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杨 芳（黄冈职业技术学院 机电学院，湖北 黄冈 438002）
摘 要：颗粒物料的上料和分拣，如果以手动摆放和分拣，员工长时间劳动，错误率陡增。鉴于此情况，基于汇川H2U 进行颗粒上料分拣的PLC 程序设计，并在SX-815Q 机电一体化综合实训中考核设备试验运行，结果证明，该程序运行平稳可靠，效果良好。 关键词：颗粒物料；自动上料；分拣系统；程序设计；机电一体化 中图分类号：TP311.1 文献标志码：A 文章编号：1672-1047（2021）02-0100-03 DOI:10.3969/j.issn.1672-1047.2021.02.25
收稿日期：2021-03-03
IKRTV基金项目：湖北省教育厅科学研究计划指导性项目“基于PLC 高温隧道窑全自动控制系统的研究”(B2018523)；湖北省教育厅科学研
究计划指导性项目“快速节能梭式窑触摸屏式全自动控制系统的研究”（B2019444）。
作者简介：杨 芳，女，河南三门峡人，副教授。研究方向：机电一体化技术专业理论和实践教学研究。
目前，在医药、饮料、食品、电子、窑炉及化工等行业的生产过程中，经常需要将颗粒物料进行上料和分拣，并很多都是手动摆放和分拣。颗粒物料一般体积小、数量多，尤其在医药、电子、化工行业，员工长时间劳动，严重消耗体能与精力，错误率高，生产效率降低，难以保证生产正常顺利进行。鉴于以上情况，本团队基于汇川H2U 进行了颗粒上料分拣的PLC 程序设计，并在SX-815Q 机电一体化综合实训中考核该设备的试验运行情况，运行结果平稳可靠，效果良好。 SX-815Q 机电一体化综合实训考核设备主要
由颗粒上料单元、加盖拧盖单元、检测分拣单元、工业机器人搬运单元和成品入仓单元组成，囊括了智能装配生产系统、自动包装系统、自动化立体仓库及智能物流系统、自动检测质量控制系统、生产过程数据采集及控制系统等，是一个完整的智能工厂模拟装置，如图1所示。该设备可实现空瓶上料、颗粒物料上料、物料分拣、颗粒填装、加盖、拧盖、物料检测、瓶盖检测、成品分拣、机器人抓取入盒、盒盖包装、贴标、入库等智能生产全过程。 图1 SX-815Q 机电一体化综合实训设备
1 颗粒上料单元
颗粒上料单元主要由瓶子上料机构、主皮带机构、循环选料机构、颗粒填装机构、挂板电气及机械件组成。工作时，瓶子上料机构皮带运转，将瓶子输送到主皮带上，主皮带检测到有物料瓶后，瓶子上
料机构皮带暂停。同时，循环选料机构三相电机启动正转，当检测到有物料时，三相电机反转，将物料送入待取位，当物料瓶进入物料填装工位后，颗粒填装机构吸取物料，并将物料放入瓶子中，完成物料填充后，定位气缸复位，主皮带启动，物料瓶进入下一工序。
V ol.23 No.2 Apr.2021
第23卷第2期
2021年4月
黄冈职业技术学院学报Journal of Huanggang Polytechnic
2 颗粒上料分拣的PLC程序设计
2.1 功能参数
该颗粒上料单元使用的H2U系列PLC，隶属汇川第二代小型PLC，属于通用型PLC，点数覆盖全面，从20点到128点一应俱全，最大可扩展至256点，具有各种型号的温度、模拟量扩展模块，软硬件方面与三菱FX系列PLC基本上兼容。同时，主机自带3轴高速定位输出，6通道高速计数器，并有3个串口可供使用，可通过扩展卡实现CAN通讯、以太网通信。
2.2 编程软件
汇川PLC可用三菱的编程软件进行编程，也可采用汇川公司开发的AutoShop编程后台软件。AutoShop编程软件具有H1U/H2U/H3U系列PLC 用户程序的编写、下载和监控等功能，提供了梯形图、步进梯形图、SFC、指令表等编程语言。用户根据PLC应用系统的控制工艺要求，设计程序，在编程过程中，可随时进行编译，及时检查和修正编程错误，具体可参考汇川—H2U系列可编程控制器编程手册。
3 颗粒上料单元编程
单向器3.1 控制流程要求
（1）“单机”工作状态下按“启动”按钮，或者“联机”状态下，主站给出“启动”信号后，系统进入运行状态，“启动”指示灯亮。
（2）推料气缸A推出9颗白物料，推料气缸B推出2颗蓝物料；上料皮带启动，物料瓶依次传送到主皮带上；同时，选料机构启动，筛选出白物料。当上料检测传感器检测到物料瓶时，上料皮带停止；当填装位检测传感器检测到物料瓶时，定位气缸动作，顶紧物料瓶，主皮带停止；同时，筛选机构上的到位检测传感器检测到物料时，填装机构开始动作，填装完3个颗粒物料后，定位气缸复位，主皮带启动，物料瓶被传送至下一单元，循环进入推料气缸A/B推出物料环节。
（3）在“单机”工作状态下，按“停止”按钮，或者“联机”状态下主站给出“停止”信号，“停止”指示灯亮，系统进入停止状态，所有皮带停止运行，其它所有气动机构均保持状态不变。
（4）在“单机”工作状态下按“复位”按钮，或者“联机”状态下主站给出“复位”信号，“复位”指示灯亮，系统进入复位状态，所有执行机构均恢复到初始位置。 3.2 I/O地址功能分配
