基于PLC的物料分揀傳送控制系統的設計與實現

殷美琳　徐云蛟　崔巖　顧媛媛　陸惠

摘要：現在的生產更多傾向于自動化，越來越多的生產環節都開始使用自動化機器。所以本課題主要是基于PLC的物料分揀傳送控制系統設計，這個設計也是實現自動化生產的一個體現。

本論文是以物料分揀傳送的控制系統為背景，將理論與實踐相結合，詳細地介紹了可編程控制器PLC技術在物料分揀傳送控制系統中的應用。論文在程序設計之前，首先進行了方案的論證與設計，物料的分揀傳送工作流程包括送料機構、機械手搬運機構、物料傳送和分揀機構。

關鍵詞：可編程控制器;物料分揀;傳送

中圖分類號： TP301? ? ? 文獻標識碼： A

文章編號：1009-3044（2019）13-0276-02

Abstract： Nowadays production is more inclined to automation， and more and more production links are starting to use automated machines. This subject is mainly based on PLC material sorting transmission control system design， and also an embodiment of automated production.

This paper takes the control system of material sorting and transmission as the background， combines theory with practice， and introduces the application of programmable controller PLC technology in material sorting transmission control system.Before the paper was designed， the paper first demonstrated the design and design of the program. The material sorting transfer workflow includes a feeding mechanism， a robot handling mechanism， a material conveying and sorting mechanism.

Key words： programmable logic controller; material sorting; transfer

1 引言

可編程控制器（Programmable Logical Controller，PLC），是綜合計算機技術、自動化技術和通信技術融為一體，具有編程簡單、適應多種環境、操作方便可靠性高、抗干擾能力強等優點，已在各種領域得到廣泛應用。

PLC有著許多優點，經過幾十年的發展，在實際工業中已經得到了廣泛的運用。不可否認，開發方法還存在不足，系統化、集成化有待加強。相應技術進一步的穩步提升，模擬量的控制采用PLC來實現應用也越來越多，增添了D/A，A/D轉換及運算功能的仿真。通訊技術網絡化和軟硬件的高速發展，這對自動化領域技術產生深遠影響和進步。PLC是自動化控制的最基礎設備，其技術的不斷成熟，它的優勢越來明顯。

2 系統總體設計

該裝置由上料機構、上料檢測機構、搬運機構、物料傳送和分揀機構等組成。配置了可編程控制器（PLC）、變頻器裝置、氣動裝置、傳感器、機械手、上料器、送料傳動和分揀裝置等機構。整個系統為模塊化結構，系統的控制部分采用可編程控制器（PLC），執行機構由氣動電磁閥-氣缸構成的氣壓驅動裝置，實現了整個系統自動運行，并完成物料的分揀。

系統包含了機電一體化專業所涉及的諸如電機驅動、機械傳動、氣動、可編程控制器、傳感器，變頻調速等多項技術。控制系統采用模塊組合式，由PLC模塊、變頻器模塊、按鈕模塊、電源模塊、接線端子排和各種傳感器等組成。其中PLC模塊、變頻器模塊、按鈕模塊等需要根據實際工作要求進行組合、安裝、調試。

2.1 氣動原理

本裝置氣動主要分為兩部分：一、氣動執行元件部分有單出桿氣缸、單出雙桿氣缸、旋轉氣缸。二、氣動控制元件部分有單控電磁換向閥、雙控電磁換向閥、磁性限位傳感器。

2.2 電氣電路組成

本裝置電氣部分主要有電源模塊、按鈕模塊、可編程控制器（PLC）模塊、變頻器模塊、三相異步電動機、接線端子排等組成。所有的電氣元件均連接到接線端子排上，通過接線端子連接到各個模塊。結構為拼裝式，各個模塊均為通用模塊。

電源模塊：三相電源總開關、熔斷器、單相電源插座;按鈕模塊：提供了多種不同功能的按鈕和指示燈（DC24V），內置開關電源（24V/6A）為外部設備提供電源;PLC模塊：主機采用西門子S7-200 226繼電器輸出型;變頻器模塊：變頻器采用西門子MM420。

3 系統流程

PLC啟動送料電機驅動放料盤旋轉，物料由送料槽滑到物料提升位置，物料檢測光電傳感器開始檢測;如果送料電機運行4秒鐘后，如果物料檢測光電傳感器仍未檢測到物料，則說明送料機構已經無物料，這時要停機并報警;當物料檢測光電傳感器檢測到有物料，將給PLC發出信號，由PLC驅動上料單向電磁閥上料，機械手臂伸出手爪下降抓物，然后手爪提升臂縮回，手臂向右旋轉到右限位，手臂伸出，手爪下降將物料放到傳送帶上，傳送帶輸送物料，傳感器則根據物料性質（金屬和非金屬），分別由PLC控制相應電磁閥使氣缸動作，對物料進行分揀。最后機械手返回原位重新開始下一個流程。

4 軟件設計

在整個系統自動控制中需要重點關注送料、檢測報警、抓（放）料這幾個行程段，每一段行程對應的執行元件的動作，元器件動作完成后的記憶和復位等部分。因此，將每一段行程所要運行的元件單獨的分成幾個模塊分別進行編程，不僅條理清晰，而且易于進行程序的調試和修改。

確定輸入/輸出電氣設備;確定好輸入和輸出點的數量然后選擇PLC模型并分配I/O;制定項目的整體流程圖;選擇PLC指令，編寫程序;編寫指定其他控制指令及要求。

4.1 故障報警程序的編寫

物料分揀傳送系統在運行過程中，假設某一時刻氣缸電磁閥出現出現故障，導致氣缸無法動作，在循環過程中無法執行到下一步，整個設備就需要報警信號輸出，分別設置對應的指令順序，將系統返回原點。這些動作在實際運行過程中信號開關可能損壞，當此時送線到位行程開關損壞，此時無法跳轉到對應步驟，報警條件定時器開始定時，報警指示燈亮，提示現在程序出現錯誤，待故障排查完畢后，重新啟動，系統方可繼續運行。

4.2 故障復位程序編寫

故障復位的功能是：在自動程序運行的情況下，由于某一步發生故障導致程序無法繼續進行，這里我們需要對整個裝置進行復位，使得所有的動作都恢復到初始狀態。

5 總結

本文主要是針對“物料分揀傳送控制系統的設計與實現”的研究。針對生產過程中物料分揀送料的需求越來越大，在分析控制流程的基礎上，采用PLC設計控制系統流程，分析整個生產過程PLC控制系統的功能模塊，在此基礎上，對物料分揀傳送的送料、機械手臂搬運、物料分揀傳送等進行設計。運用PLC完成了I/O的分配，電氣原理圖的繪制，順序功能圖的繪制，PLC控制程序的編寫，最終達到控制物料分揀的自動運行、手動運行和報警的目的。

參考文獻：

[1] 韓站濤.西門子S7-200PLC功能指令應用詳解[M].北京：電子工業出版社，2014.

[2] 姜建芳.西門子S7-200PLC工業應用技術教程[M]. 北京：機械工業出版社，2010.

[3] 西門子（中國）有限公司.S7-200產品樣本及系統手冊[Z].西門子（中國）有限公司，2012.

【通聯編輯：梁書】