自动分拣生产线的PLC监控系统设计方案

1.实训控制要求

（1）自动分拣生产线的组成与功能

自动分拣线组成主要由间歇式上料装置、输送带、水平推杆装置、龙门机械手等功能模块以及配套的电气控制系统、气功回路组成。自动分拣生产线的结构简图如图12-2所示。

图12-2 自动分拣生产线结构简图

生产过程中，金属和非金属工件经间歇式上料装置依次放置在输送带上，输送带在电动机的驱动下将工件向前输送。工件经传感器检测后，金属工件经水平推杆装置推出，非金属则通过机械手转运至指定工位，经下道工序进行加工。

传送带采用交流异步电动机驱动，变频无级调速。

（2）自动分拣线的控制功能

自动分拣生产线线要求具有自动和手动两种工作模式。

自动模式：能自动完成工件的分拣与传送；

手动模式：能分别控制各执行机构的单一动作。

（3）节能运行与自动停机

传送带在有料传送时高速运行，传送完毕如果料架中无工作则转低速运行。低速运行一段时间仍缺料则整条线自动停机。

（4）系统要求有人机界面监控功能，并要求有不低于两幅控制画面，画面功能如下：

1）能自动统计并显示分拣工件的总数、非金属工件数；

2）能通过画面设定传送带的高、低速工作频率，并实时监测传送带变频器运转频率；

3）能通过画面监控自动线运行状态并有相应文本提示或状态指示。

4）能通过画面进行生产线的起停操作控制、各手动操作控制。

（5）安全保护功能

1）运动机构不能发生碰撞。

2）具有紧急停机功能。

3）有开、停机指示灯。

（6）设定PLC与变频器485通信参数。

根据以上要求，请考生自行分配I/O分配，画出控制电路接线图，编制PLC程序，设定变频器参数，设计人机界面画面，进行系统调试达到上述控制功能。

2.技能操作指引

（1）相关知识点

三菱D720变频器通过485通信控制需要查找对应的控制代码见表12-1，通过不同的控制代码，实现对应的功能。

表12-1 控制指令表

（2）I/O分配

据控制要求分配I/O如表12-2所示。

表12-2 I/O分配表

（续）

（3）控制接线

请读者根据I/O分配进行设计电路图。

（4）变频器（三菱D720）参数设置操作步骤如下：

1）变频器上电；

2）设置：P79=1；

3）设置：P160=0，P117=02，P118=19200，P119=11，P120=2，P121=9999，P122=9999，P123=9999，P124=0，P340=10，P549=0，P79=2；

∗该变频器站号为02，通信速率为19.2kbit/s。

4）变频器断电，连接PLC 485BD模块与变频器通信线，上电重新起动；

（5）编程控制关键技术分析

按控制要求，需要通过485通信控制变频器的停止、高速正转、低速正转，还可修改高速、低速频率，读取运行频率。

设置PLC通信参数D8120=H009E（10011110），其中高四位1001表示通信速率19.2kbit/s，b3为1表示2位停止位，b2、b1为11表示奇偶校验为偶数（EVEN），b0为0表示数据长度为7位，相关变频器参数与之对应。通信程序如图12-3所示。(www.xing528.com)

运行控制程序设计，高速正转的数据代码为22，低速正转的数据代码为0A。根据D720变频器控制指令表，停止命令数据格式如表12-3所示。设计运行控制程序如图12-4所示。

修改高速频率（即参数Pr.4）的指令数据格式见表12-4。修改低速频率（参数Pr.6）需要将命令代码改为86，程序实例如图12-5所示。

图12-3 通信程序

表12-3 停止命令数据格式

图12-4 运行控制程序

表12-4 高速频率（即参数Pr.4）的指令数据格式表

图12-5 修改低速频率程序

读取变频器运行频率指令的数据格式见表12-5。当不进行其他通信操作时，每秒钟发送一次读取频率通信请求，程序示例如图12-6所示。

表12-5 读取变频器运行频率指令的数据格式

PLC接收到数据后，需要将接收到的数据移出暂存，并将接收到的数据从ASCII码转成二进制（整数）。程序示例如图12-7所示。

（6）程序流程图设计

根据自动控制要求，绘制程序流程图。如图12-8所示。

（7）参考程序

全部程序分为以下三部分：

1）通信及相关数据读写控制程序如图12-3～图12-8所示。

2）根据流程图，编写分拣参考程序如图12-9所示。

图12-6 读取变频器运行频率程序

图12-7 接收移动数据程序

图12-8 程序流程图

3）计件和合格率的计算，参考程序如图12-10所示。

【注：合格率=非金属×100/（金属+非金属）】

图12-9 分拣参考程序

图12-10 计件和合格率的计算参考程序

（8）触摸屏画设计

触摸屏设计软元件分配见表12-6，参考画面如图12-11所示。

表12-6 触摸屏软元件分配表

图12-11 参考触摸屏画面

（9）调试关键

本项目调试可分步进行：

1）先进行RS485通信调试，可以在触摸屏手动起动、停止皮带机；再调试高速频率设定、低速频率设定；最后测试读取频率；

2）第二进行顺序控制程序的编写和调试，在使用传感器时，可以先用时间替代作为到位条件，再一步步加入传感器，每一个传感器都要进行校正和测试；

3）最后才进行其他辅助功能，包括求合格率、报警、状态显示等调试。