基于 PLC 控制的物料自動分揀系統

陸家琛 王偉* 沈陽工學院機械與運載學院

PLC是可編程控制器的英文縮寫。它是一種智能化的工業控制裝置。本文使用PLC對物料的智能分揀系統做一研究

本研究綜合分析各類自動分揀系統運行情況，將自動分揀系統的功能概括為上料、皮帶輸送、機械手搬運、分類倉儲以及啟動、停止、復位和警示五大內容。自動分揀系統包含上述所有或者部分內容。

1 上料功能

通常，待分揀的工件都會被集中放在工件庫中。自動分揀系統檢測到有工件需要被分揀時，將工件推至皮帶輸送線，稱為上料。

2 皮帶輸送功能

當工件被推出后，皮帶開始輸送工件。工件經過各類傳感器，傳感器把檢測到的工件屬性信號( 如顏色、材質等，具體需根據系統功能的要求配置) 傳給控制系統，為分類倉儲做準備。

3 機械手搬運功能

部分自動分揀系統涉及的空間位移復雜，單靠皮帶傳輸不能一次性傳送到指定位置。因此，本研究需要機械手協助搬運工件，把工件送皮帶直接轉移到下一個皮帶或者運料小車等分揀搬運工具。

4 分類倉儲功能

工件根據1.2節工件屬性信號，通過分揀搬運工具把工件運送到指定的倉位置，實現分類倉儲。目前，常用的有擋板式、浮出式、傾斜式、滑塊式和推盤式等分類方式本研究根據工程應用中工件的大小、易碎性、表面粗糙程度進行選擇。

5 啟動、停止、復位、警示功能

系統上電后，需要進行復位，即點動“復位”按鈕，清空料臺、皮帶上的工件( 由上一次系統突然停止運行造成的) 。系統需要設置警示燈顯示工作狀態，以提醒工作人員。

6 主程序框

圖 1 主程序框圖

為了清晰表示各機構的邏輯控制和先后運行順序，本研究繪制的程序框圖如圖1所示。本研究以主程序框圖為主線，編寫模塊功能，進行模塊銜接、綜合調試。

自動分揀系統接收到復位信號或者啟動信號，開始運行，標記為“運行”狀態。根據分揀系統的模型以及主程序框圖，下面分析產生輸出信號的運行狀態要求。

上料氣缸電磁閥上料要求： 啟動后，在已完成上一個工件分揀的基礎上，上料光電傳感器有輸入信號，延時 2 s 后，上料。

上料到位后，下降到位后解鎖。

警示燈綠亮： 有啟動信號；

警示燈紅亮： 沒有啟動信號；

警示燈黃亮： 10s內上料光電傳感器沒有接收到輸入信號。

分揀電磁閥動作要求： 運料小車達到指定的倉儲口。

機械手旋轉要求： 手爪夾緊工件并上升到位，旋轉電磁閥動作并自鎖； 手爪旋轉到運料小車上方并下降到位時，解鎖。

下降要求： 工件到達皮帶終點，升降電磁閥動作，直到夾緊工件； 或手爪旋轉到位并完成 2 s 延時，升降電磁閥再次動作，直到手爪松開工件。

抓緊要求： 手爪初次下降到位，氣爪電磁閥動作并自鎖； 手爪旋轉到位。

7 結論

本研究在天煌 THJDQG-1 光機電一體模型機上進行了試驗，結果顯示可以實現上料分揀全過程的自動化。研究結果表明，通過 PLC 控制，可以很好地實現分揀系統的位移控制、時間控制，提高工作精確度。再配合變頻器控制單相異步電動機，使系統具有省電節能、舒適、壽命長、安全可靠、靜音等優點 。在實際應用中，可采用其他傳感器( 例如電子標簽掃描器等) 代替模型中的傳感器來實現具體的分揀要求； 通過改變模型機中的傳送帶以及步進電機的運動軌跡、倉儲設備的結構來滿足具體應用中的經濟性、便捷性要求。此外，研究者還可以使用旋轉編碼器精確控制工件在傳送帶上的位移。

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