浅谈物料分拣系统中物料判别的PLC程序设计

陈柳栋+++罗伟祥

摘 要：物料分拣系统（光电一体化装置平台）可以分为物料检测，物料识别，再到物料分拣三个基本过程。物料检测识别是物料分拣的基础。物料检测识别可以通过不同的传感器进行检测，并通过PLC程序设计进行区分识别，判别物料去向。

关键词：物料分拣；PLC；传感器

0 引言

如图1所示，物料分拣系统（光电一体化装置平台）主要包括三菱PLC、变频器、减速电动机、机械手、传感器和传送带等构件。物料分拣的第一步是要对物料进行检测然后判别，再根据判别结果送往不同的料槽或者料台，并根据要求进行处理。物料检测判别可以通过电感传感器、光纤传感器等感应器检测，并通过PLC程序设计，按照工程要求进行识别。物料检测判别的程序设计是否正确，考虑是否周全，直接影响着整个分拣系统是否能够按照要求正常进行。接下来我们通过案例来共同探讨物料判别的PLC程序设计。

1 物料检测传感器

电感式传感器：传感器型号为NSN40-12M60-EO，其内部用电磁线圈作为感应元件，利用电磁感应原理能产生信号，能够非接触式检测金属目标物，有金属目标物接近它时产生信号输出。

光纤传感器：光电传感型号为E3X-NA11型光纤传感器，属于光电传感器的一种，它时把发射器发出的光线用光导纤维引导到检测点，再把检测到的光信号用光纤引导到接收器来实现检测的。白色塑料和金属物料经过光纤感应器时，会有信号输出，而黑色塑料则需要调整放大器灵敏度来实现检测，产生信号输出。

根据图1，传感器组从右至左，分别为：光纤传感器1（白色物料传感器）、金属传感器和光纤感应器2（黑色物料传感器）。

2 物料判别要求

2.1 物料

分别有金属、黑色塑料、白色塑料三种。结合图1，三个感应器并排一起，对传送带运输的物料进行检测，再通过PLC程序设计进行归类，判别不同的走向。

2.2 归类

要求如下：本次我们只是对物料判别进行探讨，不对整个分拣过程进行讨论。所以将要求简化如下：

（1）单个物料识别：放入单个物料，进行识别，检测完毕后再进行下一个。

（2）连续两个物料组合识别：当放入两个金属元件时，归类为A类物品；当放入两个白色塑料元件时，归类为B类物品；当放入两个黑色塑料元件时，归类为C类物品；当放入一个金属元件、一个白色塑料时，归类为D类物品；当放入一个金属元件、一个黑色塑料时，归类为E类物品；当放入一个黑色塑料元件、一个白色塑料时，归类为F类物品。

3、PLC程序设计

3.1 输入分配表

根據简化要求，输入分配表如表1。

3.2 程序设计

（1）单一物料检测

如果只是单一对黑白金三种物料进行检测，我们可以通过X20～X22，分别将M20～M22置一，并通过互锁的方式辨别出以上三种不同物料。参考程序如图2所示，其中M30为白色物料标签，M31为金属物料标签，M32为黑色物料标签。图2的程序

如果黑色物料传感器不安装在最左边，则可以根据工程实际情况，增加一个定时器T，时间为物料被检测到，并从传感器右边传送至左边最后一个物料传感器时所花的时间。程序只需要在图2程序第6步后稍作修改，增加一定时器，并在图2程序上的第6、10、12步串联一个常开定时器即可。修改后的程序还要根据实际项目要求做好循环识别，即在完成识别任务后，将定时器TO进行清零操作，这样才能有效循环识别。

（2）连续两个物料组合判断

连续两个组合（有间隙）识别相对单一物料是别难度较大，采用以上的方法较为困难。在这里，我们可以对连续两个物料组合经过传感组的发生的信号输入进行分析。如果两个黑色物料组合经过传感器组时，黑色物料传感器产生两个脉冲输入信号；两个为白色物料组合经过时，白色传感器和黑色传感器分别都可以检测到两次，共计产生4个脉冲信号；两个为金属物料组合时，三个传感器都可以检测到信号，共计6个脉冲信号，以此类推。下面我们分别将X20～X22信号分别对应送至给C0～C2。分析总结如下：

根据表格1，可以看出，不同组合对应的C0+C1是有差异的，其中黑金两种物料和双白两种物料组合总数一致，CO+C1都是2，但是可以通过C1的数据进行区分。这样，6种物料组合就很明显区别出来了。参考程序如图4所示。

如果黑色物料不是排列在传感组最左边，则需要调整图4程序的第15步，可以通过时间定时器来触发CO与C1相加，并且要根据传动带的实际运行速度确定时间。除此之外，还要考虑连续放入两个物料之间的间隙。间隙不同，定时的时间也会有差异，简单加上定时器做触发容易出现物料组合识别问题。那要怎样做修改，才能够将物料间隙的不确定性的影响保证在可控范围内呢？接下来一起的来探讨下。假如将传感器组最左边修改为白色物料传感器，最右边修改为黑色物料传感器。我们可以充分利用黑色物料传感器的特点，因为不论哪种物料经过它，它都可以检测得到。根据这样的特点，时间定时器可以在第二个物料被黑色物料传感器检测到后，触发开始定时，时间则为物料从传感组最右边走到最左边所花的时间，这个时间段相对比较稳定，不受两个物料间隙影响。假设物料从传感器组的最右边走到最左边时间为3s，我们可以对图4程序的第15步做简单修改，如图5所示。

4 结束语

以上探讨仍有很多不足，考虑仍有很多不够细致的地方，需要本人不断的在实践中去改进和优化。此次的参考程序相对较为简单，在实际项目中，需要根据工程需要做相应修改，以便更好的衔接其他程序模块，完成整个项目要求。