PLC在材料自动分拣系统中的应用

周天沛（徐州工业职业技术学院电气工程系，江苏徐州221140）

Application of PLC in Automatic Sorting System

摘要

为解决人工分拣货物劳动强度大、效率低等缺点，以PLC为主控制器，结合气动装置、传感器、位置控制等技术，运用梯形图编程，实现对铁块、铝块及不同颜色材料的自动分拣。系统具有自动化程度高、运行稳定、易控制的特点。并可根据不同对象，稍加修改本系统即可实现要求。

关键词：PLC，材料分拣，传感器

Abstract

To resolve shortcomings such as high intensity and low efficient about man－sorting goods,PLC was the master con-troller in the paper,and combines pneumatic device,sensing,Position control technology,program with the ladder－shape fig-ure,designing the automatic system that sorts out iron,aluminum and plastics and different colour．The device is characteristic of high automation,steady running,easy control,which can fulfill the requirement according to different situations with little modifications．．

Keywords:PLC,automatic sorting system,sensor

我国目前多数配送中心和物流企业采用人工分拣。为解决

分拣劳动强度大、效率低等缺点，笔者以PLC为主控制器，结合

气动装置、传感器、位置控制等技术，设计出材料自动分拣实验

装置，使用该实验装置进行材料分拣。

1基本功能及控制要求

本实验装置根据材料的材质不同来进行分拣，主要实现如

下3种基本功能。①分拣出金属与非金属；②分拣某一颜色块；

③分拣出金属中某一颜色块和非金属中某一颜色块。系统利用

各种传感器对待测材料进行检测并分类。当待测物体经下料装

置送入传送带后，依次接受各种传感器检测。如果被某种传感器

测中，通过相应的气动装置将其推入料箱；否则，继续前行。其控

制要求有7个方面：①有物料时，下料汽缸动作，将物料送出；②

电机运行，带动传输带传送物体向前运行；③当电感传感器检测

到金属物料时，推汽缸1动作将待测物料推入下料槽；④当电容

传感器检测到非金属物料时，推汽缸2动作将待测物料推入下

料槽；⑤当颜色传感器检测到材料为某一颜色时,推汽缸3动作

将待测物料推入下料槽；⑥汽缸运行应有动作限位保护；⑦下料

槽内无下料时,延时后自动停机。

2硬件系统

2．1基本结构

本装置采用台式结构，内置电源，有竖井式材料入料槽，滑板式产品出料槽，转接板上还设计了可与PLC连接的转接口。同时，输送带作为传动机构，采用直流电动机驱动，对不同材质敏感的三种传感器分别固定在网孔板上。整个控制系统由气动部件和电气部件两大部分组成。气动部分由减压阀、气压指示表、气缸等部件组成；电气部分由PLC、电感传感器、电容传感器、颜色传感器、光电传感器、直流电机、开关电源、电磁阀等部件组成。其外形结构、各传感器位置见图1。

2．2系统各部分的功能及元件选型

料槽是一个材料手动入库而自动出库的装置，底部有一个光电传感器。使用时可先将材料放入料槽中，此时光电传感器检测到料块时系统开始运行，启动输送带并由出库气缸将库内最底层料块推入输送带传送带。为了防止气缸的压力过大而导致材料被打飞，所以在出料口加了挡板。

电动输送带是由直流电机驱动的皮带式输送装置。

自动分选部分由电感传感器、电容传感器、颜色传感器、气缸及滑道组成。当传感器检测到相应料块时，对应的气缸将其推入相应的滑道。例如：当电感传感器感应到铁块时，对应的气缸动作，将铁块推入相应的滑道。其中电感传感器用来检测铁质材料，本文选用百斯特的BLJ18A4－8－Z／B1Z电感传感器。电容传感器用来检测铝质材料，本文选用欧姆龙的E2K－X8ME1电容传感器，颜色传感器主要是用来识别黄色的材料。本文选用欧姆龙的E3S－VS1E4颜色传感器。本系统同时预留了一个空余的气阀与气缸用来添加其它的传感器。用户可以根据自己的需求选择相应的传感器安装即可。

