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、抗干擾能力強和可靠性高等優(yōu)點,被廣泛應用于各個領域,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,它可以長時間持續(xù)工作,相比于人力,其工作可靠性更高,穩(wěn)定性更強。在此基礎上,可將其改造成自動分揀機、物流分揀系統(tǒng)等,為人們的日常生活提供服務。

1總體結構設計

本文設計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。電動機采用交流減速電機,傳送帶由電動機驅動,這兩個裝置構成帶式水平輸送機,此裝置能夠將料塊勻速平穩(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和各電磁閥。圖1為系統(tǒng)硬件結構圖。

2硬件設計

基于PLC的材料分揀裝置實物如圖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。當有鐵質物料靠近時,電感傳感器內部產(chǎn)生電磁感應,將檢測到的信號轉換為電信號傳送到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化為氣動信號。電磁閥接通時,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,實現(xiàn)分揀功能。

2.3空氣壓縮機

空氣壓縮機是該裝置不可缺少的部件,它是一種氣動發(fā)電裝置,將電動機的機械能轉換成氣壓能,壓縮機的選擇取決于氣動系統(tǒng)運行所需的壓力和流量。由于本實驗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,選取了標準的維普德爾工業(yè)機械系列gl-2.0渦輪空氣壓縮機。

2.4電動機

電動機種類繁多,根據(jù)電動機結構和工作原理,可將電動機分為直流電機和交流電機,其中交流電機又可分為異步交流電動機和同步交流電動機。異步電動機具有結構簡單、制造成本低的優(yōu)點,而且工作效率高,運行可靠,普遍用于各種產(chǎn)業(yè)。因為本文設計的系統(tǒng)容量較小,所以選用2GN-100K交流減速電動機。

3軟件系統(tǒng)總體設計

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梯形圖設計

PLC梯形設計圖如圖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,根據(jù)1端口的狀態(tài)控制電動機的狀態(tài),o0.1、o0.2和o0.3分別接單作用氣缸,用來控制氣缸動作,實現(xiàn)材料的分揀。

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

4結語

在傳送帶上放入多個物料時,分揀系統(tǒng)能成功分揀物料,經(jīng)過多次試驗,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,不能及時被推到物料滑道中,對此的解決辦法是適當降低傳送帶的速度或將傳感器的位置適當往前調。(3）當氣缸產(chǎn)生的壓力過大時,會將物料彈出滑道,對此的解決辦法是安裝氣壓調節(jié)閥,通過氣壓調節(jié)閥調節(jié)輸入的氣缸壓力,減小彈出力度。