【正文】 誤的分揀出不同的商品，我在這個(gè)課題里采用機(jī)械手來(lái)分揀不同的貨物。其中，電感接近開(kāi)關(guān)用于判斷元件在傳送帶上的位置，電容接近開(kāi)關(guān)用于判斷元件的材質(zhì)，光電傳感器用于判斷元件顏色，滑臺(tái)限位開(kāi)關(guān)是判電容開(kāi)關(guān) 電感開(kāi)關(guān) 光電開(kāi)關(guān) 限位開(kāi)關(guān) 可編程控制器 滑臺(tái)電磁閥 下料氣缸電磁閥 傳送帶電機(jī) 機(jī)械手電磁閥 11 斷滑臺(tái)的位置。 本論文需要解決的問(wèn)題 （ 1）解決機(jī)械手機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問(wèn)題，要求機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、具有一定的代表 性。 2）減速控制：由于傳送鏈速度較快，為避免貨物由于慣性來(lái)不及制動(dòng)，設(shè)計(jì)三級(jí)調(diào)速，經(jīng)過(guò)傳感器之后電動(dòng)機(jī)自動(dòng)調(diào)速 。 b)為便于對(duì)升降機(jī)上的貨物跟蹤，單獨(dú)在升降機(jī)上布置傳感器。 M11 M22 M33 （電機(jī)布置見(jiàn)下圖） 16 （ 電機(jī) 的 布置圖 ） 17 控制方式的選用 控制方式的簡(jiǎn)介 在此先介紹一下立體倉(cāng)庫(kù)的控制方式，一般有三種： DCS， PLC 和 FCS。 是樹(shù)狀拓?fù)浜筒⑿羞B線的鏈路結(jié)構(gòu)，也有大量電纜從中繼站并行到現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表。 用于大規(guī)模的連續(xù)過(guò)程控制，如石化等。 也可以一臺(tái) PLC 為主站，多臺(tái)同型 PLC 為從站，構(gòu)成 PLC 網(wǎng)絡(luò)。 PLC 網(wǎng)絡(luò)如 sienmens 公司的 SINECL SINECH S S S S7 等， GE公司的 GENET、三菱公司的 MELSECNET、 MELSECNET/MINI。 用兩根線聯(lián)接分散的現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表、控制裝置、 PID 與控制中心，取代每臺(tái)儀器兩 18 根線。 用分散的虛擬控制站取代集中的控制站。 控制方式的最終選定 對(duì)于本次設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)對(duì)于傳送帶 的控制為順序控制，需要與貨物檢測(cè)系統(tǒng)連網(wǎng)。 FCS 的優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)行閉環(huán)控制，但是總線協(xié)議、相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備是相互關(guān)聯(lián)的比較復(fù)雜。它使用各種圖形表示條件以及命令，這樣可以使用戶的編程界面更加友好；由于采用了按功能分段 , 既壓縮了程序長(zhǎng)度 , 又便于根據(jù)用戶不同要求進(jìn)行編寫(xiě) ,這樣也使得程序的編制更加方便。 根據(jù)前文傳感器的 布置，本次設(shè)計(jì) PLC 要滿足的要求見(jiàn)下圖 19 （ PLC 的要求流程圖） PLC 輸入 輸出 跟蹤 調(diào)速 啟停 計(jì)數(shù) 調(diào)速 啟停 升降 20 第三章 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) PLC 的發(fā)展概況 PLC 的定義 PLC 即可編程控制器（ Programmable logic Controller） ，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。 ” PLC 的特點(diǎn) 1） 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。從 PLC 的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用 PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。 2） 配套齊全，功能完善， 適用性強(qiáng) PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。加上 PLC 通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門(mén)。 5） 體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC為例，新近出產(chǎn) 的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。 