触摸屏和PLC在物料分拣系统中的应用.pdf

电气与 自动化 吴迎春 ， 等 触摸屏和 P L C在物料分拣 系统 中的应 用 触摸屏 和 P L C在物料分拣 系统 中的应用 吴迎春， 徐连强， 张家骅 无锡工 艺职 业技 术学院 机电工程 系，江苏 宜兴 2 1 4 2 0 6 摘要 介 绍 了物料 自动分拣 系统的组成及功 能， 根据 其控 制要求设 计 了 P L C控 制程序 ， 用三 菱触摸屏 G T 1 0 5 5设计 了人机 交互界 面 ； P L C程序可读性 强 、 调 试方便 ， 触摸屏界 面友好 直观 ， 系统运行稳定 ， 并提 高 了物料分拣控制 系统 的灵 活性 。 关键 词 可编程 序控 制器 ； 触摸屏 ； 物料分拣 系统 ； 变频器 中图分类号 T H1 2 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 1 5 2 7 6 2 0 1 2 0 2 - 0 1 7 1 - 0 3 Ap pl i c a t i o n o f To u c h S c r e e n a n d PLC i n M a t e r i a l S o r t i ng S y s t e m WU Y i n g - c h u n，XU L i a n q i a n g ，Z HAN G J i a h u a D e p a r t me n t o f Me c h a n i c a l a n d E le c t r i c a l E n g i n e e r i n g ， Wu x i I n s t it u t e o f Art a n d T e c h n o lo g y ， Y i x i n g 2 1 4 2 0 6 ，C h i n a Abs t r ac t Th is p ap er i n t r o du c es t h e c o mp o s i t i o n an d f u n c t ion o f a u t oma t ic ma t er i a l s o r t i n g s y s t em an d d es ign s PLC pr og r am ac c or d i n g t o it s co n t rol r e qu i r e m e n t ．wh ic h i s e as y t o b e r e a d an d de bu g g e d． It a l s o d e s i g n s t h e h uma n ma c hin e i n t erf a c e wit h M it s ub is hi GT1 0 5 5 t ou c h s c r ee n，This t o u c h s c r e en in t e rfa c e is f r i e n dly an d i n t uit i v e ．Th e ma t e r ial s orting c o n t r ol s y s t em op emt e s s t a b l y an d it s f l e x i b i li t y is i mp r o v e d． Ke y wo r ds PL C； t ou c h s c r ee n； ma t er i a l s ort i n g s y s t em； f r e gu e n c y c o n v ert er 0 引言 随着 自动控 制 技 术 在 各 行 业 的 应 用 越 来 越 广泛 ， P L C ， 触摸屏与变频器 的应用 也越来 越深入 和广泛 。一个 完整 的 自动控制 系统 ， 往往是 P L C， 触 摸屏 与变 频器 等部 件的综合应用 。在生产 和流通领域 中的物品分拣作业 ， 由 于商 品品种 的 日益 丰 富， 已成 为耗 时、 耗 力 、 占地 大、 差 错 率高、 管理复杂的部门， 为此物品分拣输送系统已经成为 物料搬运系统 的一个重要分 支 ， 广泛应用 于邮电 、 航空 、 食 品 、 医药等行业 流通 中心和配送 中心 。 本文所涉及的 T H J D ME一1型光机 电一体化实训装 置就是一 个物 料 自动 分拣 系统 ， 由导 轨 式 型 材 实训 台、 P L C模块 、 按钮模块 、 变频 器模块 、 交流 电动机 模块 、 步进 电动机及驱 动 器模 块 、 生产 设 备 实 训单 元 包 含上 料 机 构、 搬运机械手、 皮带输送线、 物件分拣等 、 各种传感器 和气动电磁 阀等组成 。 本文 主要利 用光 机 电一体化 实训 装置 ， 编写 P L C程 序 ， 设计人机交互 界面 ， 在触摸 屏上 直接控 制物料 分拣 系 统 动作及参数设置 ， 并实时监控工作状态 。 1 分拣 系统组成和控制要求 a 分拣系统组成 物料 自动分拣系统如 图 l 所示 ， 主要有三部分组成 1 上料机构 上料机构 由井式工件库、 光 电传感器、 工件、 存放料 台、 推料气缸、 安装支架等组成。