【正文】 現(xiàn)場裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動器和遠程 I ／ O 電源；多臺PLC 聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺設(shè)備分別獨立控制，又要相互聯(lián)系的場合，可以選用小型 PLC ，但必須要附加通訊模塊。如果要跨范圍使用 PLC ，或者某些功能或信號有特殊的速度要求時，則應(yīng)該慎重考慮 PLC 的響應(yīng)速度，可選用具有高速I ／ O 處理功能的 PLC ，或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的 PLC等。 二、 確定 PLC 的 容量 PLC的容量包括 I ／ O 點數(shù)和用戶存儲容量兩個方面。一般來講，同 時接通的點數(shù)不要超出同一公共端輸出點數(shù)的 60％。 根據(jù)本課題要求，不需要用到 模擬量 I ／ O 模塊及各種特殊功能模塊 ，所以只需要對 開關(guān)量 I ／ O 模塊選擇 即可。距離較遠的應(yīng)選用輸入電壓等級較高的模塊。 （ 2 ） 開關(guān)量輸出模塊的選擇 開關(guān)量輸出模塊是將 PLC 內(nèi)部低電壓信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動外部輸出設(shè)備的開關(guān)信號，并實現(xiàn) PLC 內(nèi)外信號的電氣隔離。選擇時主要根據(jù) PLC 輸出設(shè)備的電源類型和電壓等級的多少而定。 PLC種類及型號選擇 PLC 種類較多，主要有西門子、三菱、 OMRON 、 FANAC 、東芝等，但能 配套生產(chǎn)，大、中、小、微型均有配套且目前用得最廣泛的的主要是西門子、三菱、 OMRON 的 PLC 。 (1) 系統(tǒng)程序的初始化 按下啟動按鈕 SB1 ，對控制系統(tǒng)進行功能檢測，檢測正確后，進入 控制系統(tǒng)的軟件，開始運行程序。手動：利用按鈕對機械手每一動作手動進行控制，可實現(xiàn)上升、下降、前伸、縮回、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、吸物、放物等操作；自動：按下循環(huán)按鈕后機械手從原點位置開始連續(xù)不斷的執(zhí)行分揀物料的各步。 4) 輸出的最大電流與負載類型、環(huán)境溫度等因素有關(guān) 開關(guān)量輸出模塊的技術(shù)指標，它與不同的負載類型密切相關(guān)，特別是輸出的最大電流。 2 ）輸出接線方式 開關(guān)量輸出模塊主要有分組式和分隔式兩種接線方式 。 3 ）輸入門檻電平 為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須考慮輸入門檻電平的大小。選擇時主要根據(jù)現(xiàn)場輸入設(shè)備與輸入模塊之間的距離來考慮。 PLC 的 I ／ O 模塊有開關(guān)量 I ／ O 模塊、模擬量 I ／ O 模塊及各種特殊功能模塊等。 4 ）確定系統(tǒng)同時接通輸入 / 輸出點的數(shù)量 a. 同時接通的輸入點數(shù)量 對于選用高密度的輸入模塊 ( 如 32點、 48點等 ) ，應(yīng)考慮該模塊同時接通的點數(shù)一般不要超過輸入點數(shù)的 60％。 以保證 其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理 ； 有利于技術(shù)力量的培訓和技術(shù)水平的提高 ； 其外部設(shè)備 可以 通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信，配上位計算機后易于形成一個多級分布式控制系統(tǒng)。 此系統(tǒng)只需用開關(guān)量控制，選用一般小型 PLC 即可。 考慮此系統(tǒng)控制比較簡單，應(yīng)用于小批量的生產(chǎn)線故此選擇整體試PLC 的結(jié)構(gòu)形式較為合適。 (3) 光到數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換器 光到數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換器由搭配 RGB 濾波器的光電二極管陣列、模似數(shù)字轉(zhuǎn)換器及用于通信和靈敏度控制的數(shù)字核心組成。可以使用外部電路，將光電流轉(zhuǎn)換成一定比例的電壓輸出，然后可以通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，輸送到微控制器中。硬吸取是吸盤用最大的吸力吸取物體，以保證可靠性；軟吸取方式是吸盤使吸力保持在能穩(wěn)固吸取物體的最小值，以避免損傷物件。 根據(jù)本設(shè)計的要求需要對位置檢測裝置、滑覺傳感器、視覺傳感器進行 選用。 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(fù)到原平衡點狀態(tài)的能力。它在結(jié)構(gòu)和功能上的合理劃分與巧妙實現(xiàn)，對提高機械手整體可靠性、實用性具有重要的意義，同時 也是降低制造成本、縮短開發(fā)周期的有效途徑。 (9) 放物 小臂氣缸下降到指定位置時，撞到下限位開關(guān)， 使三位四通電磁閥 11 的電磁鐵 3YA 斷電， 垂直手臂 的下降 運動停止。 (7) 擺動氣缸的左旋 水平手臂氣缸回縮到指定位置時， 撞到后限位開關(guān)，使三位四通電磁閥10的電磁鐵 4YA 斷電，水平手臂的回縮動作停止。 排氣路線： 2 空氣處理單元 → 儲氣罐 3 → 二位二通電磁閥 13 → 真空發(fā)生器 22→ 消聲器 21。 排氣路線：氣缸 A 的有桿腔 → 單向調(diào)速閥 16→ 三位四通電磁換向閥 10的排氣口 → 調(diào)速閥 4 → 消聲器 5 → 排出。 氣 動 回 路 的 工 作 原 理 物料分揀機械手的工作循環(huán)是：擺動氣缸的右旋 → 水平手臂的伸出 →垂直手臂的下降 → 吸物→垂直手臂的上升 → 水平手臂的縮回→擺動氣缸的左旋→垂直手臂的下降→放物 → 垂直手臂的上升 →回到初始位置 。氣流由斜孔引入，氣流束相互撞擊、干涉、進一步減速，再 通過設(shè)在消聲器內(nèi)表面的吸聲材料消聲，最后排向大氣?？諝馓幚韱卧褪怯脕砬宄龎嚎s空氣的雜質(zhì)，提高空氣質(zhì)量的元件。 本設(shè)計選用三位四通電磁換向閥理由如下： (1) 電磁換向閥是利用電磁鐵吸力推動閥芯來改變閥的工作位置。當正向流動時，經(jīng)過節(jié)流閥節(jié)流。調(diào)速閥根據(jù) “ 串聯(lián)減壓式 ” 和 “ 并聯(lián)溢流式 ” ， 又分為調(diào)速閥和溢流節(jié)流閥兩種主要類型。 控制元件 控制元件是用 來調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量和控制其流動方向，使氣動執(zhí)行機構(gòu)獲得必要的力、動作速度和改變運動方向，并按規(guī)定的程序工作。水平伸縮氣缸選用單活塞桿雙作用氣缸。本設(shè)計選用容積型壓縮機。典型的氣壓傳動系統(tǒng)由以下四部分組成： 氣源裝置 氣源裝置是獲得具有一定能量的壓縮空氣的裝置，其主體部分是空氣壓縮機，有的還配有氣源凈化處理裝置、氣罐等附屬設(shè)備。日、美、德等國的氣動元件 銷售平均每年增長超過 1015 ﹪。但也存在其油液容易泄露污染環(huán)境，需要配備油源，成本較高，工作噪聲較大。其結(jié)構(gòu)原理如圖 所示。連接組件主要由四部分組 成：雙向推力球軸承、底座、轉(zhuǎn)臺和扣罩。無論哪一種形式，機械手工作時機座一定予以固定。如采用滾珠絲杠，效率可以提高，但因其較長，制造比較困難。往復(fù)直線油（氣）缸可以分為以下幾種。 2 手臂設(shè)計的要求： (1) 手臂承載能力大、剛性好、自重輕。而且滿足所設(shè)計機械手的要求，所以選用真空式吸盤。 真空式吸附型它是利用真空泵抽出吸附頭的空氣而形成真空，故稱真空式。 （ 3） 要保證工件在手指內(nèi)的定位精度。 （ 4） 機座 是機械手用來支撐臂部，并安裝驅(qū)動裝置及其他裝置的部分。 直角坐標式機械手雖然具備手臂的伸縮上下、左右直線運動等動作， 但是不具備機械手整體旋轉(zhuǎn)動作， 所以不考慮用直角坐標式機械手。 4 、 關(guān)節(jié)式機械手 關(guān)節(jié)式機械手是一種適用于靠近機體操作傳動型式。 圓柱式機械手的特點是在垂直導(dǎo)柱上裝有滑動套筒，手臂裝在滑動套筒上，手臂可做上下直線運動和水平面內(nèi)做圓弧狀的左右擺動。 其工作范圍可以是一個直線運動；兩個直線運動或三個直線運動。內(nèi)容包括氣動元件的選擇及其工作原理、氣動回路的設(shè)計和氣動原理圖的繪制。 在未來幾年，傳感技術(shù)，激光技術(shù)，工程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會被廣泛應(yīng)用在機械手工作領(lǐng)域，這些技術(shù)會使機械手的應(yīng)用更為高效，高質(zhì)，運行成本低。 我國機械手起步于 20世紀 70年代初期，經(jīng)過 30多年發(fā)展，大致經(jīng)歷了3 個階段： 70年代萌芽期， 80年代的開發(fā)期和 90年代的應(yīng)用化期。 機械手最早應(yīng)用在汽車制造工業(yè)，常用于焊接、噴漆、上下料和搬運。 隨著工業(yè)的高速發(fā)展，機械手作為前沿的產(chǎn)品應(yīng)自動化設(shè)備更新時的需要，已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。 PLC 外 部 接 線 圖 .................... 167。 控 制 系 統(tǒng) 的 性 能 要 求 ................ 167。 氣 源 裝 置 ........................... 167。 手 部 的 選 擇 ........................ 167。在其驅(qū)動系統(tǒng)中采用氣動驅(qū)動，控制系統(tǒng)中選擇 PLC 的控制單元來完成系統(tǒng)功能的初始化、機械手的移動、故障報警等功能。它可以搬運貨物、分揀物品、代替 人的繁重勞動。 