基于PLC控制的回型物料分揀系統

廖志平 董子晨

【摘 要】本文主要介紹了應用三菱FX3U-32M型PLC來完成物料回形分揀系統的自動化控制。該分揀系統利用傳感器實現對物料的識別，結合氣動元件和傳送帶實現對物料的分揀、傳送，編寫PLC梯形圖實現整個系統的自動控制。該系統可以實現無人操作的程序化控制，自動化效率高，系統維護成本低。

【關鍵詞】PLC;傳感器;自動控制

由于社會的進步，市場競爭日趨激烈，改進生產技術，提高工作效率成為各個生產企業的迫切需求，尤其是需要進行物料分揀的企業，以往一直采用人工分揀的方法，但是隨著貨物量的增加，分送點的增多，配貨反應時間的縮短和行業服務質量的提高，單憑借人工分揀無法滿足大規模的配送需求[1]。因此，為了加快分揀速度，提高分揀效率，減少分揀差錯率，降低企業生產成本，提高企業競爭力，自動化的分揀系統是提升物流分揀和歸類效率最重要的方式。

采用PLC可編程控制器控制的回形物料分揀系統能夠實現持續分揀大量的貨物，不會受到溫度、時間等物理條件的限制，分揀效率高，降低了大量人工、時間等成本[2]。

1、系統的硬件設計

1.1可編程控制器選型

根據該分揀系統的工作流程特點，本系統選擇的是FX3U-32M型號的PLC可編程控制器。FX3U與其它型號的三菱PLC主要區別在于S/S連接可以選擇NPN或PNP，對于該系統使用的傳感器情況，需要用到這個功能。將3U型號PLC上的S/S端連接至PLC的24V端口，這種連接方式稱為NPN，也叫漏型輸入，本系統根據傳感器的類型選擇的是漏型輸入方式。

1.2傳感器選型

傳感器是將檢測對象的模擬信號轉化成電信號的器件。傳感器光電開關通過紅外傳感，照射到物體后反射接收信號，轉化為電信號傳輸給輸入端，輸入端接收到信號，就執行下一個任務[3]。本系統選擇的傳感器型號是E3F-DS30C4，其工作電壓為DC6～36V通用，工作電流<=300mA，輸出形式為NPN輸出，調整的檢測距離是10～30cm。檢出方式是漫反射型，外形尺寸為18*65mm。傳感器接線分三根，黑色信號線接PLC輸入端，棕色接正極，藍色接負極。

1.3系統硬件設計總體框圖

系統在運作環節中對物料的分揀、運送等必不可少。整個控制系統主要結合電機拖動技術、PLC電氣控制技術及傳感器技術等實現運作。根據系統需求，對系統的硬件做了總體方案設計，設計框圖如圖1所示。

2、系統軟件設計

2.1輸入點數確定

根據分揀系統工作過程的需要，使用三個傳感器來檢測物料，因為是回形分揀過程，因此不需要用到前后的限位傳感器;啟動和停止按鈕各一個，電機啟動和電磁閥啟動各一個。因此，系統控制設備共有7個輸入信號，故需輸入點數為7個。

2.2輸出點數確定

根據系統運作過程要求回形皮帶傳輸運行，需要4個電機驅動信號。3個推料氣缸動作的電磁閥需要3個控制信號。因此，系統控制設備共有7個輸出信號，故輸出點數為7個。

2.3 PLC程序控制流程

根據分揀系統控制要求，確定操作方式、完成動作、必要的保護和連鎖等各部分來繪制程序控制流程圖[4-5]。本系統的程序控制流程圖如圖2所示，回形皮帶傳送啟動后，物料在皮帶上傳輸，當物料被檢測傳感器檢測出來時，傳感器發送信號到PLC，PLC輸出驅動對應的推料氣缸，將物料推到下料口。由于是回形傳送控制，不需要限位控制，這樣就可以實現連續分揀。

3、分揀系統整體調試

軟件程序上測試無誤后，將程序下載到PLC中，首先確定按鈕是否正確，按下按鈕看PLC的輸入指示燈是否正常。然后再根據程序的要求，按下啟動開關，確定Y輸出端、硬件電機、電磁閥、氣缸等是否運作。其中重要的是要調整程序中的延時來控制感應進行反饋，進而讓氣缸能夠準確快速的將物料推出。因此在后期，需要不斷的修改時間繼電器來調整。

4、總結

工業發展的重要標志是自動化程度，隨著目前自動化技術的不斷提高，物料分揀實現了自動化控制。本文研究的回形物料分揀系統利用PLC控制的高可靠性、強抗干擾能力、低成本、高效率的特點，結合電機拖動技術、傳感器技術、電氣控制技術等實現了對物料分揀的自動化控制。該分揀系統能靈敏地與其它成套裝置無縫連接，實現物料分揀的自動化分配和管理。

【參考文獻】

[1]張奎. PLC控制技術在工業自動化中的應用研究[J]. 中國新通信， 2016， 18（10）：92-93.

[2]姚屏， 王曉軍， 王會芹. 電氣與PLC控制技術[M]. 化學工業出版社， 2009.

[3]劉篤仁， 韓保君， 劉靳. 傳感器原理及應用技術[M]. 西安電子科技大學出版社， 2009.

[4]李庭貴. 基于西門子PLC和變頻器的物料分揀系統設計[J]. 制造業自動化， 2013， 35（12）：92-96.

[5]戴俊. 基于PLC控制的物料自動檢測與分揀系統設計[D]. 2015.