【正文】 靈活，維護(hù)、檢修方便等特點(diǎn)，受場(chǎng)地原因影響不大。應(yīng)用 PLC 技術(shù)結(jié)合氣動(dòng)、傳感器和位置控制等技術(shù)，設(shè)計(jì)不同類型材料的自動(dòng)分揀控制系統(tǒng)。本文主要介紹了 PLC 控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)，以及一些調(diào)試方法。本章主要介紹分揀裝置的工藝過(guò)程及控制要求。3 材料分揀裝置工作過(guò)程概述如圖 11 所示為本分揀裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。選用顏色識(shí)別傳感器及對(duì)不同材料敏感的電容式和電感式傳感器，分別固定在網(wǎng)板上，且允許重新安裝傳感器排列位置或選擇網(wǎng)板不同區(qū)域安裝。物料傳感器 SA 為電感傳感器，當(dāng)檢測(cè)出物料為鐵質(zhì)物料時(shí)，反饋信號(hào)送 PLC，由PLC 控制氣動(dòng)閥 1 動(dòng)作選出該物料；物料傳感器 SB 為電容傳感器，當(dāng)檢測(cè)出物料為鋁質(zhì)物料時(shí)，反饋信號(hào)送 PLC, PLC 控制氣動(dòng)閥 2 動(dòng)作選出該物料；物料傳感器 SC 為顏色傳感器，當(dāng)檢測(cè)出物料的顏色為待檢測(cè)顏色時(shí)，PLC 控制氣動(dòng)閥 3 動(dòng)作選出該物料。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)定為分揀某種顏色的金屬或非金屬物料時(shí)，由程序記憶各傳感器的狀態(tài)，完成分揀任務(wù)。 功能要求材料分揀裝置應(yīng)實(shí)現(xiàn)基本功能如下 （1）分揀出金屬和非金屬（2）分揀某一顏色塊（3）分揀出金屬中某一顏色塊（4）分揀出非金屬中某一顏色塊（5）分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊 系統(tǒng)的控制要求系統(tǒng)利用各種傳感器對(duì)待測(cè)材料進(jìn)行檢測(cè)并分類。如果被某種傳感器測(cè)中，通過(guò)相應(yīng)的氣動(dòng)裝置將其推入料箱；否則，繼續(xù)前行。 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖，如圖 21 所示。 確定 I/ O 點(diǎn)數(shù)根據(jù)控制要求，輸入應(yīng)該有 2 個(gè)開關(guān)信號(hào)，6 個(gè)傳感器信號(hào)，包括電感傳感器、電容傳感器、顏色傳感器、備用傳感器，以及檢測(cè)下料的傳感器和計(jì)數(shù)傳感器。輸出包括控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的接觸器，以及 5 個(gè)控制汽缸動(dòng)作的電磁閥。 PLC 的選擇根據(jù)上面所確定的 I/ O 點(diǎn)數(shù)，且該材料分揀裝置的控制為開關(guān)量控制。本系統(tǒng)選用西門子公司的 S7200 系列 CPU226 型 PLC。10 PLC 的輸入輸出端子分配根據(jù)所選擇的 PLC 型號(hào)，對(duì)本系統(tǒng)中 PLC 的輸入輸出端子進(jìn)行分配，如表 1 所示表 1 材料分揀裝置 PLC 輸入/輸出端子分配表西門子 PLC(I/O) 分揀系統(tǒng)接口(I/O) 備注 UCP(計(jì)數(shù)傳感器) 接旋轉(zhuǎn)編碼器 SN(下料傳感器) 判斷下料有無(wú) SA(電感傳感器) SB(電容傳感器) SC(顏色傳感器) SD(備用傳感器) SFW1(推氣缸 1 動(dòng)作限位) SEW2(推氣缸 2 動(dòng)作限位) SFW3(推氣缸 3 動(dòng)作限位) SFW4(推氣缸 4 動(dòng)作限位) SFW5(下料氣缸動(dòng)作限位) SBW1(推氣缸 1 回位限位) SBW2(推氣缸 2 回位限位) SBW3(推氣缸 3 回位限位) SBW4(推氣缸 4 回位限位) SBW5(下料氣缸回位限位) SB1(啟動(dòng)) 輸 入 部 分 SB2(停止) 11 M(輸送帶電機(jī)驅(qū)動(dòng)器) YV1(推氣缸 1 電磁閥) YV2(推氣缸 2 電磁閥) YV3(推氣缸 3 電磁閥) YV4(推氣缸 4 電磁閥) 輸 出 部 分 YV5(下料氣缸電磁閥) PLC 輸入輸出接線端子圖根據(jù)表 1 可以繪制出 PLC 的輸入輸出接線端子圖，如圖 22 所示。13 旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器是與步進(jìn)電機(jī)連接在一起，在本系統(tǒng)中可用來(lái)作為控制系統(tǒng)的計(jì)數(shù)器，并提供脈沖輸入。 傳送至相應(yīng)的傳感器時(shí)，發(fā)出信號(hào)到 PLC ，以進(jìn)行分揀，也可用來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。