可编程控制器材料分拣系统设计与实现
2008 NO.07( 下)
China New Technologies and Products
中国新技术新产品
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高 新 技 术
可编程控制器材料分拣系统设计与实现
刘 振
( 海洋石油工程股份有限公司, 天津 300452)
1 引言
随着社会的不断进步, 市场竞争的日趋激
烈, 各个生产企业都迫切地需要改进生产技术,
提高生产效率, 尤其在需要进行材料分拣的企
业, 以往一直采用人工分拣的方法, 致使生产效
率低, 生产成本高, 企业的竞争能力差, 材料的
自动分拣已成为企业的唯一选择。针对上述问
题, 本文利用 PLC 技术设计了材料自动分拣系
统, 并基于物料分拣装置模型对系统进行了实
验, 在材料分拣过程中取得了良好的控制效果。
2 材料分拣系统硬件设计
2.1 系统结构设计
系统总体结构图如图 1 所示, PLC 控制器
与材料分拣装置相连接, 通过采集材料分拣装
置各传感器、气缸和传送带的信号, 经程序判断
将控制信号传送到材料分拣装置各气缸, 输出
控制动作。
2.2 材料分拣装置
本系统材料分拣装置, 采用台式结构, 内置
电源, 有竖井式产品输入料槽, 滑板式产品输出
料槽, 转接板上设计了与 PLC 连接接口。材料分
拣装置结构如图 2 所示。该装置中, 选用了颜色
识别传感器及对不同材质敏感的电容式和电感
式传感器, 分别被固定在网孔板上.允许重新安
装 传 感 器 排 列 位 置 或 选 择 网 孔 板 不 同 区 域 安
装。
图 1 材料分拣系统硬件结构
图 2 材料分拣装置结构
整个控制系统由气动部件和电气部件两大
部分组成。
气动部分: 减压阀、气压指示表、气缸等部
件组成。
电气部分: 电感传感器、电容传感器、颜色
传感器、光电传感器、旋转编码器、开关电源、电
磁阀等部件组成[2]。
2.3 PLC 硬件设计
2.3.1 硬件选型
S7- 200 是西门子公司的一款功能强大的小
型 PLC, CPU 单元采用 CPU 226, 其本身带有 24
个输入点和 16 个输出点, 带有 6 路的高速计数
器, 配置灵活, 能够满足本系统的控制要求。
2.3.2 I/O 地址分配
本系统数字量输入共计 16 个点, 数字量输
出共计 6 个点, 根据控制对象及 PLC 点数分配
I/O 地址。
输入端子用于采集各传感器信号和电磁阀
位置信号, 均为数字量信号, 输入地址分配表如
表 1。
表 1 输入 I/O 地址分配表
输出端子用于输出气缸控制信号, 均为数
字量信号, 输出地址分配如表 2 所示。
表 2 输出 I/O 地址分配表
3 PLC 软件设计
根据系统的硬件结构特点, 确定系统控制
过程, 程序流程如图 3 所示。
在物料斗中放三个不同的物块, 在程序运
行后传送电机开始运行, 传送带转动。运行 5 秒
后, 气缸 5 动作, 将物块推到传送带中。此时传
送电机停止, 以便物块放正位置。过 0.5 秒后, 电
机又开始运行。如果程序运行时, 物料斗中没有
物体, 则运行一定时间后自动停止。
在第一个物块推出到传送带上前行一定路
程后, 再推出第二个物块。然后再推出第三个物
块, 过程和推出第一个物块相同。
当物块靠近各传感器时, 就会使传感动作,
此时物块并没有到达物料槽的位置, 因此要在
检测到物块之后再计传送带运行的步距。( 各传
感器的灵敏度不同, 用试验测定, 在确定步距
后, 在程序中相应网络中进行修改) 当光电编码
器检测到所走的步距后, 驱动相应的电磁阀控
制气缸推动物块到相应的物料槽中。
各传感器依次分别为, 电感传感器, 可检测
出铁质物块; 电容传感器, 可检测出金属物块;
颜色传感器, 可检测出不同的颜色, 且色度可
调。备用传感器可选用颜色传感器或者物体检
测传感器。当铁质物块经过第一传感器时被分
拣出, 当铝质物块经过第二传感器时被分拣出,
非金属物块中的某一颜色在过第三个传感器时
被分拣出。不同的在过第四传感器时分拣出。
图 3 系统程序流程图
4 系统调试
根据上述可编程控制器材料分拣系统硬件
和软件的设计, 本文基于材料分拣模型对材料
分拣系统进行了实验运行。
S7- 200 控制器通过 PC/PPI 电缆与上位机
建立通讯连接, 在 STEP7 Micro/WIN32 软件中
通过设置 PPI 参数可完成对通信波特率、站地址
等参数的通信组态, 组态完成后即可进行 PLC
程序的编写与下载调试。
5 结论
经过运行调试本可编程控制器材料分拣系
统能够较好分拣铁、其他金属、不同颜色的物
料, 工作可靠、稳定, 充分发挥了可编程序控制
器编程方便, 控制灵活的特点, 达到了预期的控
制要求, 取得了良好的控制效果。
参考文献
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京: 清华大学出版社, 2004.
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技术出版社, 2004.
[6]王化祥, 张淑英. 传感器原理及应用[M]. 天
津: 天津大学出版社, 1999.
摘 要: 本论文阐述了利用西门子小型可编程控制器 S7- 200 结合气动、传感器和位置控制等技术, 运用梯形图编程, 设计实现了不同类型
材料的自动分拣控制系统。该系统通用性强, 可靠性高, 程序开发简单, 可适用于材料分拣生产线的需求。
关键词: PLC; 自动分拣; 硬件设计; 软件设计
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