浅析基于S7—200PLC的材料分拣设备的硬件配置概述

刘勇

摘 要：本文对基于S7-200PLC的材料分拣设备的硬件配置进行了简单扼要的分析，利用西门子S7-200PLC设备为本系统的核心部分，结合光电传感器、光纤传感器、电感传感器以及异步电机、步进电机来控制系统自动分拣不同颜色和不同材质的物料。本文介绍了本系统的各个组成部分。

关键词：PLC 传感器；步进电机；机械手；气缸

本装置集PLC控制、位置检测与控制、变频调速控制、物料输送、机械手控制及分拣控制于一体的装置。借助于相应的开关量控制以及位置控制及时序逻辑控制，实现物料提升、气动机械手搬运、皮带机输送、物料分拣等功能。系统的整体结构则为开放式及拆装式设计，能够实现送料检测机构、物料搬运机构、物料分拣机构和自动生产线等机电一体化设备的自由组装及调试。

1 技术参数

（1）输入电源：三相四线（或三相五线）～380V±10% 50Hz

（2）装置容量：≤1.0kVA

（3）外形尺寸：120cm×72cm×120cm

2 系统组成

本装置由物料提升机构、气动机械手、物料输送及分拣机构、PLC模块、变频器模块、按钮模块、电源模块、各种传感器、物料、I/O接口板和气管等组成。

2.1 送料机构

2.1.1 放料转盘：在之中需要放置金属物料以及非金属物料两种。

2.1.2 驱动电机：电机的相关参数为电流24V直流，钻矩为30kg/cm，转速为10r/min，主要作用为驱动放料转盘旋转。

2.1.3 物料滑槽：在放料转盘旋转之后，物料也就会在力的作用下进入入料口，并顺着滑槽直到提升台上。

2.1.4 提升台：分离物料和滑槽，同时有效保证每次仅能够提升一个物料。物料提升机构由单出杆气缸、电磁阀、磁性开关、警示灯、直流减速电机、机械结构件等组成。

2.1.5 物料检测传感器：选择的是光电漫反射型传感器，将输入信号传递给PLC控制系统，在提升台上如果存在物料，则会对气缸产生驱动作用将物料提升；在此操作中如果光电传感器持续4s没有检测到物料，则会立即停止系统运行并报警。

2.1.6 磁性传感器：主要作用是检测气缸位置。在气缸前后各设置一个，以确保可以实时监测气缸伸出和缩回是否到位，检测显示到位之后则会将信号发给PLC系统。

2.1.7 提升气缸：此过程中采用的是单向电控气阀。电控气阀通电之后则会将物料提升，停止通电则会下降。

2.2 机械手搬运机构

（1）整个机构的运行动作主要包括4个，分别是手臂伸缩、手臂旋转、手爪上下、手爪紧松。

（2）手爪提升气缸：应用双向电控双阀控制来实现提升气缸，可以随意定位气缸的伸出或者缩回。

（3）手爪：在进行物料抓取中则采用单向电控气阀控制，在其通电之后能够将磁性传感器紧紧抓住同时输出信号，指示灯则为亮；如果断电手爪也就会立即松开。

（4）旋转气缸：应用双向电控气缸控制机械手臂的正反转。

（5）接近传感器：在确保机械手臂的正转以及反转全部到位之后，那么这一装置则会输出信号。

2.3 物料传送和分拣机构

物料输送及分拣机构由三相交流电机、皮带、单出杆气缸、磁性开关、电磁阀、电感式传感器、电容式传感器、光电传感器、机械结构件等组成。

2.3.1 落料光电传感器：对传送带上是否出现物料进行检测，并将检测结果发送给PLC。

2.3.2 电感式传感器：对金属材料实施检测，距离2～5mm。

2.3.3 电容式传感器：对非金属材料实施检测，距离3～8mm。

2.4 模块组成

2.4.1 公用模块

电源模块：三相电源总开关（带漏电和短路保护）、保险丝。单相电源插座用于给外部设备供电，模块之间电源采用安全导线连接。

按钮模块：提供多种不同功能的按钮和指示灯（DC24V），由急停按钮、转换开关、复位按钮、自锁按钮、指示灯等组成。

2.4.2 PLC模块

PLC模块：西门子主机为CPU224AC/DC/RLY 内置数字量I/O（14路数字量输入/10路数字量输出）+数字量扩展模块EM223（8路数字量输入/8路数字量输出）。

输入部分：

SB1系统启动 I0.0，SB2系统停止 I0.1。

SQP11上料下限位光电传感器 I0.2，SQP12上料上限位光电传感器 I0.3。

SCK11上料气缸下降限位传感器 I0.4，SCK12上料气缸提升限位传感器 I0.5。

SQP21旋转左限位传感器 I0.6，SQP22旋转右限位传感器 I0.7。

SCK21气动手臂伸出传感器 I1.0，SCK22气动手臂缩回传感器 I1.1。

SCK23手爪提升限位传感器 I1.2，SCK24手爪下降限位传感器 I1.3。

SCK25气动手爪传感器 I1.4，SQP31传送带入料光电传感器 I1.5。

SQP32推料一电感式传感器 I2.0，SQP33推料二电容式传感器 I2.1。

SCK31推料一伸出限位传感器 I2.2，SCK32推料一缩回限位传感器 I2.3。

SCK33推料二伸出限位传感器 I2.4，SCK34推料二缩回限位传感器 I2.5。

输出部分：

端子功能描述西门子 S1变频器运行 Q0.0。

M转盘电机 Q0.4，HL正常绿色指示灯 Q0.5。

BJ报警红色指示灯及信号 Q0.6，YV1提升物料 Q0.7。

YV21旋转气缸反转 Q1.0，YV22旋转气缸正转 Q1.1。

YV31气动手臂伸出 Q2.0，YV32气动手臂缩回 Q2.1。

YV41 手爪提升气缸下降 Q2.2，YV42手爪提升气缸上升 Q2.3。

YV5 手爪夹紧 Q2.4，YV6 推料气缸一 Q2.5，

YV7推料气缸二 Q2.6。

3 装置特点

本装置融机械结构组装、气动应用、电气控制、电机控制、传感检测、可编程控制技术于一体，PLC模块、变频器模块、按钮模块、常用装置模块等可任意调换和组合，综合性强。

参考文献

[1]王志龙，徐淑华，许磊，等.基于WebAccess及S7-200 PLC的材料分拣监控系统[J].机械工程与自动化，2008，（3）：143-145.

[2]刘秀兰，刘念.基于SIMATIC HMI与PLC的材料分拣系统[J].机械工程与自动化，2008，（3）：146-148.

（作者单位：江苏省扬州技师学院）