一种可实现多种控制方式的智能型材料分拣实训装置的制作方法

本实用新型涉及材料分拣实训装置技术领域，具体地说是一种可实现多种控制方式的智能型材料分拣实训装置。

背景技术：

教学设备中材料分拣实训装置是学生学习料分拣原理及结构的讲解和控制方法应用的教学实训。现有技术中的教学用材料分拣单元的实训装置分拣种类不多、结构简单、组合逻辑性不强，并且只有一种控制方式，不能满足教学的要求和培训大纲的需求，不能提升学生的多种思维能力。

本实用新型涉及提供一种技术方案，可选择通过PLC、单片机、计算机三种方式对材料分拣单元进行控制，掌握用PLC控制材料分拣单元的编程思路，掌握用单片机控制材料分拣单元的编程方法及动作要领，掌握用上位机组态监控与材料分拣单元动作的同步原理。另外，在分拣装置机械机构组成上也进行进一步完善，以提高教学应用功能。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种可实现多种控制方式的智能型材料分拣实训装置，用于解决材料分拣实训教学设备可选择利用PLC、单片机、计算机多种控制方式的技术问题。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种可实现多种控制方式的智能型材料分拣实训装置，包括用于切换控制方式的PLC转接盒、单片机控制模块、PLC控制模块、分拣模块、电磁阀组、供料模块、气源处理器、输送存储模块和用于安装各机构的基板；

所述的供料模块位于所述输送存储模块的前端，所述的分拣模块安装在 所述输送存储模块的一侧；所述的气源处理器通过管路分别与所述的供料模块和分拣模块连通；所述的气源处理器与所述的电磁阀组电连接；

所述的单片机控制模块和PLC控制模块分别安装在所述的PLC转接盒内，并分别与所述的PLC转接盒电连接，所述PLC转接盒上设有多个插接口以及与上位机连接的通讯接口；所述的插接口和电磁阀组电连接。

进一步的，所述的供料模块包括支撑架、气缸支架、供料气缸、推料块、料仓座和供料型材；所述料仓座的下端螺接固定在供料型材的前端上，所述料仓座上设有沿推料块安装方向并贯穿料仓座的推料窗；所述推料块的后端安装在供料气缸的滑杆的前端上；所述供料气缸通过气缸支架安装在供料型材上，所述供料型材通过所述的支撑架安装在所述的基板上。

进一步的，所述的输送存储模块包括电机安装支架、传送电机、储料仓、输送带、皮带涨紧调节架、输送带型材；所述输送带通过首尾两侧的皮带涨紧调节架安装在输送带型材上；所述的储料仓安装在输送带型材的一侧与所述的分拣模块对应设置，所述的传送电机通过联轴器与用于驱动输送带的卷筒连接，所述输送带型材上设有多个用于检测料块的传感器，所述的输送带型材通过支架安装在所述的基板上。

进一步的，所述的分拣模块包括推料型材、挡料板和分拣气缸；所述挡料板的后端与分拣气缸滑杆的前端连接，分拣气缸安装在推料型材上，推料型材通过支架安装在基板上。

进一步的，所述分拣模块包括挡料块导向座，所述的挡料板安装在挡料块导向座的上方，所述挡料块导向座的底端设有滑槽，所述推料型材的上端设有滑轨，所述的滑槽可滑动的安装在所述的滑轨上。

进一步的，所述分拣气缸的头部和尾部分别设有霍尔传感器。

进一步的，所述的基板包括多块槽型板，基板上的机构分别通过“T”型螺钉固定在槽型板上。

进一步的，所述的通讯接口包括RS232和RS485通讯接口。

进一步的，所述的PLC转接盒上设有USB接口。

进一步的，所述的传感器包括电感式传感器、电容式传感器、光纤式传感器和镜面传感器。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型材料分拣实训装置可选择的使用PLC、单片机、计算机多种控制方式，掌握用PLC控制材料分拣单元的编程思路，掌握用单片机控制材料分拣单元的编程方法及动作要领，掌握用上位机组态监控与材料分拣单元动作的同步原理，在有利于培养学生综合利用所学知识的能力；

使用一台设备，就能满足学生多方面的学习要求，不仅能降低使用成本，提高实训装置的综合利用率，避免重复投资。

2、本实用新型装置的各个部分通过“T”型螺钉来固定在槽型铝基板上；使用槽形铝基板，便于学生反复安装和调整；学生在细调各部件的位置时，不需要将各个部件拆下来，只需松开“T”型螺钉，让其在槽型铝基板上，上、下或左、右滑动，方便调节，可反复使用。