圖 23 旋轉(zhuǎn)編碼器原理旋轉(zhuǎn)編碼器介紹：旋轉(zhuǎn)編碼器是用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速的裝置。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。編碼器如以信號(hào)原理來(lái)分，可分為增量脈沖編碼器（SPC）和絕對(duì)脈沖編碼器（APC）兩者一般都應(yīng)用于速度控制或位置控制系統(tǒng)的檢測(cè)元件。工作原理如下：由一個(gè)中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取，獲得四組正弦波信號(hào)組合成A、B、C、D，每個(gè)正弦波相差 90 度相位差（相對(duì)于一個(gè)周波為 360 度），將 C、D 信號(hào)反向，疊加在 A、B 兩相上，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào)；另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè) Z 相脈沖以代表零位參考位。分辨率：編碼器以每旋轉(zhuǎn) 360 度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也稱解析分度、或直接稱多少線，一般在每轉(zhuǎn)分度5～10000 線。信號(hào)連接：編碼器的脈沖信號(hào)一般連接計(jì)數(shù)器、PLC、計(jì)算機(jī)，PLC 和計(jì)算機(jī)連接的模塊有低速模塊與高速模塊之15分，開關(guān)頻率有低有高。A、B 兩相聯(lián)接，用于正反向計(jì)數(shù)、判斷正反向和測(cè)速。 A、A，B、B，Z、Z連接，由于帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)的連接，電流對(duì)于電纜貢獻(xiàn)的電磁場(chǎng)為 0，衰減最小，抗干擾最佳，可傳輸較遠(yuǎn)的距離。 對(duì)于 HTL 的帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)輸出的編碼器，信號(hào)傳輸距離可達(dá) 300 米 電感傳感器電感式接近開關(guān)屬于有開關(guān)量輸出的位置傳感器，用來(lái)檢測(cè)金屬物體。 這個(gè)渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化。本系統(tǒng)選用M18X1X40 電感傳感器。圖 24 M18X1X40 DC 二線常開式電感傳感器接線圖16圖 25 電感傳感器工作原理圖電感傳感器介紹： 由鐵心和線圈構(gòu)成的將直線或角位移的變化轉(zhuǎn)換為線圈電感量變化的傳感器，又稱電感式位移傳感器。當(dāng)把線圈接入測(cè)量電路并接通激勵(lì)電源時(shí)，就可獲得正比于位移輸入量的電壓或電流輸出。電感式傳感器主要用于位移測(cè)量和可以轉(zhuǎn)換成位移變化的機(jī)械量（如力、張力、壓力、壓差、加速度、振動(dòng)、應(yīng)變、流量、厚度、液位、比重、轉(zhuǎn)矩等）的測(cè)量。在實(shí)際應(yīng)用中，這三種傳感器多制成差動(dòng)式，以便提高線性度和減小電磁吸力所造成的附加誤差。 它的測(cè)量頭通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是待測(cè)物體的本身。由此，便可控制開關(guān)的接通和關(guān)斷。圖 26 電容傳感器工作原理圖電容傳感器介紹：用電測(cè)法測(cè)量非電學(xué)量時(shí)，首先必須將被測(cè)的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量而后輸入之。從能量轉(zhuǎn)換的角度而言，電容變換器為無(wú)源變換器，需要將所測(cè)的力學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓或電流后進(jìn)行放大和處理。另外，在有些條件下，這些力學(xué)量變化相當(dāng)緩慢，而且變化范圍極小，如果要求測(cè)量極小距離或位移時(shí)要有較高的分辨率，其他傳感器很難做到實(shí)現(xiàn)高分辨率要求，在精密測(cè)量中所普遍使用的差動(dòng)變壓器傳感器的分辨率僅達(dá)到 1～5 μm 數(shù)量級(jí)；而有一種電容測(cè)微儀，他的分辨率為 μm，比前者提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，最大量程為 100177。對(duì)于上述這些力學(xué)量，尤其是緩慢變化或微小量的測(cè)量，一般來(lái)說(shuō)采用電容式傳感器進(jìn)行檢測(cè)比較適宜，主要是這類傳感器具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：(1)測(cè)量范圍大其相對(duì)變化率可超過(guò) 100%；(2)靈敏