CN112845121A - 一种面向下料车间废料的自动分拣***和分拣控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种面向下料车间废料的自动分拣***和分拣控制方法，下料车间废料的自动分拣***主要由物料装置、传输装置、传感检测装置、执行装置和控制装置共五个板块组成。自动分拣***的分拣控制方法，采用PLC控制器、HMI触摸屏和控制面板共同组成自动分拣***的控制装置，包括就地控制和远程控制，也包括手动和自动两种运行模式。由此即形成了一体化面向下料车间废料的自动分拣和控制***，可用于对下料车间废料的自动分拣和控制。

Description

一种面向下料车间废料的自动分拣***和分拣控制方法

技术领域

本发明涉及车间废料的自动分拣与控制领域，具体地是涉及一种面向下料车间废料的自动分拣***和分拣控制方法。

背景技术

下料车间是面向大型工业装备企业的下料工段，为其它机加工部门提供所需零部件的加工物料或对这些零部件进行初加工的重要部门。下料车间主要包括剪切、锯断、校平、校直、切削以及电焊车间等，这些车间在下料加工过程中，不可避免的会产生钢、铁、铝、玻璃、塑料等边角废料和废品。这些积压的混杂废料和废品会占用车间的大量生产空间，挤压车间资源，各个工业企业每年要花大量资金来对废品废料进行分拣、回收和处理。

因此，搭建一体化的自动分拣***和分拣控制方法，以材料的材质种类为依据对来自下料车间的废料进行自动分拣实现混杂物料的回收再利用，不仅可以减少混杂物料的污染浪费，而且能够为企业带来一定的经济收益。同时，一体化分拣的控制方法通过上位机组态界面对分拣运行状态进行监测，有助于更清晰地了解并调整自动分拣***工作时的运行状况，降低故障风险而保障***安全稳定运行。

目前，常见的自动分拣***可以分为自动分拣机分拣、机器人分拣和自动分类输送机分拣三类。自动分拣机分拣***分拣精度与效率较好，在药品配送等领域中应用使用较为广泛，但是分拣设备要求高且分拣的货物种类存在较大局限性；机器人自动分拣相比于分拣机分拣灵活性更好，但是成本与技术要求较高，难以实现大批量、长时间的物料分拣；而自动分类输送机分拣是目前应用最为广泛的自动分拣***，可以连续、大批量地分拣货物，且管理成本低、分拣效率高、分拣误差小。

发明内容

基于上述背景分析，本发明旨在克服现有技术中存在的不足，特别创新地提出一种面向下料车间废料的自动分拣***和分拣控制方法，其研究内容主要涉及电气自动控制、传感与检测技术、机电传动与控制、材料学、气压传动控制、人机交互设计和计算机技术等，其主要方法是通过物料装置定量连续地供料，传输装置对下料车间的混合物料进行传输运送；通过传感检测装置对下料车间的废料材质进行检测识别，控制装置依据输入控制输出，执行装置将废料推送分拣到对应的料槽；同时通过控制面板和触摸屏HMI对自动分拣***进行控制监测，形成一体化的面向下料车间废料的自动分拣***和控制方法。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种面向下料车间废料的自动分拣***，它包括物料装置、传输装置、传感检测装置、执行装置和控制装置；通过物料装置定量连续地供料；传输装置对下料车间的混合物料进行传输运送；通过传感检测装置对下料车间的废料材质进行检测识别；控制装置依据输入控制输出，执行装置将废料推送分拣到对应的料槽；同时通过控制装置的控制面板和触摸屏对自动分拣***进行控制监测，实现一体化的面向下料车间废料的自动分拣。

所述物料装置包括用于存放下料车间废料的料槽、给料机、待分拣物料、存放各类物料的物料存放区和杂料存放区；

下料车间产生的废料中包括但不限于铁、铝、铜、玻璃、塑料材料类型，统称为物料；

在分拣***进行自动分拣时，物料装置能够将料槽中存放的小块物料定量、均匀、连续地供给到传输装置的传送带上，以便于后续的分拣。

所述传输装置包括传送带式分拣机以及驱动电机，实现对物料装置给出的混合物料进行传输运送，方便后续的传感检测装置进行材料检测并通过执行装置分拣。

所述传感检测装置共三类，用于检测料槽中是否还有剩余物料的物料检测传感器；用于统计物料总数的物料位置接近开关；用于检测物料材质的铁检测传感器、铝检测传感器、铜检测传感器、玻璃检测传感器、黑色塑料检测传感器和浅色塑料传感器；