附图说明

图1本实用新型的整体结构示意图；

图2供料模块结构示意图；

图3输送储存模块结构示意图；

图4分拣模块结构示意图；

图5PLC转接盒的结构示意图；

图6基板结构示意图；

图中：1.把手；2.供料模块；3.输送储存模块；4.分拣模块；5.气源处理器；6.电磁阀组；7.PLC转接盒；8.基板；9.L型支架；10.气缸支架；11.推料块；12.料仓座；13.型材端盖；14.电机安装支架；15.镜面传感器；16. 传送电机；17.镜面传感器型材；18.联轴器块；19.输送带安装座；20.储料仓；21.输送带；22.输送带型材；23.电容式传感器支架；24.光纤传感器；25.传感器支架；26.挡板支架；27.涨紧调节架；28.推料型材；29.气缸固定板；30.挡料块导向座；31.挡料板；32.接插端子；33.启动按钮；34.停止按钮；35.选择开关；36.USB接口；37.电源插座；38.电源开关。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。

如图1所示，一种可实现多种控制方式的智能型材料分拣实训装置，包括用于切换控制方式的PLC转接盒7、单片机控制模块、PLC控制模块、多个分拣模块4、电磁阀组6、供料模块2、气源处理器5、输送储存模块3、用于安装各模块的基板8。

如图2所示，所述的供料模块2包括L型支架9、气缸支架10、推料块11、料仓座12、型材端盖13和供料气缸；所述的型材端盖13安装在供料型材的两端，所述料仓座12的下端通过“T”型螺钉螺接固定在供料型材的内端上，所述料仓座12采用空腔圆柱体结构，料仓座12上设有沿推料块安装方向并贯穿料仓座12本体的推料窗，所述料仓座12的上方安装料块仓，所述的料块仓内用于存储料块；所述推料块11的外端螺接固定在供料气缸的滑杆的前端上，所述推料块11的下端设有滑块，推料块11通过滑块可滑动的安装在供料型材的上端；供料气缸的前端通过气缸支架10固定在供料型材上，所述供料型材的两侧分别通过所述的L型支架9安装在基板8上。

所述供料模块2主要用于实现料仓的供料；供料模块2的工作原理为，当供料气缸的电磁阀通电后，气阀打开，供料气缸通气，供料气缸的滑杆推动所述的推料块前进到料仓中，将料仓中的料块推出到输送储存模块3上；当供料气缸的电磁阀失电后，气阀关闭，供料气缸缩回。

如图3所示，所述的输送存储模块3包括电机安装支架14、镜面传感器 15、传送电机16、传感器型材17、联轴器块18、输送带安装座19、储料仓20、输送带21、输送带型材22、电容式传感器支架23、光纤式传感器24、传感器支架25、挡板支架26、皮带涨紧调节架27；所述输送带21通过首尾两侧的皮带涨紧调节架27安装在输送带型材22上，皮带张紧调节架27通过调节在输送带型材22的安装位置，进而调节输送带21的张紧程度，保证输送工作的正常进行；电容式传感器安装在所述的电容式传感器支架23上，光纤式传感器24和电感式传感器安装在传感器支架25上，电容式传感器支架23和传感器支架25分别安装在输送带型材22的两侧；所述的镜面传感器15、电容式传感器、光纤式传感器24和电感式传感器分别用于检测料块的属性。

所述的储料仓20安装在输送带型材22的一侧上；所述的传送电机16固定安装在所述的电机安装支架14上，电机安装支架14安装在基板8上；所述的联轴器块18包括联轴器和卷筒，所述的卷筒通过联轴器与传送电机16的转轴连接，所述的卷筒与所述的传输带21贴合接触，用于驱动传输带21的运转。所述的镜面传感器15通过螺钉安装在传感器型材17上，所述传感器型材17分别安装在输送带型材22的一侧的前端和后端；所述的挡板支架26固定在输送带型材22的侧面；所述的输送带型材22通过前后两组输送带安装座19安装在基板8上

输送存储模块3主要实现料块的输送并对分拣后的料块分类存储，料块包括不同属性的料块，如红色料块、黑色料块、银色料块；储料仓20包括多个料槽，如A槽、B槽、C槽；经过分拣后的红色料块、黑色料块、银色料块分别对应存储在A槽、B槽、C槽中。

所述挡板支架26的主要作用是将输送带21输送过来的料块进行阻挡，防止料块滑落在基板8上。

如图4所示，所述的分拣模块4包括多个，分别用于将不同属性的料块推入储料仓20不同的料槽内，在本实施例中设有A分拣气缸、B分拣气缸和 C分拣气缸。所述的分拣模块4包括推料型材28、气缸固定板29、L型支架9、挡料块导向座30、挡料板31、型材端盖13和分拣气缸；所述的型材端盖13安装在推料型材28的两端，所述的挡料板31螺接安装在所述挡料块导向座30的上方，所述挡料块导向座30的底端设有滑槽，所述推料型材的上端设有滑轨，所述的滑槽可滑动的安装在所述的滑轨上；所述挡料板31的后端与分拣气缸滑杆的前端固定连接，分拣气缸通过气缸固定板29安装在推杆型材28上，推杆型材28通过L型支架9固在基板8上。

