【正文】 入這項(xiàng)新技術(shù)，可編程序控制器由此而迅速發(fā)展起來。繼電器輸出形式三菱2靜音空氣壓縮機(jī)1噪音低、性能穩(wěn)定、工作安全可靠,韓國SANWO3氣閥SVK01205先導(dǎo)式電磁換向閥, 交流：110v,220v（50hz） 直流：24V韓國SANWO4氣缸SCDJB1045S5產(chǎn)品與氣閥的型號相配套，推動物料進(jìn)行分揀韓國SANWO5磁感應(yīng)開關(guān)DC735額定電壓：DC24V AC110V額定電流：DC：5～40mA AC: 5～20mA氣缸回位限位開關(guān)易電國際集團(tuán)6接近開關(guān)CAT212GM5靜電容量式接近開關(guān)判斷物料是否到位易電國際集團(tuán)7光電開關(guān)E3R5DE41判斷有無物料歐姆龍7電感式接傳感器BLJ18A48Z/B1Z1額定電壓：DC：6～36V額定電流：300mA百斯特8電容式傳感器E2KX81ME11靜電容量型近接開關(guān)額定電壓：DC12～24V(DC10～30V)歐姆龍9顏色傳感器E3SVS1E41額定電壓：DC：12～24V額定電流：400mA歐姆龍10電動機(jī)YN6061感應(yīng)電動機(jī)減速電機(jī)性能參數(shù) 功率：6W 電壓：110V 頻率：50HZ 電流： 額定轉(zhuǎn)速：1440r/min LINIX溫嶺市永久電子器械廠11內(nèi)置電源MD35341輸入電壓：AC220伏 177。導(dǎo)料軌道主要作用是當(dāng)氣缸推出材料時(shí)導(dǎo)出材料。傳送帶是由單向感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動的皮帶式輸送裝置。氣缸式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作比較穩(wěn)定，易于維修，控制過程簡單，所以該材料分揀系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇氣缸推動式[15] 。自擠式空氣吸盤是將軟質(zhì)吸盤按壓在工件的表面，擠出吸盤內(nèi)的空氣、從而造成真空、吸住工件。夾持式手部設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：①手指應(yīng)有一定的開閉范圍；②手指應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力；③要保證工件在手指內(nèi)的定位精度；④結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，效率高；⑤通用性和可換性。在現(xiàn)代化的成套設(shè)備與自動化生產(chǎn)線上，幾乎都配有氣動系統(tǒng)。目前采用的主要有液壓、氣壓、電氣這三種驅(qū)動方式。顏色傳感器同樣也屬于具有開關(guān)量輸出的位置傳感器。由此，可識別出有無金屬物體接近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)的觸點(diǎn)動作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。傳感器根據(jù)使用要求的不同，可以做的很簡單，也可以做的很復(fù)雜；可以使帶反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，也可以是不帶反饋的開環(huán)系統(tǒng)。還有一些新型傳感器，如壓阻式和諧振式壓力傳感器、差動變壓器式位移傳感器等，其敏感元件和傳感器就完全是融為一體的。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。由于應(yīng)用的專一性，使其控制質(zhì)量大大提高[9] 。這種PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)少、體積小，價(jià)格低，便于裝入設(shè)備內(nèi)部。小型PLC又稱低檔PLC，它的I/O點(diǎn)數(shù)小于128點(diǎn)，用戶程序存儲器容量小于4K字，功能簡單，以開關(guān)量控制為主，可實(shí)現(xiàn)條件控制、順序控制、定時(shí)記數(shù)控制。在介紹了一些PLC與組態(tài)軟件的基本知識后，對本課題進(jìn)行硬件與軟件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出主電路與控制回路，并建立了實(shí)際的模型，在軟件設(shè)計(jì)中，確定了I/O分配，并按照控制要求設(shè)計(jì)出了PLC梯形圖。對于自動分揀系統(tǒng)因其自身存在的一些問題，在一定程度上限制了其應(yīng)用的領(lǐng)域及其范圍。（1）能連續(xù)、大批量地分揀貨物 由于采用大生產(chǎn)中使用的流水線自動作業(yè)方式，自動分揀系統(tǒng)不受氣候、時(shí)間、人的體力等的限制，可以連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)由于自動分揀系統(tǒng)單位時(shí)間分揀件數(shù)多，它可以連續(xù)運(yùn)行100個(gè)小時(shí)以上，每小時(shí)可分揀7000件包裝商品，如用人工分揀則每小時(shí)只能分揀150件左右，同時(shí)分揀人員也不能在這種勞動強(qiáng)度下連續(xù)工作8小時(shí)。 控制裝置的作用是識別、接收和處理分揀信號，根據(jù)分揀信號的要求指示分類裝置、按商品品種、按商品送達(dá)地點(diǎn)或按貨主的類別對商品進(jìn)行自動分類。將硬件各部分的動作幅度進(jìn)行調(diào)試之后，進(jìn)行了軟硬件綜合調(diào)試，實(shí)現(xiàn)材料分揀系統(tǒng)中上料、傳送與分揀的全過程。本文在對熟悉了自動及分揀系統(tǒng)的原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)一定的分揀要求,對材料分揀進(jìn)行了以三菱PLC為控制核心，MCGS組態(tài)軟件為監(jiān)控軟件，設(shè)計(jì)出材料分揀控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。