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物料自动分拣装置的PLC控制系统设计方案.pdf
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物料自动分拣装置的PLC控制系统设计方案.pdf
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物料自动分拣装置的 PLC 控
制系统设计方案
1.1 物料自动分拣的意义
PLC 控制是目前工业上最常用的自动化控制方法,由于其控制方便,能够承
受恶劣的环境,因此,在工业上优于单片机的控制。 PLC 将传统的继电器控制技
术、计算机技术和通信技术融为一体 ,专门为工业控制而设计 ,具有功能强、通用
灵活、可靠性高、环境适应性强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功
耗低等一系列优点 ,因此在工业上的应用越来越广泛。 本文主要讲述 PLC 在材料分
拣系统中的应用,利用可编程控制器 ( PLC) , 设计成本低、效率高的材料自动分
拣装置。以 PLC 为主控制器 ,结合气动装置、传感技术、位置控制等技术 ,现场控
制产品的自动分拣。 系统具有自动化程度高、 运行稳定、 精度高、易控制的特点 ,
可根据不同对象 ,稍加修改本系统即可实现要求。
材料分拣装置是模拟自动化工业生产过程的微缩模型,它使用了 PLC 控制、
传感器、位置控制、电气传动和气动等技术,可以实现不同材料的自动分选和归
类功能,并可配置监控软件由上位机监控。该装置采用台式结构,配有 S7-200
型 CPU 、传感器(光电式、电感式、颜色、磁感应式) 、旋转编码器、交流电动机、
输送带、气缸、电磁阀、直流电源、空气过滤减压器等是典型的机电一体化教学
实验装置。
本系统采用的可编程控制器, 只要结合不同的传感器, 比如根据材料的属性、
尺寸的大小、物体的颜色等选择相应的传感器,就可对不同的物料进行分拣,具
有广泛的应用前景。
1.2 设计任务要求
该控制系统应能使物料分拣具有自动循环、单循环、单动作三种工作方式,
且能使各种工作方式不相互发生冲突;应能完成铁料、铝料、不同颜色的塑料分
拣至不同料槽的控制要求;应具有启动、预停、急停和计数功能;应具有短路保
护、过载保护、失压保护等功能。
应确定具体的控制过程、 控制系统的总体及软件设计; 确定 PLC 的型号规格;
确定 PLC 各 I/O 元件;设计气动系统控制原理图;确定各气动元件;设计电动机
及变频器的主电路及控制电路原理图;确定变频器型号及各电气元件;设计物料
分拣系统的单动作手动程序、单循环程序、自动循环程序,故障报警和信号显示
程序;上机调试程序;进行成本估算。
1.3 设计任务分析
分拣的物料都是规则的,而且是圆柱形,我们可以先把物料装进一个套筒,
然后就让它在重力的作用下一个一个的掉到输送带。在这个过程中需要设计一个
上料机构来完成这一步骤。接着物料到达输送带时,我们要把铁、铝、塑料(黄、
蓝色)物料进行分拣,可以用各种传感器来进行分拣,这就需要设计一个分拣装
置。这两个装置可以用接触器控制,也可以用 PLC 控制,考虑到接线方面的麻烦,
决定用 PLC 来控制整个流程!
第二章 物料自动分拣装置结构及总体设计方案
本装置是由上料机构和分拣机构构成,工件通过上料机构流到输送带进行分
拣。
2.1 机械构造分布
2.1.1 上料机构
上料机构由简图、光电传感器、安装支架、挡料气缸、顶料气缸、警示灯等
部分组成,如下图 2.1 所示
图 2.1 上料机构示意图
(1)光电检测传感器:物料检测传感器为光电漫反射型传感器,检测到有物
料时,推料气缸将物料推出,有物料是为 PLC 提供一个输入信号。
(2)顶料气缸:将工件顶住。
(3)挡料气缸:将工件一一的放下来。
(3)警示灯:在设备停止时警示红灯亮,在设备运行时警示绿灯亮,在无物
料是警示黄灯亮。
(4)储料筒:用于存放直径 100mm 的圆柱型工件,料筒侧面有观察槽。
(5)安装支架:用于安装工件库和气缸。
1.1.2 分拣装置
分拣装置由输送带、气缸、各种传感器、电动机等部分组成,它的结构图如
图 2.2 所示
图 2 .2 分拣装置示意图
(1)SN: 光电传感器 ,当有物料放入输送带时,给 PLC 一个输入信号。
(2)SA: 电感式传感器 ,检测铁材料,检测距离为 2—5mm 。
(3)SB: 电容传感器 ,检测铝材料,检测距离为 2—5mm 。
(4)SC: 颜色传感器 ,用于检测非金属的蓝色物料,检测距离为 3—8mm, 检测
距离可通过传感器放大器的点位器调节。
(5)SD:备用传感器,用于检测黄色塑料物料。
(6) SBW 气缸缩回到位。
(7) SFW 气缸伸出到位。
(8)1 号料槽:用于放置铁物料。
(9)2 号料槽:用于放置铝物料。
(10)3 号料槽:用于放置蓝色塑料物料。
(11)4 号料槽:用于放置黄色塑料物料。
(12)皮带输送线:由三相异步电动机拖动,将物料输送到相应的位置。
(13)三相异步电动机:驱动传动带传动,由变频器控制。
2.2 设计方案
1.上料机构
在复位完成后,按下“启动”按钮,料筒光电传感器检测到有工件时,推料
气缸将工件推出,推料气缸缩回,若 3 秒钟后,料筒检测光电传感器仍未检测到
工件,则说明料筒无物料,这时警示灯黄灯闪烁,放入物料后黄灯熄灭;
2.分拣机构
当入料口光电传感器检测到物料时,变频器接收启动信号,三相异步电动机
正转运行,皮带开始输送工件,当料槽一到位检测传感器检测到铁物料时,推料
一号气缸动作,将铁物料推入一号料槽;当料槽二检测传感器检测到铝物料时,
推料二气缸动作,将铝物料推入二号料槽;当检测器检测到蓝色物料时,推料三
气缸动作,将蓝色物料推入三号料槽;当物料为黄色物料直接导入四号料槽,料
槽检测传感器检测到有工件经过,推料四气缸动作,将黄色物料推入料槽。
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