物料分拣（精选3篇）
物料分拣 篇1
近年来, 随着工业自动化水平的不断提高, 计算机在工业领域得到了越来越多的应用, 人们对自动化也提出了更高的要求。面对种类繁多的控制设备和过程监控装置, 传统的工业控制软件暴露出来的缺陷越来越多, 比如程序修改困难, 开发周期长, 重复使用率低, 价格昂贵, 可靠性差等, 这些足以说明其已经无法满足用户的各种需求了。组态软件出现后, 传统工控软件存在的各种问题被很好的解决, 用户可以利用组态软件的功能, 任意组态控制对象和控制目的, 从而实现系统的自动控制。本文主要利用了松下FP0系列PLC作为主控制器, 辅以多种传感器、气泵、气缸和电机等硬件设备, 实现对铁块、铝块和颜色块的分拣功能, 同时采用了北京昆仑通态公司的MCGS触摸屏作为监控设备, 实现对该系统启动、停止的远程控制以及系统运行过程的实时监控的功能。
1 系统的结构与工作原理
1.1 系统的结构。
本文所设计的物料分拣系统主要由控制部分、检测部分、输送部分、分拣部分和监控部分等五个模块组成。图1为该物料分拣系统的结构图。
控制部分选用的是松下FP0系列的PLC。其接收到检测部分反馈的信号后, 进行一系列快速且可靠的处理后, 将控制指令发送至输送部分、分拣部分和监控部分。
检测部分主要由电感传感器、电容传感器、颜色传感器、光电传感器等各种传感器组成。其作用是通过不同的传感器检测出物料种类或其他信息后将信号反馈至控制部分。
输送部分主要包括变频器、电机和传送皮带等。其作用是将物料通过传送皮带输送至各个用于检测物料种类的传感器的有效检测区内, 进行物料种类的检测。
分拣部分主要由气缸和电磁阀等组成。其作用是根据接收到的控制指令, 将不同种类的物料分别推入各自所对应的下料槽。
监控部分选用的是北京昆仑通态公司的MCGS触摸屏。其作用是对整个系统的启动、停止以及运行状态进行实时监控, 如果有需要还可通过添加构件的方式, 来实现各种运行曲线的查询、实时报警及报警记录查询、各种报表的生成等功能。
1.2 系统的工作原理。
该物料分拣系统是通过触摸屏进行启动、停止控制, 且实时监控系统是如何利用不同类型的传感器对待测物进行检测并分类的。当供料槽中有待测物料时, 就会被此处的传感器检测到, 由气缸将待测物推上传送带, 运行期间待测物会经过不同种类的传感器的检测, 当电感传感器检测到铁块时, 对应气缸动作将待测物推入1#下料槽;当电容传感器检测到铝块时, 对应气缸动作将待测物推入2#下料槽;当颜色传感器检测到颜色块时, 对应气缸动作将待测物推入3#下料槽;否则, 继续前行。
2 触摸屏工程的设计
本设计采用了北京昆仑通态公司生产的MCGS触摸屏作为物料分拣系统监控设备, 通过MCGSE嵌入式通用监控系统软件提供的大量图形对象和动画构件, 用户可以进行任意组态, 来实现对系统运行状态的实时监控。
2.1 制作工程画面。
首先是建立用户画面, 其标题可以“物料分拣系统”, 并且设置好适合触摸屏屏幕的尺寸。另外可以通过“设置为启动窗口”选项, 将该窗口设置为运行时自动加载的窗口。建立好画面后, 就开始结合物料分拣系统的具体结构对其进行编辑, 放置如电机、电磁阀、电感传感器、电容传感器、光电传感器和触摸按钮等各种图形对象、动画构件和文字, 来逼真的呈现物料分拣系统的结构。
2.2 定义数据对象。
MCGS系统中各个部分均以实时数据库为公用区交换数据, 实现各个部分协调动作。实时数据库是MCGS工程的数据交换和数据处理中心。数据对象是构成实时数据库的基本单元, 建立实时数据库的过程也就是定义数据对象的过程。只有将工程画面中的图形对象的动画属性, 与实时数据库中定义的数据对象建立相关性的连接后, 才可以驱动图形的动态显示。
2.3 动画连接。
前面已经利用图形对象将工程画面构建完成, 但此时画面是静止不动的, 要想真实地描述外界对象的状态变化, 就必须对这些图形对象进行动画设计, 从而达到对其过程进行实时监控的目的。
MCGS为每一种基本图形元素都定义了不同的动画属性, 如图形大小、颜色、位置、可见度、闪烁性等状态的特征参数。MCGS实现图形动画设计的主要方法是将用户窗口中图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性连接, 并设置相应的动画属性。这样在系统整个运行过程中, 图形对象的外观和状态特征, 都由数据对象的实时采集值进行驱动, 从而实现了图形的动画效果。
3 触摸屏与PLC之间的通讯
3.1 如何实现MCGS和PLC设备的联接?
