基于PLC的料仓自动取料气动装置设计

下载后可任意编辑 基于PLC的料仓自动取料气动装置设计 郝屏 仵征 （河南化工职业学院 机械电子系，河南 郑州 450042） 摘 要：新设计的料仓自动取料系统采纳PLC控制，以气压传动作为系统工作动力。通过模拟运行，新的装置系统具有动作灵活多变，运动定位准确的特点，能较好地实现流水线的自动化控制，降低劳动强度。 关键词：取料装置 气动系统 PLC控制系统 中图分类号：TH138 文献标识码：B Design of PLC Automatic Fetching Device Based on Pneumatic Bunker HAO Ping WU Zheng （Department of Machinery and Electronics ,Henan Vocational College of Chemical Technology ,Henan Zhengzhou 450042） Abstract: Bin automatic extracting system of new design adopts PLC control in pneumatic system, and with pneumatic drive as system power. By simulating the operation of device, new system has the characteristics of motion moves flexible, accurate positioning, to achieve line automation control effectively, reduce the labor intensity. Key Words: take out device, Pneumatic system , PLC control system 下载后可任意编辑 引言 气压传动具有气源容易获得、工作速度快、动作频率高、工程实现容易等优点。PLC是一种功能强、编程简单、可靠性高的自动控制产品。两者在工业生产上都得到了广泛的应用，用气动自动化控制技术实现生产过程自动化，是工业自动化的一种重要技术手段，也是一种低成本自动化技术[1]。基于以上考虑，为提高生产效率，提高自动化程度，现设计一料仓自动取料装置。本文设计的料仓自动取料装置通过气压传动来传递动力，通过PLC来控制从料仓中取出物料，并把物料推下滑槽，使物料自动进入包装箱中，实现节约人力、提高了工作效率的目的。 1．料仓自动取料装置的控制过程 料仓自动取料装置是由两个单杆双作用式气缸的气动控制回路组成，通过四个磁性开关完成物料位置的检测，用PLC程序进行动作控制。料仓自动取料装置的结构原理如图1所示。 料仓自动取料装置的工作过程如下：按下系统的启动按钮，当光电传感器SP1检测到包装箱运送到位后，气缸A伸出，将工件从料仓底部推出。当磁性开关S1检测到缸A伸出到位后，气缸B才能伸出将工件推入输送滑槽，工件完成自动装箱。当磁性开关S2检测到气缸B伸出到位5S后，气缸A退回，磁性开关S3检测到气缸A退回后，气缸B才能退回，从而完成一次工件输送。当磁性开关S4检测到气缸B退回到位10 S后才允许气缸A再次伸出。接下来依次重复上面的过程。当按下停止按钮时，整个系统停止工作。 图1 料仓自动取料装置 包装箱由步进电机带动传送带进行传送。料仓底部装有光电传感器SP2检测是否还有工件，当没有物料时，传感器发出信号，程序控制系统停止工作。 该系统的整个工作过程由PLC进行程序控制，工作流程图如图2。 _______________________________ 作者简介：郝屏（1976—），女，河南郑州人，讲师，硕士，主要从事PLC控制技术、液气压技术方面的教学与讨论工作。 下载后可任意编辑 图2 工作流程图 下载后可任意编辑 2．气动系统设计 气动回路图如图3所示，该气动回路由两个单杆双作用式气缸、四个磁性开关、两个二位五通气动换向阀、四个二位三通电磁换向阀、两个单向节流阀组成。由磁性开关检测缸所处的位置，送给PLC信号，由程序控制电磁阀的通断电，进而由电磁阀控制气动换向阀换向，就可以控制两气缸的伸缩运动的顺序，来完成取料装箱的过程。图中两单向节流阀控制两气缸的伸出速度，从而满足系统稳定性的要求。 下载后可任意编辑 图3 气动回路图 下载后可任意编辑 3．PLC控制设计 3.1 PLC I/O表与接线图设计 根据系统的组成及预定的动作可知，有两个控制按钮、两个光电传感器和四个磁性开关，共8个输入信号，四个电磁换向阀、一个步进电机作为输出信号，现选用三菱FX2N-48MR可编程控制器。PLC控制系统的I/O地址分配表如表1所示。 下载后可任意编辑 表1 I/O地址分配表 输入端口 输出端口 启动按钮 SB1 X0 电磁阀 1YA Y0 停止按钮 SB2 X1 电磁阀 2YA Y1 A缸磁性开关 S1 X2 电磁阀 3YA Y2 A缸磁性开关 S3 X3 电磁阀 4YA Y3 B缸磁性开关 S2 X4 步进电机 M1 Y4 B缸磁性开关 S4 X5 光电传感器 SP1 X6 光电传感器 SP2 X7 下载后可任意编辑 具体的PLC硬件接线图如图4所示。 图4 PLC硬件接线图 3.2 PLC程序设计 根据系统的流程图可以得知两气缸完成的是顺序动作。FX2N系列PLC的STL指令是为编制顺序控制程序而专门设计的步进梯形指令，STL指令的操作元件是编号S0～S499的状态寄存器，其中S0～S9用于初始步。当转换条件满足时，STL指令将下一步序的状态寄存器置位，而上一步序的状态寄存器自动复位。鉴于STL指令简单明了、便于理解、不易出错的特点，本系统的控制程序就利用STL指令进行编写，程序如图5所示。 下载后可任意编辑 图5 基于PLC控制的料仓自动取料气动装置程序 下载后可任意编辑 3.3 模拟实施 为了验证料仓自动取料装置设计的可行性，采纳了天煌教仪生产的“THPQD-1型气动与PLC实训装置”进行模拟操作。该装置集各种真实的气动元件、继电器控制单元、PLC、计算机组态技术于一体，功能强大，适用范围广，有很强的实训性。“THPQD-1型气动与PLC实训装置”含有电源模块、PLC主机模块、直流继电器模块、控制按钮模块、综合控制模块、气动元件库等，输入电源为三相四线制380V沟通电源，气源装置为静音空气压缩机，额定流量116L/min，额定输出气压1MPa。PLC主机选用三菱FX2N-48MR可编程控制器。 在该装置上根据设计要求搭建气动回路、进行PL