基于PLC的物料分拣传送控制系统的设计与实现

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　　摘要：现在的生产更多倾向于自动化，越来越多的生产环节都开始使用自动化机器。所以本课题主要是基于PLC的物料分拣传送控制系统设计，这个设计也是实现自动化生产的一个体现。
　　本论文是以物料分拣传送的控制系统为背景，将理论与实践相结合，详细地介绍了可编程控制器PLC技术在物料分拣传送控制系统中的应用。论文在程序设计之前，首先进行了方案的论证与设计，物料的分拣传送工作流程包括送料机构、机械手搬运机构、物料传送和分拣机构。
　　关键词：可编程控制器;物料分拣;传送
　　中图分类号： TP301       文献标识码： A
　　文章编号：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
　　可编程控制器（Programmable Logical Controller，PLC），是综合计算机技术、自动化技术和通信技术融为一体，具有编程简单、适应多种环境、操作方便可靠性高、抗干扰能力强等优点，已在各种领域得到广泛应用。
　　PLC有着许多优点，经过几十年的发展，在实际工业中已经得到了广泛的运用。不可否认，开发方法还存在不足，系统化、集成化有待加强。相应技术进一步的稳步提升，模拟量的控制采用PLC来实现应用也越来越多，增添了D/A，A/D转换及运算功能的仿真。通讯技术网络化和软硬件的高速发展，这对自动化领域技术产生深远影响和进步。PLC是自动化控制的最基础设备，其技术的不断成熟，它的优势越来明显。
　　2 系统总体设计
　　该装置由上料机构、上料检测机构、搬运机构、物料传送和分拣机构等组成。配置了可编程控制器（PLC）、变频器装置、气动装置、传感器、机械手、上料器、送料传动和分拣装置等机构。整个系统为模块化结构，系统的控制部分采用可编程控制器（PLC），执行机构由气动电磁阀-气缸构成的气压驱动装置，实现了整个系统自动运行，并完成物料的分拣。
　　系统包含了机电一体化专业所涉及的诸如电机驱动、机械传动、气动、可编程控制器、传感器，变频调速等多项技术。控制系统采用模块组合式，由PLC模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、接线端子排和各种传感器等组成。其中PLC模块、变频器模块、按钮模块等需要根据实际工作要求进行组合、安装、调试。
　　2.1 气动原理
　　本装置气动主要分为两部分：一、气动执行元件部分有单出杆气缸、单出双杆气缸、旋转气缸。二、气动控制元件部分有单控电磁换向阀、双控电磁换向阀、磁性限位传感器。
　　2.2 电气电路组成
　　本装置电气部分主要有电源模块、按钮模块、可编程控制器（PLC）模块、变频器模块、三相异步电动机、接线端子排等组成。所有的电气元件均连接到接线端子排上，通过接线端子连接到各个模块。结构为拼装式，各个模块均为通用模块。
　　电源模块：三相电源总开关、熔断器、单相电源插座;按钮模块：提供了多种不同功能的按钮和指示灯（DC24V），内置开关电源（24V/6A）为外部设备提供电源;PLC模块：主机采用西门子S7-200 226继电器输出型;变频器模块：变频器采用西门子MM420。
　　3 系统流程
　　PLC启动送料电机驱动放料盘旋转，物料由送料槽滑到物料提升位置，物料检测光电传感器开始检测;如果送料电机运行4秒钟后，如果物料检测光电传感器仍未检测到物料，则说明送料机构已经无物料，这时要停机并报警;当物料检测光电传感器检测到有物料，将给PLC发出信号，由PLC驱动上料单向电磁阀上料，机械手臂伸出手爪下降抓物，然后手爪提升臂缩回，手臂向右旋转到右限位，手臂伸出，手爪下降将物料放到传送带上，传送带输送物料，传感器则根据物料性质（金属和非金属），分别由PLC控制相应电磁阀使气缸动作，对物料进行分拣。最后机械手返回原位重新开始下一个流程。
　　4 软件设计
　　在整个系统自动控制中需要重点关注送料、检测报警、抓（放）料这几个行程段，每一段行程对应的执行元件的动作，元器件动作完成后的記忆和复位等部分。因此，将每一段行程所要运行的元件单独的分成几个模块分别进行编程，不仅条理清晰，而且易于进行程序的调试和修改。
　　确定输入/输出电气设备;确定好输入和输出点的数量然后选择PLC模型并分配I/O;制定项目的整体流程图;选择PLC指令，编写程序;编写指定其他控制指令及要求。
　　4.1 故障报警程序的编写
　　物料分拣传送系统在运行过程中，假设某一时刻气缸电磁阀出现出现故障，导致气缸无法动作，在循环过程中无法执行到下一步，整个设备就需要报警信号输出，分别设置对应的指令顺序，将系统返回原点。这些动作在实际运行过程中信号开关可能损坏，当此时送线到位行程开关损坏，此时无法跳转到对应步骤，报警条件定时器开始定时，报警指示灯亮，提示现在程序出现错误，待故障排查完毕后，重新启动，系统方可继续运行。
　　4.2 故障复位程序编写
　　故障复位的功能是：在自动程序运行的情况下，由于某一步发生故障导致程序无法继续进行，这里我们需要对整个装置进行复位，使得所有的动作都恢复到初始状态。
　　5 总结
　　本文主要是针对“物料分拣传送控制系统的设计与实现”的研究。针对生产过程中物料分拣送料的需求越来越大，在分析控制流程的基础上，采用PLC设计控制系统流程，分析整个生产过程PLC控制系统的功能模块，在此基础上，对物料分拣传送的送料、机械手臂搬运、物料分拣传送等进行设计。运用PLC完成了I/O的分配，电气原理图的绘制，顺序功能图的绘制，PLC控制程序的编写，最终达到控制物料分拣的自动运行、手动运行和报警的目的。
　　参考文献：
　　[1] 韩站涛.西门子S7-200PLC功能指令应用详解[M].北京：电子工业出版社，2014.
　　[2] 姜建芳.西门子S7-200PLC工业应用技术教程[M]. 北京：机械工业出版社，2010.
　　[3] 西门子（中国）有限公司.S7-200产品样本及系统手册[Z].西门子（中国）有限公司，2012.
　　【通联编辑：梁书】
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