基于PLC的物品分拣控制系统

基于ＰＬＣ的物品分拣控制系统　陕西科技大学边娟鸽陈婵娟　陕西省机械研究院李春义　物品分拣设备是代替人在特殊环境或人的视　觉水平难以判断的条件下分拣物品的机械装置，　能够很大程度提高劳动生产率，提高分选精度，　促进整个加工生产线的自动化。设计中将Ｐｌ　Ｃ与　ＷｉｎＣＣ应用于物品分拣系统的自动控制中，同人　工分拣相比具有精度高、速度快、工作不受环境　和时问限制、控制简单等优点。分选精度由可编　程序控制器控制，通过人机界面——触摸屏监测　运行状态，可在线修改运行参数。　可编程序控制器控制具有编程简单、工作可　靠、使用方便等特点，在工业自动化控制领域应　用广泛　。触摸屏是显示器和触摸开关一体型的　可编程终端，是新一代先进的人机界面产品。专　为ＰＬＣ应用而设计的触摸屏集主机、输人和输出　设备于一体，适合在恶劣的工业环境中使用。ＰＬＣ　和触摸屏相结合的控制方式，使设备电控系统简　洁紧凑，软件和硬件模块易于修改、维护，并具　有高可靠性。　ｌ功能分析　物品分拣系统的主机结构如图１所示，传送　带由电机拖动。电动机每转过一定角度ＰＨＩ就发　出１个脉冲（步脉冲），对应物品在传送带上移动　一定距离。　１　主机结构　恿　分拣工艺过程：传送带上的物品经过Ａ时，　检测头ＰＨ２对物品进行检测。若属次品，在物品　到达Ｂ（Ｂ与Ａ相距ｌ０个步脉冲）时，电磁铁线　圈接通，将次品推人次品箱。次品经过光电开关　ＰＨ３，计录次品个数，并使电磁铁线圈断电。若ｌ　ｈ内（正常工作时间　＝ｌ　ｈ）次品不超过５个应　《起重运输机械》　２００９（１）　发出不停机的故障报警；若属正品，则前行到Ｃ　并落入正品箱。用光电开关ＰＨ４记录正品的数量。　正品箱中满１００个物品时传送带自动停止，并启用　封箱机（液压电磁阀控制）封箱。限时１５　ｓ人工　搬走成品箱并更换空箱（搬运时间　＝１５　Ｓ），之　后传送带自行启动，并循环上述过程。　为避免在运送带上造成物品堆积，启动时，　电动机Ｍ与由ＹＶ控制的料仓按一定时间间隔顺序　启动即Ｍ—ＹＶ（时间间隔７＂３＝５　Ｓ）；停止时ＹＶ—　Ｍ（时间问隔　＝５　Ｓ）。整个分拣工作流程见图２。　图２工作流程　２　系统配置　２．１　系统框架　该系统既有开关量控制又有模拟量变频调速　控制，设备既可以自动连续运行，又可人工点动　操作各运动点，因而对应各种操作的输入点、需　要显示的动作状态信息及输出点很多。这些Ｉ／Ｏ　信号如果采用电器按钮、指示灯显示，会大大增　加硬件模块及电气连线，故障率也会加大。为了　一５３—　料仓电磁阀ｌ电磁线圈ｌｌ封箱液压电磁阀　触摸屏卜—，．｛￥７－２００　ＣＰＵ２２６卜———叫ＥＭ２３　电ｌｌ　正巷　ｌｆ　ｌ　ｌ　图３系统硬件构成及信号关系　消除这种隐患，我们采用ＰＬＣ与触摸屏相结合的　方案：触摸屏的画面使用ＷｉｎＣＣ组态软件设计完　成，通过计算机的ＲＳ４８５串行通讯口下载到触摸　屏，ＰＬＣ与触摸屏之间通过串行接口通讯，连线　简洁。系统硬件构成及信号关系见图３。　２．２控制系统配置及ＰＬＣ选型　系统共有数字输入量１３个，数字输出量１１　个。变频调速系统需要１个模拟量输入点和１个模　拟量输出点。根据输入输出信号的数量、类型及　控制要求，考虑系统维护、功能扩展及经济性等　因素，主控部件选用西门子ＳＩＭＡＴＩＣ　ｓ７—２００　ＣＰＵ２２６可编程控制器（有２４个输入点和１６个输　出点），外加一个模拟量扩展模块ＥＭ２３５【２ｊ。　采用西门子ＳＩＭＡＴＩＣ　ＴＰｌ７ＯＢ触摸屏作为人机　界面，完成工艺参数显示、控制参数的设置、控　制操作、历史数据的计录等。　采用ＡＣＳ８００　变频器，主电机配备１个增量　式旋转编码器Ｌ４　Ｊ，实现单回路ＰＩＤ闭环控制和变　频调速，使主电机稳定可靠运行　Ｊ，将编码器的　一路输出作为系统定位信号（即步脉冲ＰＨＩ）。　３软件设计　３．１软件总体功能　图４是触摸屏软件控制程序框图。控制程序　用菜单形式编制，自动功能包括运行、暂停、结　束、复位等，手动功能包括：所有运动部件的进、　退、起、停等，利用ＷｉｎＣＣ组态软件中的交替性　按钮功能编程。按钮按下、抬起时分别对ＰＬＣ相　应的中间继电器置位，实现对部件的启停控制。　参数设定：按用户的需求，任意设定转速、计数　值等参数，并对参数的上限进行监视，一旦超出　设定上限值，即给出提示。状态监控：监视系统　的各个器件状态，变频器、电机等出现异常状态，　一５４～　及时断电保护，并给出报警提示。　主画面（欢迎画面）　开始菜单Ｉ　Ｉ参数页面ｌ　Ｉ报警页面ｌ　Ｉ帮助窗口　强　制　按　钮　图４触摸屏软件结构图　３．２　ＰＬＣ编程　应用西门子　专用编程软件ｓｔｅｐ７进行程序设　计。程序采用模块化设计，分为主程序、子程序　和中断程序３大部分。主程序根据不同的条件随　时调用不同的子程序（自动子程序、手动子程序、　高速计数器中断子程序等）。具体调用这些子程序　时，只需赋予子程序接口的具体参数和存储地址，　这样可大大提高代码的使用效率，减少代码的编　程量，提高程序的可读性。　４结束语　采用ＰＬＣ与触摸屏结合的电气控制方案，并　融人机械、变频调速、传感器技术，使整机性能　可靠，设备的可维护性和灵活性得到了显著提高。　具有良好的人机界面、完善的远程监视和控制功　能，操作更方便。在开发中采用了ＰＣ仿真，缩短　了开发周期，提高了软件的可靠性，极大地方便　了程序的离线调试，可广泛应用于药品、保健品、　化妆品等行业。　参考文献　１　廖常初．可编程序控制器应用技术．重庆：重庆大学出　版社，１９９８　２骆德汉．可编程控制器与现场总线网络控制．北京：科　学出版社，２００５　３　ＡＢＢ中国有限公司．ＡＣＳ８００固件手册．ＡＢＢ中国有限　公司，２００４　４刘兴海．旋转编码器的应用．新疆钢铁，２００６（１）：　３１—３３　５朱磊．用变频器实现多台异步电动机间的同步控制．上　海轻工业，２００５（１１）：６０—６１　６西门子（中国）有限公司．ｓ７—２００可编程控制器系统　手册．西门子（中国）有限公司，２００５　作　者：边娟鸽　地　址：陕西科技大学机电工程学院　邮　编：７ｌ０ｏ２１　收稿日期：２００８—０３—１７　《起重运输机械》　２００９（１）