基于PLC的分拣系统在电控柜组装中的应用

杜国华

（晋城职业技术学院机械与电子工程系，山西晋城048000）

0 引言

可编程控制器（PLC）是现代工业过程中的一种新型的自动控制设备，是在继电器控制技术和计算机技术基础上发展起来的一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。由于具有可靠性高、通用性强、抗干扰能力强、体积小等特点，广泛应用于工业生产的过程控制［1］。

随着计算机技术的发展，常见的通过PC机与PLC的结合，对于复杂控制系统可以起到很好的调试和监视作用［2］。在我院机器人实训基地电控柜的组装项目中，原材料的分拣过程以往都是通过学生手工完成，本系统所设计的PLC材料分拣系统，可以提高工作效率，培养学生的创新意识，激发学生用自己所学的知识来改进工作过程。

1 系统的工作过程

在电控柜的组装项目中，前期的分拣过程涉及铁材料、白色塑料、黑色塑料三种材质的分拣。本文设计的PLC材料分拣系统采用流水线推块式分拣机的台式结构。采用自动上料机上料，滑板式材料输出料出口。流水线上有3个电磁阀和配套传感器、一个上料口、一个输出料出口（如图1所示）。

其工作流程是开启电源，气动系统开始工作，系统进入自检状态。光电传感器检测是否有物料进入，若没有物料，延时后自动等待上料；当流水线有物料时，系统自动运行。首先，光电传感器发送信号给PLC计数器开始计数，电机开始运行。当磁感应接近式传感器检测到物料为铁金属时，发出反馈信号给PLC，由PLC控制气缸一动作，将物料推到料仓一；当光纤传感器检测到为黑色塑料时，发出反馈信号给PLC，由PLC控制气缸二动作，将物料推到料仓二；当光纤传感器检测到为白色塑料时，发出反馈信号给PLC，由PLC控制气缸三动作，将物料推到料仓三；当气缸电磁阀运行到后限位开关时，电磁阀复位，回到原状态。

2 系统的硬件配置

2．1 控制器的选型

在工业过程中，三菱PLC由于其稳定性好、抗干扰能力强等特点使用非常广泛。作为一类可编程的存储器，三菱PLC使用专用的软件进行编程，通过内部存储程序，可以执行顺序控制、寄存、定时、计数以及算术操作等面向通用用户的指令，并通过数字或模拟式in/out 控制各种类型的自动生产过程［3］。根据实训基地现有的条件，我们采用FX2N型PLC。

2．2 传感器的选用

在本设计中使用了漫射式光电传感器、光纤传感器、磁感应接近式传感器三种类型。

漫射式光电传感器：发射器的发射光照在检测物上后，以任意角度散射。接收器接收到其中的一些光（当接收光强大于开关阈值时）后开关触发，即检测到物体［4］。选用西克漫射式传感器VTF18－3F5240。

光纤传感器：将光源发出的光经过光纤传导送入调制器，通过待测参数与进入调制区的光之间的相互作用，进而导致光的光学性质（如光的频率、强度、波长等）发生改变，称为被调制的信号光，再经过光纤传输返回光探测器，经解调后，得到被测参数。选用FU－79型光纤传感器。

磁感应接近式传感器：当被检测物体接近到传感器一定距离时，不需要通过接触就能发出高低电平信号或开关动作，在一定的距离内，可以检测黑色金属存在的传感器［5］。它的特点是可以直接驱动负载（如接触器、继电器、电磁阀和PLC等）。选用HuaXiaMag－JM12－K24。

3 系统的软件设计

3．1 软件流程图

分拣过程流程是一个步进顺序程序，运行过程如下：

（1）当光电传感器检测到有物料进入时，启动变频器驱动电动机运转。

（2）当工件经过磁感应接近式传感器和光纤传感器时，根据传感器的动作情况，来判断气缸的动作过程。

（3）在气缸完成动作后，程序返回初始位置，进行后续的循环。

3．2 I/O分配表

表1 I/O分配表

3．3 传感器位置辨别工件梯形图程序

4 结语

在实训基地电控柜的组装项目中实行PLC分拣系统后，既提高了原材料分拣过程的效率，也使学生对于PLC的应用了解更加深刻，在分拣系统后期的使用和维护过程中，提高了应用PLC的设计水平。

［1］钟波，赵华军．基于三菱PLC控制的机械手应用［J］．内江科技，2010，（6）：92．

［2］王小玲．工业机械手的PLC控制［J］．机电工程技术，2004，（9）：32～34．

［3］严纪兰，董峰，李明亮．基于PLC控制的搬运机械手的应用［J］．机械工程与自动化，2008，（2）：156～157．

［4］王士军，郑新志．机械手PLC自动控制系统［J］．山东轻工业学院学报：自然科学版，2004，（3）：47～50．

［5］周天沛．PLC在材料自动分拣系统中的应用［J］．工业控制计算机，2009，（5）：69～70．