气源选择FB－0．048／7静音空气压缩机。

2．3PLC的I／O分配及选型

根据控制要求，输入应该有4个传感器信号，包括电感传感

器、电容传感器、颜色传感器以及检测下料的传感器。相应地，有

图1材料分拣系统的主要结构图

(1)转接面板(2)单向感应电动机(3)三菱PLC(4)调压阀、空气滤

器、油雾器与气压指示表(5)内置电源(6)传送带(7)挡板(8)料槽

(9)、(10)、(11)、(12)、(13)先导式电磁换向阀(14)、(16)、(18)、(20)、

(23)气缸回位限位开关(15)、(17)、(19)、(21)、(22)气缸动作限位

开关(24)电容传感器SB(25)颜色传感器SC(26)电感传感器SA

(28)、(29)、(30)、(31)导料轨道(32)气缸1(33)气缸2(34)气缸3

(35)气缸4(36)气缸5

69PLC在材料自动分拣系统中的应用

（上接第68页）

一个校验字节。严格意义上应该用CRC校验，这里用简单的相加校验方法，校验字节由发送数据经过一定的算法得到，接收方也用相同的算法，并将计算结果与校验字节比较，看相加结果是否与校验字节相等，以确定接收的数据是否正确。单片机就是按照以上原则进行无线通信。

3结束语

与目前使用的大多数电动遮阳篷相比，智能电动遮阳篷系统由单片机控制，采用无线技术，安装时在室内布线较少，节能环保，不破坏建筑原有装饰。它能根据风、光等气象条件，自动控制遮阳篷的开启和关闭，也可以通过遥控器进行手动控制。

本套装置最后经过试用，能够基本满足自动化控制以及手动控制的要求。最终成品能够实现以下功能：

1）主控制器能根据各个模块发送的相应信号或命令控制遮阳篷的收篷及放篷。

2）风光传感器能够自动检测风、光的强度，并与根据设定的值进行比较，判断是否需要向主控制器发送命令。

3）电话遥控器在不影响正常电话使用的情况下，能够根据用户的命令发收篷或放篷给主控制器。

4）遥控器能够准确判断按下的键，并且立即发送相应的命令给主控制器。

参考文献

［1］李新华，邴黎明，杨卫华．一种新型遮阳篷无刷电机驱动控制系统［J］．湖北工业大学学报，2007，22（5）：15－17

［2］高锋．单片机微型计算机原理与接口技术［M］．北京：科学出版社，2003

［3］宋文杰，刘伯峰，尤小华．风传感器风向编码器的改进［J］．山东科学，2005，18（5）：34－36

［4］梁晓雯．双音频信号接收器MC145436及其应用［J］．国外电子元器件，1996（3）：5－8

［5］周军，张瑞兰，等．单片机与收发电路的连接方法及程序设计［J］．仪表技术，1998（3）：32－33

［6］蒋承延，吴思远，陈伟．基于无线传感器网络的智能家居系统［J］．传感器与仪器仪表，2007，24（5）：199－201

［收稿日期：2008．10．27］

4个汽缸运动位置信号，每个汽缸有动作限位和回位限位，共计8个信号。输出包括控制电动机运行的接触器，以及4个控制汽缸动作的电磁阀。共需I／O点21个，其中12个输入，5个输出。考虑到预留的传感器信号及气缸信号I／O点，因此选择三菱FX2N－32MR的PLC作为主机。

2．4与上位机通讯

该系统上位机软件采用MCGS组态软件，通过RS232接口与三菱FX2N－32MR进行通讯，并对整个控制系统进行在线监控。3软件设计

根据系统控制要求，给出如图2所示的系统软件流程图。流程图描述了材料分拣系统的工作过程，具体流程为：①接通电源，按下启动开关，系统进入启动状态。②系统启动后，下料传感器（光电传感装置）检测到料槽有材料，每隔2s出料气缸动作一次，将待测材料推到传送带上，待测物体开始在传送带上运行。如果下料传感器没有感应到材料，传送带不运行。③当电感传感器检测到铁质材料时，出料气缸将其推下。④当电容传感器检测到铝质材料时，出料气缸动作将其推下。⑤当颜色检测传感器检测到材料为黄色时，出料气缸动作将其推下。⑥剩余材料落到传送带后方。⑦当料槽无材料时，传送带须继续运行30s后自动停机。其PLC部分梯形图如图3所示。

图3材料分拣系统的部分梯形图

4结束语

本系统以PLC为核心，可以结合不同的传感器，比如根据材料的属性、尺寸的大小、物体的颜色等选择相应的传感器，就可对不同的物料进行分拣，具有广泛的应用前景。

参考文献

［1］庄丽娟，吴丽云．基于PLC控制的废水处理系统设计［J］．微计算机信息，2005（1）：24－25

［2］张万忠．可编程控制器应用技术［M］．北京：化学工业出版社，2005［3］日本三菱公司．MELSEC－F使用手册［K］，1999

［4］蒋少茵．材料分拣装置的可编程控制系统设计［J］．华侨大学学报（自然科学版），2005，26（4）：442－444

［收稿日期：2008．11．12

］图2程序流程图

222222222222222222222222222222222222222222222222 70下载本文