關(guān)鍵詞 : 機械手，氣動控制， 可編程控制器（ PLC ）， 自動化控制，物料分揀 The Design for The Automatic Control System of The Sorting Materials Manipulator Based on PLC ABSTRACT Manipulator plays an extremely important role in the field of advanced manufacturing. It can carry goods, sort materials and do heavy works instead of the human being. It also can realize mechanization and automation of the production, do the jobs in harmful environment to protect the personal safety. So it is widely used in metallurgy, machinery manufacturing, electronics, light industry and atomic energy etc. In this paper,by reviewing the developmental status of the manipulator in recent years, bining the design of manipulator and systematic analyzing technology of the manipulator, We proposed the design scheme that the manipulator was driven by the pneumatic and the system was controlled by PLC. Integrative idea was adopted in this design to fully consider the characteristics of the software and hardware and plementary optimization. We analyzed and designed the overall structure, the implementation of structural, driving system and control system of the manipulator. We used pneumaticdriven in the driving system, PLC control unit in the control system to plete initialization of the system, manipulator39。 執(zhí) 行 機 構(gòu) 的 工 作 原 理 ................ 167。 輔 助 元 件 ........................... 167。 滑 覺 傳 感 器 ........................ 167。 初 始 化 及 報 警 程 序 ............ 167。使用 PLC 的自動控制系統(tǒng)具有體積小，可靠高，故障率低，動作精度高等優(yōu)點。工業(yè)機械手與數(shù)控加工中心，自動搬運小車與自動檢測系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng) (FMS) 和計算機集成制造系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。如今我國正從一個“制造大國”向“制造強國”邁進，中國制造業(yè)面臨著與國際接軌、參與國際分工的巨大挑戰(zhàn)，對我國工業(yè)自動化的提高迫在眉睫，政府務(wù)必會加大對機器人的資金投入和 政策支持，將會給機械手產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新的動力。本論文主要研究物料分揀機械手以下幾個方面的內(nèi)容： (1) 物料分揀機械手執(zhí)行系統(tǒng)的分析與選擇 執(zhí)行系統(tǒng)是由傳動部件與機械構(gòu)件組成，是機械手賴以實現(xiàn)各種運動的實體。 第 一 章 執(zhí)行系統(tǒng)的 分 析 與 選 擇 機器手的執(zhí)行結(jié)構(gòu) 是機械手賴以實現(xiàn)各種運動的實體。 缺點：機械手的作業(yè)范圍較小。 球坐標式機械手可實現(xiàn)八個動作： （ 1 ） 手臂上下動作，即俯仰動作； （ 2 ） 手臂左右動作，即回轉(zhuǎn)動作； （ 3 ） 手臂前后動作，即伸縮動作； （ 4 ） 手腕上下彎曲； （ 5 ） 手腕左右擺動； （ 6 ） 手腕旋轉(zhuǎn)運動； （ 7 ） 手爪夾緊動作； （ 8 ） 機械手的整體移動。 關(guān)節(jié)式機械手有大臂和小臂的擺動，以及肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)的運動?？梢詫⑹直刍剞D(zhuǎn)動作改換成機械手的整體轉(zhuǎn)動就可以滿足本 設(shè)計 中 機 械手的動作要求。常用的手部結(jié)構(gòu)按其握持原理可以分為如下兩類 : 1 ）夾持式 夾持式手部的結(jié)構(gòu)與人手類似，是工業(yè)機械廣泛應(yīng)用的一種手部形式。 2 ）氣吸式 氣吸式手部又稱為真空吸盤式手部，它是通過吸盤內(nèi)