【正文】 字式、開關(guān)量輸出式。 （ 1）光電式接近開關(guān)主要由光發(fā)射器和光接收器組成。光發(fā)射器和光接收器也有一體式和分體式兩種 對射式光電接近開關(guān) 對射式光電接近開關(guān)是指光發(fā)射器（光發(fā)射器探頭或光源探頭）與光接收器（光接收器探頭）處于相對的位置工作的光電接近開關(guān)。光纖能將光從一處傳導到另一處 ,甚至繞過拐角處。在光纖內(nèi) ,光被不斷來回反射 , 產(chǎn)生全內(nèi)反射 ,因而光能通過曲線路徑。即傳感器 A有信號， B沒有信號。如果傳感器檢測到可感應的介質(zhì)工件經(jīng)過，則有相應的信號輸出， 如圖所示。根據(jù)工件顏色反射的的不同可以區(qū)分出白色和紅色，以及沒有反射的黑色，如再要區(qū)分金屬和塑料則使用電感傳感器就可以了。 氣爪活塞上集成有磁鐵，隨著距離 的變化磁場強度也在發(fā)生變化，于是傳感器產(chǎn)生一個模擬量電信號（與磁場強度成比例關(guān)系），通過信號值比較單元模擬量信號被轉(zhuǎn)換成 數(shù)字量信號。 接近式傳感器在氣缸上的位置可以通過機械方式加以調(diào)整并固定。如 下 圖所示。 （位置控制檢測） 31 壓力傳感器 壓力傳感器用于氣爪夾緊力的設(shè)定和檢測控制。 （壓力傳感器外形及符號圖） 傳感器的連接方法 本單元機械零部件及氣動控制回路安裝無 誤后，進行電氣回路的安裝。 I/O接線端口如圖所示，有 8個輸入端及 8個輸出端，每個輸入、輸出接線端上裝有 LED，可顯示回路狀態(tài)以及用于系統(tǒng)糾錯。 ，應先切斷電源。 電氣回路連接安全規(guī)則 。數(shù)字量仿真盒具有模擬 MPS 工作站或 PLC 輸入信號，顯示輸出信號數(shù)字的功能，可完成下列操作： 1． 測試 PLC程序時，模擬輸入。 接通氣源，板動數(shù)字量仿真盒上相應的 O 輸出開關(guān)，則控制相應氣動動作。 34 第四章 控制系統(tǒng)的設(shè)計 4． 1 控制系統(tǒng)的組 成結(jié)構(gòu) 機械手的控制系統(tǒng)一般是使機械手運動協(xié)調(diào)為目的，包括高性能的計算機及相應的系統(tǒng)硬件和控制軟件。 (2)控制裝置 用來處理各種信息，完成控制過程，產(chǎn)生必要的控制指令，它包括計算機相應的接口等。 (2)過渡過程性能 描述過渡過程性能可以用平衡性和快速性加以衡量，平衡性指系統(tǒng)由初始狀態(tài)運動到新的平衡狀態(tài)時具有較小的超調(diào)和震蕩性；系統(tǒng)由初始狀態(tài)運動到新的平衡狀態(tài)經(jīng)歷的時間表示系統(tǒng)過渡過程的快速程度。 4． 3 PLC 控制器控制部分 機械手移動物品的過程 為便于控制系統(tǒng)調(diào)試和維護，控制系統(tǒng)有手動和自動控制功能，其控制面板如圖所示。手動按鈕無效。另運行及緊急停止的按鈕與 PLC程序無關(guān)。 回原點 該方式按動回原點按鈕時，機械自動向原點回歸。 連續(xù)運行 在原點位置按動啟動按鈕，開始連續(xù)的反復運行；若中途按動停止按鈕，動作將繼續(xù)到原點為止才停止。 單周期運行 在原點位置按動啟動按鈕，自動運行一遍再在原定停止。各區(qū)域如圖所示。動作過程分為 8步：從原點→①下降→②夾緊（ T）→③上升→④右移→⑤下降→⑥放松（ T）→⑦上升→⑧左移到原點結(jié)束一個動作循環(huán)，時間（ T）為可自定，本例為 1秒。機械手停在任何位置時，轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“回原點” 按下“原點”啟動按鈕，機械手自動返回原點位置。控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差越小，說明控制精度越高。 4． 2 控制系統(tǒng)的性能要 求 對于一般的控制系統(tǒng)有以下控制的要求： (1)穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是系統(tǒng)受到短暫的擾動后其 運動性能從偏離平衡點恢復到原平衡點狀態(tài)的能力。