本物料分拣系统所采用的松下FP0系列PLC上有一个编程接口, 同时也是数据通讯接口, 其近距离的数据传输是通过串行通讯协议完成的。因此, PLC与触摸屏之间采用了RS232通讯线进行连接。
在MCGS系统中, 其与外部硬件设备的连接由设备窗口负责建立的, 使得MCGS能从外部设备读取数据并控制外部设备的工作状态, 实现对应工业过程的实时监控。因此MCGS与PLC设备的联接是通过设备窗口完成的。
首先, 我们在设备窗口中进行设备组态, 因为在MCGS中PLC设备是作为子设备挂在串口父设备下的, 因此在向设备组态窗口中添加PLC设备前, 必须先添加一个串口父设备。然后, 对串口通讯父设备进行设备属性的设置, 其设置要求必须与所用设备的通讯协议一致, 否则将无法实现正常通讯。结合本系统, 我们设置通讯端口为COM1, 通讯波特率为9600比特/秒, 数据位数为8, 选择奇校验方式, 停止位位数为1位。至此就完成了MCGS与PLC设备的联接。
3.2 怎样对PLC中的数据进行读写?
我们建立了MCGS与PLC系统之间的连接后, 只需要在PLC设备的设备属性设置对话框中对其通道属性进行设置, 并建立起通道与MCGS实时数据库中的数据的连接, 就可以对PLC中的数据进行读写操作了。
3.3 怎样把从PLC读来数据与监控界面中的动画建立起连接?
当我们在实时数据库中建立了所需的数据对象, 并在PLC设备属性设置对话框中把它们与对应的设备通道连接起来后, 只需要在准备设置动画的构件的动画组态属性设置对话框中选中相应的动画连接复选框, 然后将对应的数据对象与其连接起来就行了。
4 结论
本文主要阐述了MCGS触摸屏在以松下PLC为主控制器的物料分拣系统中的应用。系统采用了触摸屏作为人机交互工具, 使得现场人员操作起来非常简单, 提高了人机界面的灵活性, 同时还可以实时显示现场数据且自动保存, 此外还具有体积相对较小, 安装方便, 便于维护, 成本较低等优点。
摘要：本文的人机界面采用了MCGS触摸屏, 分别从制作工程画面、定义数据对象、动画连接以及与PLC之间的通讯实现等方面, 对人机界面在以松下PLC为主控制器的物料分拣系统中的应用作了详细的阐述。
关键词：MCGS,物料分拣系统,PLC,人机界面
参考文献
[1]董淑冷.PLC在自动分拣系统中的应用[J].机床与液压, 2005 (5) .
[2]甄小芹, 张世光.PLC与上位机的串行通讯程序设计[J].中国仪器仪表, 2001 (5) .