在本实施例中分拣模块4主要实现A分拣气缸、B分拣气缸、C分拣气缸的水平运动，然后A分拣气缸将银色料块推入A槽中、B分拣气缸将红色料块推入B槽中、C分拣气缸将黑色料块推入C槽。

所述供料气缸和分拣气缸的驱动，通过所述的电磁阀组6、气源处理器5等得以实现；所述的电磁阀组6包括多个单控电磁阀模块，本实施例中使用四个单控电磁阀模块；所述电磁阀组6设有一个进气口，且与气源处理器5相连，气源处理器5给电磁阀组6提供气源，；单控电磁阀模块又分为气路和电路两路系统，气路系统的出气口通过气管、调速接头分别与供料气缸模块2的供料气缸、分拣模块4的分拣气缸相连；电路系统用于实现电磁阀组6的线圈通断，进而控制气路系统的通断；所述电磁阀组6的每个单控电磁阀模块的线圈与控制系统的74HC595继电器控制接口连接；通过控制系统以实现A分拣气缸将银色料块推入A槽中、B分拣气缸将红色料块推入B槽中、C分拣气缸将黑色料块推入C槽中，从而将黑色料块、红色料块、银色料块从料仓中分拣出来的自动循环过程；所述各分拣气缸的状态和行程检测通过霍尔传感器判断，霍尔传感器安装在每个分拣气缸的头部和尾部。

如图5所示，所述的PLC转接盒7包括与单片机连接的USB接口36、若干个接插端子32、控制材料分拣实训装置运行的启动按钮33、控制材料分拣实训装置停止的停止按钮34、控制方式选择开关35；进一步的，所述PLC转 接盒7上安装有若干个显示材料分拣实训装置运行状态的指示灯；指示灯与继电器控制接口单元连接；PLC转接盒7上还安装有电源插座37、电源控制开关38；为了方便使用，安装的电源插座37为“D”型电源插座，开关38为船型开关。

所述的单片机控制系统和PLC控制模块安装在所述的PLC转接盒7内，所述的单片机控制系统包括单片机及外围电路、与上位机连接的通讯接口、具有若干个继电器控制接口单元、PCF8574P传感器接口单元；所述的通讯接口采用RS232和RS485通讯接口电路；所述的继电器控制接口单元采用74HC595继电器控制接口电路；PLC控制模块与PLC转接盒7之间采用香蕉测试线接插连接。

单片机控制系统和PLC控制模块的信号的输入与输出端口，分别依次与PLC转接盒7上若干个所述的接插端子32连接；

为了便于切换及拆装使用的方便，电磁阀组6的各单个电控阀与继电器控制接口单元之间、各传感器与PCF8574P传感器接口单元均采用螺钉型接线端子连接，USB口通过一根，一头为“T”型,另一头为USB型的电缆与计算机相连；

当选择不同的方式控制时，只要通过香蕉测试线选择不同的接插方式和调节控制方式选择开关的控制方式，以及选择USB通迅线的连接，就可以实现PLC、单片机控制系统和计算机的不同的控制方式。

74HC595继电器控制接口单元采用SPI总线方式，分别连接到电磁阀组6的各个线圈上和运行指示灯上，通过控制继电器来控制电磁阀组的通断及通过运行指示灯来显示分拣气缸相应的运行状态，而继电器的常开触点与电磁阀组6的线圈相连，从而达到控制电磁阀的通断，PCF8574P传感器接口单元主要采集各分拣气缸上的霍尔传感器、电感式传感器、电容式传感器、镜面传感器、光纤传感器的信号以及外部的启动、停止按钮的信号。

单片机采用STC型51系列单片机，上位机与下位机的连接是通过RS232接口相连；为了实现PLC对材料分拣的控制，单片机控制系统安装在PLC转接盒7内，目的是将材料分拣实训装置的传感器信号和电磁阀组6的线圈引到PLC转接盒7上的接插端子32上。另外RS485通迅口是实现多台材料分拣实训装置的的网络连接，这样可以实训一台计算机控制多台设备即实现1：N网络的控制，而不需要更换计算机。

为了便于携带和操作，材料分拣实训装置的电磁阀组6、气源处理器5、供料模块2、输送储存模块3、PLC转接盒7安装于平面的基板8上，同时基板8上安装有方便供电的开关电源。

如图6所示，基板8为长和宽分别为1200毫米、750毫米的铝基板；铝基板包括多块槽型铝基板，槽型板宽度150毫米，厚度30毫米，槽宽8.5毫米，槽深10.5毫米，槽间距25毫米；装置的各个部分通过“T”型螺钉来固定在槽型铝基板上；使用槽形铝基板，便于学生反复安装和调整；学生在细调各部件的位置时，不需要将各个部件拆下来，只需松开“T”型螺钉，让其在槽型铝基板上，上、下或左、右滑动，方便调节。这样学生在练习实训时，可反复使用，装置不变形、破损。基板8的底部四个顶角处的下端固定设有保持其水平放置的安装底脚；基板8的相对的两侧上分别安装有把手1。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，在本实用新型技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围内。