機械手是由各種機構(gòu)組成的裝置，它通過感知器的內(nèi)部傳感器實現(xiàn)本體和環(huán)境狀態(tài)的檢測和信息交互；環(huán)境即指機械手所處的周圍環(huán)境；任務是指機械手要完成的操作，它需要適當?shù)某绦蛘Z言描述，并把它們存入控制機中，隨著系統(tǒng)的不同，任務的輸入可能是程序方式，或文字、圖形或聲音方式；控制器包括軟件和硬件兩大部分，相當于機械手的大腦，它以計算機或?qū)Ｓ每刂破鬟\行程 序的方式來完成給定的任務。板動 O4 開關(guān)，擺動氣缸擺向下一站。 33 （數(shù)字量仿真盒） 使用時把數(shù)字量仿真盒與 I/O 模塊的電纜線接頭連接，首先接通電源（暫不接通氣源），由于推料缸兩端安裝有磁感應開關(guān)在兩個極限位置，在兩個極限位置時，傳感器上 LED 指示燈、 I/O 接線端口及數(shù)字量仿真盒相應指示亮，表示位置到達及能進行檢測，磁傳感器安裝位置可以進行調(diào)整。 模擬檢測 電氣回路連接完畢檢查無誤 ，應使用數(shù)字量仿真盒 （ SIMBOX） 連接 I/O 接線端端口模擬控制全過程進行試運行。 。接線端口通過導軌固定在鋁合金板上。信號輸入回路主要讀取運行過程中的各種位置及壓力信號，由各種傳感器檢測并轉(zhuǎn)換為相應的開關(guān)量信號，通過 I/O 接線端口輸入端用數(shù)據(jù)電纜連接PLC相應的 I端口。特點是：裝配更方面，啟動速度更快，顯示更好（采用數(shù)字式顯示）。當活塞往外運動到最外端時，傳感器 A就發(fā)出信號（一般傳感器上有指示燈），當活活塞往內(nèi)運動到最內(nèi)端時，傳感器 B 就發(fā)出信號。電子式行程開關(guān)外形及符號如圖所示。這些傳感器可直接安裝于驅(qū)動器上也可通過特定的安裝附件進行安裝。采用霍爾傳 感器時 SMHAE1… M12 電子信號值比較單元是必需的。如圖所示。如果在某一時刻 A 和 B 都沒有信號，這就表明了 V1的送入速度出現(xiàn)問題，這就應相應地增大 V1或減小 V2的速度進行控制。 （光纖式傳感器外形圖） 光電傳感器在自動檢測中的應用 對射式光電傳感器的應用 用兩個對射式光電傳感器檢測傳送帶的張力，如圖所示。光線通過具有高折射率的光纖材 料和低折射率護套內(nèi)表面 ,由此形成的 光纖在光纖內(nèi)的反射式傳遞。其原理和外形如 下 圖 所示： （ 反射式光電接近開關(guān)的工作原理及其外形圖 ） 漫射式光電接近開關(guān) 漫射式光電接近開關(guān)是利用光照射到被測物體上后反射回來的光線而工作的，由于物體反射的光線為漫射光，故該種傳感器稱為漫射式光電接近開關(guān)。 （ 3）光接收器用于接收發(fā)射器發(fā)射的光， 并將光信號轉(zhuǎn)換成電信號以開關(guān)量形式輸出。 光電式接近開關(guān) ,利用光電效應制成的傳感器稱為光電式傳感器。如圖 （ 2） 所示，在自動生產(chǎn)線上可以檢測出工件 形狀，體積 等等，用以控制計數(shù)器計數(shù)或下一個 加工步驟等。 因此我選用的是該型號的電動機。它是全國聯(lián)合設(shè)計的基本系列電動機產(chǎn)品。 本設(shè)計所用的就是氣動式的機械手，拾取和釋放材料都是由氣壓控制。 世界工業(yè)機械手的數(shù)目雖然每年在遞增，但市場是波浪式向前發(fā)展的。本系統(tǒng)可選擇 PLC 型號為：FX2N— 64MR— 001，合計總數(shù) 64點 — 32點輸入， DC24V， 32點繼電器輸出；尺寸（ mm）：220 87 90，其性能、價格都優(yōu)于其他 PLC。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展 得很快，各 PLC廠商都十分重視 PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 5） 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。 PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。如可驅(qū) 動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（ Analog）和數(shù)字量（ Digital）之間的 A/D轉(zhuǎn)換及 D/A轉(zhuǎn)換。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。 4） 統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。 