所述物料检测传感器安装于料槽的上方，用于检测料槽中是否有物料，如若有物料则驱动电机正转带动传送带正向运行，如若无物料则***进入待机状态，电机不运转；

所述物料位置接近开关安装于传送带的前端，当物料随着传送带运行而经过时，物料位置接近开关能够对其进行统计，从而实现对于物料总数的统计；

各类材料类型检测传感器均安装于分拣执行装置之前。

所述执行装置包括推料气缸和空气压缩机，在传感器识别出物料后，与其相对应的气缸将该物料推送分拣到其相对应的物料存放区中；

空气压缩机则是为推料气缸提供动力支撑。

所述控制装置包括PLC控制器、触摸屏和控制面板；

所述PLC控制器上拓展连接有电源模块、数字量输入模块和数字量输出模块；

所述控制面板中包括状态指示区和按钮开关区，状态指示区中均为自动分拣***工作运行状况的指示灯，包括运行指示灯、急停指示灯、报警灯1、报警灯2、就地状态指示灯、远程状态指示灯、手动运行指示灯和自动运行指示灯；按钮开关区中包括启动按钮、停止按钮、复位按钮、模式确认按钮、气缸伸出按钮、气缸缩回按钮、正向点动按钮、反向点动按钮、就地/远程方式选择开关、手动/自动模式选择开关以及急停按钮。

面向下料车间废料的自动分拣***的分拣控制方法，当自动分拣***通电开机后先对整个***进行初始化设定；***中包括就地控制和远程控制两种操作方式，就地控制时采用控制面板进行操作控制，远程控制时采用触摸屏进行操作控制；***中包括手动和自动两种工作模式。

在手动模式下***检查各主要设备能否正常工作，从而对设备进行逐步调试，其中点动按钮用来检查电机和传送带是否可以正常运行，气缸伸出与气缸缩回按钮用来检查各个气缸是否可以正常工作；

自动分拣***在手动运行模式时的基本步骤如下：

步骤1-1：首先选择操作方式，即选择就地操作方式还是远程操作，选择手动控制模式还是自动控制模式；选择就地操作方式，选择手动控制模式并按下模式确认按钮，之后***进入就地手动模式，就地指示灯与手动指示灯均亮；

步骤1-2：在此控制方式下，使用正向点动按钮、反向点动按钮、推料气缸伸出按钮、推料气缸缩回按钮对设备进行调试；当按下正向点动按钮时，驱动电机正转，从而带动传送带正向运行，松开后，电机停止，传送带停止运行；当按下反向点动按钮时，驱动电机反转，带动传送带反向运行，松开后，电机停止，传送带会停止运行；当按下气缸伸出按钮时，所有气缸均推出，松开后，各个气缸保持伸出状态；当按下气缸缩回按钮时，所有气缸均缩回，松开后，各个气缸保持缩回状态；另外如果同时按下正向点动按钮与反向点动按钮，则形成互锁，传送带不进行运作。

在自动模式下***能够完成下料车间废料的自动分拣工作，首先需要将来自下料车间的废料放置到物料装置中，物料装置会将这些物料依次供给到传输装置；接着物料会随着传输装置向前运行，在运行过程中由传感检测装置对其材料种类进行判别并将检测信号输送到控制装置中；然后，控制装置会依据信号来控制相应的执行装置进行分拣，同时控制装置能够根据分拣***实际运行状况对物料装置和传输装置进行调整；最后，执行装置依据控制装置的信号将物料推入到其对应材料的物料存放区中；当物料分拣工作完成后，对***进行复位操作，为下一次***重新开始工作预备好运行环境；

自动分拣***在自动运行模式时的基本步骤如下：

步骤2-1：首先选择操作方式，选择就地操作方式，选择自动控制模式并按下模式确认按钮，之后***进入就地自动模式，就地指示灯与自动指示灯常亮；

步骤2-2：按下启动按钮，生产线进入运行状态，相应指示灯亮，先对各个料槽数量进行复位，即按下复位按钮，各个料槽数量均为0，整个生产线进入到运行状态，等待物料进入以实现分拣任务；

