基于PLC的分揀控制系統項目教學研究

肖蕾蕾　史二娜

摘 要：大小球分揀控制是“可編程控制器原理及應用”課程中的一個重要教學任務，通過學習此項目，使學生掌握順序功能圖及順序控制指令，掌握使用順序功能圖法設計系統程序。在教學過程中，讓學生作為主體，以工作過程為引導，采取項目教學模式培養學生在信號與機電控制系統設計以及設備維修等崗位的工作能力。

關鍵詞：PLC；大小球分揀控制；項目教學

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.183

0 引言

隨著現代科技的發展在工業生產過程中，經常需要對產品進行分揀和分類存放，大多企業生產線都采用了物品分揀設備，利用分揀系統進行物品自動分揀，并利用輸送機將分揀出的不同類產品傳送至相應工位，這樣不僅很大程度提高了勞動生產率，而且促進了整個生產線的自動化發展。因此被廣泛應用于電子通信、機械制造、冶金和輕工業等多個部門。

分揀系統是利用機械手模仿人手和手臂的某些功能性動作，在生產上用以按固定程序抓取、判斷種類，搬運自動操作裝置。分揀系統特點是可以利用PLC（可編程控制器，Programmable Logic Controlle）編程來完成各種預期動作，兼有人手和機械的優點。

1 項目任務

按照課程教學大綱的實施，培養學生掌握信號控制系統設計和相關設備維修能力，掌握順序功能圖法設計梯形圖，掌握分揀系統在電氣控制領域的應用，根據教學任務， 本課程設置一個大小球分揀控制系統教學項目。系統控制要求如下[1]：

（1）原位指示。當機械手位于左上角處，即上限位開關SQ4及左限位開關SQ1接通時，原位指示燈HL1點亮，系統準備就緒。

（2）啟動。按下啟動按鈕SB0后，機械手開始下降，當機械手下降到位時，下限位開關SQ5接通，停止下降。

（3）抓取。安裝在機械手末端的夾具加緊，時間為2S，并由夾具上的限位開關SQ6判斷所夾的球。當夾住大球時，SQ6接通；當夾住小球時，SQ6 斷開。

（4）傳送。機械手夾緊球后開始上升，當達到上限位時，SQ4接通停止上升，開始向右移，如果為小球則右移至SQ2處停止并下降，如果為大球則右移至SQ3處停止并下降。

（5）下降至下限位開關SQ5接通時停止，并開始放松夾具，時間為2S。

（6）放下球后，機械手開始做返回原位運動。回到原始位置停止，一次運動結束。

在這個項目中，要求學生掌握順控指令并且會運用順序功能圖法設計系統。

2 任務實施

根據該項目任務和要求，學生按照三人分成小組，每組按照以下步驟實施任務，并能獨立完成每一步任務。

（1）進行系統I/O分配。根據控制系統的的動作過程，完成I/0分配表，如表1。

（2）畫出順序功能圖。分析控制要求可知，在大小球分揀的控制過程中，對于任意一種球來講，抓球、傳送、釋放的過程是一個嚴格的順序控制。所以項目采用順序功能圖法設計程序。要求學生會畫出順序功能圖，并應用順控指令完成梯形圖的編寫。

（3）畫出PLC外部接線圖，完成外部接線。由PLCI/O表可知，大小球分揀控制共需7個輸入和6個輸出端子，選用西門子S7-200系列的CPU226機型，完全能滿足本系統I/O點數需要。要求學生畫出PLC外部接線圖，并能完成電路連接。

（4）編寫梯形圖程序。每組學生根據本項目控制任務的要求，按照圖中大小球分揀的順序功能圖完成梯形圖程序的編寫。

（5）程序軟件調試。每組學生編寫好控制梯形圖程序后，還要完成程序運行、調試，這是程序設計很重要也是必須進行的步驟。

1）編寫好程序后，使用軟件先進行程序編譯，編譯通過后，再將正確的程序下載至PLC。

2）打開氣泵電源開關，進行氣路調節，主要觀察氣壓大小和氣路方向是否滿足要求，并進行正確調節。

3）運行程序，先進行總體調試：按下啟動按鈕，觀察機械手動作是否按順序功能圖規定按順序完成控制功能。若動作有誤，則根據監控進行程序調試，及時修改梯形圖程序并完成下載，直到考慮各種可能的情況下，輸入信號和輸出信號之間的控制關系完全滿足系統提出的所有控制要求。完成分步調試后，再重新按下啟動按鈕，系統運行一個周期動作后，返回初始位置，運行、調試完成[2]。

3 項目評價

每組學生在規定時間內完成項目后，每小組同學首先介紹本組項目完成的進度，進行自我評價。再由教師對每一組項目進行驗收，查看完成情況，并按標準給出評價和打分，最后教師進行教學總結。

4 結束語

通過大小球分揀控制項目教學，使學生熟悉順序控制設計法的設計思想和方法，掌握順序功能圖的繪制，熟練西門子PLC編程指令。以學生為主體，以工作過程為導向，培養學生在機電控制系統設計及維修崗位的工作能力，提高學生自主學習和實踐能力，并且提高學生團隊協作能力，教學效果良好。

參考文獻：

[1]劉美俊.西門子PLC編程及應用[M].北京：機械工業出版社，2017

：128-130

[2]何惠湘.基于PLC的機械手控制項目教學研究[J].無線互聯科技，2017（22）：92-94