物料自动分拣系统中PLC技术的应用

崔勇

摘 要：物料分拣是农副加工、食品、医药和电子、化工行业中不可缺少的重要组成部分，为了提高物料自动分拣系统的分拣准确率，降低工作人员的劳动强度，拟设置以PLC为基础的物料分拣系统，能够有效提高物料的分拣效率，减少分拣误差，减少员工的劳动强度，具有较好的应用价值和前景。

关键词：PLC;物料;自动分拣

随着互联网技术的不断进步，工业生产过程中的自动化水平也呈现出不断升高的趋势。传统工业生产过程中所使用的人工分拣方式已经无法满足现代化工业发展的高要求，如果继续应用传统的分拣模式，在进行大批量和连续物料分拣时很容易出现高误差率，分拣效率低等问题。自动分拣系统包含了气动控制、人机界面和机械传动等，其中在自动化技术的实现中，可编程控制器技术起到了至关重要的作用，具有监视和自动控制作用，为了满足实际的环境需求所设计的相应的分拣系统。本文探讨了物料自动分拣系统中PLC的应用。

1.物料分拣控制系统整体设计方案

物料分拣控制系统是自动化生产线的重要组成部分，整个系统结构如图1所示。主要设备有PLC、变频器、传感器、三相异步电机、传送带以及气缸。主控设备PLC采用西门子SMARTSR30，传输系统有西门子变频器MM420和三相异步电动机驱动。

2.物料分拣系统工作过程

本文所设计的物料分拣控制系统需要实现的功能是PLC检测到物料口有工件放入，变频器起动，三相异步电动机驱动传送带将工件带人分拣区。如果为金属工件，铝制物料检测传感器动作，将信号传递给PLC，PLC驱动推料气缸1动作，工件被推到1号料槽;如果为白色塑料工件，白色塑料工件检测传感器动作，将信号传递给PLC，PLC驱动推料气缸2动作，工件被推到2号料槽;如果为黑色塑料工件，黑色塑料工件检测传感器动作，将信号传递给PLC，PLC驱动旋转气缸动作，工件在皮带的带动下进入3号料槽。图2所示为分拣控制系统结构框图。

3.物料分拣控制系统硬件设计

3.1 传感器

3.1.1物料口检测传感器、入库检测传感器

PLC检测到物料口放入工件，驱动变频器，进一步驱动电机运转，带动工件进入分拣区。物料口检测传感器用的是反射式光电接近开关。为了检测工件是否进入料槽，在1号料槽和3号料槽两侧安装的入库检测传感器是对射式光电接近开关。反射式光电接近开关的发射器和接收器在结构上是一体的;对射式光电接近开关的发射器和接收器是分离的，安装时处于相对位置。光电接近开关如图3所示。

3.1.2铝制物料检测传感器

物料分拣系统需要把金属工件和非金属工件区分，利用电感线圈产生的磁力线经过金属导体时，金属导体就会产生感应电流，反作用于电感传感器，从而改变电路参数这一现象。在传送带上方安装电感式接近开关，用于检测接近工件是否为金属工件。

3.1.3黑、白塑料工件检测传感器

物料分拣系统需要把黑、白塑料工件区分，利用黑、白塑料工件对光的反射强度不一和光纤传感器灵敏可靠，选用反射式光纤数字传感器。在传送带上方安装两个反射式光纤数字传感器，通过调节灵敏度来区分黑白塑料工件。反射式光纖数字传感器工作方式有两种，一种是光照度达到一定亮度值时传感器动作;另外一种是光线暗到一定下限值时动作。

3.2 PLC选择

本文设计的物料分拣控制系统，PLC控制器输入信号包括物料检测相关传感器信号、编码器信号、气缸位置检测信号、起动/停止按钮信号;输出信号包括控制气缸动作的电磁阀信号、变频器信号。设计过程中所应用到的PLC系统为西门子公司生产的S7-200SMART CPU SR30型号，此种型号的PLC控制器包含12个数字输出和18个数字输入，完全能够符合本次设计的具体需要。

4.物料分拣控制系统软件设计

（1）物料分拣系统具体控制要求如下：气源接通，PLC上电，设备就绪，运行指示灯黄灯常亮，否则以1 Hz频率闪烁;按下启动按钮，运行指示灯绿灯常亮，系统启动;当传送带入料口人工放下工件，被入料口传感器检测到信号时，变频器即可启动，驱动传动电动机以25 Hz频率把工件带往分拣区。

（2）如果工件为金属工件，则该工件被铝制物料传感器检测到信号，被推到1号料槽中，传送带停止;如果工件为白色塑料工件，则该工件被白色塑料工件传感器检测到信号，被推到2号料槽中，传送带停止;如果工件为黑色塑料工件，则该工件被黑色塑料工件传感器检测到信号，旋转气缸动作，进入3号料槽，传送带停止。工件被推入料槽后，分拣系统一个工作周期结束。仅当工件被推入料槽后，才能再次向传送带放入工件。

（3）如果在运行期间按下停止按钮，系统在本工作周期结束后停止运行。

5.系统调试

程序编写完成，气路检查无误，PLC就可以上电下载程序进行调试。在调试过程中需要注意以下问题：

（1）黑白塑料工件区分用到的光纤传感器的灵敏度需要多次调试才可以准确分拣;

（2）由于黑色塑料工件是依靠旋转气缸动作，在传送带的带动下进入3号料槽，因此变频器运行频率不宜过低，否则黑色塑料工件较难进入3号料槽，这时需要适当增加频率;

（3）调试时，1号、2号工件被推入料槽时，气缸压力过大，容易弹出料槽，需要调节气缸节流阀，减小气缸输出压力。

6.结束语

本文介绍了基于 PLC 的物料分拣控制系统的设计与实现，利用变频技术驱动传动系统，通过传感技术将不同材质（金属与非金属）、不同颜色 （黑白） 的工件送入不同料槽，进行自动分拣。采用PLC控制，使得系统控制可靠，可以连续大批量分拣货物，有效提高劳动生产率。系统结构紧凑，可以和其他自动化生产设备无缝对接，应用前景较好。

参考文献：

[1]陆家琛，王伟.基于PLC控制的物料自动分拣系统[J].数码世界，2018，（003）：308.

[2]李梦瑶.基于PLC的自动分拣系统的设计[J].时代农机，2018，000（005）：241-241.

（驻马店技师学院）