【正文】 盤(pán)架及進(jìn)排氣系統(tǒng)組成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、不易損傷工件、使用方便可靠等優(yōu)點(diǎn)；但要求工件上與吸盤(pán)接觸的部位光滑平整、 清潔、被吸附工件材質(zhì)致密，沒(méi)有透氣空隙。噴氣式吸附的工作原理是當(dāng)壓縮空氣高速進(jìn)入噴嘴時(shí)，由于管路的開(kāi)始段截面積是逐漸收縮的，所以氣流速度逐漸增大，在吸氣口處形成負(fù)壓。 （ 3）氣缸式 氣缸輸出直線往復(fù)式氣缸是氣動(dòng)執(zhí)行元件之一。其工作原理：對(duì)于前伸 /回縮氣缸，當(dāng)左側(cè)無(wú)桿腔進(jìn)氣，右側(cè)有桿腔排氣時(shí)活塞桿前伸，反之，活塞桿回縮；對(duì)于上升 /下降氣缸，當(dāng)上側(cè)無(wú)桿腔進(jìn)氣，下側(cè)有桿腔排氣時(shí)，活塞桿下降，反之活塞桿 上升。 下 料 傳 感 器電 感 傳 感 器電 容 傳 感 器顏 色 傳 感 器接 近 開(kāi) 關(guān)可編程控制器PLC電 機(jī) 及 下 料 氣 缸氣 缸 1氣 缸 2氣 缸 3氣 缸 4氣缸壓縮機(jī) 圖 22 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖 根據(jù) 材料分揀系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)框圖， 可得出其 結(jié)構(gòu)示意圖如圖 23 所示。使用時(shí)可先人為地將材料放入料槽中，此時(shí)光電傳感 器檢測(cè)到料塊時(shí)系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行。調(diào)節(jié)調(diào)壓閥降壓，使其輸出壓力與每臺(tái) 氣動(dòng)設(shè)備和裝置所需要的壓力一致，并保持該壓力的穩(wěn)定。當(dāng)傳感器檢測(cè)到相應(yīng)料塊時(shí)，對(duì)應(yīng)的先導(dǎo)式電磁換向閥動(dòng)作驅(qū)動(dòng)氣缸動(dòng)作將其推人應(yīng)去的滑道。 內(nèi)置電源 可以將 220 交流電轉(zhuǎn) 換成 24 伏的直流電供給各個(gè)傳感器與氣閥以及轉(zhuǎn)接板上的各個(gè)指示燈，同時(shí)也為單向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)提供穩(wěn)定的 220 伏電壓。用戶(hù)可以根據(jù)自己的需求選擇相應(yīng)的傳感器安裝即可。 根據(jù)分揀系統(tǒng)的需要配置出 I/O 對(duì)應(yīng)功能，列表如表 23 所示： 表 23 分揀系統(tǒng) I/O口配置 三菱 PLC(I/O) 分揀系統(tǒng)接口 (I/O) 備注 輸 入 部 分 X00 SB1 啟動(dòng)按鈕 X01 SQ1 上料物料接近開(kāi)關(guān) X02 SQ2 鐵質(zhì)物料接近開(kāi)關(guān) X03 SQ3 鋁質(zhì)物料接近開(kāi)關(guān) X04 SQ4 綠色物料接近開(kāi)關(guān) X05 SA 電感傳感器 X06 SB 電容傳感器 X07 SC 顏色傳感器 X10 SN 判斷下料有無(wú)（光電傳感器） X11 SW1 上料氣缸回位限位開(kāi)關(guān) X12 SW2 鐵質(zhì)物料氣缸回位限位開(kāi)關(guān) X13 SW3 鋁質(zhì)物料氣缸回位限位開(kāi)關(guān) X14 SW4 紅色物料氣缸回位限 位開(kāi)關(guān) X15 SW5 其他物料氣缸回位限位開(kāi)關(guān) X17 SB2 停止按鈕 輸 出 部 分 Y00 YV1 上料先導(dǎo)式電磁換向閥 Y01 YV2 鐵質(zhì)物料先導(dǎo)式電磁換向閥 Y02 YV3 鋁質(zhì)物料先導(dǎo)式電磁換向閥 Y03 YV4 紅色物料先導(dǎo)式電磁換向閥 Y04 YV5 其他物料先導(dǎo)式電磁換向閥 Y05 M 傳送帶 Y06 LD1 紅色指示燈 Y07 LD2 綠色指示燈 16 根據(jù)控制要求可得 PLC 系統(tǒng)的接線圖如圖 24 所示 PLCX 0 0X 0 1X 0 2X 0 3X 0 4X 0 5X 0 6X 0 7X 1 0X 1 1X 1 2X 1 3X 1 4X 1 5X 1 7Y 0 0Y 0 1Y 0 2Y 0 3Y 0 4Y 0 5Y 0 6Y 0 7C O MC O M 2C O M 1S B 1S Q 1S Q 2S Q 3S Q 4S AS BS CS NS W 1S W 2S W 3S W 4S W 5S B 2Y V 1Y V 2Y V 3Y V 4Y V 5K ML 1L 2 圖 24 PLC 系統(tǒng)外部接線圖 3 自動(dòng)分揀系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 可編 程控制器（ PLC） 簡(jiǎn)介 在可編程序控制器問(wèn)世之前，繼電器接觸器控制在工業(yè)控制領(lǐng)域中占有主導(dǎo) 17 地位。 美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司 (DEC)根據(jù) GM 公司招標(biāo)的技術(shù)要求，于 1969年研制出世界上第一臺(tái)可編程序控制器，并在 GM 公司汽車(chē)自動(dòng)裝配線上試用，獲得成功。