物料分拣 篇2
经过十多年的开发、研究和实践,我国卷烟生产单元物料(条烟)自动化分拣设备从无到有,从手工到半自动到全自动,从单一设备走向系统成套设施,逐步走向成熟。就单机水平而言,其质量、可靠性稳定性都有大幅提升,已经形成了卧式、立式等不同的产品类型。但是,单元物料自动化分拣设备的单机效率不等于整个分拣系统的效率,特别是应用不同形式的分拣设备组成自动化生产线,就造成了在分拣过程中客观存在的分单、合单问题。其中合单是分拣线生产效率的技术关键。
本文针对单元物料自动化分拣设备的订单合单问题,从串型和并型两种生产线的形式去分析研究,另外再考虑订单单元物料的输送系统的速度匹配问题,任何一条分拣线都可以从这几个方面去研究。因此,本文所论述的理论方法具有实际应用价值。
一、串型单元物料自动化分拣线
“串型单元物料自动化分拣线”就是将若干种分拣机,沿单条订单条烟输送带,如N+1的五条、二条、单条分拣机串型组成的分拣机组,构成自动分拣线,也可以是多种卧式分拣机串型组成的分拣线,如图1所示。
图2为典型的N+1串型单元物料自动分拣的构成图,其中包括五条、二条、单条等多种分拣机。五条分拣机可实现0.3秒拨出5条烟,即五条单机的速度达59400条/小时;二条分拣机可实现0.3秒拨出2条烟,即二条单机的速度达23760条/小时;而单条分拣机0.3秒拨出1条烟,即单条单机的速度达11880条/小时。这种分拣线的分拣能力究竟是多少?多家设备生产商都标称其生产能力指标为15000条/小时,或者超过20000条/小时等,但我们认为这种生产能力指标的标识并不准确。
如图2所示,典型的串型单元物料自动化分拣线中,除了分拣机,还有订单输送带、各种输送机、在线打码设备、装箱及包装机等,这些设备的生产能力指标,都直接影响分拣线的效率。假设这些设备的能力都足够大,条烟在各种输送机上的输送姿态都很理想,每个订单都按顺序要用所有的分拣设备分拣一遍,即分拣线上不能出现多个订单同时分拣的情况,而且分拣线由单一类型的分拣机构成,设分拣线的分拣能力指标为I,各分拣机的分拣能力为Ii,理论上,分拣线能力指标为:
I=I1+I2=…=Ii=…=In
(1)如果分拣线由多种分拣机构成,如五条、二条、单条分拣机组成分拣线,分拣线的能力应该为多少?理论研究与实际研究表明,式(1)都不能描述分拣线的能力指标。经过深入思考,分拣线的能力指标不仅与分拣线的构成有关,而且与订单的结构有关。订单的结构决定了在订单i的分拣作业中,使用了五条、二条、单条分拣机的概率分别为p5i,p2i,p1i,显然可有:
p5i+p2i+p1i=1
(2)设五条、二条、单条分拣机的分拣能力为λ5,λ2,λ1,分拣线的能力应该为;
(3)上述串型分拣线能力的计算公式,在严格的控制条件下可以这样得出。在实际生产过程中,由于订单条烟输送带长,相邻两个或者多个订单量少,可能存在多个订单同时分拣的情况。本文将这种两个或者多个订单同时作业的情况,归于并联型单元物料自动化分拣作业方式
二、并型单元物料自动化分拣线
并型单元物料自动化分拣线,就是将若干种分拣机并联组合成分拣线,如图3所示。这些分拣机类型可以有多种,如N+1的五条、二条、单条分拣机等,可以是多种卧式分拣机并型组成的分拣线,也可以是立式分拣机、卧式分拣机混合组成并联分拣线。
假设并型单元物料自动化分拣线上除分拣机外,其它设施的能力都足够大,条烟在各种输送机上的输送姿态都很理想。设分拣线的分拣能力指标为I,各分拣机的分拣能力为Ii,理论上,分拣线能力指标为:
式(4)描述的意义是,并型单元物料自动化分拣线的能力确实是各种分拣机能力的总和。
三、复合单元物料自动化分拣线