步骤2-3：如果物料检测开关检测到料槽中有物料，电机才开始正转，传送带正向运行，否则传送带并不运行而***依旧处在待机状态；

步骤2-4：传送带正向运行时，当物料经过第一个位置接近开关的时候，物料总数加1，以此来统计物料总数；

步骤2-5：物料随着传送带继续向前运行经过铁检测传感器，若铁检测传感器检测到该物料为铁则1号推料气缸推出，1号料槽计数加1，否则该物料继续前进；

步骤2-6：物料随着传送带继续向前运行经过铝检测传感器，如果铝检测传感器检测到该物料为铝则2号推料气缸推出，2号料槽计数加1，否则该物料继续前进；

步骤2-7：依照上面的步骤依次进行，直到物料进入到与其材料相对应的料槽中，此次分拣才算结束。

在两种工作模式下，当设备发生故障的情况下，操作面板上的相应报警灯1或报警灯2会作为报警信号会闪烁，不同的故障会有不同的闪烁频率；在发生故障之后，需要操作人员在上位机中进行故障应答，以表明该故障已经被注意到并且已经解决，只有当故障解决之后相应的警报灯才会熄灭；如果故障依然没有消除，警报灯就会保持常亮状态，直到故障被消除报警灯才会熄灭；由此，对***中的故障和紧急情况作出反应，实现***故障的及时预警与提醒；

在触摸屏HMI控制方式中，人机交互界面初始界面设置了手动运行、自动运行、参数设置、故障报警和用户管理主要功能界面；在自动运行界面下，通过运行状态监测界面对生产线进行监控，从而鉴定分拣是否正常工作，从而实现对物料自动分拣流程的全局监测和控制；在运行状态监测界面下，由于7号料槽中的物料经过预设的各类材质监测传感器均未识别，其物料存在两种类型，其一为传感器检测错误导致的废品，另一为非预设分拣类型的材质，将其统称为分拣废品，能够依据7号料槽中的物料数目占比于物料总数的比例即分拣废品率，来对于自动分拣***的分拣结果进行一个简单的评估，当分拣废品率在0-2%时为优秀，3-10%时为良好，11-20%时为合格，21-100%时为不合格。

本发明设计的自动分拣***和自动分拣控制方法，采用上述技术方案可以取得如下技术效果：

1、本自动分拣***适用于对下料车间废料以材料的种类为依据进行自动分类分拣，能够较好的实现混杂物料的自动分类分拣问题。物料装置将料槽中存放的小块物料定量、均匀、连续地供给到传输装置的传送带上，传输装置对物料装置给出的混合物料进行传输运送，物料检测传感器检测料槽中是否有物料，物料位置接近开关统计物料总数，通过各类传感器检测物料材质，在传感器识别出物料后与其相对应的执行装置能够将物料推送分拣到其相对应的物料存放区，由此形成一体化面向下料车间废料的自动分拣***。

2、采用PLC控制器、HMI触摸屏和控制面板共同组成自动分拣***的控制装置部分，能够实现就地和远程两种控制方式，同时对***设置了手动和自动两种运行模式。其中，手动模式下***能够检查各主要设备能否正常工作，从而对设备进行逐步调试；自动模式下***能够完成下料车间废料的自动分拣工作。此外，本发明在控制装置中预设了故障报警、运行状态监测和***评估等功能，能够以多种方式对自动分拣***进行控制和监测，及时对***中的故障和紧急情况作出反应，弥补了传统物料自动分拣***中控制方式单一、工作流程不可控、故障难以及时预警的缺陷。

3、通过设计的自动分拣***和分拣控制方法的有效融合，不仅能够在控制面板中通过实体按钮对***进行控制调整，而且还可以在上位机中通过触摸屏HMI界面对***进行监测与控制，较之于传统的人工分拣和单一控制方式的自动分拣***，多渠道联合控制的物料自动分拣***功能更全面、可靠性更好、分拣效率更高。

综上所述，本发明基于设计的自动分拣***，采用PLC控制器、HMI触摸屏和控制面板共同组成控制装置部分，能够实现就地、远程两种控制方式以及手动、自动两种运行模式，实现了对于***的运行调试、物料分拣、故障预警、状态监测和***评估等功能，形成了由“物料装置定量连续地供料-传输装置对混合物料进行传输运送-传感检测装置对物料材质进行检测识别-控制装置依据输入控制输出-执行装置将物料推送分拣到对应的料槽”构建的一体化面向下料车间废料的自动分拣***和控制方法，同时通过控制面板和触摸屏HMI对***进行控制监测，避免了传统物料分拣方法控制可靠性低、运行状态难以监测和故障缺乏及时预警等缺陷，为物料自动分类分拣***的设计和分拣控制方式提供了一种新的思路方法。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明中自动分拣***的安装布置、区域划分和控制方案示意图。