主要完成将工件依次送 步进 电动机 1 号料槽 2 号料槽 3 号料槽 推料 气缸 放料台人料品 推 料气缸 导料 气缸 相 砰步电动机 图 1 物料分拣 系统示意图 至存放料 台上 。 2 搬运机械手机构 由气动手爪 、 双导杆气缸 、 单 杆气缸 、 电感传感 器 、 磁 性传感器、 电磁阀、 步进电动机及驱动器组成。主要通过 气动机械手将物料从上料结构输送到成品分拣机构。 3 成品分拣 机构 由皮带输送线、 分拣料槽、 单杆气缸、 旋转气缸、 三相异 步电动机 、 磁性传感器、 光电传感器、 电感传感器 、 光纤传感器 及电磁阀等组成。主要完成物料的输送 、 分拣任务 。 b 控制要求 系统通电后 ， 点动 “ 复位” 按钮 后系 统复位 ， 将存放 料 台、 皮带上的工件清空 ； 点动“ 启动” 按钮， 警示绿灯亮， 缺 料时警示黄灯闪烁； 放人工件后设备开始运行， 料简光电 传感器检测到有工件时， 推料气缸将工件推出至存放料 台， 机械手将工件取走后， 推料气缸缩回， 工件下落 ， 气缸 重复上一次动作。 作者简介 吴迎春 1 9 7 4 一 ， 男 ， 江苏宜兴人 ， 讲师 ， 硕 士， 研究方 向为 C A M、 机 电控制 。 Ma c h i n e B u i ld i n g Au t o m a ti o n ， A p t 2 0 1 2， 4 1 2 1 7 1～ 7 j 1 7 1 电气与自动化 吴迎春， 等 触摸屏和 P L C在物料分拣系统中的应用 当存放料台光电传感器检测物料到位后， 机械手手臂 伸出， 限位传感器检测到位后， 手爪气缸下降， 下降限位传 感器检测到位后 ， 手爪抓取物料 ， 夹紧限位传感器检测到夹 紧信号后， 手爪气缸上升， 手爪提升限位传感器检测到位 后， 手臂气缸缩回， 缩回限位传感器检测到位后， 手臂向右 旋转， 手臂旋转一定角度后， 手臂前伸， 手爪气缸下降到位 后 ， 手爪放开物料 ， 手爪气缸上升到位后 ， 手臂 气缸缩 回， 到 位后手臂向左旋转， 等待下一个物料到位 ， 重复上面的动 作。在分拣气缸完成分拣后 ， 再将物料放入输送线上。 当入料 口光电传感器检测到物料时， 变频器接收启动 信号， 三相交流异步电动机以 3 0 H z的频率正转运行， 皮带 开始输送工件 ， 当料槽一电感式传感器检测到金属物料 时， 推料气缸动作， 将金属物料推人一号料槽 ； 当料槽二光纤传 感器检测到白色物料时， 旋转气缸动作 ， 将白色物料导入二 号料槽， 分拣槽光电传感器检测到有工件经过时， 旋转气缸 转 回原位 ； 当物料 为黑色物料直接导入三号料槽 。 按“ 停止” 按钮， 所有部件停止工作 ， 警示红灯亮。 2 P LC程序 介绍 P L C采用三菱 F X 2 N一4 8 M T主机 ， 步进电动机驱动 器采用 3 MD 5 6 0三相步进电动机驱动器， P U L一为脉冲控 制信号 ， D I R一为方 向控制信 号 ， E N A一为使 能信 号 ， 高 电 平使能， 低 电平驱动器不能工作。气动手爪为 MHZ 2一 I O D双作用平行开闭式。P L C地址分配如表 1 所示。 表 1 P L C I ，／ o地址 分配及功能说明 地 P L 址 C 功能说 明 P L c地 址 功能说明 变频器采用三菱 E 5 4 0系列高性能变频器， 具有八段 速控制制动功能、 再试功能以及根据外部 S W调整频率和 记忆功 能。 变频器主要参数设 置为 - 上 限频率 P 5 0 ， 下 限频 率 P 2 0 ， 电动机额定频率 P 5 0 ， 高速设定 P 4 5 0， 中速设 定 P 3 0 ， 低速设定 P 1 0 ， 运行模式 P 7 。 3 ， 组合操作 模 式 。变频器主要控制 输送 带三相异步 电动机 的转速 ， 输 送带速度切换使用按钮模块实现。 原物 料分拣 系统 P L C程 序 主要采 用位 移 指令 编写 ， 结 构较复杂 。本 文采 用 步进 指令 编程 比较 方 便 ， 结 构 清 晰， 并增加了分拣物料的计数功能。 程序包括两个步进 程序段 ， 1 回原 点程序 ， 回原 点状 态转移图见图2 ； 2 系统运行程序， 系统运行状态转移图 见图 3 。 S ETY0 0 7 R S TY0 0 6 RSTY O O5 RSTY 004 R S T YO O1 000D 1 O D 1OY 00 0 YO 2 O T41 K40 S E T M 1 0 0 图 2回原点状态转移 图 松 开 开 降 解除 传送带运行4 s S 2 0 图 3 系统运行状 态转移图 1 7 2h t t p ／ ／ Z Z H D． c h i n a j o u rna 1 ． n e t ． c n E - ma i l Z Z H D c h a i n a j o u ma 1 ． n e t ． c n 机械 制造与 自动化