21 3） 易學易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。此外， PLC 帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可 靠性。在 1987年國際電工委員會（ International Electrical Committee）頒布的 PLC標準草案中對 PLC 做了如下定義 ： “ PLC 是一種 專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。 用 PLC 做從站，與出入庫系統(tǒng)的 PLC 夠成 PLC 網(wǎng)絡(luò)較為容易：編程的時候不需知道通信協(xié)議只要按照說明書格式寫就可以了。 PLC 是模塊化結(jié)構(gòu)、開關(guān)量順序控制、 10ms巡檢周期、 擁有多種通訊模式。通信協(xié)議不想復雜化，兼容性要好， DCS 雖然控制器功能強，數(shù)據(jù)通訊能力強 、具有靈活性和安全性，但是成本高，兼容性差各公司產(chǎn)品成不能互換，不能互操作，所以不選用。 由現(xiàn)場電腦操縱，還可掛上位機，接同總線的上一級計算機。 在總線上 PID 與儀器、儀表、控制裝置都是平等的。 主要用于工業(yè)過程中的順序控制，新型 PLC 也兼有閉環(huán)控制功能。與用 PC機作主站相比，方便之處是：在用戶編程時，不必知道通信協(xié)議，只要按說明書格式寫就行。 B) PLC 從開關(guān)量控制發(fā)展到順序控制、運送處理，是從下往上的。 模擬信號、 A/DD/A、帶微處理器的混合。 A) DCS 或 TDCS `分散控制系統(tǒng) DCS 與集散控制系統(tǒng) TDCS 是集 4C（ Comunication， Computer，Control， CRT）技術(shù)于一身的監(jiān)控技術(shù)。 電機的布置 運動與水平傳送鏈上的運動相一致，理論上來說也是可以的，但這種方法使升降臺的運動必須與水平傳送鏈的運動一致，效率太 低，故在此布置電機。 3）啟?？刂疲焊鶕?jù)貨物運行情況和位置對電動機進行啟停控制，避免貨物堵塞以及傳送鏈在沒有貨物的情況下空轉(zhuǎn) 。 （ 2）執(zhí)行部件的運動精度的問題 （ 3）機械手的控制系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)的電路和控制程序，并解決工件和控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)問題。因此合理的應用傳感器是本課題所必須的。 機械手的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 傳感器是將被檢測對象的各種物理變化量變?yōu)殡娦盘柕囊环N變換器。 所以自動分揀系統(tǒng)的核心內(nèi)容就是如何使大量的不同類型的物品自動的放到 相應的貨架上去而不出現(xiàn)差錯，還有如何識別不同類型的物品。 主要研究的內(nèi)容 本 課題的研究實際上是一個關(guān)于貨物合理分配的問題，是物流中的一個重要的環(huán)節(jié)。它對國名經(jīng)濟的發(fā)展起到了很發(fā)大的作用。今年 6月份，郵政系統(tǒng)還推出了新的信封標準以更好的配合自動化的信件分揀系統(tǒng)。 Puttolight）電子標簽揀選系統(tǒng)，除具備電子標簽揀選系統(tǒng)的一般優(yōu) 點之外，還具有彈性控制揀貨作業(yè)流程、即時現(xiàn)場監(jiān)控、緊急訂單處理和缺貨通知等強大的功能。采用電子標簽揀選系統(tǒng)，使用電子標簽設(shè)備，大幅度提高了分揀作業(yè)速度、降低了揀貨出錯率。自動化設(shè)備和系統(tǒng)的價格問題也是另一個阻礙因素 ，小企業(yè)一般無力購進高價設(shè)備。 阻礙自動化揀選系統(tǒng)發(fā)展的因素有很多，有些則是與我國整個物流業(yè)存在的問題相一致的。 因此，除自動揀選系統(tǒng)外，國外配送中心對于計算機輔助揀選系統(tǒng)的利用也相當普遍。其主要原因有兩點 :（ 1） 、一次性投資巨大，先期投入回收慢。就國外進行配送業(yè)務的行業(yè)或企業(yè)來說，自動揀選系統(tǒng)已被廣泛應用在醫(yī)藥行業(yè)、化妝品制造等