第１４卷第２期 ２ ０１ ２牟６月 辽宁师专学报 ＶｏＪ．１４ＮＯ．２ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉａｏｎｌｎｇ Ｔｅａｃｈｅｒｓ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｊｕｎ．２ ０ ｌ ２ 【应用研究】 基于三菱ＰＬＣ的自动分拣材料系统 贾志刚 （营口职业技术学院，辽宁营口１１５０００） 摘 要：设计开发基于三菱ＰＬＣ的自动分拣材料系统．该系统通过结合传感器技术、气动控制技术，解 决了工厂流水线人工分拣作业中出现的分拣误差和效率低下的问题．详细介绍整个系统的设计过程及注意事 项．通过对检测和执行环节的修改，还可以实现对不同控制对象的控制分拣． 关键词：分拣系统；设计；传感器；ＰＬＣ 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－－５６８８（２０１２）０２－－００８３－－０３ ０引言 随着工业生产自动化水平的不断提高，传统的人工分拣材料方式已经跟不上时代发展的潮流．现代化 工厂中，流水线上连续的、大批量的物料人工分拣，很容易出现分拣误差，造成工作效率低下．例如，在 某企业流水线的实际分拣环节中，分拣物料分为金属材质物料（铁、铝等）和塑料材质物料，塑料材质物料 还有黑白灰度的区别，而且上一级系统供料还存在间歇性质，采用人工进行此环节工作，容易引起分拣误 差，并出现误工状况．在引入材料分拣系统以后，利用工业传感器对物料特性进行检测，通过气动装置进 行自动分拣，有效消除了分拣误差，并通过系统的待机工作性质，消除了误工和资源浪费现象，给企业创 造了良好的经济效益． １ 系统结构及主要组成部件 整个系统的构成简图见图ｌ所示［１］．系统包括电路控制部分、气动控制部 分和ＰＬＣ控制器． 传 分拣 分拣 两 送 气缸 气缸 位 １．１ 电路控制部分 电路控制部分主要包括一个直流稳压电源、一个电机传送带机构、三个工 业传感器、两个按钮开关、四个磁性开关． 直流稳压电源的作用是为系统提供稳定的２４ Ｖ直流电压，以满足电机、 带控制电机 工 Ｔ １ 组通五阀 ＰＬＣ和传感器的需要．电机传送带机构的动力由２４ Ｖ直流电机提供，可以通 —Ｌ 过变换加在其两端电源的正负极实现电机的正反转，带动传动带运行．两个按 ／ 白检色测 ｌ 来位置料 钮开关，一个作为系统启动按钮，另一个作为停机按钮．三个工业传感器作用 分别是有无来料检测、金属检测和颜色检测［２］．其中有无来料检测采用上海通 来 黑 白 金 料 尔传感电子有限公司生产的光电传感器，型号为ＧＯ１２一ＭＤＮＡ—Ａ，其额定 色 色 属 检 工作电压为１０～３Ｏ Ｖ，线路连接为棕色线接电源正极，蓝色线接电源负极， 物 物 物 测 料 料 料 传 黑色线接信号输出．经测量，该类型传感器最大有效检测距离和被测物体的反 料 料 料 感 射面积相关．用同一物料对传感器性能进行检测，当它在２３．５ Ｖ ＤＣ电压下 仓 仓 仓 器 工作时，其中信号端子正常输出电压为２２．８ Ｖ，有物料后为０．６ Ｖ，在１２ Ｖ ＤＣ供电情况下，输出端子电压为１１．２ Ｖ和０．６ Ｖ，有效检测距离基本没有 图１系统构成简图 变化，说明该传感器工作稳定．金属检测采用ＮＳＮ４—１２Ｍ６Ｏ—ＥＯ型接近开关，有效检测距离为２～ ４ ｍｍ，体积小，安装方便，传感器尾端有红ＬＥＤ，可辨别动作是否发生．颜色辨别传感器可以采用高品 质欧姆龙光纤放大器Ｅ３Ｘ－－ＮＡｌｌ，通过其外部控制调节模块，可以进行信号强弱、常开常闭以及延时设 定．四个磁性开关用于气缸限位．有无来料检测为水平安装，金属检测和颜色检测为垂直安装． １．２气动控制部分 收稿日期：２０１２一Ｏ３一ｌＯ 作者简介：贾志刚（１９７９一），男，辽宁营口市人，讲师，主要从事自动化技术方面研究． 