基于步进电机驱动的环形传输分拣系统设计探讨

王建华

（湛江市技师学院 广东·湛江 524037）

0 前言

近几年，在自动化技术的落实下，工业生产已经开始利用机械取替员工进行传输，尤其是在物流传输上，已经开始构建环形传输带。但以往应用的传输带过于老旧，分拣效率极低，物料分拣情况也不够准确，这样就会导致生产质量有所下降。因此，相关人员可以在设计环形传输分拣系统时，将步进电机作为基础，将PLC技术作为核心，再加上触摸屏的加持，便可实现快速且准确的物料传输。

1 基于步进电机驱动环形传输分拣系统的基础要求

1.1 控制要求

在基于步进电机驱动环形传输分拣系统开始运行时,对于管理控制有以下几方面的标准要求：(1)本机可在物料挑拣时，直接在等待分拣的传送物料槽中查出带有颜色的物料；（2）可在等待分拣传送物料抵达传送工作平台后，使用一个等待分拣传送式的机械手启动继续搬运，待传送式的皮带机立即启动停止等待传送机的运行。

1.2 运行要求

正常进行准备测试工作，首先将在两辆物料仓中间的一辆物料驱动减速部件，推入一辆带有皮带的整车内，并使一辆物料驱动车，在减速到达一辆整车物料减速时的停止点后，以20Hz的减速继续运行，并同时继续进行一辆皮带车的材质材料纯度试验检测、颜色材料纯度试验检测。若料仓中存放点的分拣数量平均值长度小于2时，由系统自动发出报警停机消息自动信号，报警自动信息信号指示灯以2Hz的一定频率连续两次闪烁，提示整个仓库系统工作人员在对此物料库进行分拣、入仓以及储备保存时，对于物料的处理能力存在不足，当料仓中的物料存放点完成分拣储存后，由该仓库系统自行暂停继续分拣，同时系统发出报警消息信号后该指示灯自动熄灭。

2 基于步进电机驱动环形传输分拣系统的设计结构

2.1 光电传感装置

它通常是一种用于检测塑料仓中液体是否包含有弹性物料的，主要是通过自动调节外部物料旋钮位置，自动判断在物料仓中内部是否已经存有某种物料。当两个模式开关切换段的开关通过切换进行连接时，调节段的感光按键旋钮，只有当反射光输出强度大于其外部开关设定值时，输出调节段控制电路中感光晶体管才有机会开始有信号输出，发出信号；反之，当两个模式开关切换段的开关通过切换进行连接时，调节段的感光按键旋钮只有当反射光输出强度大大小于其外部开关设定值，才有机会开始有信号输出，发出信号。

2.2 电感传感装置

电感式位置传感器，一种通过开关电磁量测器输出的物体位置判别传感器，主要是应用于磁性金属与非磁性金属介质物体的位置判别。由plc高频振荡电路和高频放大控制电路部分组成。开关电路通电以后就会产生强大磁场，金属等等物体相当接近该电路磁场后就会产生电磁涡流驱动效应，在相互作用下，使内部开关电路控制参数发生变化，控制驱动开关电路通断。

2.3 数字传感装置

它主要是一种用来精确检测颜色工件的各种颜色，若两个测量器的值误差大于(可以选择低或高电平送入输出)，或其值小于(可以选择高或低电平送入输出)这一设定值时，经过功率放大器各个单元间的放大即可形成并将高低输入电压水平信号输送至每个plc的一个输入端。通过自动调节功率放大器控制单元上的两个功能键使它可以自动修改针对两种对比度的参数，从而利于区分具有更多不同种类的叶片颜色。

2.4 变频装置

变频器的主要任务也就是把网络电压和电网频率之间恒定的三相电网网络电压，变成网络电压和电网频率之间可以协调的三相交流电。安装时在低压电源和单相变频器之间通常需要接入一个低压电源断路器和接触器，以便在电源发生断路故障时用户能迅速安全切断断路电源；同时变频器和单相电动机之间一般不可以允许电源接入接触器；同时变频器电源输出的一侧不可以允许电源接高压电容器，也不可以允许电源接入高压电容式下的单相变频电动机。变频器的电流选型装置应严格遵循变频控制系统对象的实际工作使用环形的特定要求，电动机额定工作电流条件一般为三相工频交流电，额定工作电压为380v，功率为1kw，因此直流变频器一般选型为FR-E740-1.5K。