2） 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量 I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)， PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。 6） 通信及聯(lián)網(wǎng) PLC通信含 PLC間的通信及 PLC與其它智能設(shè)備間的通信。根據(jù)前面確定的 PLC 點(diǎn)數(shù)：實(shí)際輸入點(diǎn) 28 點(diǎn)，實(shí)際輸出點(diǎn) 12點(diǎn)，綜合對(duì)比三菱 FX 系列（包括 FX0S、 FX1S、 FX0N、 FX1N、 FX2N 等）、西門(mén)子系列、 OMRON 系列中 I/O 點(diǎn)數(shù)為 48 點(diǎn)各型號(hào) 的 PLC 的價(jià)格、性能、實(shí)用場(chǎng)合等各方面。 23 機(jī)械手的概況 工業(yè)機(jī)械手是人類創(chuàng)造的一種機(jī)器 ,更是人類創(chuàng)造的一項(xiàng)偉大奇跡 ,其研究、開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)是從二十世紀(jì)中葉開(kāi)始的 .我國(guó)的工業(yè)機(jī)械手是從 80 年代 七五 科技攻關(guān)開(kāi)始起步 ,在國(guó)家的支持下 ,通過(guò) 七五 ,八五 科技攻關(guān) ,目前已經(jīng)基本掌握了機(jī)械手操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù) ,控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù) ,運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù) ,生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開(kāi)發(fā)出噴漆，孤焊，點(diǎn)焊，裝配，搬運(yùn)等機(jī)器人 。機(jī)械手的發(fā)展也已經(jīng)由最初的液壓，氣壓控制開(kāi)始向人工智能化轉(zhuǎn)變，并且隨著電子技術(shù)的發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，這項(xiàng)技術(shù)將日益完善。安裝尺寸和功率等級(jí)完全符合 IEC標(biāo)準(zhǔn)和 DIN42673標(biāo)準(zhǔn)。該系列電機(jī)采用改變繞組的接法來(lái)改換電機(jī)的極數(shù)和輸出功率，使與機(jī)械設(shè)備的負(fù)載特性相匹配，以簡(jiǎn)化其變速系統(tǒng)，節(jié)省投資， 廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、機(jī)械、機(jī)床和紡織等行業(yè)。 圖（ 1）電容式傳感器 圖 （ 2） 電容式接近開(kāi)關(guān)圖形符號(hào) 25 電容式傳感器在自動(dòng)檢測(cè)中的應(yīng)用 :由于電容傳感器根據(jù)其感應(yīng)靈敏度可以檢測(cè)不同 質(zhì)量 的貨物 。 以開(kāi)關(guān)量形式輸出的光電傳感器，即為光電式接近開(kāi)關(guān)。 （ 2）光發(fā)射器用于發(fā)射紅外光或可見(jiàn)光。其原理和外形如 下 圖 所示： （ 對(duì)射式接近開(kāi)關(guān)的工作原理 ） 26 （ 對(duì)射式接近開(kāi)關(guān)外形圖 ） 反射式接近開(kāi)關(guān) 反射式光電接近開(kāi)關(guān)的光發(fā)射器與光接收器處于同一側(cè)位置，且光發(fā)射器與光接收器為一體化的結(jié)構(gòu)，在其相對(duì)的位置上安置一個(gè)反光鏡，光發(fā)射器發(fā)出的光經(jīng)反光鏡反射回來(lái)后由光接收器接收。其 工作原理是通過(guò)內(nèi)部反射介質(zhì)傳遞光 線。光纖式傳感器外形如下圖 所示。如果在某一時(shí)刻 A和 B都有信號(hào)，這就表明 V2傳送出現(xiàn)問(wèn)題，這樣會(huì)在送入和輸出機(jī)構(gòu)之間出現(xiàn)帶子重疊，這個(gè)時(shí)候必須減小送入帶速 V1。 （反射式傳感器應(yīng)用 ） 漫射式傳感器的應(yīng)用 在一個(gè)產(chǎn)品分類站上，不同表面特性和不同顏色的產(chǎn)品（介質(zhì)）要區(qū)分開(kāi)來(lái)，這可以用一個(gè)漫反射式光電傳感器來(lái)檢測(cè)。 （漫反射式光電傳感器應(yīng)用） 霍爾傳感器 Festo 的霍爾傳感器為微型和精密氣爪而特殊設(shè)計(jì) ,它們只用一個(gè)傳感 器和一個(gè)電子信號(hào)值比較單元檢測(cè) 三個(gè)氣爪位置?