辽宁师专学报 ２０１２年第２期 气动控制部分主要由两个双电控两位五通阀、 四个单向调节阀和两个双作用气缸组成，可以进行速度 调节的往复回路，以便在检测到相应物料信号时， 运用气缸的伸出和缩进，达到对物料进行安全、稳定和 可靠的分拣． １．３控制器 控制器采用三菱ＰＬＣ．它通过接收和输出三个传感器的检测信号来控制传送带和气动执行机构的运 行． ２系统设计要求 ‘２．１ 系统工作过程 系统有两个按钮开关，一个作为系统启动按钮，另一个作为停机按钮．按下启动按钮后，系统进入待 机状态，以解决由于上一级系统供料存在间歇性质而引起的能源浪费问题． 当上一级环节来料后，首先进行检测的是有无来料检测传感器，确认有物料后，传感器输出检测信号 给ＰＬＣ，ＰＬＣ控制传送带开始物料传送．进入第一金属检测点，若符合条件，则通过气动执行机构自动 分拣人料仓，若不符合就继续传送．进入第二检测点，若为白色，则人料仓，若不符合就继续通过传送带 分至末端料仓． 系统工作过程中需要考虑到系统的效率问题和分拣力量大小．系统分拣的速度当然越快越好，但气缸 的伸缩一定会引起整个系统运行的时间延时，若加快气缸的伸缩速度，会出现气缸的伸出分拣探头打飞物 料的情况，所以在后期进行硬件调试的时候，可以设计成气缸的活塞伸出时缓慢动作，缩进的时候快速动 作，以此来解决系统的效率问题．在所有硬件调整完毕后记录系统运行整个流程的时间，并以最短时间为 依据设计系统停机时间，让系统在最后一次来料一段时间后，进入待机状态，从而解决能源消耗问题． ２．２ 气动控制系统分析 考虑到某些时候需要对气缸伸出探头的具体位置进行调节，并且需要对气缸活塞的运动进行准确控 制，所以气动控制元件选用的是两个双电控两位五通阀．当外部气源来气气压稳定后，压缩空气通过气管 传人五通阀，通过运用ＰＬＣ对五通阀上两个电控线圈的控制，实现五通阀两端口的出气，然后压缩空气 经过单向调节阀后，进入气缸内部，实现气缸活塞的运动，推动气缸分拣探头进行伸缩动作． ３系统软件设计 ３．１ 系统控制流程图的设计 根据工作现场和生产要求，分析系统中各个设备的运行情况，绘制出程序流程图见图２． 巴０ —一 ∞ 日 —一 叭 ｌ卜一卜————— ￣００ｌ Ｔ１ Ｋ２００ ｌ ＸＯ０７ ＸＯ０２ ｒ ＝ ｒ 二啪ＹＯ０４ 图２系统程序流程图 图３系统的最简梯形图程序设计 ３．２ 系统ＰＬＣ的Ｉ／０口分配 三菱ＰＬＣ外部输入信号进入Ｘ口，经ＰＬＣ内部处理后，送到输出继电器Ｙ口输出，分配表见表１． 贾志刚 基于三菱ＰＬＣ的自动分拣材料系统 ３．３ 系统ＰＬＣ程序的设计 表１分拣系统的ｉ／ｏ分配表 系统的最简梯形图程序设计如图３ 输入端子 检测信号输入 输出端子 执行信号输出 （见８４页），各步程序分析如下： （１）０～３步，ＸＯ外接启动按钮，Ｘ１ 外接停机按钮，将ＹＯ作为中间继电器实 现程序的自锁．此功能可以利用外接硬件 ２４ＶＤＣ继电器实现． （２）４～７步，料仓来料后，Ｘ６外接 的来料检测传感器传人信号，ＰＬＣ输出 控制传送带传动机构，同时接入时间继电器常闭，以实现延时待机． （３）８～１１步，传送机构运行后，根据实际测量，整个分拣环节需要的最长时间为２０ Ｓ，设定系统的 一个运行周期为２０ Ｓ，这样当料仓来料后，系统运行并开始计时，料仓空仓２０ Ｓ后，传送机构停止传送， 系统机人待机状态． （４）１２～１８步，Ｘ７外接金属材质检测传感器，理论上若物料一直停止在传感器探头下，分拣的执行 气缸实现的是循环往复运动，但实际上物料在传送带上，一直处于运动状态，当物料被运送到传感器探头 下时，立刻就被分拣气缸从传感器探头检测位置分离，进入相应料仓．在进行软件、硬件综合调试的时 候，一定要设定好使气缸返回的磁性开关的检测位置，保证在气缸分拣探头分拣物料的同时，磁性开关和 气缸活塞位置重叠，这样就能保证系统待机和停机的时候，气缸均处于安全可靠的缩进状态． （５）１９～２５步和１２～１８步分析基本相同，不多分析，高版本的编程软件自动加ｅｎｄ指令． ４硬件调试注意事项 （１）应该注意传感器的接线，尤其注意正负极的连线，若正负极连接错误，很容易烧毁传感器，造成 损失．