PLC工件分揀電路程序設計(任愷).doc

PLC工件分揀電路程序設計 引言面對激烈的市場競爭，一個企業(yè)的生產效率是其能否生存和發(fā)展的決定性因素，要想提高生產效率就必須提高各個環(huán)節(jié)的效率，比如工件分揀這個環(huán)節(jié)，有沒有自動分揀系統(tǒng)(Automatic sorting system)就成為判斷條件之一，也是必須條件。自動分揀系統(tǒng)具有很高的分揀效率，能連續(xù)、大批量地分揀貨物 由于采用大生產中使用的流水線自動作業(yè)方式，自動分揀系統(tǒng)不受氣候、時間、人的體力等的限制，可以連續(xù)運行，同時由于自動分揀系統(tǒng)單位時間分揀工件數多，因此自動分揀系統(tǒng)的分揀能力是人工分揀系統(tǒng)可以連續(xù)運行100個小時以上，每小時可分揀6000-12000件，如用人工則每小時只能分揀150件左右，同時分揀人員也不能在這種勞動強度下連續(xù)工作8小時。該系統(tǒng)目前已經成為發(fā)達國家大中型企業(yè)不可缺少的一部分。1 系統(tǒng)的構成和工作原理1.1 系統(tǒng)的組成及各部分功能分析在生產過程中通常需要對工件的顏色、姿態(tài)和旋向進行調試，為此我設計了一條基于PLC對工件進行顏色辨別、姿態(tài)調試及旋向變化移出的自動分揀系統(tǒng)。自動分揀系統(tǒng)主要四個部分組成：自動分揀系統(tǒng)一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口組成?？刂蒲b置的作用是識別、接收和處理分揀信號，根據分揀信號的要求指示分類裝置按工件的顏色、姿態(tài)等類別對工件進行自動分類。分類裝置的作用是根據控制裝置發(fā)出的分揀指示，當具有相同分揀信號的工件經過該裝置時，該裝置動作，使改變在輸送裝置上的運行方向進入其它輸送機或進入分揀道口。分類裝置的種類很多，一般有推出式、浮出式、傾斜式和分支式幾種。 輸送裝置的主要組成部分是傳送帶或輸送機，其主要作用是使待分揀工件貫通過控制裝置、分類裝置，并輸送裝置的兩側，一般要連接若干分揀道口，使分好類的工件滑下主輸送機（或主傳送帶）以便進行后續(xù)作業(yè)。 分揀道口是已分揀工件脫離主輸送機（或主傳送帶）進入下一生產環(huán)節(jié)的通道，一般由鋼帶、皮帶、滾筒等組成滑道，使工件從主輸送裝置滑向生產平臺，在那里進行下一流程的生產作業(yè)。 以上四部分裝置通過計算機網絡聯結在一起，配合人工控制及相應的人工處理環(huán)節(jié)構成一個完整的自動分揀系統(tǒng)。1.2 自動分揀系統(tǒng)的構建 本文設計的系統(tǒng)籠統(tǒng)分為：供料檢測單元和工件分裝單元這兩個，每個單元都是由各種獨立的模塊組成。系統(tǒng)的結構分布示意圖如圖 1 所示，該系統(tǒng)的動力采用了氣動技術，即空氣壓縮機為氣源，控制動作由 PLC 來執(zhí)行，每個單元由一個 PLC 來控制。PLC 之間的通訊采用了 MPI 的通信方式。 圖1.1 系統(tǒng)結構示意圖 供料檢測單元是按照需要將放置在料倉中的工件從料倉中自動取出，并對其進行材料和顏色的識別，再將其送到下一單元，即工件分裝單元。主要由送料模塊，檢測模塊，轉運模塊， I/O 接線端子，真空發(fā)生器，氣源處理件組件，傳感器，CP 閥組，消聲器，控制面板，線槽，鋁合金底板，若干導線及管線等組成。 工件分裝單元是將經過轉運模塊放置在傳送帶上的工件分別送入不同的滑槽。主要由傳送模塊，滑槽模塊，氣源處理組件，I/O 接線端子，傳感器，CP 閥組，控制面板，若干導線及管線等組成。其中傳送模塊主要由傳送帶模塊，導軌，傳感器和分離器組成。1.3 工作原理 系統(tǒng)在工作過程中，首先有供料單元中的傳感器 A1（對射式光電傳感器）檢測到料倉有料，氣缸 1（推料氣缸）開始動作，將工件推到料槽中，極限位置的磁感應式接近開關 B2動作時，工件送到了預定位置，同時傳感器 A3和傳感器 A4（電感式及光電式傳感器）識別工件的顏色和材質，傳感器完成檢測工件的特性（黑色，紅色，金屬色）后，轉運模塊的旋 轉氣缸（氣缸 2）動作，其擺臂的轉角范圍是 0150，由旋轉氣缸驅動擺臂到工件位置，極限位置有行程開關 B3來限定，到位后真空發(fā)生器動作，由已產生真空的真空吸盤來吸取工件，并由真空檢測傳感器判斷是否有工件被吸住。真空吸盤在擺臂轉動過程中，一直保持垂直向下的姿態(tài)，另一個極限位置的行程開關 B4 動作時，釋放真空，將工件放到工件分裝單元的傳送帶上。