基于PLC的硬币分拣系统硬件电路设计

高严

（长春光华学院，吉林长春130000）

摘要：本文重点介绍了该系统电路的元器件选择和以PLC为中心的电路的设计与工作原理。并设计基于PLC控制器的硬件平台，完成了硬币检测电路、电机驱动电路的设计。该仪器能够实现硬币种类检测、硬币输送以及报警等功能。

关键词：硬币分拣；硬件电路；PLC

1元件的选用

1.1激光对管

激光对管是由一个激光管和一个激光接收器组合而成。激光管，全称玻璃封离式CO2激光器。因结构为玻璃管封装而成，因此被俗称为激光管。其主要由硬质玻璃、谐振腔、电极三部分组成。

激光接收器在有光源照射的情况下，会产生开关量的变化。所以这个设备主要通过激光接收器的电量变化来判断是否有物体经过。这个设备有着精度高、体积小、结构简单的优点，适合用在硬币直径检测上。

1.2光电传感器

光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它能够采集光信号的改变，然后利用光电元件将光信号的改变转换成电信号。光电传感器通常由光源、光学通路和光电元件三部分组成。这个设备的主要作用是检测它接收到的光强度变化，来判断是否有物体经过。光电传感器是通过检查光线变化并转换成电量变化的光学元件。光电检测方法有着响应速度快、准确度高、不用与物体有碰触的优势。而光电传感器又有着结构简单、种类多、体积小的优点。随着光电技术的发展，他在国防科技、日常生活中都起到了非常重要的作用。本次设计采用的是扩散反射型光电开关，它的工作头由一个光源和受光器组成。当有物体通过，光照射在物体上发生折射，受光器就会接收到光，输出一个电平变化。扩散反射型光电开关原理图如图1。

1.3直流电机

电动机是指凭借电磁感应将电能转换成机械能的一种电磁设备。在电路中用字母M表示。它的主要作用是产生驱动转矩，经常作为动力源给电器或各种机械供给动力。在本设计中，电动机起到了驱动传送带的作用。

1.4电磁阀

电磁阀：电磁线圈通电时，静铁芯会产生电磁吸力拉扯动铁芯，利用电磁力使动铁芯换向以改变气流方向。电磁阀按动作方式分为两种。直动式直接依靠电磁力、气压力、机械力使动铁芯换向的阀，多用于小流量控制的场合。先导式分为外先导和内先导两种，外先导用于低压力或真空压力条件下。按控制数分为单控式和双控式。可以根据压力参数、介质参数、管道参数、电源参数、动作方式、特殊要求选择电磁阀。下面主要介绍根据电源电压、根据压力参数以及根据介质参数选择电磁阀。

本系统选用的电磁阀型号为4V210-08，有如下特性：

（1）先导方式：外部与内部可选；

（2）内孔采用特殊工艺加工，启动压力低，使用寿命长；

（3）双头二位置电磁阀具有记忆功能；

（4）无需加油润滑；

（5）可与底座集成阀组，节省安装空间；

（6）有多种电压等级可供选用。

1.5气缸

气缸可以将气体的压力转换成机械能释放，是一种气动执行元件。气缸的选型应根据工作要求和条件，正确选择气缸的类型。

（1）安装形式选择

根据安装位置、使用目的等因素决定。在一般情况下，采用固定式气缸。在需要随工作机构连续回转时，应选用回转气缸。在要求活塞杆除直线运动外，还需作圆弧摆动时，则选用轴销式气缸。有特殊要求时，应选择相应的特殊气缸。

（2）缸径的选择。

气缸输出的推力和拉力根据负载力的大小确定。一般平衡条件所需气缸作用力都按照外载荷理论，不同的负载率对应不同的速度，使气缸输出力稍有余量。缸径过小，输出力不够，反之会使设备笨重，成本提高，耗气量加大，浪费能源。

（3）气缸行程选择

与使用的场合和机构的行程有关，但一般不选满行程，防止活塞和缸盖相碰。

（4）气缸缓冲方式选择

有挑选无缓冲气缸、固定缓冲气缸、可调缓冲气缸三种类型气缸供选择。

（5）活塞的运动速度选择

主要和气缸通入的空气总量、通气口大小及导管内部直径的大小有关。需要气缸运动速度快，应选择大内径。气缸运动速度通常为50㎜/s至800㎜/s之间。

1.6蜂鸣器

蜂鸣器是作为一种电子发声器，广泛的用于各种电子产品中。蜂鸣器主要由压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器组成，蜂鸣器的发声原理由振动装置和谐振装置组成，而蜂鸣器又分为无源他激型与有源自激型。无源他激型蜂鸣器的工作发声原理是：方波信号输入谐振装置转换为声音信号输出，无源他激型蜂鸣器的工作发声原理图2：

3PLC总电路

该设备的主接线图如图3所示。

参考文献

[1]张丽娟.基于DSP的高速硬币分拣系统[D].南京:南京航空航天大学，2005．

[2]周天沛.PLC在材料自动分拣系统中的应用[J].工业控制计算机，2009.

[3]廖常初.PLC编程及应用第4版[M].北京:机械工业出版社，2016.

[4]胡向东.传感器与检测技术第2版[M].北京：机械工业出版社，2016

作者简介：高严（1987-)，男，吉林德惠人，硕士研究生，助教，研究方向：电气控制技术。