副本-基于西门子PLC和变频器的物料分拣系统设计_李庭贵基于西门子PLC和变频器的物料分拣系统设计ThedesignofmaterialsortingsystembasedonsiemensPLCandfrequencyconverter李庭贵1,2LITing-gui1,2（1.泸州职业技术学院，泸州646005；2.四川省泸州市工程机械智能优化设计重点实验室，泸州646005）摘要：采用西门子PLC和变频器，搬运机械手将物料从上料机构取出传送给物料分拣装置，再由传送带将物料向前传送至分拣口，通过传感器的辨别，实现不同颜色或材质物料的分拣。实践表明，该控制系统运行可靠，分拣误差率低，劳动生产率显著提高，劳动强度大大降低，具有广阔的应用前景。关键词：西门子PLC；物料分拣系统；步进电机；机械手：TP27文献标识码：A：1009-0134(2013)06(下)-0092-04Doi:10.3969/j.issn.1009-0134.2013.06(下).270引言物料分拣是把货物按品种从不同的地点和单位分配到所设置的场地的作业。按分拣的手段不同，可分为人工分拣、机械分拣和自动分拣。在技术日益发展的今天，以往采用人工进行物料分拣的企业，生产效率低下，生产成本高[1]，无法适应激烈的市场竞争。鉴此，应用PLC技术和变频器技术，设计物料分拣系统[1,3]，能够自动连续对物料进行分拣。1系统总体结构设计1.1系统结构设计基于PLC控制的物料分拣系统主要由上料机构、搬运机械手机构、分拣机构等组成，系统结构示意图如图1所示。上料机构[3~5]由推料气缸、存放料台、工件、光电传感器、井式工件库、安装支架等组成，主要完成将物料依次送至存放料台上。搬运机械手机构[6~9]由步进电动机及驱动器、电磁阀、机械手臂伸缩气缸、机械手气动手爪、机械手前臂升降气缸、电感传感器、磁性传感器等组成，主要完成将物料从上料机构的存放料台输送到分拣机构的入料口。为了确定机械手的位置基准，在其底座安装有电感传感器。为了防止机械手旋转越位，在其左/右旋转的极限位置安装有限位开关。物料分拣机构[10~12]由推料气缸、导料气缸、变频器、三相异步电动机、输送带、分拣料槽（1#、2#、3#）、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及分拣任务。1.2系统工作流程采用西门子PLC控制器，搬运机械手将物料从上料机构取出，通过一定的时间间隔连续地传送给物料分拣装置，再由传送带将物料向前传送至分拣口，通过传感器的辨别，实现不同颜色或材质物料的分拣。系统工作流程如图2所示。2系统硬件设计图1PLC控制的物料分拣系统结构示意图PLC控制的物料分拣系统的硬件主要由PLC控收稿日期：2013-01-04基金项目：四川省泸州市科技局资助项目：泸州地区中小机电企业智能化技术改造研究（泸市科【2011】108号）作者简介：李庭贵（1973-），男，四川泸县人，副教授，工程师，硕士，研究方向为智能优化与控制。【92】第35卷第6期2013-06(下)图2PLC控制的物料分拣系统工作流程图制模块、步进驱动模块、变频器模块、气动控制模块等组成。2.1PLC控制模块根据系统的控制要求，该系统需要21个输入点与14个输出点，共计35个I/O点，因此选用西门子CPU226CNPLC作为控制器，它具有24个输入点与16个输出点，而且该PLC具有高速脉冲输出PTO（PulseTrainOutput，脉冲串输出）功能，可以驱动步进电机运动。西门子PLC控制的物料分拣系统输入输出端子接线图如图3所示。2.2步进驱动模块步进驱动模块主要包括步进电动机和步进驱动器，通过PLC输出脉冲个数进行精确定位，用于控制搬运机械手[13,14]的向右旋转（机械手搬运物料）和向左旋转（机械手复位）。选用SYNTRON（森创）公司的三相混合式步，PLC的输进电机57BYG350CL[15]，步距角为出点Q0.1控制其旋转方向，Q0.0输出脉冲信号的频率和数目分别控制机械手的旋转速度和旋转角度。选用雷塞科技公司的细分型步进电机驱动器3MD560[15]。为了达到更精确的控制精度，通过设置其拨码开关SW6=OFF、SW7=OFF、SW8=OFF，可使细分精度达到10000步数/圈，即PLC输出10000个脉冲使步进电机转一圈，每个脉冲（）。步进电机转动设置驱动器的拨码开关SW1=ON、SW2=ON、SW3=ON、SW4=ON，其输出相电流为6.0A，使步进电动机能够输出足够的转矩，从而驱动搬运机械手动...