PLC材料分拣系统(3)

3．输入/输出模块的选择。输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短，响应时间长等特点。选择哪一种功能的输入/输出模块和哪一种输出形式，取决于控制系统中输入/输出信号的种类、参数要求和技术要求。例如，输入模块分为直流5V、12V、24V、48V、60V几种，交流115V和220V两种。一般应根据现场设备与模块之间的距离来选择电压的大小;

4．PLC机型要统一，即使在一个工厂，PLC使用的机型要尽量统一，以便于维护和管理。这样有利于PLC应用技术水平的提高和功能的开发，同时可使多台PLC共用一个编程器，经济也合算。

根据上面所确定的I/ O 点数，且该材料分拣装置的控制为开关量控制。因此， 选择一般的小型机即可满足控制要求。本系统选用西门子公司的S7-200系列CPU226 型PLC。它有24个输入点，16个输出点，满足本系统的要求。 2.2.3 PLC的输入输出端子分配

根据所选择的PLC型号，对本系统中PLC的输入输出端子进行分配，如表1所示

表1 材料分拣装置PLC 输入/输出端子分配表

西门子PLC(I/O) 输 入 部 分 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4

分拣系统接口(I/O) UCP(计数传感器) SN(下料传感器) SA(电感传感器) SB(电容传感器) SC(颜色传感器) SD(备用传感器) SFW1(推气缸1动作限位) SEW2(推气缸2动作限位) SFW3(推气缸3动作限位) SFW4(推气缸4动作限位) SFW5(下料气缸动作限位) SBW1(推气缸1回位限位) SBW2(推气缸2回位限位) 备注 接旋转编码器 判断下料有无 8

I1.5 I1.6 I1.7 I2.0 I2.1 输 出 部 分 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 SBW3(推气缸3回位限位) SBW4(推气缸4回位限位) SBW5(下料气缸回位限位) SB1(启动) SB2(停止) M(输送带电机驱动器) YV1(推气缸1电磁阀) YV2(推气缸2电磁阀) YV3(推气缸3电磁阀) YV4(推气缸4电磁阀) YV5(下料气缸电磁阀) 2.2.4 PLC输入输出接线端子图

根据表1可以绘制出PLC的输入输出接线端子图，如图2-2所示。

图2-2 PLC输入输出接线端子图

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2.3 检测元件与执行装置的选择

2.3.1 按钮的选用

控制按钮是一种短时接通或断开小电流电路的电器。它不直接控制主电路的通断，而在控制电路中发出“指令”去控制接触器、继电器等电器，再由它们去控制主电路。

常见的控制按钮有LA系列和LAY1系列。LA系列按钮的额定电压为交流500V、额定电流为5A；LAY1系列按钮的额定电压为交流380V、直流220V，额定电流为5A。按钮帽有红、绿、黄、白等颜色，一般红色用作停止按钮，绿色用作启动按钮。

待机控制按钮SB1和停机控制按钮SB2选择LAY1系列控制按钮，电压220V，电流5A。其中待机控制按钮为绿色，停机控制按钮为红色。

2.3.2 旋转编码器

旋转编码器是与步进电机连接在一起，在本系统中可用来作为控制系统的计数器，并提供脉冲输入。它转化为位移量，可对传输带上的物料进行位置控制。 传送至相应的传感器时，发出信号到PLC ，以进行分拣，也可用来控制步进电机的转速。本系统选用E6A2CW5C 旋转编码器,原理如图2-3所示。

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光电码盘

图2-3 旋转编码器原理示意图

旋转编码器介绍：旋转编码器是用来测量转速的装置。技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个都有），和供电电压等。它分为单路输出和双路输出两种。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。编码器如以信号原理来分，可分为增量脉冲编码器（SPC）和绝对脉冲编码器（APC）两者一般都应用于速度控制或位置控制系统的检测元件。编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。

工作原理如下：由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取，获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D，每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。 由于A、B 两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。分辨率：编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度5~10000线。

信号输出: 信号输出有正弦波（电流或电压），方波（TTL、HTL），集电极开路（PNP、NPN），推拉式多种形式，其中TTL为长线差分驱动（对称A， A-；B，B-；Z，Z-），HTL也称推拉式、推挽式输出，编码器的信号接收设备接PLC、口应与编码器对应。信号连接：编码器的脉冲信号一般连接计数器、计算机，PLC和计算机连接的模块有低速模块与高速模块之分，开关频率有低有高。如单相联接，用于单方向计数，单方向测速。A、B两相联接，用于正反向计数、判断

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正反向和测速。A、B、Z三相联接，用于带参考位修正的位置测量。 A、A-，B、B-，Z、Z-连接，由于带有对称负信号的连接，电流对于电缆贡献的电磁场为0，衰减最小，抗干扰最佳，可传输较远的距离。 对于TTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达150米。 对于HTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达300米 2.3.3 电感传感器

电感式接近开关属于有开关量输出的位置传感器，用来检测金属物体。 它由LC 高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。 这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化。 由此，可识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。本系统选用M18X1X40 电感传感器。接线图如图2-4，原理图如图2-5。

图2-4 M18X1X40 DC二线常开式电感传感器接线图

图2-5 电感传感器工作原理图

电感传感器介绍： 由铁心和线圈构成的将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化的传感器，又称电感式位移传感器。这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的，其电感量的变化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的。当把线圈接入测量电路并接通激励电源时，就可获得正比于位移输入量的电压或电流输出。电感式传感器的特点是：①无活动触点、可靠度高、寿

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