基于PLC控制的自动识别、分拣系统设计

自动化技术与应用》２０１　０年第２９卷第５期　经验交流　１＇ｅｃｈｎｉｃａＩ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　基于Ｐ　Ｌ　Ｃ控制的自动识别、分拣系统设计　张玲莉　（广州南洋理工职业学院机电系，广东广州５１０９８０）　摘　要：Ｉ　Ｉ　Ｃ　为＿ｆｆｌＩ弘’能化、可靠性　Ｉ　Ｉ　Ｊｌ控制设　，　ｆ１动化　Ｊ　线的控制方面已甜到ｊ　泛　刚，我ｆｒｊ利刷ＰＩ　Ｃ和变频器设计‘　…　ｆ　㈨０ｌ　｛动Ｕ　别、自动分拣系统，适合丁，ｆ　产线　制技现场训　。　关键词：Ｉ，Ｉ　Ｃ；　频　；　动机诫ｒ；ｈ动彭　别；自动分抓　｛１　分　ｊ：　Ｉ＇Ｍ５７１．６１　文献　码：｝ｊ　文章编　：ｌ００３　７２４１（２０１ｏ）０５—０ｌ　１０　０３　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ、Ｓｏｒｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＰＬＣ　ＺＨＡＮＧ　Ｌｉｎｇ・ｌｉ　（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｎａｎｙａｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５　１０９８０　Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＰＬＣ　ａｓ　ａｎ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ，ｒｅｌｉａｂｌｅ，ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｌｉｎｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ．　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｕｔｏｍｉｃ　ｓｏｒｔｉｎｇ　ａｒｅ　ｕｓｅｄ　ｂｙ　ＰＩ　Ｃ　ａｎｄ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｐａｒｔｓ．Ｉｔ　ｉｓ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｆｏＩ‘　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｌｉｎｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　ｏｎ—ｓｉｔｅ　ｄｅｂｕｇｇｉｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＰＬＣ；ｉｎｖｅｒｔｅｒ；ｐｎｅｕｍａｔｉｃ　ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ；ａｕｔｏ　ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ａｕｔｏｓｏｒｔｉｎｇ　１　引言　随着我国信息化建设和国际化发展进程的加快，在　机电气一体化领域中，由“可编程序控制器一传感器一　气动元件”组成的典型的控制系统仍然是自动化技术　的重要方面，而气动机械手、气动控制越来越离不开　本文所设计的自动识别、分拣系统主要由执行系　统和电控系统组成，其中执行系统包括长距离传送带模　块、龙门式机械手模块、气源处理单元、传感器检测单　元、操作控制面板、气动电磁阀模块以及金属和非金属　工件等组成。电控部分包括ＰＬＣ、变频器、操作面板等　组成。也可根据实际要求增加触摸屏显示。系统组件动　作示意图如图１所示。　ＰＬＣ，而阀岛技术的发展，又使ＰＬＣ在气动机械手、气　动控制中变得更加得心应手。本文通过ＰＬＣ、变频器设　计一条能自动识别金属与非金属、黑色与非黑色工件　和姿势，并对识别的工件进行分捡堆放的自动生产线。　目前国内大部分的自动识别分拣系统大多采用继电器　控制，它存在数字化程度低、故障率高等缺点，为了实　现生产线的自动化、数字化等要求，企业有必要研发全　自动的自动识别、自动分拣的生产线，而且还可以根据　生产线的各种不同要求对其进行升级改造。　２　系统设计结构　收稿日期：２　０　０　９—１　２—１　６　图１　自动识别、分拣系统的工作流程图　控制系统硬件要求　经验交流　Ｔｅｃｈｎｉｃａ｝Ｃ０ｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　《自动化技术与应用　２　０１　０年第２９卷第５期　３．１气动机械手的结构　气动机械手的结构如图２所示，该机械手采用圆拄　坐标式，个气缸使相应的机械手具有３个自由度，为了　理是基于光电元件的光电特性，其光通量是随被测量而　变，光电流就成为被测量的函数，本文所采用的是反射型　光电传感器。