PLC材料分拣系统(2)

第1章 材料分拣装置结构及总体设计

PLC控制分拣装置涵盖了PLC技术、气动技术、传感器技术、位置控制技术等内容，是实际工业现场生产设备的微缩模型。本章主要介绍分拣装置的工艺过程及控制要求。

要想进行PLC控制系统的设计，首先必须对控制对象进行调查，搞清楚控制对象的工艺过程、工作特点，明确控制要求以及各阶段的特点和各阶段之间的转换条件。

1.1 材料分拣装置工作过程概述

如图1-1 所示为本分拣装置的结构示意图。

图1-1 材料分拣装置结构示意图

它采用台式结构，内置电源，有步进电机、汽缸、电磁阀、旋转编码器、气动减压器、滤清器、气压指示等部件，可与各类气源相连接。选用颜色识别传感器及对不同材料敏感的电容式和电感式传感器，分别固定在网板上，且允许重新安装传感器排列位置或选择网板不同区域安装。

系统上电后，可编程序控制器首先控制启动输送带，下料传感器SN检测料槽有无物料，若无料，输送带运转一个周期后自动停止等待下料；当料槽有料时，下料传感器输出信号给 PLC，PLC 控制输送带继续运转，同时控制气动阀5进行

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下料，每次下料时间间隔可以进行调整。物料传感器 SA为电感传感器，当检测出物料为铁质物料时，反馈信号送 PLC，由 PLC 控制气动阀 1 动作选出该物料；物料传感器SB为电容传感器，当检测出物料为铝质物料时，反馈信号送 PLC, PLC控制气动阀 2 动作选出该物料；物料传感器 SC 为颜色传感器，当检测出物料的颜色为待检测颜色时，PLC 控制气动阀 3 动作选出该物料。物料传

感器SD为备用传感器。当系统设定为分拣某种颜色的金属或非金属物料时，由程序记忆各传感器的状态，完成分拣任务。 1.2 系统的技术指标

输入电压：AC200～240V（带保护地三芯插座） 消耗功率：250W 环境温度范围：-5～40℃ 气源：大于0.2MPa切小于0.85Mpa 1.3 系统的设计要求

系统的设计要求主要包括功能要求和控制要求，进行设计之前，首先应分析控制对象的要求。 1.3.1 功能要求

材料分拣装置应实现基本功能如下 （1）分拣出金属和非金属 （2）分拣某一颜色块

（3）分拣出金属中某一颜色块 （4）分拣出非金属中某一颜色块

（5）分拣出金属中某一颜色块和非金属中某一颜色块 1.3.2 系统的控制要求

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。其控制要求有如下9 个方面：

（1）系统送电后，光电编码器便可发生所需的脉冲

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（2）电机运行，带动传输带传送物体向前运行 （3）有物料时，下料汽缸动作，将物料送出 （4）当电感传感器检测到铁物料时，推汽缸1 动作 （5）当电容传感器检测到铝物料时，推汽缸2 动作

（6）当颜色传感器检测到材料为某一颜色时，推汽缸3 动作 （7）其他物料被送到SD 位置时，推汽缸4 动作 （8）汽缸运行应有动作限位保护 （9）下料槽内无下料时，延时后自动停机

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第2章 控制系统的硬件设计

PLC控制系统的硬件设计，主要是根据被控制对象对PLC控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备，选择合适的PLC类型，并分配I/O点。 2.1 系统的硬件结构

设计系统的硬件结构框图，如图2-1 所示。

图2-1 系统的硬件结构框图

2.2 系统关键技术

系统关键技术即分析控制系统的要求，确定I/O点数，选择PLC的型号，然后进行I/O分配。

2.2.1用户存储容量的选择

存储容量是可编程控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元大小，因此程序容量小于存储容量。PLC用户程序所需内存容量一般与开关量输入、输出点数、模拟量输入输出点数以及用户

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程序达的编写质量等有关。对于控制较复杂、数据处理量较大的系统，要求存储容量大些。对于同样的系统，不同用户编写的程序可能会使程序长度和执行时间差距很大。对PLC用户程序存储容量的估算，可用下面推荐的经验公式：

存储器总字节数=（开关量I/O点数*10）+（模拟量点数*150）

按经验公式所得的存储器总字节数要考虑25%的余量。因为上面经过分析需要12个输入点，12个输出点，这样就总共24个I/O点数。 因此，存储器总字节数≥24*10=240。

根据控制要求，输入应该有2个开关信号，6 个传感器信号，包括电感传感器、电容传感器、颜色传感器、备用传感器，以及检测下料的传感器和计数传感器。相应地，有 5 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10 个信号。输出包括控制电动机运行的接触器，以及5 个控制汽缸动作的电磁阀。共需I/ O 点24 个，其中18 个输入，6 个输出。 2.2.2 PLC型号的选择

在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。 在选用PLC型号时应考虑以下几个问题： 1．输出点数是衡量PLC规模大小的重要指标。因此，在选用PLC时，首先要确保有足够的I/O点数，并留有一定的余地，一般可考虑10%-15%的备用量； 2．存储容量是可编程控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元大小，因此程序容量小于存储容量。PLC用户程序所需内存容量一般与开关量输入、输出点数、模拟量输入输出点数以及用户程序达的编写质量等有关。对于控制较复杂、数据处理量较大的系统，要求存储容量大些。对于同样的系统，不同用户编写的程序可能会使程序长度和执行时间差距很大；

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