（２）在硬件调试以前，一定要清楚掌握系统中所有硬件设备的运行状态．（３）调试过程中，充分利 用ＰＬＣ上计算机的监控功能，做到明白一步、编程一步、写入一步、执行一步，利用万用表检测电压， 对气动执行机构进行调整，直到输出正确，然后再进行下一步的设计．（４）充分利用磁性开关对气缸活塞 位置进行限位，利用单向调节阀进行限速． ５ 结语 本系统设计灵活，传感器可进行多样式、多种类的替换，执行机构亦可进行类似机械装置的替换，通过 替换，系统就可以实现对不同物料进行不同动作的执行，系统运行稳定可靠，具有很好的推广利用价值． 参考文献： ［１３王志龙，徐淑华，许磊，等．基于ＷｅｂＡｃｅｓｓ及ｓ７—２００ＰＩ ｃ的材料分拣监控系统［Ｊ］．机械工程与自动化，２００８， （３）：１４３—１４５． ［２］蒋少茵．材料分拣装置的可编程控制系统设计ＦＪ］．华侨大学学报（自然科学版），２００５，２６（４）：４４２—４４４・ Ａｕｔｏ ｓｏｒｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ ＰＬＣ Ｊ ＩＡ Ｚｈｉ—ｇａｎｇ （Ｙｉｎｇｋｏｕ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｙｉｎｇｋｏｕ Ｌｉａｏｎｉｎｇ １ １ ５０００） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐ ａｕｔｏ ｓｏｒｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ ＰＬＣ．Ｂｙ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｓｅｎｓｏｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｔ ｓｏｌｖｅｓ ｔｈｅ ｓｏｒｔｉｎｇ ｅｒｒｏｒｓ ａｎｄ ｌｏｗ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｉｎ ｍａｎｕａｌ ｓｏｒｔｉｎｇ ｌｉｎｅ ｉｎ ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｙ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍｅｔｉｃｕｌｏｕｓｌｙ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ ｔｈｅ ｅｎｔｉｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｐｒｅｃａｕｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｔ ｒｅａｌｉｚｅｓ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｂｊｅｃｔ ｓｏｒｔｉｎｇ ｂｙ ｒｅｖｉｓｉｎｇ ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｅｘｅｃｕｔｉｖｅ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｓｏｒｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ｄｅｓｉｇｎ；ｓｅｎｓｏｒ；ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ＰＬＣ （审稿人马文龙，责任编辑王巍）