机电一体化设备组装与调试中物料检测的方法探究

季敏立

（张家港开放大学，江苏 张家港 215626）

机电一体化设备组装与调试中物料检测的方法探究

季敏立

（张家港开放大学，江苏 张家港 215626）

以亚龙235A设备为教学平台，本文从编程思路和编程方法两个方面，对机电一体化设备两个重要编程环节进行了探讨，总结了传感位检测法，定时定位、传感位组合检测法两种检测物料性质的编程技巧，解决了许多复杂控制系统的编程问题。

PLC；光电传感器；电感传感器；光钎传感器

一、PLC及机电一体化组装与调试比赛

PLC应用面广，功能强大，使用方便，已经成为当代工业自动化生产的主要支柱之一。现如今，每年由教育部主办一次全国职业技能大赛，于是大部分职业学校参与了这项活动。本人承担了机电一体化设备组装与调试的技能辅导教学工作，在几年的教学实践中，和学生共同研究、探讨了各级各类竞赛试题。试题变化趋势是由简单到复杂，涉及的新知识、新技术在增多，难度在加大。但是无论怎么样变化，本人认为只要抓住几个编程重点，基本上就能编制出符合控制要求的PLC程序，从而实现自动控制。

YL—235A型机电一体化设备是各级各类技能大赛指定产品，配备了生产实际中典型的皮带输送机、机械手和送料装置、PLC模块单元、变频器模块单元、触摸屏模块单元、电源模块单元以及各种传感器等。综合运用了光电控制、气动控制、PLC控制、变频器控制等控制技术，承载了真实的生产性能。与传统的PLC实验箱相比，学生更加感兴趣，能让学生真正学以致用，切合当前职教教学改革要求，深受职业学校师生欢迎。

从2007年开始，机电一体化设备组装与调试设置了全国性的比赛，以后的每一年试题都在不断地变化，比赛试题的量、难度都在不断地增加。而能够快速、可靠地检测出物料性质（金属工件，白色、黑色塑料工件），以便进行不同类别的处理是整个比赛任务的编程基础，也是完成整套题目的关键。传送带示意图如图1所示。

二、传感器、定时器相结合，快速可靠检测物料性质

为了检测物料性质，同时也为了对物料进行定位。YL-235A型机电一体化设备配备了一个光电传感器（能检测本设备所有物料，但有不同的检测距离）、一个金属传感器（仅能检测金属元件）、两个光纤传感器（通过灵敏度调节，可以区分出白色、黑色塑料工件）。这些传感器的安装位置、检测灵敏度可以根据实际控制要求而定。一般有以下三种情形：

（一）第一种情形：要求物料经过所有传感位后被分类处理（如2008年国赛题）

1.传感器安装位置及要求

入料口——光电传感器；A点位——电感传感器；B点位——光纤传感器（能检测金属元件、白色元件）；C点位——光纤传感器（能检测所有物料）；D点位——利用定时器定位（不安装传感器）。

2.检测物料性质方法：传感位检测法

也就是物料传送过程中，A点电感传感位仅能检测金属元件；B点传感位可以检测金属元件和白色塑料元件，但是不能检测黑色塑料元件；C点传感位可以检测任何性质物料。通过在三个传感器联锁控制关系，从而最终确定物料性质。

检测物料性质梯形图程序1示例如图2所示：X20表示A点传感器；X21表示B点传感器；X22表示C点传感器；M1表示金属物料；M2表示白色物料；M3表示黑色物料。

（二）第二种情形：要求在入料口和A点电感传感位间检测出物料性质（如2007年国赛题）

1.传感器安装位置及要求

传感器安装位置与第一种情形相同，但是两个光纤传感检测灵敏度应该调成能够检测所有物料。不需要它们来区分白色塑料、黑色塑料元件，在此仅发挥准确定位元件的作用。

2.检测物料性质方法：定时器、传感器组合检测法

图1　传送带示意图

图2　检测物料性质梯形图程序1

图3　检测物料性质梯形图程序2

充分利用入料口的光电传感器对于不同颜色物料检测距离差异很大的性质工作。首先调节入料口光电传感器检测灵敏度，使其对黑色塑料件的检测距离在5厘米之内。对金属、白色塑料元件的检测距离在18厘米以上（A点左边）。然后在入料口左边大于5厘米处和A点右边之间用定时器确定一点E，要求入料口光电传感器检测不到在E点的黑色元件，但是可以检测到白色塑料元件和金属元件。这样通过定时器定位法，在E点就可以区分出黑色塑料元件和白色塑料元件（或者金属元件）。最后，采用定时器定位法、传感器检测相结合的方法，在A点进一步区分出金属元件和白色塑料元件。在入料口光电传感器和A点电感传感位之间，完成区分物料性质的任务，使物料的高效分拣处理成为可能。另外，光纤传感器的位置可以根据需要确定，可以安装在入料口和电感传感器之间，因为此时它们并不发挥检测物料性质的作用。如果是手工放置物料，那么手工放置物料的范围一定要限定，否则定时器定位法检测会出错。

检测物料性质梯形图程序2示例如图3所示：X23表示入料口传感器；X22表示金属传感器；M1表示记忆金属物料；M2表示记忆白色物料；M3表示记忆黑色物料。

（三）第三种情形：传送过程中，需要判别多个物料中同一种物料的个数（如2009年国赛题物料检测工序）

1.传感器安装位置及要求

电感传感器、两个光纤传感器（灵敏度调节成能区分黑色塑料元件、白色塑料元件），三个元件可以自由排列组合。此处不妨还按照第一种情形传感器的安装顺序排列，以此来阐述下面的内容。

2.检测物料性质方法

首先让四个物料依次通过三个传感位，然后根据三个传感位传感器检测记忆的物料个数，采用多个功能指令相配合的办法，判别出各种物料的个数，具体有三步。第一步，利用INC加1功能指令，将各个传感器检测到的物料个数信息累加起来，存放在各个数据寄存器D中。第二步，利用SUB减法功能指令，将各个数据寄存器中的数据相互进行减法运算，并将运算结果存放在不同的数据寄存器中。第三步，根据各个数据寄存器中存放的减法结果，判别出同种性质物料的个数，这个过程需要借助CMP触点比较功能指令，接通相应的辅助继电器M，作为下一步处理物料的转换条件。

通过不断的研究、总结，才能掌握编程方法，提高编程能力。在PLC编程这一领域，我们只有不断进取、不断尝试、不断突破，才能适应不断发展变化的新技术。

［1］刘建华.三菱FX2N系列PLC应用技术［M］.北京：机械工业出版社，2010.

［2］杨少光.机电一体化设备的组装与调试［M］.南宁：广西教育出版社，2014.

G718.5

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1673-0046（2016）7-0180-02