图2是本发明中面向下料车间废料的自动分拣***的步骤流程图。

图3是本发明中自动分拣***在手动调试模式下的步骤流程图。

图4是本发明中自动分拣***在自动分拣模式下的步骤流程图。

图5是本发明中自动分拣***控制方案中具体实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件，其中后文中如无特别说明，“物料”均是指“下料车间的废料”。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如附图1所示，一种面向下料车间废料的自动分拣***主要由物料装置、传输装置、传感检测装置、控制装置、执行装置组成。

进一步的，物料装置包括存放下料车间废料的料槽、给料机、待分拣物料、存放各类物料的物料存放区和杂料存放区。其中，下料车间产生的废料中包括但不限于铁、铝、铜、玻璃、塑料等材料类型，将其统称为物料。在物料分拣***进行自动分拣的时候，物料装置能够将料槽中存放的小块物料定量、均匀、连续地供给到传输装置的传送带上，以便于后续的分拣。从喂料均匀、操作方便、耗电少、设备维护费用等角度出发，本发明可选用封闭式振动给料机作为自动分拣***的物料装置。

进一步的，传输装置主要包括传送带式分拣机以及驱动电机，实现的功能是对物料装置给出的混合物料进行传输运送，方便后续的传感检测装置进行材料检测并通过执行装置分拣。基于运送物料的速度和精度要求，本发明专利中传送带可采用皮带式输送机，驱动电机可采用三相异步电动机。

进一步的，传感检测装置包括三类，即用于检测料槽中是否还有剩余物料的物料检测传感器；用于统计物料总数的物料位置接近开关；用于检测物料材质的铁检测传感器、铝检测传感器、铜检测传感器、玻璃检测传感器、黑色塑料检测传感器和浅色塑料传感器。其中，物料检测传感器安装于料槽的上方，用于检测料槽中是否有物料，如若有物料则驱动电机正转带动传送带正向运行，如若无物料则***进入待机状态，电机不运转，具体型号可采用圆柱形光电传感器；物料位置接近开关安装于传送带的前端，当物料随着传送带运行而经过时，物料位置接近开关能够对其进行统计，从而实现对于物料总数的统计。由于物料中既有导电物体也有绝缘体，物料位置接近开关不宜采用电感式，而应当采用电容式接近开关；各类材料类型检测传感器均安装于分拣执行装置之前，铁检测传感器使用开关型霍尔电流传感器，铝检测传感器可以采用静电容量型接近开关，铜检测传感器可以使用电感式接近开关，玻璃检测传感器使用带镜面反射型的光电传感器，黑色塑料检测传感器与浅色塑料检测传感器既可以使用光纤传感器来借助物料颜色进行判别分拣，也可以通过电容式接近开关来借助物质的介电常数差别来实现分拣。

进一步的，执行装置包括推料气缸和空气压缩机，其中在传感器识别出物料后，与其相对应的气缸能够将该物料推送分拣到其相对应的物料存放区中，如附图1所示，***中共有6个推料气缸，其中1、2、4号气缸正处于推料分拣状态，而3、5、6号气缸处于缩回状态；空气压缩机则是为推料气缸提供动力支撑。具体而言，推料气缸可选用双作用单杆气缸，空气压缩机可选用三相空气压缩机。

进一步的，控制装置中包括PLC控制器、HMI触摸屏和控制面板。其中，PLC控制器选用西门子S7-1500系列的1516-3 PN/DP，扩展一个电源模块、一个32位数字量输入模块以及一个32位数字量输出模块。具体而言，电源模块使用的是PM 70W 120/230VA，输入模块使用的是DI 32x24VDC HF，输出模块使用的是DQ 32x24VDC/0.5A ST；HMI触摸屏采用与PLC配套的KTP700 Basic PN，用于实现人机交互操作。控制面板中包括状态指示区和按钮开关区，状态指示区中均为自动分拣***工作运行状况的指示灯，包括运行指示灯、急停指示灯、报警灯1、报警灯2、就地状态指示灯、远程状态指示灯、手动运行指示灯和自动运行指示灯；按钮开关区中包括启动按钮、停止按钮、复位按钮、模式确认按钮、气缸伸出按钮、气缸缩回按钮、正向点动按钮、反向点动按钮、就地/远程方式选择开关、手动/自动模式选择开关以及急停按钮。