复合单元物料自动化分拣线,就是将若干种分拣机串联和并联共同组合成的分拣线。图4给出了一种实用的复合单元物料自动化分拣线,其组成包括用N+1自动分拣机构成两组自动分拣线,这两组分拣线各自独立并行工作,分拣后进行并行一级合单;另外一条分拣线用一组N+1自动分拣机和多组通道式自动分拣机串联组成,分拣后与并行一级合单的订单单元物料进行并行二级合单,合单后再输送到包装设备进行订单包装。
根据前述研究成果,图4所示的自动分拣线中,串型组合部分都可以用式(3)进行能力估算,而并行组合部分用式(4)进行能力估算。假定订单的输送速度以及其它环境变量都匹配,那么一级合单后,其能力估算为:
而由N+1自动分拣机和多组通道式自动分拣机串联组成的分拣线的能力估算为:
这条复合分拣线在进行二级并行合单后,其分拣能力为:
I总=I一级合+I3分
如前所述,除了分拣机,影响分拣线能力指标的还有订单输送带、各种输送机、在线打码设备、 装箱及包装机等,这些设备的生产能力指标都直接影响分拣线的效率。所以,设备生产厂商自己标称的分拣线能力,并没有科学依据。 任何一个卷烟物流配送中心,其生产工艺不同,分拣线的组成设备、 组成形式不同,其分拣能力也不同, 而单台分拣机的额定分拣能力只是分拣线能力计算的基础,并非分拣线的能力。
四、影响单元物料订单输送系统能力的其他因素
单元物料订单输送系统的速度,也是影响分拣线能力的主要因素之一。目前,国内分拣线的单元物料订单输送系统一般定义为48～60m/min (即0.8～1m/s)。设单元物料(条烟)的宽度为100mm (即0.1m),以0.8～1m/s的速度能够输送单元物料的最大量为8～10单元。也就是说,每小时单元物料的输送量为28800～36000单元/小时。如果订单的平均量为50单元/单,为576～720单/小时,这仅是个理想值,因为订单与订单之间还有间距,通常定义订单与订单之间的间距为300mm,每小时的分拣过程中将有172800-216000mm的空运转距离,合计可输送条烟1728～2160单元,这时的单元物料的输送量就将下降到27072～33840单元/小时。
需要注意的是,上述能力单元物料与单元物料之间的距离为0,单元物流的输送姿态非常理想。如果每两个单元物料之间增加50mm的间距,单元物料订单输送系统的输送量就将下降到13536.5～16920单元/小时。当然,目前国内分拣线的每两个单元物料之间的间距没有50mm,估计平均在30mm左右,因此多数单元物料订单输送系统的有效能力都仅在16000～20000单元/小时之间。
另外,如果单元物料的输送姿态不好,输送能力将受到更大影响。这个因素因为随机性很强,这里无法论述,但可以定性说明,只要输送姿态不好,将大幅度降低单元物料订单输送系统的有效能力。
单元物料订单输送系统速度的提高,不一定能提高分拣线的能力,因为输送速度越高,单元物料的输送姿态就越差,反过来分拣能力还有可能不如低速的单元物料订单输送系统的能力。就实际应用而言,单元物料订单输送系统的最高速度可以达到90m/min。
在线打码设备、装箱及包装机等的能力,也是影响单元物料自动化分拣线能力的因素。就在线打码设备而言,由于打码信息需要长途在线通信,还有信息传输的滞后性,目前在线打码能力最大也就标称15000单元/小时。分拣能力大,输送能力大,而打码能力不足,同样影响速度。解决问题的有效办法就是分流打码,使用多台在线打码设备,但打码成本会成倍上升。
目前,国内卷烟配送中心使用的装箱及包装机都是热缩膜包装设备,即使不计人工成本,其单个包件的成本多数已经高于1.2元,而其效率并不高,单台热缩膜包装设备稳定运行的最高效率仅为15000单元/小时左右据考察统计,国内快递行业的纸箱成本也就每个0.8元左右,因此建议卷烟配送中心废除热缩膜包装设备,以降低包件成本,提高包装效率。
