一、材料分拣装置结构及总体设计
1．控制系统流程图设计
根据系统生产工艺要求，分析各个设备操作内容和顺序，画出程序流程图，如下图所示。
2．物料分拣系统的工作过程
(1)按下启动按钮xo，物料台检测到有物料，则变频器驱动电机，使圆盘转动，再由圆盘通道和机械手把物料送到物料分拣带上检测，以上动作实现了上料的过程。
(2)把物料送到检测台。如果在4秒钟内检测不到物料，红灯闪烁，否则绿灯闪烁，机械手、电动机和变频器不动作，整个系统停止。当检测到物料时，物料提升到上限时，机械手臂先伸出，手爪夹紧物料后，手臂提升，再缩回，然后右旋，手臂伸出，下降，松开物料，手臂再提升，缩回，再回到左旋初始位置。
(3)分拣台上光电传感器检测到物料时，启动传送带；当电感传感器检测到金属物质的物料时．活塞1伸出推动物料进入料槽再缩回：当到电容传感器检测到非金属的物料时．活塞2伸出推动物料进入料槽再缩回。当物料台再次检测到物料时，循环以上动作。
(4)物料传输是通过机械手和三相异步‘电动机及变频器来实现，机械手可通过伸出，下降，夹紧物料，提升，缩回等动作将物料从物料台送到传输带上，而三相异步电动机启动传送带的动作及变频器改变传输带的速度。
(5)在传输带上，光电传感器是启动传输带运行的信号，用电容传感器和电感传感器来分拣传输带上的物料，电感传感器可检测金属物质的物料，电容传感器可检测非金属的物料。实现分拣的动作。
3．物料分拣系统的设备选择
(l)三菱PLC的选型
PLC及有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。I／0点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%～20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。根据物料分拣系统的工作过程可知，系统的输入信号有19个，输出信号有l6．因此选三菱FX2N-48MR。
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，如附表所示。
(2)三菱变频器的选择
根据负载特性选取适当控制方式的三菱变频器，三菱变频器的控制方式主要分为：V/F控制，包括开环和闭环；矢量控制，包括无速度传感器和带速度传感器控制；直接转矩控制：根据物料分拣系统特点，可选三菱FR-E500。
(3)气动控制和执行元件
气动控制元件是控制气体压力、流量及运动方向的元件。气动控制元件按功能分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。
1)电磁阀
气动电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；用于控制液压流动方向。
下图表示伍路二位）直动式电磁阀（常断型）结构的简单剖面图及工作原理。起始状杰。1．2进气：4.5排气：线圈通电时，静铁心产生电磁力，使先导阀动作，压缩空气通过气路进入阀先导活塞使活塞启动，在活塞中间，密封圆面打开通道，1，4进气，2,3排气：当断电时，先导阀在弹簧作用下复位，恢复到原来的状杰．
本设计可以采用二位二通的气动电磁阀，它操作轻便，又能快速实现气缸的正反转，易于实现自动化，因此应用广泛。
2)气缸
引导活塞在其中进行直线往复运动的圆筒形金属机件。工质在发动机气缸中通过膨胀将热能转化为机械能；气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而进步压力。
气缸的作用：将压缩空气的压力能转换为机械能，驱动机构作直线往复（运动、摆动和旋转运动。
当传感器检测到物料时，活塞运动，然后自动缩回，所以可以选单作用气缸。
3)传感器
a光电式传感器
光电式传感器，基于光电效应的传感器，在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。
b电感式传感器
电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。
c电容式传感器
电容式传感器也常常被人们称为电容式物位计，电容式物位计的电容检测元件是根据圆筒形电容器原理进行工作的。
二、物料分拣系统的设计图
1．根据附表可以绘制出PLC的输入输出接线端子图。
如下图，当PLC投入运行时，按下启动，给出xo信号，物料通过圆盘升到上限，给出信号X11；在通过机械手一系列动作，给出X7、x5、X3、X4信号；传送到传送带时，光电传感器动作，给出X22信号；当有物料时，电机使传送带动作；电感传感器动作时，给出X20信号．让电磁阀动作推动气缸动作，给出X14、X15信号；电容传感器动作时，给出X21信号，让电磁阀动作推动气缸动作，给出X16、X17信号。
2．PLC梯形图
程序运行过程分析如下图，按下启动按钮xo，物料驱动电机，这时YO接通：此时光电传感器检测物料．X13动作，物料被圆盘提升，此时Yl接通：当上升到限位时．X11动作，此时接通Y2，机械手臂伸出，伸到限位时．x5动作，此时接通Y4，手瓜下降；下降到限位时，Xl0动作，X2也动作，此时接通Y15．手爪抓紧；然后手臂缩回井到达限位，X6、Y3动作；这时手臂右旋并到达限位，X4和Y7动作；当机械手将物料送到分拣台时，光电传感器动作，X22动作，此时接通Y21．电机带动传送带，传送带动作，物料运动；当电感传感器动作时，X20动作，接通Y11，气缸推动物料，然后气缸缩回，Y10动作；当电容传感器动作时，X21动作，此时接通Y12，气缸推动物料，然后气缸缩回，接通Y13;整个系统结束，当需要急停时，按下X1，系统就会停止。
三、控制系统的调试
在PLC软硬件设计完成后，应进行调试工作。因为在程序设计过程中，难免会有疏漏的地方，因此在将PLC连接到现场设备之前，必需进行软件硬件调试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。
1.软件调试
将所编写的梯形图程序进行编译，把程序下载到PLC中。刚编好的程序难免有缺陷或错误，为了及时发现和消除程序中的错误，减少系统现场调试的工作量，确保系统在各种正常和异常情况时都能作出正确的响应，需要进行离线测试，即不将PLC的输出接到设备上，按照控制要求在指定输入端输入信号，观察输出指示灯的状态。若输出不符合要求，则查找原因，并排除之。
2．整体调试
将设备接人PLC，进行联机调试，看是否满足要求，如果不满足要求，可通过综合调整软件和硬件系统，直到满足要求为止。总装统调后，还要经过一段时间的试运行，以检验系统的可靠性。
物料分拣采用可编程控制器PLC进行控制，能连续、大批量地分拣货物，分拣误差率低且劳动强度降低，提高劳动生产率。而且，分拣系统能灵活地与其他物流设备无缝连接，实现对物料实物流、物料信息流的分配和管理。同时，根据不同的分拣对象，结合不同的传感器，比如根据材料的属性、尺寸的大小、物体的颜色等选择相应的传感器，对本系统稍加修改即可实现求。
本文关键字：控制系统 PLC工业控制，电器控制 - PLC工业控制