进一步的，整个面向下料车间废料的自动分拣***工作流程图如附图2所示，当自动分拣***通电开机后先对整个***进行初始化设定；***中包括就地控制和远程控制两种操作方式，就地控制时采用控制面板进行操作控制，远程控制时采用触摸屏HMI进行操作控制；

***中包括手动和自动两种工作模式。

步骤一：自动分拣***的手动调试模式

在手动模式下***能够检查各主要设备能否正常工作，从而对设备进行逐步调试，其中点动按钮用来检查电机和传送带是否可以正常运行，气缸伸出与气缸缩回按钮用来检查各个气缸是否可以正常工作。手动调试模式的运行流程如附图3所示，简述自动分拣***在手动运行模式时的基本步骤如下：

步骤1-1：首先选择操作方式，即选择就地操作方式还是远程操作，选择手动控制模式还是自动控制模式；以附图3为例，选择就地操作方式，选择手动控制模式并按下模式确认按钮，之后***进入就地手动模式，就地指示灯与手动指示灯均亮；

步骤1-2：在此控制方式下，可以使用正向点动按钮、反向点动按钮、推料气缸伸出按钮、推料气缸缩回按钮对设备进行调试。当按下正向点动按钮时，驱动电机正转，从而带动传送带正向运行，松开后，电机停止，传送带停止运行。当按下反向点动按钮时，驱动电机反转，带动传送带反向运行，松开后，电机停止，传送带会停止运行。当按下气缸伸出按钮时，1至6号气缸均推出，松开后，各个气缸保持伸出状态。当按下气缸缩回按钮时，1至6号气缸均缩回，松开后，各个气缸保持缩回状态。另外如果同时按下正向点动按钮与反向点动按钮，则形成互锁，传送带不进行运作。

步骤二：自动分拣***的自动分拣模式

在自动模式下***能够完成下料车间废料的自动分拣工作，首先需要将来自下料车间的废料放置到物料装置中，物料装置会将这些物料依次供给到传输装置；接着物料会随着传输装置向前运行，在运行过程中由传感检测装置对其材料种类进行判别并将检测信号输送到控制装置中；然后，控制***会依据信号来控制相应的执行装置进行分拣，同时控制装置可以根据分拣***实际运行状况对物料装置和传输装置进行调整；最后，执行装置依据控制装置的信号将物料推入到其对应材料的物料存放区中。当物料分拣工作完成后，对***进行复位操作，为下一次***重新开始工作预备好运行环境。自动分拣模式的运行流程如附图4所示，简述自动分拣***在自动运行模式时的基本步骤如下：

步骤2-1：首先选择操作方式，同手动模式类似。以附图4为例，选择就地操作方式，选择自动控制模式并按下模式确认按钮，之后***进入就地自动模式，就地指示灯与自动指示灯常亮；

步骤2-2：按下启动按钮，生产线进入运行状态，相应指示灯亮。先对各个料槽数量进行复位，即按下复位按钮，各个料槽数量均为0，整个生产线进入到运行状态，等待物料进入以实现分拣任务；

步骤2-3：如果物料检测开关检测到料槽中有物料，电机才开始正转，传送带正向运行，否则传送带并不运行而***依旧处在待机状态；

步骤2-4：传送带正向运行时，当物料经过第一个位置接近开关的时候，物料总数加1，以此来统计物料总数；

步骤2-5：物料随着传送带继续向前运行经过铁检测传感器，若铁检测传感器检测到该物料为铁则1号推料气缸推出，1号料槽计数加1，否则该物料继续前进；

步骤2-6：物料随着传送带继续向前运行经过铝检测传感器，如果铝检测传感器检测到该物料为铝则2号推料气缸推出，2号料槽计数加1，否则该物料继续前进；

步骤2-7：依照上面的步骤依次进行，直到物料进入到与其材料相对应的料槽中，此次分拣才算结束。

进一步，在两种工作模式下，当设备发生故障的情况下，操作面板上的相应报警灯1或报警灯2会作为报警信号会闪烁，不同的故障会有不同的闪烁频率；在发生故障之后，需要操作人员在上位机中进行故障应答，以表明该故障已经被注意到并且已经解决，只有当故障解决之后相应的警报灯才会熄灭。如果故障依然没有消除，警报灯就会保持常亮状态，直到故障被消除报警灯才会熄灭。由此，可以对于***中的故障和紧急情况作出反应，实现***故障的及时预警与提醒。