2.5 气压元件

一般气压控制系统主要由：方向运动控制元件、气动系统执行控制元件、各种类型气动系统辅助控制元件、气源器和净化器等元件部分组成。(1)采用方向切换控制元件，采用方向电磁力的控制方式换向阀(以下简称方向电磁阀)，它主要是通过利用电磁力的相互作用，实现电磁阀的方向切换以此来控制缸内气流的一定流动量和方向；(2)汽缸气动系统执行控制元件采用气缸，是气动控制系统的主要执行控制元件之一。它主要是将一种压缩空气的内部压力通过能量来转换成作为注油系统的空气动力和节能；(3)气动注油辅助控制元件，是气动喷油的专用辅助装置。它以进行空气润滑为主要动力，使空气润滑油经雾化后，变成大量的气流，并随着气流进入一些需要空气润滑的机械部件，达到空气润滑的主要目的。消声器的消音作用主要是有效降低排气噪声，它主要是通过增加阻尼或直接增加车内排气流动面积作用来有效降低车内排气流动速度和排出功率，从而有效降低排气噪声的。管道上的连接件和它是设备连接和组成一个完整的气动机械控制动力系统必不可少的重要元件。

3 基于步进电机驱动环形传输分拣系统的设计要点

3.1 端子设计

针对本系统应用的子系统选择plc不同端子输入型号，对每个端子输入输出口和每个输出口的不同端子型号数量，可以进行适当性的合理分配，分配详情如下表所示：

气缸伸出限位/X6推杆伸出限位/X5 气缸电磁阀/Y5色标传感装置/X4 推杆电磁阀/Y4材质传感装置/X3 推料电磁阀/Y3推料伸出限位/X2 顶料电磁阀/Y2检测传感装置/X1 方向信号端/Y1顶料传感装置/X0 脉冲信号端/Y0输入端子分配 输出端子分配

3.2 触摸屏设计

本系统在实际工作设计过程中，为了有效加强人机控制台与界面的交互操作，设定了一个人机交互控制界面，触摸屏上共分别给出四个控制界面，分别为用户欢迎控制界面，启动控制界面，运行控制界面，触摸屏操作界面。

3.3 回路设计

本系列驱动控制系统，主要涉及多个分别采用双动电磁阀方式进行驱动控制的双通四作用线圈驱动系统气缸，采用一个两位三通双动单通双作用线圈齿轮控制驱动电磁阀、四个两位五位三通双动单通双作用线圈齿轮控制驱动电磁阀、一个两位单通双通四作用线圈控制驱动气缸以及四个两位双通单通四作用线圈控制驱动气缸。

4 基于步进电机驱动环形传输分拣系统的最终测试

4.1 测试传感装置

首先，光感应传感器检测调试：在光或传感器的底部在传送带上方，放在顶部的金属材料，改变移动传感器固定光上方联合螺母下方位置，使光传感器联合低于上面的金属材料，在金属导体移动接近光，使用变量电磁场由于金属导体和光通信的互感作用原理，利用触发器或光源信号从传感器输出开关启动时，对光源进行非接触式检测，对金属材料进行调试。其次，长反射式自动光电开关传感器：在光电传输线束在所有材料激光探测电路，当对象被激光光电传感器照射，传感器自动收集物体的反射光，触发光电开关信号检测电路的正常工作。最后，数字光纤测量传感器的测量和调试：是利用光纤传感器中的调制器对被测光源的相关参数数据进行放大、解调和输出，达到光纤检测和测量的目的。

4.2 测试系统软件

将整个程序进行编译，通过上下位机的网络连接使用电缆把整个程序进行下载安装到plc中。刚刚编写好的测试程序，或多或少可能总会有些基本错误，若要及时发现排除这些问题，减少整个系统现场离线调试的成本工作量，确保整个系统在现场能够做出正确的问题反映，需要定期进行多次离线现场测试。测试时在电路对应的两个I/O口上应给出输入指示信号，观察指示输出电路指示灯的工作状态，若指示输出和测试程序设置要求输出不符，立即对其进行电路故障检查排除，确保测试程序正确。利用主机编程编译软件进行输入通信程序并将这台电脑与plc机器相连接，进行主机通信，通信成功后立即打开通信程序后并进行主机在线系统调试，检查实际系统运行工作情况。

5 结束语

综上所述，通过这种方式设计的环形传输分拣系统，不仅设计过程较为简单，还具备一定可行性、稳定性以及可靠性，当系统投入应用后，完全可以根据各种材质与颜色展开分拣工作，从根本上达成全自动的物料分拣目标。除此之外，在该系统中还能灵活运用现有资源，符合工业生产的一切标准，节省更多物资与人资。