五、结束语
物料分拣 篇3
电气自动化技术的应用范围涉及工业、农业、交通、能源、国防等众多领域, 随着我国社会主义市场经济的快速发展, 社会对自动化专业人才的需求也日益增加。具有综合职业能力, 能直接从事生产、建设第一线岗位工作的高级人才越来越受到市场欢迎。高职院校正是培养技能型、应用型人才的摇篮, 而实训课程在此类人才培养的过程中占有举足轻重的地位。《物料分拣自动控制系统装调》课程是根据高职电气自动化技术专业的人才培养目标而开设的一门专业实训课。实践教学建设涵盖教学队伍建设、教学内容建设、教学条件建设、教学方法与教学手段建设等多方面, 下面就本课程在课程建设过程中涉及的一些问题进行探讨。
二、实践教学建设目标
《物料分拣自动控制系统装调》实践教学建设目标是根据高等职业院校学生的特点及知识水平, 围绕岗位所需的素质和能力要求, 充分发掘现有技术潜力, 最大限度利用现代科学技术手段, 开发与调整集科学性、实用性、通俗性于一体的课程内容。《物料分拣自动控制系统装调》课程具有一流的师资队伍、一流的教材、一流的实训条件, 提高教师的教学水平和业务水平, 改善师资队伍结构和学位层次。通过课程建设, 增强专业师资队伍的凝聚力, 提升专业团队的协作水平, 狠抓以提高教学质量为根本目标的质量工程建设。通过教学试验、教材试用, 总结经验, 构建适应职业教育新形势、具有创新思路的课程体系。为课程编制配套的课程教学大纲、教学方案、教学辅助资料, 规范和完善实践教学条件, 成为实践教学的典范。优化教学内容与课程体系, 改革教学方法和教学手段, 融知识传授、能力培养、素质教育于一体。形成以工作过程为导向, 以关键能力培养为核心, 通过实际项目设计教学情境, 以真实工作任务为项目载体, 不断创新教学方法和手段。
三、实践教学建设的具体内容
(一) 实践教学队伍建设
师资队伍的政治素养、业务素质和教学水平的高低直接关系到教育质量的好坏, 关系到教学改革的成败。因此, 制定教师队伍建设规划, 努力培养造就一支事业心强、专业水平高、教学能力强, 知识、年龄、职称结构合理的教师队伍是实践教学建设的最根本任务之一。
作为一名合格的实践教学指导教师必须具备良好的师德, 爱岗敬业、以身作则、为人师表、热爱学生, 能够以敬业精神、优良作风感召学生, 以个人的意志品质、协作能力影响学生, 用一颗爱心、耐心去引导和教育学生。作为一名合格的实践教学指导教师必须精通理论、熟练实践, 具备“双师”素质, 理论联系实践, 突出应用, 突出高技能人才的培养。作为一名合格的实践教学指导教师还应掌握先进的教学技术, 重视教学研究, 能够运用多媒体、互联网等先进的教学手段, 努力提高课堂教学艺术, 调控教学过程和教学内容, 提高教学水平, 注重对培养目标面向社会、面向市场的研究, 能够在教学实践中探索成功的经验法。
加强师资队伍建设, 鼓励学习, 提高教育理论和专业技术水平, 通过在职进修、教学研讨、老教师带青年教师、教学竞赛等活动促进学习, 提高业务;加强青年教师理论联系实际能力的培养, 安排教师到企业、科研单位进行专业实践, 以加强课程在实际中的应用, 提高了青年教师的社会经验和实践能力;加强师资队伍教学、科研能力的培养, 鼓励教师申报教学研究课题、科研项目、参编实践指导教材等。
(二) 教学内容与组织形式
《物料分拣自动控制系统装调》课程以物料分拣、机械手搬运、物料存储入库为主线, 通过任务引领、项目教学, 以典型自动控制流水线为载体, 开展对专业知识、专业技能的理解和应用。课程的教学目标包括培养学生形成爱岗敬业、合作进取的职业素养, 树立安全文明的作业意识;训练学生具备对由PLC、变频器、旋转编码器、步进电机、伺服电机、气动电磁阀、传感器等常用电气装置的安装、调试, 及其在电气自动化系统中组合使用的动手能力;培养学生获取新知、创新思维、科学工作的职业能力。为学生能够胜任企业生产一线岗位工作提供有力保障, 为学生职业生涯发展奠定扎实基础。