进一步，如附图1和附图5所示，在触摸屏HMI控制方式中，人机交互界面初始界面设置了手动运行、自动运行、参数设置、故障报警和用户管理等主要功能界面。在自动运行界面下，能够通过运行状态监测界面对生产线进行监控，从而能够鉴定分拣是否正常工作，从而实现对物料自动分拣流程的全局监测和控制；在运行状态监测界面下，由于7号料槽中的物料经过预设的各类材质监测传感器均未识别，其物料存在两种类型，其一为传感器检测错误导致的废品，另一为非预设分拣类型的材质，将其统称为分拣废品，可以依据7号料槽中的物料数目占比于物料总数的比例（分拣废品率），来对于自动分拣***的分拣结果进行一个简单的评估，当分拣废品率在0-2%时为优秀，3-10%时为良好，11-20%时为合格，21-100%时为不合格。

至此，即完成了面向下料车间废料的自动分拣***的设计，自动分拣控制***方案设计和控制方法的全过程。

为了更清晰地表述本发明中分拣控制方法的流程和功能，结合附图5中本申请实施例下提供的一个具体案例，对自动分拣控制的流程步骤和主要功能做进一步的阐述说明。

如附图5所示，从触摸屏HMI的主界面中直接进入到手动运行界面，在手动调试模式下，先将就地/远程方式选择开关调节到远程控制方式，将手动/自动模式选择开关调节到手动运行模式并按下模式确认按钮，可以看到远程指示灯和手动运行指示灯均点亮；按下正向点动按钮则电机带动传送带正向运行，按下反向点动按钮则电机带动传送带方向运行，按下气缸伸出按钮则1-6号推料气缸均处于伸出状态，按下气缸缩回按钮则1-6号推料气缸均处于缩回状态，在此过程中如果某一气缸并未按指令执行相关操作这可以判断其存在故障。附图5中的手动调试模式中展示的是气缸处于伸出状态，电机正向运行。

从触摸屏HMI的主界面中也可以直接进入到自动运行界面，在自动分拣模式下，包含控制界面和状态监测界面两个部分。在控制界面中主要是通过按钮、旋钮、指示灯以及I/O域组成自动分拣***的基本功能，其中蓝色虚线框中的按钮模拟***仿真时的传感器信号输入；同时，在此界面能够进入故障报警界面对于发生的故障信息进行确认。而在运行状态监测界面中能够对于运行的状态进行监测，能够指示各个料槽中的分拣数量，并且可以对整个自动分拣***进行简单的评估。此外，一旦发现故障或者运行中出现不合理的情况，可以使用急停按钮强制停止所有操作而保证***安全。

附图5中，自动分拣模式下的自动运行初始化步骤中，此时***已经处于运行状态，但是由于物料检测传感器检测到初始料槽中并未有剩余的来自下料车间的废料，所以此时传送带不会运行，并且此时即使后续的铁传感器等检测到物料，料槽也不会进行计数。

在自动运行正常工况中，***处于自动分拣状态，且物料检测传感器检测到料槽中存在来自下料车间的废料，此时传送带运行，后续的自动分拣部分也开始运行，料槽开始计数。

在故障报警步骤中，此时***处于远程自动运行的控制方式下，为了演示方便故而将物料总数的上限设置为5，即当物料总数达到5时，***会产生故障报警，报警灯1闪烁，同时弹出全局报警界面并显示出报警产生的原因。此时可以根据提示的故障原因逐步排除故障，当故障被排除并按下故障应答按钮后，可以在故障报警界面对故障进行应答与确认。

在急停步骤中，由于***中出现了故障，并且产生了报警。为了安全起见，可以选择按下急停按钮以防止意外发生。按下急停按钮后只有急停指示灯亮，其他输出外设均置零。在没有将急停按钮的情况下，即使按下启动按钮***也不会在此运行。此时，应当返回到主界面中，在进行用户登陆之后即可根据账户权限进入到参数修改界面中对预设的物料上限进行修改。

在参数设置步骤中，进入参数设置之前应当先登陆具有工程师权限的用户，在修改预定物料上限时会自动调出键盘，并且在输入框上下标注有该参数的范围，以下图为例，预定物料上限max=32767，预定物料下限min=1，输入完成后点enter之后即修改参数成功，图中将预定的物料上限设置为531。

