由變頻器組成的檢測(cè)區(qū)域時(shí)依次對(duì)物料的位置、材質(zhì)、顏色進(jìn)行辨別，遇到不合格產(chǎn)品時(shí)會(huì)啟動(dòng)不合格產(chǎn)品處理驅(qū)動(dòng)，把不合格工件推進(jìn)指定的回收箱內(nèi)；遇到合格的產(chǎn)品會(huì)直接被傳送到末梢，再按照檢測(cè)結(jié)果分別進(jìn)行自動(dòng)分揀搬運(yùn)至對(duì)應(yīng)的加工處理箱內(nèi)。整個(gè)過程全部采用自動(dòng)模式，生產(chǎn)過程中沒有接到操作者的停止命令時(shí)，系統(tǒng)將繼續(xù)運(yùn)行。

2 物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析

首先，PLC的編程作用。PLC目前產(chǎn)品掃描速度可達(dá)0．1us/步，用戶程序的存儲(chǔ)量能夠達(dá)到幾十兆字節(jié)，逐步向更高速、更大容量的方向發(fā)展。PLC之間，與其他設(shè)備之間的聯(lián)網(wǎng)和通信能力較強(qiáng)，已成為目前控制系統(tǒng)發(fā)展的主流；I/O（輸入/輸出）模塊趨向于智能化發(fā)展；對(duì)故障檢測(cè)和調(diào)試能力得到提高；PLC編程語言更為簡(jiǎn)單化和多樣化。

其次，變頻技術(shù)的應(yīng)用。變頻技術(shù)是一種交流調(diào)速技術(shù)，能夠控制和掌握系統(tǒng)的運(yùn)行速度，近年來隨著電力電子等技術(shù)發(fā)展起來，目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域中。變頻技術(shù)解決了傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)無法解決的問題，不僅能夠有效精準(zhǔn)控制頻率的調(diào)節(jié)范圍，還能夠靈活調(diào)速、低功耗，可以說是變頻器各種支撐技術(shù)的進(jìn)步。

再次，觸摸屏技術(shù)的應(yīng)用。觸摸屏又稱為人機(jī)交互界面，在日常使用的手機(jī)、電腦、銀行系統(tǒng)等均采用了觸摸屏技術(shù)。它具備了顯示、監(jiān)視、報(bào)警、輸入、控制等多種功能，響應(yīng)速度快，執(zhí)行力強(qiáng)，界面人性化且友好，是目前使用最為廣泛的一種與PLC進(jìn)行人機(jī)交互的設(shè)備。

最后，執(zhí)行模塊的應(yīng)用。基于PLC的物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)主要由安裝在鋁合金導(dǎo)軌式臺(tái)面上的供料站、檢測(cè)站、回收站、搬運(yùn)站和分揀站5個(gè)工作站和翻轉(zhuǎn)機(jī)械手組成，各個(gè)工作站中又包含了可編程序控制器、變頻器、穩(wěn)壓電源等，不同的程序在不同的系統(tǒng)模塊中等待著程序指令。

3 基于PLC控制的物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)

物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)采用氣動(dòng)技術(shù)，滿足了工業(yè)系統(tǒng)清潔、節(jié)能、高效的生產(chǎn)需求；同時(shí)，系統(tǒng)擁有分立式單元，拆卸方便、安裝靈活；選用三菱小型PLC，價(jià)格便宜，程序控制簡(jiǎn)單，性價(jià)比高；觸摸屏和物理按鈕結(jié)合使用，使界面更加人性化。這些優(yōu)點(diǎn)主要是因?yàn)椴捎昧薖LC進(jìn)行編程，其關(guān)鍵技術(shù)在其中起到了非常重要的作用。之前我們介紹了自動(dòng)分揀線控制平臺(tái)上的5個(gè)工作站，每個(gè)工作站根據(jù)系統(tǒng)指令進(jìn)行工作，依靠的是對(duì)自動(dòng)分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和程序?qū)崿F(xiàn)。

通過PLC與變頻器的通信可以實(shí)現(xiàn)輸送皮帶運(yùn)行頻率的實(shí)施調(diào)整與檢測(cè)，為企業(yè)技術(shù)人員提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，信息交換用16進(jìn)制的ASCII碼進(jìn)行；三菱FX2N系列PLC和三菱FR-700變頻器通過通信程序?qū)崿F(xiàn)變頻器頻率讀寫，并在人機(jī)界面（HMI）上做到實(shí)時(shí)調(diào)整皮帶運(yùn)行頻率，控制精度；對(duì)三菱變頻器部分指令代碼要提前寫入變頻器，以實(shí)現(xiàn)PLC與變頻器設(shè)備的通信；在設(shè)備初始化和指示燈控制程序，以及變頻器參數(shù)設(shè)置和PLCI/O分配上要設(shè)置參數(shù)，之后再做普通運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定，所有參數(shù)設(shè)置正確后，重啟變頻器即可生效。

在PLC程序設(shè)計(jì)上面，整體的思路是要實(shí)現(xiàn)PLC與變頻器之間的良好通訊，實(shí)現(xiàn)PLC讀取變頻器實(shí)時(shí)頻率和可即時(shí)更改頻率的功能。同時(shí)，通過與觸摸屏的連接，能夠?qū)崿F(xiàn)工件的統(tǒng)計(jì)和在屏上更改變頻器頻率的總體功能。總之，基于PLC的物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)得到了良好的應(yīng)用，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到總體設(shè)計(jì)方案的要求，希望對(duì)類似系統(tǒng)的研究提供有效的參考價(jià)值。

[1]張振國,方承遠(yuǎn).工廠電氣與PLC控制技術(shù).第四版,機(jī)械工業(yè)出版社[M],2011-10第4版

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[4]李基友.基于PLC控制的多傳感器物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文,2015,10