作品名稱：基于PLC的材料分揀裝置
學校名稱：南京工業大學浦江學院
參賽隊伍：浦江機械2隊
參賽學生：石尚 安熠 周鑫
指導老師：吳金文 周珣
近年來，市場上出現了大量的自動控制分揀裝置，PLC 憑借其體積小、重量輕、功能全面、成本低、抗干擾能力強和可靠性高等方面的優點，它廣泛應用于各個領域，極大地保證了企業的生產，減少了工廠中的勞動力。
本文中使用PLC來實現對鐵、鋁及顏色這三種材料的快速材料。這種分選裝置具有很高的分選效率，節省了大量的人力資源。同時，它可以長時間持續工作，相比于人力，它的工作可靠性更高，穩定性更強。
在此基礎上，可改造成自動分揀機、物流分揀系統等，為人們的日常生活服務。
1. 總體電路結構設計
本文中設計的分揀裝置主要是由傳輸部分、分揀部分以及控制部分等組成，其中最重要的部分是控制部分。電動機采用交流減速電機，傳送帶由電動機驅動，這兩個裝置構成了帶式水平輸送機，此裝置能夠將料塊勻速平穩的送到自動分揀部件；傳感器分別采用電容、電感以及顏色傳感器，氣缸選用單作用氣缸，這兩種裝置加上滑道共同組成了自動分揀部分；控制部分的核心是PLC，它可以接收各物料傳感器的信號并根據要求分別控制傳送帶電機和各電磁閥。
圖一 硬件結構圖。
2. 硬件設計
2.1傳感器
電感傳感器和電容傳感器分別選用LJA18M-10D1電感傳感器和艾托森M12-NPN常開電容傳感器，分別用來檢測鐵物料和鋁物料，當有鐵質物料靠近時，電感傳感器內部產生電磁感應，將檢測到的信號轉換為電信號傳送到PLC中。顏色傳感器選用E18-F10NK-NPN，可檢測到紅、黑、白和原木色。
2.2（氣動）電磁閥
電磁閥是一種具有電氣轉換功能的裝置，它與電氣控制部分和氣動執行部分相連。通過電磁閥可以將電信號轉化為氣動信號。電磁閥接通時，磁鐵線圈通電后產生吸引力，將電磁閥中的閥體吸合，氣體可以通過電磁閥，流向氣缸，使氣缸動作，實現分揀功能。
2.3空氣壓縮機
空氣壓縮機是該裝置不可缺少的部件，它是一種氣動發電裝置，將電動機的機械能轉換成氣壓能，壓縮機的選擇取決于氣動系統運行所需的壓力和流量。由于本實驗不需要提供電磁閥過大的壓力（能彈出物料即可），故將氣壓調整在0.2Mpa左右。
通過對該分選系統工作要求的分析，選取了標準的維普德爾工業機械系列gl-2.0渦輪空氣壓縮機。
2.4電動機
電動機種類繁多，根據電機的結構和工作原理，可將電機分為直流電機和交流電機，其中交流電機又可分為異步交流電動機和同步交流電動機。異步電動機具有結構簡單、制造成本低的優點，而且工作效率高，運行可靠，普遍用于各種產業。在本文中因為系統容量較小所以選用電機為2GN-100K交流減速電動機。
3.軟件系統總體流程設計
3.1分揀系統的I/O地址分布
輸入 | 對應輸入 | 輸出 | 對應輸出 |
I0.1 | 電感傳感器 | Q0.0 | 電動機 |
I0.2 | 顏色傳感器 | Q0.1 | 分揀鐵動作 |
I0.3 | 電容傳感器 | Q0.2 | 分揀顏色動作 |
Q0.3 | 分揀鋁動作 |
3.2 PLC梯形圖設計
圖二 PLC梯形設計圖
I0.1接電容傳感器， I0.2接電感傳感器，I0.3接顏色傳感器，傳感器檢測到的信號傳入到PLC的I端口；Q0.0輸出端口連接電動機，根據I端口的狀態控制電動機的狀態，Q0.1、Q0.2和Q0.3分別接單作用氣缸，用來控制氣缸的動作，實現材料的分揀。
當傳感器檢測到材料時，I端的輸入端口起作用，在開關開啟的狀態下，Q0.0和傳感器對應的輸出部分得電，電動機停轉，同時氣缸動作，分揀物料，分揀完成后，氣缸自動收回。
網絡口2和網絡口3原理同網絡口1。
4.總結
實驗現象：在傳送帶上放入多個物料時，分揀系統成功將物料進行分揀，經過多次試驗，本裝置仍存在部分誤差。
誤差分析：顏色傳感器靈敏度不高，無法準確識別一些顏色物料，解決辦法是更換靈敏度高、性能更好的傳感器。物料經過傳感器時，不能及時的被推倒物料滑道中，解決辦法是，適當降低傳送帶的速度或將傳感器的位置適當往前調。當氣缸產生的壓力過大時，會將物料彈出滑道，解決辦法是安裝氣壓調節閥，聽過氣壓調節閥來調節輸入的氣缸壓力，減小彈出力度。