编程调试前，将颗粒上料单元按设备分成3大模块：皮带运行子程序、吸取填装子程序、上料分拣子程序；各模块之间通过自己的交换信号，连接成一个完整的单元控制程序，具体I/O地址功能分配表见表1所示。
表1 I/O地址功能分配表
序号 名称 功能描述
1 X0 上料传感器感应到物料，X0闭合
2 X1 颗粒填装位感应到物料，X1闭合
3 X2 检测到颜A物料，X2闭合
4 X3 检测到颜B物料，X3闭合
5 X4 检测到料筒A有物料，X4闭合
6 X5 检测到料筒B有物料，X5闭合
二联件
7 X6 输送带取料位检测到物料，X6闭合
8 X7 填装定位气缸后限位感应，X7闭合
9 X10 按下启动按钮，X10闭合
10 X11 按下停止按钮，X11闭合
11 X12 按下复位按钮，X12闭合
12 X13 按下联机按钮，X13闭合
13 X14 填装升降气缸上限位感应，X14闭合
14 X15 填装升降气缸下限位感应，X15闭合
15 X20 吸盘填装限位感应，X20闭合
16 X21 推料气缸A前限感应，X21闭合
17 X22 推料气缸B前限感应，X22闭合
18 X23 填装旋转气缸左限感应，X23闭合
19 X24 填装旋转气缸右限感应，X24闭合
20 Y0 Y0闭合 上料输送带运行
21 Y1 Y1闭合 主输送带运行
22 Y2 Y2闭合 填装旋转气缸旋转
23 Y3 Y3闭合 填装升降气缸下降
24 Y4 Y4闭合 吸盘拾取
25 Y5 Y5闭合 定位气缸伸出
26 Y6 Y6闭合 推料气缸A推料
27 Y7 Y7闭合 推料气缸B推料
28 Y10 Y10闭合 启动指示灯亮
29 Y11 Y11闭合 停止指示灯亮
制动减速度
30 Y12 Y12闭合 复位指示灯亮
31 Y23 Y23闭合 变频电机正传
32 Y24 Y24闭合 变频电机反转
33 Y25 Y25闭合 变频电机高速档
34 Y26 Y26闭合 变频电机中速档
35 Y27 Y27闭合 变频电机低速档
3.3 程序流程设计
本单元除主程序外，子程序包括“皮带机构子程序”“填装吸取机构子程序”“上料分拣子程序”等子程序。在编程时，可分别编出各个子程序，并将各个子程序调试完成之后，再进行组合，
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最终使整个单元程序完整，
主程序流程控制如图2
所示。
图
2 主程序流程控制图
立式鼓风机3.4上料分拣子程序
图3 上料分拣子程序
上料分拣装置推料气缸A 推出9颗白料，推料气缸B 推出2颗蓝料，并能通过变频器高速运行将白料筛选出来，以低速传送到物料口，交由填装吸取机构将颗粒填装到空瓶中，程序如图3所示。
在颗粒经过分拣颜传感器时，若检测到白颗粒，即刻进入选定程序，将白颗粒筛选出来。若长时间检测不到颗粒经过，则判定为颗粒不足，即进入颗粒添加程序中。分拣颜传感器不仅影响上颗粒的判定，而且筛选效率也影响系统效率，需仔细、反复的调整，才能提高程序的运行效率。 4 运行调试
表2 颗粒上料单元运行调试
检验 内容
要求
参数 设置
①外部/PU 组合模式 Pr.79为3； ②变频电机高速Pr.4为50HZ； ③变频电机中速Pr.5为30HZ；
④变频电机低速Pr.6为20HZ； ⑤加速时间Pr.7为0.5s； ⑥减速时间Pr.8为0.5s；
⑦变频器输出频率上限值Pr.1为50HZ； ⑧变频器输出频率下限值Pr.2为10Hz； ⑨气源二联件压力表调节到0.4Mpa～0.5Mpa。 单机
自动 运行 过程
①循环选料装置能否正常运行；
②送料皮带能否正常运行； ③主皮带能否正常运行； ④电位气缸能否正常使用； ⑤填充装置能否正常运行。 ⑥上料分拣能否正常运行
根据控制流程要求，颗粒上料单元运行调试按表2所示，分别检验参数设置和单机自动运行过程。参数设置检验主要是检查该单元所采用的三菱D700系列变频器的外部/PU 组合模式、变频电机速度、加减速时间、输出频率及气源二联件压力表的情况。单机自动运行主要包括循环选料装置、送料皮带、主皮带、电位气缸、填充装置及上料分拣能否正常运行。 5 结语
本团队设置好三菱D700系列变频器参数和气源二联件压力，将编写的程序下载到SX-815Q 机电一体
化综合实训设备颗粒上料单元，并根据控制流程要求，按照表2颗粒上料单元运行调试所列项目进行检验和调试运行。经试验证明，该程序运行平稳可靠，效果良好，可供饮料、医药、食品、电子及窑炉等行业的自动上料分拣系统借鉴使用。
adsl分离器
参考文献：
[1]杨晓宇等.颗粒物料的自动上料系统设计[J].石油化工自动化,2019(10).
[2]叶国平.基于汇川H2U 系列PLC 实现的 运料小车控制[J].工业控制计算机,2019(9).
[3]广东三向智能科技股份有限公司.SX- 815Q 机电一体化综合实训设备说明书[Z]. 2018:3.
[责任编辑：刘良瑞]
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