基于 PLC 控制的物料自动分拣系统

陆家琛 王伟* 沈阳工学院机械与运载学院

PLC是可编程控制器的英文缩写。它是一种智能化的工业控制装置。本文使用PLC对物料的智能分拣系统做一研究

本研究综合分析各类自动分拣系统运行情况，将自动分拣系统的功能概括为上料、皮带输送、机械手搬运、分类仓储以及启动、停止、复位和警示五大内容。自动分拣系统包含上述所有或者部分内容。

1 上料功能

通常，待分拣的工件都会被集中放在工件库中。自动分拣系统检测到有工件需要被分拣时，将工件推至皮带输送线，称为上料。

2 皮带输送功能

当工件被推出后，皮带开始输送工件。工件经过各类传感器，传感器把检测到的工件属性信号( 如颜色、材质等，具体需根据系统功能的要求配置) 传给控制系统，为分类仓储做准备。

3 机械手搬运功能

部分自动分拣系统涉及的空间位移复杂，单靠皮带传输不能一次性传送到指定位置。因此，本研究需要机械手协助搬运工件，把工件送皮带直接转移到下一个皮带或者运料小车等分拣搬运工具。

4 分类仓储功能

工件根据1.2节工件属性信号，通过分拣搬运工具把工件运送到指定的仓位置，实现分类仓储。目前，常用的有挡板式、浮出式、倾斜式、滑块式和推盘式等分类方式本研究根据工程应用中工件的大小、易碎性、表面粗糙程度进行选择。

5 启动、停止、复位、警示功能

系统上电后，需要进行复位，即点动“复位”按钮，清空料台、皮带上的工件( 由上一次系统突然停止运行造成的) 。系统需要设置警示灯显示工作状态，以提醒工作人员。

6 主程序框

图 1 主程序框图

为了清晰表示各机构的逻辑控制和先后运行顺序，本研究绘制的程序框图如图1所示。本研究以主程序框图为主线，编写模块功能，进行模块衔接、综合调试。

自动分拣系统接收到复位信号或者启动信号，开始运行，标记为“运行”状态。根据分拣系统的模型以及主程序框图，下面分析产生输出信号的运行状态要求。

上料气缸电磁阀上料要求： 启动后，在已完成上一个工件分拣的基础上，上料光电传感器有输入信号，延时 2 s 后，上料。

上料到位后，下降到位后解锁。

警示灯绿亮： 有启动信号；

警示灯红亮： 没有启动信号；

警示灯黄亮： 10s内上料光电传感器没有接收到输入信号。

分拣电磁阀动作要求： 运料小车达到指定的仓储口。

机械手旋转要求： 手爪夹紧工件并上升到位，旋转电磁阀动作并自锁； 手爪旋转到运料小车上方并下降到位时，解锁。

下降要求： 工件到达皮带终点，升降电磁阀动作，直到夹紧工件； 或手爪旋转到位并完成 2 s 延时，升降电磁阀再次动作，直到手爪松开工件。

抓紧要求： 手爪初次下降到位，气爪电磁阀动作并自锁； 手爪旋转到位。

7 结论

本研究在天煌 THJDQG-1 光机电一体模型机上进行了试验，结果显示可以实现上料分拣全过程的自动化。研究结果表明，通过 PLC 控制，可以很好地实现分拣系统的位移控制、时间控制，提高工作精确度。再配合变频器控制单相异步电动机，使系统具有省电节能、舒适、寿命长、安全可靠、静音等优点 。在实际应用中，可采用其他传感器( 例如电子标签扫描器等) 代替模型中的传感器来实现具体的分拣要求； 通过改变模型机中的传送带以及步进电机的运动轨迹、仓储设备的结构来满足具体应用中的经济性、便捷性要求。此外，研究者还可以使用旋转编码器精确控制工件在传送带上的位移。

［1]唐四元，鲁艳霞．现代物流技术与装备［M］.2版．北京：清华大学出版社，2011．

［2]于昊．PLC 在材料自动分拣系统中的应用［J］．煤炭技术，201130(12).

［3]陶跃珍，王东．啤酒瓶自动检测系统的设计［J］．机械，2010，37(10) ．

［4]陈照强，马琳，张绪鹏，等．一类规则形状物品的自动分拣原理［J］．山东轻工业学院学报，2010，24( 4) ：

［5]郑燕华. PLC 控制系统与智能化中央空调［J]．建筑与设备，2011(5)：63-66．