（辽宁科技学院 电气与信息工程学院 辽宁本溪 117000）
摘要：本文是大学生创新创业实训设计完成的一种物料传送、分拣、存储的控制系统实验平台，是一个较完整产品分拣、搬运、存储工业系统的缩小版，构建了一个集电气控制、PLC控制、机器人技术等的实验实训平台。
关键词：自动控制；PLC；自动分拣；变频器；传感器
引言
随着国民经济的快速发展，许多行业物料（工件）的自动传送、分拣与存储是生产过程中不可或缺的一环。对于传统的继电器电路来说，它难以实现复杂逻辑功能和数字控制，并且维修困难。针对该问题，本研究充分利用PLC在控制方面的卓越性能和变频器的工作原理，并依托安川DX200搬运机器人设计了一种物料传送、分拣与存储的控制系统，能够自动连续对物料进行分拣及存储。
1 系统总体设计方案
本系统主要由分拣机构、搬运机构与存储机构组成，系统示意图如图1所示。
图1 系统示意图
分拣机构控制系统应用了PLC技术、传感器技术、电动传动技术等。物料在通过本分拣机构时依次经过光电、电感和颜色传感器，传感器把检测到的信号传给PLC，PLC根据信号来判别物料的材质以及颜色，为分类仓储做准备。
搬运机构利用安川DX200搬运机器人来完成物料的抓取以及搬运。搬运机器人是近代自动控制领域出现的一项高新技术，已成为现代机械制造生产体系中的一项重要组成部分。存储机构采用高层货架，立体储存，本系统中的立体仓库实现了不同物料的分类存储。
系统上电后，西门子S7-200PLC控制传送带正向运行；安川DX200搬运机器人将物料放置于传送带上后，系统自动将物料分拣至相应物料槽；安川DX200搬运机器人将物料从物料槽搬运至立体仓库入料口；立体仓库入料口处的光电传感器检测到物料存在后，仓库内的机械手抓取物料并将其放置于相应存储位置。直至物料全部分拣存储完成，停止运作。
2 产品分拣部分硬件设计
本系统的产品分拣部分的硬件组成主要由PLC模块、变频器模块、传感器模块、推杆电机等组成。
采用PLC控制变频器进行多段速调速就可以完全满足皮带分拣物料控制的要求，同时考虑系统I/O的因素，本控制系统选用西门子S7-200PLC中包含14DI/10DO的CPU224完成控制。系利用实验室的正泰NVF2G-1.5/PS4变频器。该型号变频器具有8段速调速，调试方便、操作简单，满足本系统的设计需求。
本系统使用了对射型光电传感器来检测皮带上料，电感传感器监测金属物料，两种传感器均有成熟的产品。颜色传感器没有价格较低的产品，采用了TCS3200和STC89C51 完成黑白非金属的检测，通过驱动模块连接到PLC的输入端完成颜色检测判断。
3 系统软件设计
运料皮带以10HZ软启动，当皮带入料口处的光电开关检测到物料时，PLC随即控制变频器以30Hz频率开始工作。当电感传感器检测到金属物料时，PLC控制变频器降速以方便推料气缸推出物料到料槽Ⅰ；当颜色传感器检测到白色非金属时，皮带减速推出到料槽Ⅱ，黑色非金属顺皮带传送到料槽Ⅲ。根据系统的设计需求，PLC的I/O地址分配如表1所示，变频器主要参数设置如表2所示。
分拣机构和安川机器人通过I/O点直接点对点直接连接，当分拣机构达到设定物品数量后，通过PLC的输出和机器人的输入直接连接，通过设定好的示教系统完成物料的搬运及立体存储。
4 结论
本次设计的分拣存储系统设计是辽宁科技学院2018年大学生创新创业训练项目，可根据不同生产对象的不同属性或者工艺流程对该系统中的传感器作适当调整或者更换，该实训平台是现代加工制造生产过程的物料传送、分拣与存储环节的简化缩小版，同时将电气控制、传感器、变频器、执行装置、PLC以及机器人控制有效地结合起来，具有较强的推广借鉴意义。
参考文献：
[1]基于PLC的产品分拣自动控制系统设计，电子测试，薛峰，吴恩周，2018
[2]基于PLC 的实验教学生产线分拣控制系统研究与实现，河北职业教育，陈俏霞，王建晖，2012
[3]安川DX200搬运机器人使用手册
[4]基于PLC控制的物料分拣仓储系统的设计与实现，中国现代教育装备，吕慧敏，2016
论文作者:宋明达,张军,谢超跃,李明月
论文发表刊物:《河南电力》2018年12期
论文发表时间:2018/12/4
标签：物料论文; 传感器论文; 变频器论文; 系统论文; 机器人论文; 机构论文; 皮带论文; 《河南电力》2018年12期论文;