如图３所示：恒定光源发出的光投射到被　测物体上，被测物体把部分光通量反射到光电元件上，根　弥补升降运动行程较小的缺点，增加手臂摆动机构，可　增加一个手臂左右摆动的自由度…。４个自由度各关节　与导向装置的约束，是各气缸只承受自己施力方向上的　里或力矩，从而保证了气缸的寿命、精度和可靠性。　一■　图３　光电传感器的工作原理图　据反射的光通量多少测定被测物表面状态和性质。　电感式传感器用于工件的颜色识别，或者直接采用　颜色识别传感器【　。通常所看到的物体颜色，实际上是　物体表面吸收了照射到它上面的白光（日光）中的一部分　有色成分，而反射出的另一部分有色光在人眼中的反　应。白色是由各种频率的可见光混合在一起构成的，也　就是说白光中包含着各种颜色的色光（如红Ｒ、黄Ｙ、绿Ｃ－、　青Ｖ、蓝Ｂ、紫Ｐ）。根据德国物理学家赫姆霍兹　（Ｈｅｌｉｎｈｏｌｔｚ）的三原色理论可知，各种颜色是由不同比例　的三原色（红、绿、蓝）混合而成的。由三原色感应原理　可知，如果知道构成各种颜色的三原色的值，就能够知　道所测试物体的颜色。当选定一个颜色滤波器时，它只　允许某种特定的原色通过，阻止其他原色的通过。例如：　１．底■２．大臂墨转气缸３．小霄水乎　荤Ｉ气虹　４．辱内羹置５．大■整土移动气缸６．手■●囊气缸　７．手指ｊＩＥ曩气Ｉ｜【８．爽持式手擅　图２　气动搬运机械手总体结构图　３．２传感器检测单元　工件在传送带上传送运行并经过四个检测单元，其　中有三种传感器：光电式传感器、电容式传感器和电感　式传感器，用于检测工件材料属性，检测结果保存在控　制器中。　光电式传感器可用于识别工件是否为金属，工作原　图４　ＰＬＣ的外部接线图　（下转第ｌ　２２页）　自动化技术与应用》２　０１　０年第２９卷第５期　经验交流　ＴｅｃｈｎｉｃａＩ　ＣｏｍｍＵｎｉｃａｔｉｏｎｓ　参考文献：　［１】许金宏．浅析我国城市道路照明的节能技术【Ｊ］．中国照明　电器，２００８，（７）：１８－－２０．　２００７，２４（３）：３９－４０．　【６】金强．浅谈城市道路照明设计【ＪＪ．照明，２００９，３（５）：７１—７４．　【７】刘承东．ＬＥＤ路灯在道路照明中的应用［Ｊ】．中国照明电　器，２００９，（３）：３０－３４．　［２】林振刚．高压钠灯在城市道路照明节电的应用【Ｊ］．照明工　程学报，２００９，２０（４）：７４—７．　［３】张涛，杨善庚，秦大为．集中补偿和单灯补偿在道路照明　节电技术中的应用［Ｊ】．力电容器，２００７，（１）：１３—１６．　【８】李士勇．模糊控制神经控制和智能控制论［Ｍ】．哈尔滨：　哈尔滨工业大学出版社，１９９６．　［４］罗宇．城市道路照明节能措施…．辽宁科技大学学报，　作者简介：冯玉如（１　９　７　６一），女，讲师，研究方向：电子应用技　术、电力系统自动化。　２００９，３（３）：２８２—２８５．　［５】杨善庚，秦大为．城市道路照明节电措施探讨【ＪＪ．节能，　（上接第ｌ１　１页）　当选择红色滤波器时，入射光中只有红色可以通过，蓝色　和绿色都被阻止，这样就可以得到红色光的光强；同理，　选择其他的滤波器，就可以得到蓝色光和绿色光的光强。　３．３操作控制面板　面板控制方式分为手动方式和自动方式，其中手动　方式的功能是在安装调试生产线时可以用各自的按钮　使各个负载单独接通或断开，以检测各个负载是否能够　正常运行【４】。自动运行方式可分两种：单周期运行和连　续运行，单周期运行主要的功能是利用按钮对机械手每　一动作单独进行控制，可实现机械手的上升、下降、夹　紧、放松、左移、右移等多中点动操作，以便检测整个　控制系统能否正常运行。连续运行则是整个控制系统　调试完整后，按下启动按钮，则系统开始按工序自动循　环工作，直到按下停止按钮，系统在完成后一个周期的　工作后，退回原点，自动停机。　图５　ＳＦＣ状态转移图　５　结束语　本系统利用现有的ＰＬＣ技术，吸收其他同类控制系　统的优点，大大提高了生产和管理的自动化水平，减少　了故障发生率，提高了劳动生产效率，在自动化生产线　中值得推广。　３．４　ＰＬＣ控制系统及电路图　可编程控制器采用三菱ＦＸ２Ｎ一４８ＭＲ型，ＰＬ　Ｃ外部　接线图如图４所示。　３．５变频器及其参数设置　该系统采用的变频器为三菱ＦＲ一￥５００型【引，对变频　器的参数进行设置，选择的是多段速度的操作，设置　Ｐ５＝３０Ｈｚ，Ｐ６＝１０Ｈｚ，并设置了一个Ｐ２５＝２０Ｈｚ，使变频器　参考文献：　［１】杜玉红．生产线组装单元气动搬运机械手的设计…．液　压与气动，２００６，（５）：ｌ６一ｌ８　【２】何希才．传感器技术及应用【Ｍ】．北京：北京航空航天大　学出版社，２００５．　在高速和低速切换时能有一个中间速度。　４　控制系统的软件设置　编写ＰＬＣ程序控制传送带和机械手分拣工件，根据　图１系统的工作流程写出ＳＦＣ状态转移图，如图５所示，　并将其转换为梯形图［４－５】。　［３］三菱变频器ＦＲ一￥５００使用手册【Ｚ】．２００３．　【４】余雷声．电气控制与ＰＬＣ应用【Ｍ］．北京：机械工业出版　社，２０００．　［５］汤自春．ＰＬＣ原理及应用技术【Ｍ】．北京：高等教育出版　社，２００６．　作者简介：张玲莉（１　９　８　３一）女，工学学士，研究方向：电气自　动化。