基于PLC的材料分揀裝置的研制

引言

近年來市場上出現(xiàn)了大量的自動控制分揀裝置,PLC憑借其體積小、重量輕、功能全面、成本低、抗干擾能力強(qiáng)和可靠性高等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,極大地提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率,減少了勞動力。

本文基于PLC研制了一款可對鐵、鋁及顏色進(jìn)行材料分揀的裝置,該分選裝置的分選效率高,節(jié)省了大量的人力資源。同時(shí),它可以長時(shí)間持續(xù)工作,相比于人力,其工作可靠性更高,穩(wěn)定性更強(qiáng)。在此基礎(chǔ)上,可將其改造成自動分揀機(jī)、物流分揀系統(tǒng)等,為人們的日常生活提供服務(wù)。

1總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的分揀裝置主要由傳輸部分、分揀部分以及控制部分等組成,其中最重要的部分是控制部分。電動機(jī)采用交流減速電機(jī),傳送帶由電動機(jī)驅(qū)動,這兩個(gè)裝置構(gòu)成帶式水平輸送機(jī),此裝置能夠?qū)⒘蠅K勻速平穩(wěn)地送到自動分揀部件:傳感器分別采用電容、電感以及顏色傳感器,氣缸選用單作用氣缸,這兩種裝置加上滑道共同組成了自動分揀部分:控制部分的核心是PLC,它可以接收各物料傳感器的信號,并根據(jù)要求分別控制傳送帶電機(jī)和各電磁閥。圖1為系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖。

2硬件設(shè)計(jì)

基于PLC的材料分揀裝置實(shí)物如圖2所示。

2.1傳感器

電感傳感器和電容傳感器分別選用LJA18M-10D1電感傳感器和艾托森M12-NPN常開電容傳感器,分別用來檢測鐵物料和鋁物料。當(dāng)有鐵質(zhì)物料靠近時(shí),電感傳感器內(nèi)部產(chǎn)生電磁感應(yīng),將檢測到的信號轉(zhuǎn)換為電信號傳送到PLC中。顏色傳感器選用E18-F10NK-NPN,可檢測到紅、黑、白和原木色。

2.2(氣動）電磁閥

電磁閥是一種具有電氣轉(zhuǎn)換功能的裝置,與電氣控制部分和氣動執(zhí)行部分相連。通過電磁閥可以將電信號轉(zhuǎn)化為氣動信號。電磁閥接通時(shí),磁鐵線圈通電后產(chǎn)生吸引力,將電磁閥中的閥體吸合,氣體可以通過電磁閥流向氣缸,使氣缸動作,實(shí)現(xiàn)分揀功能。

2.3空氣壓縮機(jī)

空氣壓縮機(jī)是該裝置不可缺少的部件,它是一種氣動發(fā)電裝置,將電動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣壓能,壓縮機(jī)的選擇取決于氣動系統(tǒng)運(yùn)行所需的壓力和流量。由于本實(shí)驗(yàn)不需要提供電磁閥過大的壓力（能彈出物料即可）,故將氣壓調(diào)整為0.2MPa左右。

本文通過分析該分選系統(tǒng)的工作要求,選取了標(biāo)準(zhǔn)的維普德爾工業(yè)機(jī)械系列g(shù)l-2.0渦輪空氣壓縮機(jī)。

2.4電動機(jī)

電動機(jī)種類繁多,根據(jù)電動機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理,可將電動機(jī)分為直流電機(jī)和交流電機(jī),其中交流電機(jī)又可分為異步交流電動機(jī)和同步交流電動機(jī)。異步電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低的優(yōu)點(diǎn),而且工作效率高,運(yùn)行可靠,普遍用于各種產(chǎn)業(yè)。因?yàn)楸疚脑O(shè)計(jì)的系統(tǒng)容量較小,所以選用2GN-100K交流減速電動機(jī)。

3軟件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

3.1分揀系統(tǒng)的1/o地址分布

該分揀裝置系統(tǒng)的I/o地址分布如表1所示。

3.2PLC梯形圖設(shè)計(jì)

PLC梯形設(shè)計(jì)圖如圖3所示。

I0.1接電感傳感器,I0.2接顏色傳感器,I0.3接電容傳感器,傳感器檢測到的信號傳入到PLC的1端口:o0.0輸出端口連接電動機(jī),根據(jù)1端口的狀態(tài)控制電動機(jī)的狀態(tài),o0.1、o0.2和o0.3分別接單作用氣缸,用來控制氣缸動作,實(shí)現(xiàn)材料的分揀。

當(dāng)傳感器檢測到材料時(shí),1端的輸入端口起作用,在開關(guān)開啟的狀態(tài)下,o0.0和傳感器對應(yīng)的輸出部分得電,電動機(jī)停轉(zhuǎn),同時(shí)氣缸動作,分揀物料,分揀完成后,氣缸自動收回。網(wǎng)絡(luò)口2和網(wǎng)絡(luò)口3原理同網(wǎng)絡(luò)口1。

4結(jié)語

在傳送帶上放入多個(gè)物料時(shí),分揀系統(tǒng)能成功分揀物料,經(jīng)過多次試驗(yàn),本裝置仍存在部分誤差。

誤差分析:(1）顏色傳感器靈敏度不高,無法準(zhǔn)確識別一些顏色物料,對此的解決辦法是更換靈敏度高、性能更好的傳感器。(2）物料經(jīng)過傳感器時(shí),不能及時(shí)被推到物料滑道中,對此的解決辦法是適當(dāng)降低傳送帶的速度或?qū)鞲衅鞯奈恢眠m當(dāng)往前調(diào)。(3）當(dāng)氣缸產(chǎn)生的壓力過大時(shí),會將物料彈出滑道,對此的解決辦法是安裝氣壓調(diào)節(jié)閥,通過氣壓調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)輸入的氣缸壓力,減小彈出力度。