在自动分拣状态监测步骤中，运行状态检测界面主要自动分拣***对应组态和相关按钮、指示灯共同组成，其中蓝色虚线框中的按钮模拟***仿真时的传感器信号输入。在经过上一步参数修改后物料上限变为531，而图中物料总数为56且并未产生报警，验证了该参数已成功修改。整个分拣***正处于自动分拣物料的状态，并且每一种材料的分拣工序相互独立。

至此，即已经完成本申请实施例下具体案例的自动分拣控制的流程和主要功能。同时，以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。

Claims (10)

1.一种面向下料车间废料的自动分拣***，其特征在于：它包括物料装置、传输装置、传感检测装置、执行装置和控制装置；通过物料装置定量连续地供料；传输装置对下料车间的混合物料进行传输运送；通过传感检测装置对下料车间的废料材质进行检测识别；控制装置依据输入控制输出，执行装置将废料推送分拣到对应的料槽；同时通过控制装置的控制面板和触摸屏对自动分拣***进行控制监测，实现一体化的面向下料车间废料的自动分拣。

2.根据权利要求1所述一种面向下料车间废料的自动分拣***和分拣控制方法，其特征在于：所述物料装置包括用于存放下料车间废料的料槽、给料机、待分拣物料、存放各类物料的物料存放区和杂料存放区；

下料车间产生的废料中包括但不限于铁、铝、铜、玻璃、塑料材料类型，统称为物料；

在分拣***进行自动分拣时，物料装置能够将料槽中存放的小块物料定量、均匀、连续地供给到传输装置的传送带上，以便于后续的分拣。

3.根据权利要求1所述一种面向下料车间废料的自动分拣***，其特征在于：所述传输装置包括传送带式分拣机以及驱动电机，实现对物料装置给出的混合物料进行传输运送，方便后续的传感检测装置进行材料检测并通过执行装置分拣。

4.根据权利要求1所述一种面向下料车间废料的自动分拣***，其特征在于：所述传感检测装置共三类，用于检测料槽中是否还有剩余物料的物料检测传感器；用于统计物料总数的物料位置接近开关；用于检测物料材质的铁检测传感器、铝检测传感器、铜检测传感器、玻璃检测传感器、黑色塑料检测传感器和浅色塑料传感器；

所述物料检测传感器安装于料槽的上方，用于检测料槽中是否有物料，如若有物料则驱动电机正转带动传送带正向运行，如若无物料则***进入待机状态，电机不运转；

所述物料位置接近开关安装于传送带的前端，当物料随着传送带运行而经过时，物料位置接近开关能够对其进行统计，从而实现对于物料总数的统计；

各类材料类型检测传感器均安装于分拣执行装置之前。

5.根据权利要求1所述一种面向下料车间废料的自动分拣***，其特征在于：所述执行装置包括推料气缸和空气压缩机，在传感器识别出物料后，与其相对应的气缸将该物料推送分拣到其相对应的物料存放区中；

空气压缩机则是为推料气缸提供动力支撑。

6.根据权利要求1所述一种面向下料车间废料的自动分拣***，其特征在于：所述控制装置包括PLC控制器、触摸屏和控制面板；

所述PLC控制器上拓展连接有电源模块、数字量输入模块和数字量输出模块；

所述控制面板中包括状态指示区和按钮开关区，状态指示区中均为自动分拣***工作运行状况的指示灯，包括运行指示灯、急停指示灯、报警灯1、报警灯2、就地状态指示灯、远程状态指示灯、手动运行指示灯和自动运行指示灯；按钮开关区中包括启动按钮、停止按钮、复位按钮、模式确认按钮、气缸伸出按钮、气缸缩回按钮、正向点动按钮、反向点动按钮、就地/远程方式选择开关、手动/自动模式选择开关以及急停按钮。

7.权利要求1-6任意一项所述面向下料车间废料的自动分拣***的分拣控制方法，其特征在于，当自动分拣***通电开机后先对整个***进行初始化设定；***中包括就地控制和远程控制两种操作方式，就地控制时采用控制面板进行操作控制，远程控制时采用触摸屏进行操作控制；***中包括手动和自动两种工作模式。

8.根据权利7所述的自动分拣***的分拣控制方法，其特征在于，在手动模式下***检查各主要设备能否正常工作，从而对设备进行逐步调试，其中点动按钮用来检查电机和传送带是否可以正常运行，气缸伸出与气缸缩回按钮用来检查各个气缸是否可以正常工作；

