張傳俊，張春芳（安徽工商職業(yè)學(xué)院，合肥?231141）

　　摘?要：在自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，針對分揀系統(tǒng)中套件分揀問題，提出了一些切實(shí)可行的套件分揀方法，利用計(jì)數(shù)方法對不同屬性的套件設(shè)計(jì)出了兩個(gè)一組的套件，并可以推及到3個(gè)及3個(gè)以上套件分組法，很好地解決了零件分揀過程中套件分揀控制程序編制的難點(diǎn)，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和準(zhǔn)確性。

　　關(guān)鍵詞：自動(dòng)化生產(chǎn)線；套件分揀；計(jì)數(shù)。

　　*基金項(xiàng)目 ：2017年安徽省高校優(yōu)秀青年人才支持計(jì)劃項(xiàng)目(gxyq2017175)，2016年省級質(zhì)量工程項(xiàng)目大規(guī)模在線開放課程（2016mooc038、2016mooc035）；2016年校級品牌課程（2016yjppkc30）； 2017年安徽省自然科學(xué)基金研究項(xiàng)目（KJ2017B002）2015教育部創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(XM-07-S34）；2019年校級品牌課程（2019yjppkc05）。

　　0 引言

　　在自動(dòng)化生產(chǎn)線中分揀單元的主要功能是對上一個(gè)工作單元過來的工件依據(jù)工件的屬性不同進(jìn)行分揀。分揀單元的工藝較其他工作單元更為復(fù)雜，往往程序?qū)懫饋頍o從下手。對于如何編制分組套件分揀程序，本文中將著重討論如何進(jìn)行套件分組標(biāo)記，提出了一些自己的算法，本文的套件分揀方法主要是通過計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)，對分揀的時(shí)候工件推出的槽不固定問題用這種方法解決起來有較好的效果。

　　1 YL-335B設(shè)備的基本功能 ^[3]

　　本文分組套件解決方案在亞龍YL-335B型自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)裝備中進(jìn)行測試并實(shí)現(xiàn)。YL-335B型自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)裝由安裝在鋁合金導(dǎo)軌式實(shí)訓(xùn)臺(tái)上的供料單元、加工單元、裝配單元、輸送單元和分揀單元5個(gè)單元組成。其外觀圖 1 所示 ^[4] 。

　　1）供料單元：它在整個(gè)設(shè)備是第一個(gè)工作站，它的主要功能是給傳送站提供原料，當(dāng)傳送站需要工件時(shí)會(huì)向供料單元發(fā)出信號，供料單元的推料氣缸會(huì)把工件推到物料臺(tái)上等待傳送站機(jī)械手抓取。

　　2）加工單元：加工單元的主要功能是把供料站推出的工件進(jìn)行沖壓并重新送出到功能。

　　3）裝配單元：裝配單元主要實(shí)現(xiàn)把芯體裝配到已經(jīng)加工好的工件中的工程。

　　4）分揀單元：分揀單元主要實(shí)現(xiàn)前面幾個(gè)站裝配或者加工好的工件進(jìn)行不同屬性、材料的分槽分揀。

　　5）輸送單元：傳送工作單元主要的任務(wù)是傳送工件，并實(shí)現(xiàn)精確的定位，傳送機(jī)械手通過伺服控制器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)來抓取工件，并把工件按照指定的要求送到固定的工作站。

　　6）各工作站PLC基本配置：

　?、佥斔凸ぷ鲉卧篜LC選用FX3U-48MT，該P(yáng)LC有24個(gè)輸入、24個(gè)輸出，共48點(diǎn)，負(fù)載控制為晶體管類型。

　?、诠┝瞎ぷ鲉卧篜LC 選用FX3U-32MR，該P(yáng)LC有16個(gè)輸入、16個(gè)輸出，共32點(diǎn)，負(fù)載控制為繼電器類型。

　?、奂庸すぷ鲉卧篜LC選用FX3U-32MR，該P(yáng)LC有16個(gè)輸入、16個(gè)輸出，共32點(diǎn)，負(fù)載控制為繼電器類型。

　?、苎b配工作單元：PLC 選用FX3U-48MR，該P(yáng)LC有24個(gè)輸入、24個(gè)輸出，共48點(diǎn)，負(fù)載控制為繼電器類型。

　　⑤分揀工作單元：PLC選用FX3U-32MR，該P(yáng)LC有16個(gè)輸入、16個(gè)輸出，共32點(diǎn)，負(fù)載控制為繼電器類型。

　　7）MCGS觸摸屏人機(jī)界面

　　人機(jī)界面是操作人員和機(jī)器相互交流信息的一個(gè)橋梁，這里要求觸摸屏上要顯示分揀站的運(yùn)行信息，各個(gè)槽推出工件的情況等，我們采用的是北京昆侖通泰公司的TPC7062KS這一款觸摸屏。

