PLC在自动分拣系统中的应用研究

何小英（四川城市职业学院,成都　610000）



PLC在自动分拣系统中的应用研究

何小英
（四川城市职业学院,成都610000）

摘 要：当前很多企业都是用人工来分拣货物，不仅效率低下，成本也相对高昂，难以满足企业生产力提高的需求。为解决这一缺点，各种基于PLC技术的自动分拣系统应时而生，通过传感器、气动装置等的联合使用，可以实现对不同材质、不同颜色的材料进行自动分拣，具有较高的应用价值。本文将简述自动分拣系统的功能，分析其硬件系统的基本组成，从而探究PLC在自动分拣系统中的应用。

关键词：PLC；自动分拣；结构；应用

1　自动分拣系统功能分解

1.1上料功能

通常待分拣的工件都会集中在仓库中，而使用人力进行运输上料无疑又是增加了成本，这就需要自动分拣系统具有上料功能，能够将所有的工件自动运输到分拣处。此项功能的实现需要通过传感器来检测工件库中是否有工件，确认有工件后上料气缸将工件推出至皮带输送线，待分拣完成或者工件库中的工件耗尽之后气缸自动关闭。

1.2皮带输送功能

工件从仓库中被运输出来后，需要利用皮带的输送功能来使得工件进行下一步的分解步骤，而在输送的过程中传感器需要检测工件的属性，从而为下一步的处理收集数据。当工件被上料气缸推出后，PLC启动变频器带动三相异步电机，皮带开始输送工件。在工件经过了电感、电容等各种传感器后，工件的各种信息被传入至PLC系统，由系统来判断工件的材质以及颜色，从而为下一步的分拣发出信号，工件运输至分拣处后即停止移动。

1.3机械手搬运功能

在需要分类的部件较多或者分类的项目较多时，仅仅靠皮带传输难以将工件一次性运输到指定位置，这就需要用机械手来辅助搬运，在整个系统的设计中都是能够避免使用人力就尽量避免使用人力。当传感器检测到工件运输到皮带的终点时，机械手自动下降将工件抓住，然后通过其他轨道运输到另外的传输带中，机械手下降松开工件，然后上升返回原位，等待下一个工件的到来，如此重复往返。

1.4分类仓储功能

分拣系统可以将不同的工件进行详细的分类，而在分拣完成后需要将不同的工件进行归苦，需要通过搬运工具将工件运到不同的仓储位置。本系统装既可以应用机械手搬运直接搬到相应的仓储之中，也可以让机械手将分类好的部件运输到小车之中，PLC启动步进电机带动运料小车，小车运载工件到相应的储存位置，在指定位置卸下，然后回到原来的位置等待下一批工件的到位。

1.5启动、停止、复位、警示

自动分拣系统中必须要设置启动和停止的功能，再智能一点的系统就会有复位和警示的功能。在系统突然断电之后，皮带上的工件以及各机械手传感器等都会处在运动停止的状态，继续运行时难免会出现各种错误，此时就需要复位按钮，清空皮带上的所有部件。而警示功能则是在某一部分出现故障后亮红灯提醒相关工作人员及时处理。启动和停止则是常用的功能按钮，启动负责在需要时启动整个系统的运作，而停止则是在不需要进行运作时或者是在紧急情况下需要停止运作时暂停整个系统的动作。

2　硬件系统

2.1基本结构

待分拣的材料储存在井式工件库中，传感器判断工件库中有材料之后，由电机控制工件库向外输出工件至皮带上，由皮带上的传感器探测工件的材质以及尺寸、颜色等物理性质，然后由机械手进行分类或者转换到另外的运输系统中，分类后的工件依次存放进仓储室中，从而完成整个分类步骤。

2.2系统各部分的功能及元件选型

工件库是上料的场所，一般是手动将工件入库，由自动控制工件出库。工件库中的光电传感器可检测库中是否存在工件，检测到工件时系统开始运行，由气缸不断地将最下层的物料退入传送带中，一般设置为推入一定量的工件后就自动关闭气缸。由电动输送带来将工件运输至不同的部位进行分拣工作，电动输送带上布置有电感传感器、电容传感器等一系列的传感器，可了解传感器的各种信息，便于下一步的分拣。以分辨不同材料以及不同颜色的工件为例，本系统中采用了百斯特的BLJ18A4－8－Z/ B1Z 电感传感器来检测铁质材料，用欧姆龙的E2K－X8ME1 电容传感器检测铝质材料，用欧姆龙的E3S－VS1E4 颜色传感器收集工件的颜色信息，一旦传感器收集到了相应的信息，则对应的气缸开始动作将工件投入相应的滑道，由滑道运输到不同的仓储间，从而完成最主要的分类过程。

2.3PLC 的I/O 分配及选型

根据控制要求，输入应该有4个传感器信号，包括电感传感器、电容传感器、颜色传感器以及检测下料的传感器。相应地，有4个汽缸运动位置信号，每个汽缸有动作限位和回位限位，共计8个信号。输出包括控制电动机运行的接触器，以及4个控制汽缸动作的电磁阀。共需I/O点21个，其中12个输入，5个输出。考虑到预留的传感器信号及气缸信号I/O点，因此选择三菱FX2N－32MR的PLC作为主机。

3　软件设计

根据不同的功能可以设计不同的软件流程，其具体的操作流程为：接通开关后，首先检测料仓内是否存在工件，存在工件时检查气缸是否归位，了解系统是否能正常运行，气缸确定归位后可以让皮带开始转动，同时气缸不断的将料仓内的工件推出，通过皮带上各种传感器的探测将工件依照材质以及颜色的不同进行分类，不符合所有筛选条件的直接运输到其他仓储中。如果开始就检查到仓库内没有工件或者气缸没有归位，则整个系统不会运行，直至仓库内出现工件或者气缸顺利归位。

4　小结

当前物流行业属于人员密集型的行业，人工分拣的大量使用不仅效率低下，成本也相对高昂，而如今物流企业面临更大的市场竞争，企业想要获得长远的发展就必须不断提高自身的竞争力，降低生产成本。以PLC技术为核心的自动分拣系统能够提高分拣的效率，从而降低分拣的成本，对于物流企业来讲具有较大的应用价值，值得推广应用。

参考文献：

[1]付伟.PLC在材料自动分拣系统中的应用[J].制造业自动化,2012,34(06):136-138.

[2]于昊.PLC在材料自动分拣系统中的应用[J].煤炭技术,2011,30(12):31-32.

[3]雷慧杰,李正斌,张艳伟等.PLC和变频器在钢锭自动分拣系统中的应用[J].制造业自动化,2015(02):139-141.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.185