自动分拣***在手动运行模式时的基本步骤如下：

步骤1-1：首先选择操作方式，即选择就地操作方式还是远程操作，选择手动控制模式还是自动控制模式；选择就地操作方式，选择手动控制模式并按下模式确认按钮，之后***进入就地手动模式，就地指示灯与手动指示灯均亮；

步骤1-2：在此控制方式下，使用正向点动按钮、反向点动按钮、推料气缸伸出按钮、推料气缸缩回按钮对设备进行调试；当按下正向点动按钮时，驱动电机正转，从而带动传送带正向运行，松开后，电机停止，传送带停止运行；当按下反向点动按钮时，驱动电机反转，带动传送带反向运行，松开后，电机停止，传送带会停止运行；当按下气缸伸出按钮时，所有气缸均推出，松开后，各个气缸保持伸出状态；当按下气缸缩回按钮时，所有气缸均缩回，松开后，各个气缸保持缩回状态；另外如果同时按下正向点动按钮与反向点动按钮，则形成互锁，传送带不进行运作。

9.根据权利7所述的自动分拣***的分拣控制方法，其特征在于，在自动模式下***能够完成下料车间废料的自动分拣工作，首先需要将来自下料车间的废料放置到物料装置中，物料装置会将这些物料依次供给到传输装置；接着物料会随着传输装置向前运行，在运行过程中由传感检测装置对其材料种类进行判别并将检测信号输送到控制装置中；然后，控制装置会依据信号来控制相应的执行装置进行分拣，同时控制装置能够根据分拣***实际运行状况对物料装置和传输装置进行调整；最后，执行装置依据控制装置的信号将物料推入到其对应材料的物料存放区中；当物料分拣工作完成后，对***进行复位操作，为下一次***重新开始工作预备好运行环境；

自动分拣***在自动运行模式时的基本步骤如下：

步骤2-1：首先选择操作方式，选择就地操作方式，选择自动控制模式并按下模式确认按钮，之后***进入就地自动模式，就地指示灯与自动指示灯常亮；

步骤2-2：按下启动按钮，生产线进入运行状态，相应指示灯亮，先对各个料槽数量进行复位，即按下复位按钮，各个料槽数量均为0，整个生产线进入到运行状态，等待物料进入以实现分拣任务；

步骤2-3：如果物料检测开关检测到料槽中有物料，电机才开始正转，传送带正向运行，否则传送带并不运行而***依旧处在待机状态；

步骤2-4：传送带正向运行时，当物料经过第一个位置接近开关的时候，物料总数加1，以此来统计物料总数；

步骤2-5：物料随着传送带继续向前运行经过铁检测传感器，若铁检测传感器检测到该物料为铁则1号推料气缸推出，1号料槽计数加1，否则该物料继续前进；

步骤2-6：物料随着传送带继续向前运行经过铝检测传感器，如果铝检测传感器检测到该物料为铝则2号推料气缸推出，2号料槽计数加1，否则该物料继续前进；

步骤2-7：依照上面的步骤依次进行，直到物料进入到与其材料相对应的料槽中，此次分拣才算结束。

10.根据权利7所述的自动分拣***的分拣控制方法，其特征在于，在两种工作模式下，当设备发生故障的情况下，操作面板上的相应报警灯1或报警灯2会作为报警信号会闪烁，不同的故障会有不同的闪烁频率；在发生故障之后，需要操作人员在上位机中进行故障应答，以表明该故障已经被注意到并且已经解决，只有当故障解决之后相应的警报灯才会熄灭；如果故障依然没有消除，警报灯就会保持常亮状态，直到故障被消除报警灯才会熄灭；由此，对***中的故障和紧急情况作出反应，实现***故障的及时预警与提醒；

在触摸屏HMI控制方式中，人机交互界面初始界面设置了手动运行、自动运行、参数设置、故障报警和用户管理主要功能界面；在自动运行界面下，通过运行状态监测界面对生产线进行监控，从而鉴定分拣是否正常工作，从而实现对物料自动分拣流程的全局监测和控制；在运行状态监测界面下，由于7号料槽中的物料经过预设的各类材质监测传感器均未识别，其物料存在两种类型，其一为传感器检测错误导致的废品，另一为非预设分拣类型的材质，将其统称为分拣废品，能够依据7号料槽中的物料数目占比于物料总数的比例即分拣废品率，来对于自动分拣***的分拣结果进行一个简单的评估，当分拣废品率在0-2%时为优秀，3-10%时为良好，11-20%时为合格，21-100%时为不合格。

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