基于PLC的分拣控制系统项目教学研究

肖蕾蕾　史二娜

摘 要：大小球分拣控制是“可编程控制器原理及应用”课程中的一个重要教学任务，通过学习此项目，使学生掌握顺序功能图及顺序控制指令，掌握使用顺序功能图法设计系统程序。在教学过程中，让学生作为主体，以工作过程为引导，采取项目教学模式培养学生在信号与机电控制系统设计以及设备维修等岗位的工作能力。

关键词：PLC；大小球分拣控制；项目教学

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.183

0 引言

随着现代科技的发展在工业生产过程中，经常需要对产品进行分拣和分类存放，大多企业生产线都采用了物品分拣设备，利用分拣系统进行物品自动分拣，并利用输送机将分拣出的不同类产品传送至相应工位，这样不仅很大程度提高了劳动生产率，而且促进了整个生产线的自动化发展。因此被广泛应用于电子通信、机械制造、冶金和轻工业等多个部门。

分拣系统是利用机械手模仿人手和手臂的某些功能性动作，在生产上用以按固定程序抓取、判断种类，搬运自动操作装置。分拣系统特点是可以利用PLC（可编程控制器，Programmable Logic Controlle）编程来完成各种预期动作，兼有人手和机械的优点。

1 项目任务

按照课程教学大纲的实施，培养学生掌握信号控制系统设计和相关设备维修能力，掌握顺序功能图法设计梯形图，掌握分拣系统在电气控制领域的应用，根据教学任务， 本课程设置一个大小球分拣控制系统教学项目。系统控制要求如下[1]：

（1）原位指示。当机械手位于左上角处，即上限位开关SQ4及左限位开关SQ1接通时，原位指示灯HL1点亮，系统准备就绪。

（2）启动。按下启动按钮SB0后，机械手开始下降，当机械手下降到位时，下限位开关SQ5接通，停止下降。

（3）抓取。安装在机械手末端的夹具加紧，时间为2S，并由夹具上的限位开关SQ6判断所夹的球。当夹住大球时，SQ6接通；当夹住小球时，SQ6 断开。

（4）传送。机械手夹紧球后开始上升，当达到上限位时，SQ4接通停止上升，开始向右移，如果为小球则右移至SQ2处停止并下降，如果为大球则右移至SQ3处停止并下降。

（5）下降至下限位开关SQ5接通时停止，并开始放松夹具，时间为2S。

（6）放下球后，机械手开始做返回原位运动。回到原始位置停止，一次运动结束。

在这个项目中，要求学生掌握顺控指令并且会运用顺序功能图法设计系统。

2 任务实施

根据该项目任务和要求，学生按照三人分成小组，每组按照以下步骤实施任务，并能独立完成每一步任务。

（1）进行系统I/O分配。根据控制系统的的动作过程，完成I/0分配表，如表1。

（2）画出顺序功能图。分析控制要求可知，在大小球分拣的控制过程中，对于任意一种球来讲，抓球、传送、释放的过程是一个严格的顺序控制。所以项目采用顺序功能图法设计程序。要求学生会画出顺序功能圖，并应用顺控指令完成梯形图的编写。

（3）画出PLC外部接线图，完成外部接线。由PLCI/O表可知，大小球分拣控制共需7个输入和6个输出端子，选用西门子S7-200系列的CPU226机型，完全能满足本系统I/O点数需要。要求学生画出PLC外部接线图，并能完成电路连接。

（4）编写梯形图程序。每组学生根据本项目控制任务的要求，按照图中大小球分拣的顺序功能图完成梯形图程序的编写。

（5）程序软件调试。每组学生编写好控制梯形图程序后，还要完成程序运行、调试，这是程序设计很重要也是必须进行的步骤。

1）编写好程序后，使用软件先进行程序编译，编译通过后，再将正确的程序下载至PLC。

2）打开气泵电源开关，进行气路调节，主要观察气压大小和气路方向是否满足要求，并进行正确调节。

3）运行程序，先进行总体调试：按下启动按钮，观察机械手动作是否按顺序功能图规定按顺序完成控制功能。若动作有误，则根据监控进行程序调试，及时修改梯形图程序并完成下载，直到考虑各种可能的情况下，输入信号和输出信号之间的控制关系完全满足系统提出的所有控制要求。完成分步调试后，再重新按下启动按钮，系统运行一个周期动作后，返回初始位置，运行、调试完成[2]。

3 项目评价

每组学生在规定时间内完成项目后，每小组同学首先介绍本组项目完成的进度，进行自我评价。再由教师对每一组项目进行验收，查看完成情况，并按标准给出评价和打分，最后教师进行教学总结。

4 结束语

通过大小球分拣控制项目教学，使学生熟悉顺序控制设计法的设计思想和方法，掌握顺序功能图的绘制，熟练西门子PLC编程指令。以学生为主体，以工作过程为导向，培养学生在机电控制系统设计及维修岗位的工作能力，提高学生自主学习和实践能力，并且提高学生团队协作能力，教学效果良好。

参考文献：

[1]刘美俊.西门子PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2017

：128-130

[2]何惠湘.基于PLC的机械手控制项目教学研究[J].无线互联科技，2017（22）：92-94