傳送帶由一個 24V 直流電機驅動，傳送帶的始端和中端裝有兩個氣控的撥叉，負責將黑色工件送入第一個滑槽，紅色工件送入第二個滑槽，將金屬工件送入第三個滑槽，在滑槽的入口處裝有反射式光電傳感器 A5，用于檢測是否有工件劃入滑槽，或者判斷滑槽中的工件是否已滿。當工件被放在傳送帶起始位置時，受到傳感器 A2（漫反射式光電傳感器）的檢測，檢測到傳送帶上有工件，則電機開始動作，傳送帶運動，根據供料檢測單元的傳感器A3和 A4 的信號，傳送帶和氣控的撥叉合作將其分揀到正確的滑槽上，可完成把工件下料到指定位置，經送料機構處的傳感器進行有料和姿勢的檢測以后，把工件推出送到第一條傳送帶上，傳送帶帶動工件到指定位置后對工件進行顏色的判斷，如果是紅色且開口向上，真空就把工件直接送到出料口，如果是紅色且開口向下的工件，先由垂直機械手把工件翻轉180度，變?yōu)殚_口向上在由盤式機械手把工件送達出料口，但如果是黑色且開口向上，則需要對工件的內部進行檢測，所以工件要先翻轉180度，檢測后，在翻回180度，再有吸盤將其送到出料口，如果是黑色開口向下，本身就進行了檢測，所以只要將其翻轉180度，讓它開口向上，然后由盤式機械手將其送到出料口即可。送到出料口的工件由第二條傳送帶帶動工件到達自己的區(qū)域。2 PLC的選擇與設計PLC 是控制系統(tǒng)的核心部件，其正確的選擇對于保證整個控制系統(tǒng)的技術經濟性能指標起著重要的作用。此系統(tǒng)選擇三菱公司的FX2N-48MR 型號的 PLC,這個PLC模塊控制點數較多，控制功能強，配置靈活，裝配方便，便于擴展和維修，而且其價格也比較低，屬于性價比很高的PLC模塊。圖3.1供料檢測單元和工件分裝單元的工藝流程圖根據要求對PLC的輸入/輸出接口進行分配（I/O分配圖見附錄圖一），然后對生產線進行工作程序的編制（狀態(tài)圖見附錄圖二，梯形圖見附錄表三）：1）原點位置：垂直機械手在下位，氣指張開，并在正面狀態(tài)；輸送帶都停止；盤式真空機械手在出料的左側；送料機構在后退位置；原點指示燈亮，當有任何一個元件不在原點位置，原點指示燈閃爍（每2秒閃爍1次），系統(tǒng)不能啟動。系統(tǒng)運行后原點指示燈不作指示。2）啟動后，送料機把工件送至姿勢判別位進行姿勢判別（向上或向下）后，送料機構把工件送出；直流輸送線動作；交流輸送線停止。3）直流輸送線把工件送到顏色判斷區(qū)，直流輸送線停止；4）如果判定紅色工件開口向上，則由懸臂機械手送至出料口，交流輸送線由低速轉位高速，并把工件送到紅色堆放區(qū)后，交流輸出線再改為低速；5）如果判斷紅色工件開口向下，由垂直機械手翻轉180度，放下后，則由懸臂機械手送至出料口，交流輸送線由低速轉位高速，并把工件送到紅色堆放區(qū)后，交流輸出線再改為低速；6）如果黑色工件開口向下，則由垂直機械手提起工件翻轉工件開口朝上，放下后，再由懸臂機械手送至出料口，交流輸送線由低速轉位高速，并把工件送到黑色堆放區(qū)后，交流輸出線再改為低速；7）如果黑色工件開口朝上，則由垂直垂直機械手提起工件翻轉180度后，向下作檢查，1秒后再由垂直機械手再翻轉一次使工件開口朝上，再由懸臂機械手送至出料口，交流輸送線由低速轉位高速，并把工件送到黑色堆放區(qū)后，交流輸出線再改為低速；8）生產線設置急停按鈕。按下急停按鈕后，系統(tǒng)運行全部停止。此時，若機械手夾持有物料，則應保持夾持狀態(tài)。3 PLC調試3.1 安裝與使用的環(huán)境本次項目設計用的PLC型號是三凌FX2N48MR，變頻器型號是FR-E540-0.75K-CHT,PLC必須安裝在通風透氣陰涼的地方，環(huán)境溫度宜在攝氏0至55度之間，相對濕度在70%以下，電源系統(tǒng)最好帶隔離變壓器，應遠離大功率電子發(fā)射設備，如電火花等，要和易燃、易爆設備保持足夠的距離。3.2 調試前的準備工作確保程序本身沒有語法錯誤，PLC本身工作性能良好，電腦及連接適配器能正常工作，有獨立可靠的接地線，保證設備不因靜電出現功能紊亂，軟硬件設備接線正確，供電正常。3.3 調試步驟分機構調試，先調試有料及姿勢判別機構；接著調試顏色判別和垂直機械手機構；然后調試旋轉機械手機構；最后調試交流輸送帶機構。要調整每個傳感器的位置，機械裝置的位置，確保動作到位。3.4 整體調試在分步調試完成后，接下來就要進行整體調試了，看設備能否按照總體要求運行，各步之間的協(xié)調情況如何，有銜接不上的地方再作重新調整。4 總結本文設計主要用于一些物料需要進行顏色判斷的場合，并進行分揀，在設計中解決了金屬機械手在夾持工件中易損傷工件的問題，并精簡了金屬機械手的動作步驟，提高了工作的效率；