基于PLC的材料分拣装置的研制

引言

近年来市场上出现了大量的自动控制分拣装置,PLC凭借其体积小、重量轻、功能全面、成本低、抗干扰能力强和可靠性高等优点,被广泛应用于各个领域,极大地提高了企业的生产效率,减少了劳动力。

本文基于PLC研制了一款可对铁、铝及颜色进行材料分拣的装置,该分选装置的分选效率高,节省了大量的人力资源。同时,它可以长时间持续工作,相比于人力,其工作可靠性更高,稳定性更强。在此基础上,可将其改造成自动分拣机、物流分拣系统等,为人们的日常生活提供服务。

1总体结构设计

本文设计的分拣装置主要由传输部分、分拣部分以及控制部分等组成,其中最重要的部分是控制部分。电动机采用交流减速电机,传送带由电动机驱动,这两个装置构成带式水平输送机,此装置能够将料块匀速平稳地送到自动分拣部件:传感器分别采用电容、电感以及颜色传感器,气缸选用单作用气缸,这两种装置加上滑道共同组成了自动分拣部分:控制部分的核心是PLC,它可以接收各物料传感器的信号,并根据要求分别控制传送带电机和各电磁阀。图1为系统硬件结构图。

2硬件设计

基于PLC的材料分拣装置实物如图2所示。

2.1传感器

电感传感器和电容传感器分别选用LJA18M-10D1电感传感器和艾托森M12-NPN常开电容传感器,分别用来检测铁物料和铝物料。当有铁质物料靠近时,电感传感器内部产生电磁感应,将检测到的信号转换为电信号传送到PLC中。颜色传感器选用E18-F10NK-NPN,可检测到红、黑、白和原木色。

2.2(气动）电磁阀

电磁阀是一种具有电气转换功能的装置,与电气控制部分和气动执行部分相连。通过电磁阀可以将电信号转化为气动信号。电磁阀接通时,磁铁线圈通电后产生吸引力,将电磁阀中的阀体吸合,气体可以通过电磁阀流向气缸,使气缸动作,实现分拣功能。

2.3空气压缩机

空气压缩机是该装置不可缺少的部件,它是一种气动发电装置,将电动机的机械能转换成气压能,压缩机的选择取决于气动系统运行所需的压力和流量。由于本实验不需要提供电磁阀过大的压力（能弹出物料即可）,故将气压调整为0.2MPa左右。

本文通过分析该分选系统的工作要求,选取了标准的维普德尔工业机械系列gl-2.0涡轮空气压缩机。

2.4电动机

电动机种类繁多,根据电动机结构和工作原理,可将电动机分为直流电机和交流电机,其中交流电机又可分为异步交流电动机和同步交流电动机。异步电动机具有结构简单、制造成本低的优点,而且工作效率高,运行可靠,普遍用于各种产业。因为本文设计的系统容量较小,所以选用2GN-100K交流减速电动机。

3软件系统总体设计

3.1分拣系统的1/o地址分布

该分拣装置系统的I/o地址分布如表1所示。

3.2PLC梯形图设计

PLC梯形设计图如图3所示。

I0.1接电感传感器,I0.2接颜色传感器,I0.3接电容传感器,传感器检测到的信号传入到PLC的1端口:o0.0输出端口连接电动机,根据1端口的状态控制电动机的状态,o0.1、o0.2和o0.3分别接单作用气缸,用来控制气缸动作,实现材料的分拣。

当传感器检测到材料时,1端的输入端口起作用,在开关开启的状态下,o0.0和传感器对应的输出部分得电,电动机停转,同时气缸动作,分拣物料,分拣完成后,气缸自动收回。网络口2和网络口3原理同网络口1。

4结语

在传送带上放入多个物料时,分拣系统能成功分拣物料,经过多次试验,本装置仍存在部分误差。

误差分析:(1）颜色传感器灵敏度不高,无法准确识别一些颜色物料,对此的解决办法是更换灵敏度高、性能更好的传感器。(2）物料经过传感器时,不能及时被推到物料滑道中,对此的解决办法是适当降低传送带的速度或将传感器的位置适当往前调。(3）当气缸产生的压力过大时,会将物料弹出滑道,对此的解决办法是安装气压调节阀,通过气压调节阀调节输入的气缸压力,减小弹出力度。