【摘

 要】目前，一种基于 PLC 技术的自动化生产线教学实训系统，通过自动上料、检测传输、

自动分拣和装配等工序，集机电气驱动技术、传感器技术、

PLC 技术及网络控制技术于一身，

是培养和提高学生专业综合能力的重要实训设备。本文阐述了该系统中颜色分拣站的设计过
程，包括气动控制回路设计、

PLC 的硬件和程序设计。 

　　【关键词】气动；

PLC；颜色分拣；自动化 

　　

 0.前言 

　　我校自主研发的自动化生产线是一套基于

PLC 控制的教学系统，也是一套模块化的生

产实训系统。它集电气控制、

PLC 应用、传感器、气动等多种技术应用于一体，由自动上料、传

输检测、真空分拣、颜色分拣、位置调整、配件供给和装配下料等七个工作站组成。颜色分拣站
的功能是完成对自动上料站经由传输带传送过来的红色非金属工件的抓取动作。

 

　　

 1.系统的硬件设计 

　　

1.1 动作过程 

　　颜色分拣单元主体由气爪和气缸组成气动机械手。其主要功能是与真空分拣站配合完成
对自动上料模块经由传输带传送过来的非金属工件的抓取动作。在经过传输检测模块对工件
的材质、颜色和规格等特征进行检测后，若工件是红色，真空分拣单元吸盘吸住工件并上升
停留，经过颜色分拣站机械手的伸出、夹紧、摆转和松开等一系列动作，将工件放回到本站
的料盒中，再回归原位。

 

　　

1.2 气动回路设计 

　　气动控制回路由气动机械手和辅助装置组成。机械手在结构上由

1 个气爪和 2 个直线气

缸组成，抓取真空分拣站吸取的红色非金属工件，然后放到本站的工件盒内。归位状态为：
气爪闭，平移缸退，摆缸

0°。一个动作顺序循环：气爪开

→平移缸进→气爪闭→平移缸退→

摆缸

180°

→平移缸进→气爪开→平移缸退→气爪闭→摆缸 0°。机械手可实现手臂平移、摆转、

抓取和松放动作，由安装在气缸上的磁性接近开关来检测极限工作位置。

3 个二位五通的双

电控电磁阀集中安装在汇流板上，分别控制机械手的手臂进行平移、摆动、气爪的夹紧和松
开动作。

 

　　

1.3 PLC 控制 

　　在颜色分拣单元中，检测直线气缸位置的磁性开关、检测吸盘吸力的压力继电器、工作
口物料检测传感器、完成传输检测的传感器、保证生产线连续动作的各种标志输入和两个控
制按钮，

PLC 共需 16 个输入端子接收外界信号。电磁阀控制的输出动作、故障信号和标志信

号共需

10 个输出端子。选用西门子 S7-226 主单元，其 I/0 接线原理如图 1 所示。本单元在手

动状态时可独立完成动作，在自动状态时与真空分拣单元联机。

 

　　图

1 PLC 接线原理图 

　　

 2.系统的软件设计 

　　

PLC 梯形图程序的设计方法有经验法和顺序控制法两种。根据颜色分拣站气动机械手的

动作过程，采用顺序控制法编写的自动运行程序如图

2 所示。 

　　图

2 颜色分拣站自动运行程序 

　　

 

　　【参考文献】

 

　　［１］廖常初

.PLC 编程及应用.北京:机械工业出版社,2005. 

　　［２］崔坚

,李佳等.西门子工业网络通信指南(上册).北京：机械工业出版社,2005. 

　　［３］符林芳

.液压与气压传动技术.北京:北京理工大学出版社,2010.