教学组织从任务布置、知识链接、任务分解与训练、课题小结与考核等学校教学的基本环节出发, 建设一套较为完善的项目训练体系。在每个任务中, 首先通过教学让学生掌握任务中涉及的各个元件的基本工作原理和应用, 然后让学生通过动手实践, 对要掌握的知识点有一个感性认识, 最后由授课教师根据每个学生的任务完成情况, 进行点评, 并有针对性地把一些相关的知识点进行重点讲授。通过实训使学生能够根据不同的任务要求提出问题、研究问题, 并最终解决问题, 从而全面提高学生的综合学习能力。课程内容设置与安排基于专业工作过程和工作岗位。在以任务驱动为主的教学过程中, 学生带着问题学知识、练技能, 体现做中学、学中做的思想。
(三) 教学环境与教学条件
教学环境是指教育者和受教育者开展教学活动所受到的所有外部条件及其影响的总和。近年来, 国家对职业教育高度重视, 投入不断, 无论是公办还是私立的职业院校在教学环境的硬件方面都有很大改善。教学环境的软件方面则需要广大职业教育工作者投入更多的时间和精力。教学环境建设是课程建设的物质保障。在校内实训中心建立专门的物料分拣自动控制系统装调流水线实训车间, 探索实践“车间教学”组织模式, 为职业教育大班制实际情况下开展项目教学出思路、出方案、出成果。开展本课程校内生产性实训研究, 形成一套包括学生 (或准员工) 的管理办法、教师 (或车间主任) 的管理指导办法和现场管理程序等管理制度体系。结合先进的现代化设计软件, 贴近工程实践, 基于AUTOMATION STUDIO的自动化设计平台, 建立伪三维的课题资源库, 让教学方式、教学途径更为生动、直观, 让教学过程更加轻松、愉快并富有成效。做好教材建设, 把握专业技术、行业工艺发展脉搏, 针对课程教学收集相关资料, 以就业为导向, 开发、调整项目内容。在教学试验的基础上, 组织教师编写质量高、有特色的实训教材, 制作多媒体课件, 为学生专业技能提高创造更好的条件。
(四) 教学方法与教学手段
教学方法是教学过程中教师与学生为实现教学目的和教学任务要求, 在教学活动中所采取的行为方式的总称。教学手段是师生教学相互传递信息的工具、媒体或设备。改革教学方法与手段的着力点在于把发挥教师主导作用与发挥学生主体作用相结合, 全面提高教学质量。在教学方法上, 采取项目教学、任务引领等形式, 讲练结合, 开展多层次实训、现场体验式教学、学生科技创新等教学活动。在教学手段上, 使用现代化的教育技术和手段, 如多媒体课件、结合先进的现代化设计软件等, 贴近工程实践, 运用AUTOMATIONSTUDIO自动化设计平台开展实训项目, 在原有验证型课题的基础上加入创新型课题, 有利于激发学生的学习主动性。
四、结语
做好课程建设, 需要一支精干的教师队伍多年坚持不懈地努力, 与时俱进地开发课程教学内容, 不断改革、完善教学方法和教学手段, 建设软硬皆佳的教学环境。面对国家大力发展职业教育的大好形势, 职业教育工作者更要不畏艰辛、开拓创新, 探索和实践高素质、可持续发展的技能型、应用型人才之路!
摘要：课程建设是职业院校专业建设的主要内涵。《物料分拣自动控制系统装调》是高职电气自动化技术专业实践教学环节的一门专业特色主干课, 课程建设涵盖教学队伍建设、教学内容建设、教学条件建设、教学方法与教学手段建设等诸多方面。
关键词：职业教育,实践教学,课程建设
参考文献
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