摘要：随着人类对环境的日益重视，出于对环境的保护，塑料地板由于可以节约木材、耐化学侵蚀、价格便宜等优点正在发达国家兴起，但是这种地板对于塑料板材的厚度要求也是比较高的。为了测量板材厚度以及对废料进行分拣，至少需要配备两个工作人员，尤其是分拣工作任务虽然很少但是也必须有人员在场操作。文章介绍了一种塑料板材厚度检测系统以替代人工检测废料，系统使用PLC作为主控制器，当传感器检测到塑料板材的厚度超出允许的误差后，将信号传递给PLC，PLC控制机械手将不合格的板材分拣到废料台。使用该系统后可以节省大量的人力，提高效率。
关键字：厚度检测PLC 环保
中图分类号：TM571
1传感器的选择
被测量板材厚度为2mm，要求精度正负0.03mm，因为系统不需要输出板材厚度的实时数据，只需要当板材厚度超过允许误差后发出报警信息，所以我们为了节约成本和编程方便可以选择输出开关量报警的传感器，这里我们选用了欧姆龙ZX系列激光式智能测距传感器，传感器可以根据实际要求调节上下限阈值，当超出范围后会发出开关报警。欧姆龙ZX系列传感器具有体积小、重量起、精度高、使用便捷，可对传感器编程等优点。
为了测量准确我们使用三个传感器进行测量，分别测量两个边缘位置和一个中心位置，当三个传感器有一个发生报警就判定为废料。
2机械手的设计
根据现场的特点，机械手的动作应该有上下运行、左右旋转摆动以及抓取功能，为了满足要求上下运
动和左右旋转摆动使用带抱闸的伺服电机控制，抓取功能使用气动技术。为了便于抓取物料，在机械手前端安装了接近开关，当到达抓取位置后产生开关信号。
机械手动作如下：当检测到是废料后，机械手收到抓取废料指令，开始下降，当接近开关动作后停止下降的运行，执行抓取动作，抓取完毕后机械手上升，上升到位后右旋转摆动，到达位置后将废料放下。然后在回到原点。
3PLC的选择
机械手使用了两个伺服电机，所以选择至少带两路高速脉冲输出的PLC，为了机械手扩展功能我们选用带三路高速脉冲输出的西门子smart PLC，频率高达100khz，支持pwm/po输出方式以及多种运动模式，可自由设置运动包络。配以方便易用的向导设置功能，快速实现设备调速，定位等功能。
该PLC性能稳定，单体I/O点数多可以在不用扩展的情况下满足我们I/O 的需求，配备西门子专用高速处理器芯片，基本指令执行时间可达0.15us，在同级别小型西门子plc中遥遥领先。该PLC还配备了以太网接口继承了强大的以太网通信功能。一根普通的网线即可将程序下载到西门子plc中，方便快捷，省去了专用变成电缆。通过以太网接口还可与其他cpu模块、触摸屏、计算机进行通讯，轻松组网。提高了系统的扩展性能。
4触摸屏的选择和设计界面
因为选择的PLC带有以太网接口，所以为了提高PLC与触摸屏的交互速度，选择带网口的昆仑通态触摸屏，界面设计如图1所示。
触摸屏的设计应该满足一下要求：
1、应该有系统的启动和停止以及急停，方便对系统进行控制。
2、能够显示三个传感器当前的状态，以及当出现废料后的报警状态，以便工作人员查看。
3、显示机械手的当前位置坐标，以及抓取的状态。
4、能够手动的调试机械手，包括回原点按钮，手动的控制机械手上升下降，左右旋转，以及抓料放料动作。
5、对好料和废料分别进行计数统计，并且要保存历史数据。
6、带有操作者权限管理。
5系统的工艺流程及PLC程序设计
为了提高测量的精度以及稳定性，传感器安装在塑料板材切割之前，当执行切割工艺后我们对板材进行检测，这时候我们检测的数据是下一次要分拣的数据，当切割完成后我们保存这个数据，以便在下一次切割完成后来判断板材是否废料。
当系统认定为废料后机械手开始动作，首先执行下降操作，当接近开关动作后说明已经到达抓取位置停止下降的运行，开始执行抓取动作，抓取完毕后机械手上升，上升到位后右旋转摆动，到达位置后将废料放下，放料完成后左旋转摆动，当到达原点后停止运行，等待下一次抓取。
在系统运行过程中如果遇到紧急意外事件，按下急停按钮，系统停止运行，机械手要保持在当前的位置，如果机械手正在抓料要保证抓取的物料不掉落。部分参考程序如图2所示。
6结束语
本设计已应用于实际的生产中，即节省了人力物力，又提高了生产效率，具有广泛的实用价值。
参考文献
[1]SIMATICS7-200smart可编程控制器系统手册
[2]传感器技术手册
论文作者:王云
论文发表刊物:《科技中国》2017年9期
论文发表时间:2018/2/9
标签：机械手论文; 废料论文; 传感器论文; 厚度论文; 系统论文; 板材论文; 动作论文; 《科技中国》2017年9期论文;