　　2 分揀站單元介紹 ^[4]

　　分揀單元是這套設(shè)備的最后一個(gè)單元，該單元的主要功能是對前面站裝配好的工件根據(jù)屬性和顏色分到不同的槽里面。當(dāng)有工件放到入料口中心處時(shí)，入料口的光電傳感器檢測到工件以后把信號傳遞給PLC，PLC接收到信號以后把這個(gè)信號通過特殊功能模塊的D/A轉(zhuǎn)換功能傳遞給變頻器，變頻器啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)三相異步交流減速電機(jī)帶動(dòng)傳送帶運(yùn)行使工件分揀到不同的槽中。此單元的硬件主要有三菱FX3U-32MRPLC，三菱變頻器E740、FX-3A-ADP特殊A/D及D/A轉(zhuǎn)換功能模塊、按鈕指示燈模塊等組成。

　　3 工件屬性的判斷

　　套件分揀是按照工件的屬性組成的套件，那么首先要解決的就是如何判斷工件的屬性，例白色芯體與白色外套單靠傳感器就不是好區(qū)分，這里還要加上相對應(yīng)的比較程序，利用白色芯體與白色外套不同之處來區(qū)分。如果工件是白芯白料經(jīng)過檢測區(qū)時(shí)，光纖傳感器（X005）會(huì)亮一次。如果工件是黑芯白料經(jīng)過檢測區(qū)時(shí)，光纖傳感器（X005）會(huì)亮，系統(tǒng)會(huì)誤認(rèn)為工件為白芯白料，但是不同的是X005會(huì)亮2次。這樣在編寫程序時(shí)，每次物料經(jīng)過檢測區(qū)時(shí)給X005一個(gè)計(jì)數(shù)，如果計(jì)數(shù)結(jié)果為1，那就是白芯。如果計(jì)數(shù)結(jié)果為2，那就不是白芯（圖2所示）。

　　4 兩個(gè)一組套件分揀

　　兩個(gè)一組套件就是兩個(gè)工件按照特定的屬性來組成一組，我們以金屬芯白色工件和黑芯白色工件為一組套件，稱為套件1；白芯黑色塑料和金屬芯黑色塑料為一組套件，稱為套件2，如下圖3所示。通過分揀單元的分揀機(jī)構(gòu)槽一分揀出套件1，槽2分揀槽套件2，各個(gè)套件中不考慮2個(gè)工件的先后順序，每分揀出一組套件，假設(shè)就被打包機(jī)構(gòu)取走了，不滿足套件1和套件2的組件稱為散件從3號槽推出。

　　為了區(qū)分工件的屬性需要安裝兩個(gè)傳感器，一個(gè)是電感式傳感器就是金屬傳感器，用于區(qū)分金屬與非金屬工件，一個(gè)是光纖傳感器，用于區(qū)分工件的黑白屬性，這兩個(gè)傳感器均安裝在傳感器支架的正上方，金屬傳感器在PLC輸入端口我們分配地址為X4，光纖傳感器分配X5，顯然套件的分揀比單純按工件材質(zhì)或顏色分揀要復(fù)雜地多，這里采用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的方法進(jìn)行套件分揀。

　　兩個(gè)一組套件的分揀，當(dāng)工件被傳送至檢測區(qū)時(shí)，就能根據(jù)檢測區(qū)中傳感器動(dòng)作帶動(dòng)計(jì)數(shù)器，讓計(jì)數(shù)器來確定工件的材質(zhì)和芯體的顏色。由圖4可知對于第1次來料如果是金屬芯白料那么C20=1、C21=0、C22=0、C23=0通過了檢測區(qū)時(shí)就會(huì)置位S11（S11、S20、S30對應(yīng)的分別是槽1、槽2、槽3），如果第2次來料還是金屬芯白料，這時(shí)C20=2、C21=0、C22=0、C23=0它不會(huì)置位S11和S20，當(dāng)S11、S20沒有置位時(shí)，S30就會(huì)置位，也就是物料會(huì)進(jìn)入槽三。只有來料是黑芯白料時(shí)（C21=1），S11會(huì)置位，物料就進(jìn)入槽1。同樣的套件2的分析如同套件1一樣。