；魻杺鞲衅鞣?hào)如圖所示 ； （霍爾傳感器符號(hào)） 30 電子式行程開(kāi)關(guān) Festo的接近式傳感器 Festo 的接近式傳感器為位置傳感器，是專門(mén)為 Festo 驅(qū)動(dòng)器而配套設(shè)計(jì)的。一旦氣缸活塞 回復(fù)到這一位置，切換信號(hào)的狀態(tài)就會(huì)發(fā)生變化。在氣缸活塞環(huán)上，包有一層永 久磁鐵。壓力傳感器是壓力開(kāi)關(guān)和模塊化壓力傳感器系統(tǒng)，啟動(dòng)壓力能進(jìn)行調(diào)節(jié)。電氣回路由信號(hào)輸入回路和輸出控制回路組成。并且，在每一個(gè)端子旁都有數(shù)字標(biāo)號(hào)，以說(shuō)明端子的位地址，是 PLC與輸入、輸出設(shè)備 連結(jié)的橋梁。 。 ，工作電壓 24VDC。 2．設(shè)定輸出信號(hào)（獨(dú)立 24V電源供電）進(jìn)一步完成 MPS工作站的操作。例如板動(dòng)O1 開(kāi)關(guān)，將產(chǎn)生真空吸力，如吸附工件則真空檢測(cè)開(kāi)關(guān) LED 指示燈、 I/O 接線端口及數(shù)字量仿真盒相應(yīng)指示亮，表示已達(dá)到設(shè)定的真空壓力。 機(jī)械手的控制部分可分為 4個(gè)部分：機(jī)械手及其感知器、環(huán)境、任務(wù)、控制器。 (3)驅(qū)動(dòng)部分 為了使機(jī)械手完成操作及移動(dòng)功能，機(jī)械手各關(guān)節(jié)可選用氣動(dòng)、液動(dòng)、電氣等方式驅(qū)動(dòng)。 (3)穩(wěn)態(tài)誤差 穩(wěn)態(tài)誤差是在過(guò)渡過(guò)程結(jié)束后，期望的穩(wěn)態(tài)輸出量與實(shí)際的穩(wěn)態(tài)輸出量之差。當(dāng)手動(dòng) /自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于“手動(dòng)”位置時(shí)，按下相應(yīng)的手動(dòng)按鈕，可實(shí)現(xiàn)上升、下降、左移、右稱、夾緊 、放松的手動(dòng)控制。自動(dòng)運(yùn)行動(dòng)作順序如圖所示。用兩個(gè)按鈕使 PLC與外部負(fù)載電源接通 （ ON） 或分 斷 （ OFF） 。 自 動(dòng) 單步運(yùn)行 按動(dòng)一次啟動(dòng)按鈕，前進(jìn)一個(gè)工步或工序。 （ 運(yùn)行方式及控制要求圖表 41） （操作面板控制區(qū)域圖 43） 37 根據(jù)機(jī)械手控制設(shè)定 PLC的 I/0（輸入 /輸出端口）， PLC 的 I/0（輸入 /輸出端口）分配 如 表（ 42） 所示： 輸入 輸入 輸出 輸入繼電器 作用 輸入繼電器 作用 輸入繼電器 控制對(duì)象 X001 下限位行程開(kāi)關(guān) X020 手動(dòng)操作 Y000 下降電磁閥 X002 上限位行程開(kāi)關(guān) X021 回歸原點(diǎn) Y001 夾緊電磁閥 X003 右移限位行程開(kāi)關(guān) X022 單步運(yùn)行 Y002 上升電磁閥 X004 左移限位行程開(kāi)關(guān) X023 單周期運(yùn)行 Y003 右行電磁閥 X005 上升操作按鈕 X024 自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行 Y004 左行電磁閥 X006 左移操作按鈕 X025 返原點(diǎn)啟動(dòng) Y005 原點(diǎn)指示燈 X007 放松操作按鈕 X026 自動(dòng)啟動(dòng)按鈕 X010 下移操作按鈕 X027 停止按鈕 X011 右移操作按鈕 表（ 42） 38 根據(jù)圖（ 42）所示控制過(guò)程畫(huà)出 PLC狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖（ 44）所示 機(jī)械手狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（ 44） 39 根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖畫(huà)出梯形圖如圖 （ 45） 所示，指令表如表 （ 43） 所示 ： 梯形圖如圖 （ 45） 40 指令表 如 表 （ 43） 步序 指令 步序 指令 步序 指令 0 LD X004 35 SET S10 73 STL S22 1 AND X002 37 STL S10 74 OUT Y002 2 ANI Y001 38 RST Y001 75 LD X002 3 OUT Y005 39 RST Y000 76 SET S23 4 OUT M8044 40 OUT Y002 78 STL S23 6 LD M8000 41 LD X002 79 OUT Y003 7 IST X020 S20 S27 42 SET S11 80 LD X003 14 STL S0 44 STL S11 81 SET S24 15 LD X012 45 RST Y003 83 STL S24 16 SET Y001 46 OUT Y004 84 OUT Y00