基于PLC變頻控制的物料分揀控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言

物料分揀是將生產(chǎn)線前方完成加工的工件進(jìn)行分揀,是農(nóng)副加工、食品、醫(yī)藥和電子、化工行業(yè)中不可缺少的重要組成部分。傳統(tǒng)的物料分揀系統(tǒng)大多采用繼電器和接觸器控制,存在操作復(fù)雜、動作遲緩、精度不高、穩(wěn)定性差等缺陷。PLC作為工業(yè)自動化領(lǐng)域三大技術(shù)支柱之一,加上能夠無極調(diào)速的變頻器,在提高物料分揀系統(tǒng)的控制水平和運(yùn)行水平方面發(fā)揮著越來越重要的作用。

本文提出了基于PLC和變頻器控制的物料分揀控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)和控制方法,設(shè)計(jì)了一種能區(qū)分物料材質(zhì)和顏色的分揀系統(tǒng)。

1控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

物料分揀系統(tǒng)是自動化生產(chǎn)線的重要組成部分之一,其俯視圖如圖1所示。需要分揀的物料是金屬材質(zhì)、白色塑料材質(zhì)和黑色塑料材質(zhì)的無序組合。

傳送帶端口有無物料由漫射式光電接近開關(guān)檢測,該光電開關(guān)選用s1CK公司MHT15-N2317型產(chǎn)品。電感式傳感器可檢測出金屬材質(zhì)的物料,選用LJ18A3-8-Z/Ax型產(chǎn)品。顏色檢測由光纖傳感器根據(jù)光反射程度進(jìn)行檢測,選用歐姆龍公司E3Z-NA11型產(chǎn)品。

傳送帶運(yùn)送物料時(shí),若速度太快,物料容易倒下,因此選用三菱FR-E700系列的FR-E740-0.75K-CHT型變頻器調(diào)節(jié)速度。

為使物料在出料滑槽前停止前進(jìn),選用E6B2-CwZ6C型編碼器計(jì)算物料在傳送帶上的位置,該編碼器三相脈沖采用NPN型集電極開路輸出,分辨率為500線。

根據(jù)系統(tǒng)功能和控制要求,系統(tǒng)控制過程為:

(1)初始狀態(tài):傳送帶停止,推桿收回。

(2)當(dāng)傳送帶入料口檢測到物料時(shí),變頻器啟動,驅(qū)動電機(jī)以30Hz的固定頻率將物料帶往分揀區(qū)。

(3)經(jīng)過檢測區(qū)域時(shí),PLC記錄檢測信號,物料繼續(xù)前進(jìn)。

(4)若顏色檢測和金屬檢測皆有信號,則物料為金屬材質(zhì),當(dāng)物料到達(dá)出料滑槽1中間時(shí),傳動帶停止,物料被推到滑槽1中:若僅有顏色檢測有信號,則物料為白色塑料材質(zhì),當(dāng)物料到達(dá)出料滑槽2中間時(shí),傳動帶停止,物料被推到滑槽2中:若顏色檢測和金屬檢測皆無信號,則物料為黑色塑料材質(zhì),當(dāng)物料到達(dá)出料滑槽3中間時(shí),傳動帶停止,物料被推到滑槽3中。

(5)物料被推入滑槽后,結(jié)束一個(gè)工作周期,可以再次向傳送帶下料。

2PLL硬件接線設(shè)計(jì)

在分揀系統(tǒng)工作過程中,系統(tǒng)控制對象為:變頻器、推桿的電磁換向閥。需要檢測的參數(shù)為編碼器脈沖、物料到位和材質(zhì)顏色檢測、各推桿動作的極限位置。

根據(jù)物料分揀系統(tǒng)的控制要求,整個(gè)控制系統(tǒng)的輸入點(diǎn)數(shù)為11點(diǎn),輸出點(diǎn)數(shù)為5點(diǎn),I/O地址分配表如表1所示。

根據(jù)I/O總點(diǎn)數(shù),選取PLC型號為三菱Fx2N-32MR,該P(yáng)LC有16點(diǎn)輸入和16點(diǎn)繼電器輸出。其硬件接線如圖2所示。

3程序設(shè)計(jì)

物料分揀系統(tǒng)的控制程序使用GxDeveloper軟件編寫、調(diào)試,其工作流程如圖3所示。

4結(jié)語

本文介紹了基于PLC和變頻器的物料分揀控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),通過傳感器檢測物料信息,變頻器驅(qū)動傳動帶,將不同顏色、不同材質(zhì)的物料送入不同的滑槽。實(shí)驗(yàn)證明,所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)能連續(xù)、批量分揀物料。同時(shí),控制系統(tǒng)也能與其他生產(chǎn)線設(shè)備無縫連接,實(shí)現(xiàn)對物料的加工、裝配及分揀,應(yīng)用前景較好。