　　5 兩個(gè)一組套件無固定凹槽

　　現(xiàn)在討論的兩個(gè)一組套件和前面不同的是，上述討論的是每組套件都有對應(yīng)的凹槽來裝料，現(xiàn)在討論的是兩組套件沒有固定的凹槽，例如如果第1個(gè)來料為金屬芯白料那么這一組套件就為槽1，當(dāng)?shù)?個(gè)來料為黑芯白料，則進(jìn)入槽1，與第1個(gè)來料構(gòu)成一組套件。當(dāng)?shù)?個(gè)來料為白芯黑料，那還是進(jìn)入槽1，只有槽1有未完成的套件，而當(dāng)前來料正好新的套件時(shí)，這個(gè)當(dāng)前來料才進(jìn)入槽2。相對于槽2而言，槽1具有優(yōu)先級。槽3為不滿足套件關(guān)系的物料槽（套件1為金屬芯白料和黑芯白料，套件2為白芯黑料和金屬芯黑料，如圖3。）

　　首先當(dāng)工件經(jīng)過檢測區(qū)后根據(jù)工件的屬性來確定計(jì)數(shù)器里的值，由于要多次用到計(jì)數(shù)器，所以把C20到C23的值用開關(guān)量M90-M93來表示，例如當(dāng)C20=1時(shí)，M90線圈得電，M90常開變常閉，當(dāng)C20=2時(shí)，則M90線圈不得電（如圖5）。

　　當(dāng)?shù)?個(gè)工件為金屬芯白料，那么C20=1，M90開關(guān)導(dǎo)通，由于導(dǎo)通S11時(shí)后面沒有定時(shí)器，而S20后面有一個(gè)0.01 s的定時(shí)，所以S11優(yōu)先與S20，物料會(huì)進(jìn)入槽1（如圖5），Y4電磁閥動(dòng)作，置位M94。當(dāng)?shù)诙€(gè)來料為黑芯白料時(shí)，M91得電同時(shí)C20不等于0，S11得電，物料進(jìn)入槽1，如果第2個(gè)物料是白芯黑料C22=1、M93=0、M92=1、M94=1、M95=0，S20得電，S11不得電，物料進(jìn)入槽2（如圖6）。如果第1個(gè)為金屬芯白料，第2個(gè)為黑芯白料時(shí)，C20>=0、C21>=0,C20和C21復(fù)位同時(shí)M94復(fù)位（如圖7），等待下組套件過來。

　　當(dāng)?shù)?個(gè)工件為白芯黑料，那么C22=1，M92開關(guān)導(dǎo)通，由于導(dǎo)通S11時(shí)后面沒有定時(shí)器，而S20后面有一個(gè)0.01s的定時(shí)，所以S11優(yōu)先與S20，物料會(huì)進(jìn)入槽1（如圖5），Y4電磁閥動(dòng)作，置位M94。當(dāng)?shù)?個(gè)來料為金屬芯時(shí)，M93得電同時(shí)C22不等于0，S11得電，物料進(jìn)入槽1，如果第2個(gè)物料是金屬芯白料C20=1、M91=0、M90=1、M94=1、M95=0，S20得電，S11不得電，物料進(jìn)入槽2（如圖6）。如果第1個(gè)為白芯黑料，第2個(gè)為金屬芯黑料時(shí)，C22>=0、C23>=0,C22和C23復(fù)位同時(shí)M95復(fù)位（如圖7），等待下組套件過來。

　　6 結(jié)論

　　根據(jù)上述分析出來的模式，對待不同的套件總共要分為三大類型：

　　1）兩個(gè)一組套件，分為兩組。這是套件分組里相對較為簡單的，也是最常見的一種。

　　2）三個(gè)為一組套件，這是兩個(gè)一組套件的衍生，編程思路和兩個(gè)一組套件類似，這里就不在過多重復(fù)。

　　3）兩個(gè)一組套件，但是他們無固定凹槽，這種相對而言較為困難，采用確定優(yōu)先級方法進(jìn)行分揀。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 王烈淮，徐巧玲.基于PLC控制的自動(dòng)化生產(chǎn)線套件分揀算法研究[J].皖西學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，31(2).

　　[2] 張同蘇，徐月華．自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試(三菱FX系列)[M]．北京：中國鐵道出版社，2013．

　　[3] 呂景泉．自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試[M].第2版．北京：中國鐵道出版社，2009．

　　[4] 亞龍YL-335B型自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)考核裝備實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書.三菱FX3UPLC 版本.亞龍科技集團(tuán)有限公司.

　　[5] 喬東凱，廖輝，楊向宇，等．基于PLC和觸摸屏的物料自動(dòng)分揀系統(tǒng)的電氣化設(shè)計(jì)[J]．機(jī)床與液壓，2014，42(2):106-109．

　　本文來源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2020年第01期第43頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。