因此，美國(guó)電器制造協(xié)會(huì) (NEMA)將可編程序控制器命名為PC(Programmable Controller)，但人們習(xí)慣上將之仍稱(chēng)為 PLC，以便與個(gè)人計(jì)算機(jī) PC(Personal Computer)相區(qū)別。 PLC 的發(fā)展初期，不同的開(kāi)發(fā)制造商對(duì) PLC 有不同的定義。 PLC 硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框如圖 31 所示 ： 18 中 央 處 理 單 元（ C P U ）輸 入電 路電 源系 統(tǒng) 程 序 處 理 器 用 戶(hù) 程 序 處 理 器輸 出電 路編 程 器 圖 31 PLC結(jié)構(gòu)框圖 （ 1） 中央處理單元（ CPU） 中央處理器是可編程控制器的核心，它在系統(tǒng)程序的控制下，完成邏輯運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算 、協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分的工作任務(wù)等。 輸入口用來(lái)接收生產(chǎn)過(guò)程的各種參數(shù)，輸出口用來(lái)送出可編程控制器的運(yùn)算后得出的控制信息，并通過(guò)機(jī)外的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各類(lèi)控制。編程器從結(jié)構(gòu)上可分為三種類(lèi)型 ，簡(jiǎn)易編程器 、 圖形編程器 和 通用計(jì)算機(jī)編程。 PLC 運(yùn)行程序的方式與微型計(jì)算機(jī)相比有較大的不同，微型計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序時(shí)，一旦執(zhí)行到 END 指令，程序運(yùn)行結(jié)束。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個(gè)掃描周期。 PLC 掃描工作方式主要分三個(gè)階段：輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。 2)程序執(zhí)行 PLC 完成了輸入采樣工作后，按順序從 0000 號(hào)地址開(kāi)始的程序進(jìn)行逐條掃描執(zhí)行，并分別從輸 入 映像寄存器、輸出映像寄存器以及輔助繼電器中獲得所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理。 PLC 工作過(guò)程除了包括上述三個(gè)主要階段外 ，還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，在內(nèi)部處理階段， PLC 檢查 CPU 模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。 （ 3） 系統(tǒng)啟動(dòng)后，下料傳感器 (光電傳感裝置 )檢測(cè)到料槽有材料，每隔 2S出料氣缸動(dòng)作一次，動(dòng)作時(shí)間維持為 1S，將待測(cè)材料推到傳送帶上，待測(cè)物體 20 開(kāi)始在傳送帶上運(yùn)行，并對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù)。 （ 7） 剩余材料在傳送帶上繼續(xù)傳送，當(dāng)最后滑槽對(duì) 應(yīng) 的接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)到材料接近，其出料氣缸動(dòng)作將被檢測(cè)到的材料推下，并對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù)。 GX 編程軟件（ GX 開(kāi)發(fā)器）可以用于生成涵蓋所有三菱電機(jī)公司 PLC 設(shè)備的軟件包，使用該軟件可以為FX/A/QnA/Q 系列 PLC 生成程序。 圖 33 SWOPCFXGP/WINC 窗口 根據(jù)分揀系統(tǒng)的要求設(shè)計(jì)出梯形圖，梯形圖的程序如下： 23 24 圖 34 分揀系統(tǒng)的梯形圖的程序 當(dāng)程序設(shè)計(jì)好之后必須下載到 PLC 中才可以運(yùn)行系統(tǒng)，下載時(shí)使用的是三菱PLC 專(zhuān)用的編程電纜 SC— 09。 傳送程序時(shí)，應(yīng)注意以下問(wèn)題： 1） 計(jì)算機(jī)的 RS232 端口及 PLC 之間必須用指定的纜線及轉(zhuǎn)換器連接； 2） 執(zhí)行完“讀入”后，計(jì)算機(jī)中的程序?qū)⒈粊G失，原有的程序?qū)⒈蛔x入的程序所替代， PLC 模式改變成被設(shè)定的模式； 3） 在“寫(xiě)出”時(shí)， PLC 應(yīng)停止運(yùn)行，程序必須在 RAM 或 EEPROM 內(nèi)存保護(hù)關(guān)斷的情況下寫(xiě)出，然后進(jìn)行校驗(yàn) [11] 。 通過(guò)運(yùn)行，在材 料加入料槽后發(fā)現(xiàn)材料容易被氣缸打飛。調(diào)節(jié)氣動(dòng)閥氣源管上的螺栓即可調(diào)節(jié)氣動(dòng)閥的動(dòng)作力度，直至氣動(dòng)閥的動(dòng)作力度合適為止。 