基于PLC的分揀控制系統(tǒng)項目教學(xué)研究

肖蕾蕾　史二娜

摘 要：大小球分揀控制是“可編程控制器原理及應(yīng)用”課程中的一個重要教學(xué)任務(wù)，通過學(xué)習(xí)此項目，使學(xué)生掌握順序功能圖及順序控制指令，掌握使用順序功能圖法設(shè)計系統(tǒng)程序。在教學(xué)過程中，讓學(xué)生作為主體，以工作過程為引導(dǎo)，采取項目教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生在信號與機電控制系統(tǒng)設(shè)計以及設(shè)備維修等崗位的工作能力。

關(guān)鍵詞：PLC；大小球分揀控制；項目教學(xué)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.183

0 引言

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展在工業(yè)生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要對產(chǎn)品進行分揀和分類存放，大多企業(yè)生產(chǎn)線都采用了物品分揀設(shè)備，利用分揀系統(tǒng)進行物品自動分揀，并利用輸送機將分揀出的不同類產(chǎn)品傳送至相應(yīng)工位，這樣不僅很大程度提高了勞動生產(chǎn)率，而且促進了整個生產(chǎn)線的自動化發(fā)展。因此被廣泛應(yīng)用于電子通信、機械制造、冶金和輕工業(yè)等多個部門。

分揀系統(tǒng)是利用機械手模仿人手和手臂的某些功能性動作，在生產(chǎn)上用以按固定程序抓取、判斷種類，搬運自動操作裝置。分揀系統(tǒng)特點是可以利用PLC（可編程控制器，Programmable Logic Controlle）編程來完成各種預(yù)期動作，兼有人手和機械的優(yōu)點。

1 項目任務(wù)

按照課程教學(xué)大綱的實施，培養(yǎng)學(xué)生掌握信號控制系統(tǒng)設(shè)計和相關(guān)設(shè)備維修能力，掌握順序功能圖法設(shè)計梯形圖，掌握分揀系統(tǒng)在電氣控制領(lǐng)域的應(yīng)用，根據(jù)教學(xué)任務(wù)， 本課程設(shè)置一個大小球分揀控制系統(tǒng)教學(xué)項目。系統(tǒng)控制要求如下[1]：

（1）原位指示。當(dāng)機械手位于左上角處，即上限位開關(guān)SQ4及左限位開關(guān)SQ1接通時，原位指示燈HL1點亮，系統(tǒng)準備就緒。

（2）啟動。按下啟動按鈕SB0后，機械手開始下降，當(dāng)機械手下降到位時，下限位開關(guān)SQ5接通，停止下降。

（3）抓取。安裝在機械手末端的夾具加緊，時間為2S，并由夾具上的限位開關(guān)SQ6判斷所夾的球。當(dāng)夾住大球時，SQ6接通；當(dāng)夾住小球時，SQ6 斷開。

（4）傳送。機械手夾緊球后開始上升，當(dāng)達到上限位時，SQ4接通停止上升，開始向右移，如果為小球則右移至SQ2處停止并下降，如果為大球則右移至SQ3處停止并下降。

（5）下降至下限位開關(guān)SQ5接通時停止，并開始放松夾具，時間為2S。

（6）放下球后，機械手開始做返回原位運動。回到原始位置停止，一次運動結(jié)束。

在這個項目中，要求學(xué)生掌握順控指令并且會運用順序功能圖法設(shè)計系統(tǒng)。

2 任務(wù)實施

根據(jù)該項目任務(wù)和要求，學(xué)生按照三人分成小組，每組按照以下步驟實施任務(wù)，并能獨立完成每一步任務(wù)。

（1）進行系統(tǒng)I/O分配。根據(jù)控制系統(tǒng)的的動作過程，完成I/0分配表，如表1。

（2）畫出順序功能圖。分析控制要求可知，在大小球分揀的控制過程中，對于任意一種球來講，抓球、傳送、釋放的過程是一個嚴格的順序控制。所以項目采用順序功能圖法設(shè)計程序。要求學(xué)生會畫出順序功能圖，并應(yīng)用順控指令完成梯形圖的編寫。

（3）畫出PLC外部接線圖，完成外部接線。由PLCI/O表可知，大小球分揀控制共需7個輸入和6個輸出端子，選用西門子S7-200系列的CPU226機型，完全能滿足本系統(tǒng)I/O點數(shù)需要。要求學(xué)生畫出PLC外部接線圖，并能完成電路連接。

（4）編寫梯形圖程序。每組學(xué)生根據(jù)本項目控制任務(wù)的要求，按照圖中大小球分揀的順序功能圖完成梯形圖程序的編寫。

（5）程序軟件調(diào)試。每組學(xué)生編寫好控制梯形圖程序后，還要完成程序運行、調(diào)試，這是程序設(shè)計很重要也是必須進行的步驟。

1）編寫好程序后，使用軟件先進行程序編譯，編譯通過后，再將正確的程序下載至PLC。

2）打開氣泵電源開關(guān)，進行氣路調(diào)節(jié)，主要觀察氣壓大小和氣路方向是否滿足要求，并進行正確調(diào)節(jié)。

3）運行程序，先進行總體調(diào)試：按下啟動按鈕，觀察機械手動作是否按順序功能圖規(guī)定按順序完成控制功能。若動作有誤，則根據(jù)監(jiān)控進行程序調(diào)試，及時修改梯形圖程序并完成下載，直到考慮各種可能的情況下，輸入信號和輸出信號之間的控制關(guān)系完全滿足系統(tǒng)提出的所有控制要求。完成分步調(diào)試后，再重新按下啟動按鈕，系統(tǒng)運行一個周期動作后，返回初始位置，運行、調(diào)試完成[2]。

3 項目評價

每組學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)完成項目后，每小組同學(xué)首先介紹本組項目完成的進度，進行自我評價。再由教師對每一組項目進行驗收，查看完成情況，并按標準給出評價和打分，最后教師進行教學(xué)總結(jié)。

4 結(jié)束語

通過大小球分揀控制項目教學(xué)，使學(xué)生熟悉順序控制設(shè)計法的設(shè)計思想和方法，掌握順序功能圖的繪制，熟練西門子PLC編程指令。以學(xué)生為主體，以工作過程為導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生在機電控制系統(tǒng)設(shè)計及維修崗位的工作能力，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實踐能力，并且提高學(xué)生團隊協(xié)作能力，教學(xué)效果良好。

參考文獻：

[1]劉美俊.西門子PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2017

：128-130

[2]何惠湘.基于PLC的機械手控制項目教學(xué)研究[J].無線互聯(lián)科技，2017（22）：92-94