基于ＰＬＣ的自动分拣装置设计

许晓东 雷福祥 马雪亭

摘要：针对现有自动分拣装置运营成本高、维护复杂等问题，设计一种基于PLC的物料自动分拣装置控制系统，利用电感传感器对物料材质进行检测，自动分拣不同材质的物料。介绍自动分拣装置的原理，论述电气控制回路和装置运行程序的设计思路，为自动分拣装置的改进提供借鉴。

关键词：自动分拣;PLC;设计;自动控制;变频器

中图分类号：TP273    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2018）05-0007-03

随着社会的不断发展，企业对生产设备自动化的要求越来越高，自动分拣装置的应用极为广泛。目前生产企业采用的自动分拣装置成本高、维修复杂。为此，采用西门子CPU 224XP设计一套物料自动分拣装置控制系统，利用各型传感器对物料的材质进行检测，自动分拣2种不同材质物料，利用可编程控制器PLC控制物料分拣，能连续、大批量分拣货物，分拣误差率低，生产效率高。基于PLC的自动分拣装置结构简单、性能可靠，可为企业实现自动化生产提供适用装置。

1 自动分拣装置工作原理及结构

分拣装置工作原理为：对输送单元传送过来的已加工的工件进行分拣，使不同材料属性的工件被分拣到不同的料槽中。当输送单元送来的工件放到传送带上并被入料口光电传感器检测到时，变频器立即启动，减速电机带着传送带运转，将工件传送到分拣区进行分拣。

分拣单元主要由传送和分拣机构、变频器模块、旋转编码器、各类传感器（光电传感器、电感传感器、电容传感器）、接线端口、PLC模块、按钮/指示灯模块及底板等组成。按下启动按钮，将工件放到皮带的光电传感器前，光电传感器检测到信号，启动变频器。如果电感传感器检测到信号，旋转电磁铁进行旋转，将铝制工件导入料槽;如果电感传感器没有检测到信号，电容传感器检测到信号，旋转电磁铁不动作，尼龙工件落入料盒。分拣完成后，变频器停止工作，皮带停止转动。

自动分拣装置的硬件部分主要包括减速电动机、光电传感器、电感传感器、电容传感器、旋转编码器、西门子变频器、S7-220 PLC、传送带、旋转电磁铁及料槽等（如图1所示）。

2 自动分拣装置电气控制回路设计

2.1 电气接线原理

自動分拣装置控制系统的接线原理如图2所示。通过PLC控制变频器、变频器控制交流电机来实现相应动作。

2.2 变频器参数设置

将变频器P1000设置为2，选择频率设定值（模拟量），采用外部端子启动变频器。变频器运行频率为30 Hz。变频器参数设置见表1。

3 自动分拣装置运行程序设计

软件系统由STEP7软件控制。根据分拣装置控制要求设计分拣过程及各设备的操作内容。控制程序可分为3个部分：供料程序、输送物料程序和旋转电磁铁操作程序。分拣控制子程序入料口检测流程如图3所示，材料检测流程如图4所示，电磁铁动作流程如图5所示，启动流程如图6所示，变频器输入停止流程如图7所示，信号指示灯流程如图8所示。

PLC程序工作原理为：按下启动按钮I0.5，将工件放到皮带的光电传感器前，光电传感器检测到信号，I0.2得电，启动变频器Q0.4。如果电感传感器检测到信号即I0.3有输入信号，Q0.0输出，旋转电磁铁，将铝制工件导入料槽;如果电感传感器没有检测到信号，电容传感器检测到信号即I0.4有输入信号，旋转电磁铁不动作，尼龙工件落入料盒。分拣完成后，变频器停止，皮带停止转动。Q0.1，Q0.2，Q0.3分别控制信号灯输出。Q0.4输出，发出信号激发变频器DIN1。变频器运行P1001的设定频率30 Hz。

4 结语

PLC的逻辑处理功能越来越完善，液压系统模块与PLC控制模块协同配合能最大限度发挥PLC的精确控制能力。采用西门子CPU 224XP设计一套物料自动分拣装置控制系统，其硬件部分由西门子PLC、变频器、交流电机组成，软件系统由STEP7软件控制。物料分拣采用PLC进行控制，能连续、大批量地分拣货物，分拣误差率低，可显著提高劳动生产率。设计采用标准化、模块化组装，具有系统布局灵活及维护、检修方便等特点，应用前景广阔。

参考文献

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[2] 秦萍.PLC在自动分拣系统中的应用[J].价值工程，2015，34（36）：145-147.

[3] 王红梅.基于PLC与条形码扫描器的包裹自动分拣系统[J].机床与液压，2015，43（10）：158-160.

Design of Automatic Sorting Device based on PLC

XU Xiaodong， LEI Fuxiang*， MA Xueting

（Mechanical and Electrical Engineering College， Tarim University， Alar Xinjiang 843300， China）

Abstract： For the problems of high operation cost and complex maintenance of the existing automatic sorting device， a control system of the material automatic sorting device based on PLC is designed. The material is detected by inductance sensor and the material of different materials is automatically sorted. This paper introduces the principle of automatic sorting device， discusses the design idea of electrical control loop and operation program of the device， in order to provide reference for the improvement of automatic sorting device.

Key words： automatic sorting; PLC; design; automatic control; frequency converter