電感傳感器與傳送帶最合適距離為 28CM， 電容傳感器與傳送帶最佳距離為 25CM。 將硬件各部分的動(dòng)作幅度進(jìn)行調(diào)試之后，運(yùn)行 PLC 程序， 進(jìn)行軟硬 件的結(jié)合，觀察材料分揀系統(tǒng)中上料、傳送與分揀的過(guò)程，完成系統(tǒng)的調(diào)試。 組建工程的總體規(guī)劃是先建立一個(gè)用戶(hù)窗口，其次是編輯畫(huà)面和定義數(shù)據(jù)對(duì)象，再次是動(dòng)畫(huà)連接和編寫(xiě)控制流程，最后是設(shè)備的連接 和調(diào)試。用戶(hù)組態(tài)生成的結(jié)果是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件，稱(chēng)為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)。 組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)完成了 MCGS 系統(tǒng)從組態(tài)環(huán)境向運(yùn)行環(huán)境的過(guò)渡，它們之間的關(guān)系如圖 41 所示。 MCGS 采用全中文、可視化、面向窗 口的開(kāi)發(fā)界面，符合中國(guó)人的使用習(xí)慣和要求，以窗 口 為單位，構(gòu)造用戶(hù)運(yùn)行系統(tǒng)的圖形界面，使得 MCGS 的組態(tài)工作既簡(jiǎn)單直觀，又靈活多變。 （ 3） 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為用戶(hù)分步組態(tài)提供極大方便。 模型的建立 打開(kāi) MCGS 組態(tài)環(huán)境這個(gè)軟件，進(jìn) 入它的主界面。材料分揀組態(tài)設(shè)計(jì)中的動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)也是在這四種連接方式的基礎(chǔ)上設(shè)置的 [26] 。用戶(hù)只要控制數(shù)據(jù)對(duì)象值的大小和值的變化速度，就能精確地控制所對(duì)應(yīng)圖形對(duì)象的大小、位置及其變化速度。材料分揀系統(tǒng)中物料的移動(dòng)就是按位置動(dòng)畫(huà)連接的方法設(shè)定的。 36 圖 46 數(shù)值量輸出 連接 系統(tǒng)的開(kāi)始與運(yùn)行、是否停 止、出錯(cuò)時(shí)需要重新運(yùn)行并重新計(jì)數(shù)等都需要在控制面板里能夠進(jìn)行人工的操作。 MCGS 中每一個(gè)圖元、圖符對(duì)象都可以定義特殊動(dòng)畫(huà)連接的方式 [24] 。當(dāng)表達(dá)式不成立時(shí)就會(huì)呈現(xiàn)為初始狀態(tài)。數(shù)據(jù)報(bào)表在工控系統(tǒng)中是必不可少的一部分，是數(shù)據(jù)顯示、查詢(xún)、分析、統(tǒng)計(jì)、打印的最終體現(xiàn)，是整個(gè)工控系統(tǒng)的最終結(jié)果輸出。文中自動(dòng)分揀控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表及歷史數(shù)據(jù)報(bào)表如圖 48 所示 [21] 。 圖 49 添加設(shè)備 39 圖 410 設(shè)備的添加 再對(duì) FX系列編程口進(jìn)行設(shè)置，雙擊 FX系列編程口彈出設(shè)備屬性編輯對(duì)話框，對(duì)它的參數(shù)作如表 41 和圖 411 設(shè)置，當(dāng)設(shè)置好參 數(shù)后點(diǎn)擊檢查，無(wú)誤后點(diǎn)確定。 用組態(tài)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)分揀系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人化監(jiān)控。 實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，出現(xiàn)了不少難題：氣源于氣閥的氣壓不能實(shí)現(xiàn)精確調(diào)制，傳感器的容易受到外界因素的干擾，上位機(jī)與下位機(jī)通信不穩(wěn)定等問(wèn)題。采用步進(jìn)電機(jī)以實(shí)現(xiàn)傳送帶速度的可控制性、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的分揀效率的質(zhì)的提高。 45 [參考文獻(xiàn) ] [1] 孫余凱，吳鳴山，項(xiàng)綺明 .傳感器應(yīng)用電路 300 例 [M].北京：電子工業(yè)出版社， [2] 陶紅艷，余成波 .傳感器與現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù) [M].北京：清華大學(xué)出版社， [3] 劉迎春，葉湘濱 .傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [M].長(zhǎng)沙：國(guó)防科技大學(xué)出版社，1997 [4] 郝蕓 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