它是二次大戰(zhàn)后在美國、日本的物流中心中廣泛采用的一種自動分揀系統(tǒng)，該系統(tǒng)目前已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國家大中型物流中心不可缺少的一部分。分類裝置的種類很多，一般有推出式、浮出式、傾斜式和分支式幾種，不同的裝置對分揀貨物的包裝材料、包裝重量、包裝物底面的平滑程度等有不完全相同的要求。 （3）分揀作業(yè)基本實(shí)無人化 國外建立自動分揀系統(tǒng)的目的之一就是為了減少人員的使用，減輕工員的勞動強(qiáng)度，提高人員的使用效率，因此自動分揀系統(tǒng)能最大限度地減少人員的使用，基本做到無人化。 它對商品外包裝要求也很高，自動分揀機(jī)只適于分揀底部平坦且具有剛性的包裝規(guī)則的商品。在硬件部分，調(diào)試其各部分安裝的位置及角度，使其材料物塊的運(yùn)行與傳感器安裝的角度適合。適用于小型連續(xù)生產(chǎn)過程的復(fù)雜邏輯控制和閉環(huán)過程控制。可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際的控制要求建立模塊，構(gòu)成不同的控制系統(tǒng)。FX2N系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列，它能最大范圍地包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)，程式執(zhí)行更快，全面補(bǔ)充通訊功能，適合世界各國不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動化控制應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。[3]傳感器一般由敏感元件、變換元件和其他輔助元件組成。傳感元件也可以不直接感受被測量，而只感受與被測量成確定關(guān)系的其他非電量。它主要被用于檢測系統(tǒng)本身與作業(yè)對象、作業(yè)環(huán)境的狀態(tài)，為有效地控制系統(tǒng)的動作提供信息。本設(shè)計(jì)中采用直線接觸式磁感應(yīng)開關(guān)檢測氣缸回位動作是否到位，當(dāng)運(yùn)動到指定位置時(shí)，碰到行程開關(guān)，終結(jié)上一個(gè)動作，準(zhǔn)備執(zhí)行下一個(gè)動作。它的測量頭通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板,而另一個(gè)極板是待測物體的本身。目前，用于顏色識別的傳感器有兩種基本類型：①色標(biāo)傳感器，它使用一個(gè)白熾燈光源或單色LED光源；②RGB（紅綠藍(lán)）顏色傳感器，它檢測物體的對三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。電氣驅(qū)動，控制精度高，驅(qū)動力較大，響應(yīng)快，信號檢測、傳遞、處理方便。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇在氣壓傳動系統(tǒng)中，組成氣動回路是為了驅(qū)動用于各種不同目的機(jī)械裝置，其最重要的三個(gè)控制內(nèi)容是：力的大小、運(yùn)動的方向和運(yùn)動的速度。主要適應(yīng)于板材、薄壁零件、陶瓷搪瓷制品、玻璃制品、紙張及塑料等表面光滑工件的抓取。目前最常選用的是標(biāo)準(zhǔn)氣缸，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)都已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。按下啟動按鈕后，電動機(jī)M運(yùn)行，綠燈L2亮，傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)，表示可以進(jìn)物料?？諝膺^濾器作用是濾除壓縮空氣中的水分、油滴以及雜質(zhì)微粒等危害，以達(dá)到系統(tǒng)要求的凈化程度?？刂破鞑捎萌釬X2N32MR型PLC。根據(jù)分揀系統(tǒng)的需要配置出I/O對應(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X00SB1啟動按鈕X01SQ1上料物料接近開關(guān)X02SQ2鐵質(zhì)物料接近開關(guān)X03SQ3鋁質(zhì)物料接近開關(guān)X04SQ4綠色物料接近開關(guān)X05SA電感傳感器X06SB電容傳感器X07SC顏色傳感器X10SN判斷下料有無（光電傳感器）X11SW1上料氣缸回位限位開關(guān)X12SW2鐵質(zhì)物料氣缸回位限位開關(guān)X13SW3鋁質(zhì)物料氣缸回位限位開關(guān)X14SW4紅色物料氣缸回位限位開關(guān)X15SW5其他物料氣缸回位限位開關(guān)X17SB2停止按鈕輸出部分Y00YV1上料先導(dǎo)式電磁換向閥Y01YV2鐵質(zhì)物料先導(dǎo)式電磁換向閥Y02YV3鋁質(zhì)物料先導(dǎo)式電磁換向閥Y03YV4紅色物料先導(dǎo)式電磁換向閥Y04YV5其他物料先導(dǎo)式電磁換向閥Y05M傳送帶Y06LD1紅色指示燈Y07LD2綠色指示燈根據(jù)控制要求可得PLC系統(tǒng)的接線圖如圖24所示圖24 PLC系統(tǒng)外部接線圖3 自動分揀系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 可編程控制器（PLC）簡介在可編程序控制器問世之前，繼電器接觸器控制在工業(yè)控制領(lǐng)域中占有主導(dǎo)地位。因此，美國電器制造協(xié)會(NEMA)將可編程序控制器命名為PC(Programmable Controller)，但人們習(xí)慣上將之仍稱為PLC，以便與個(gè)人計(jì)算機(jī)PC(Personal Computer)相區(qū)別。PLC硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框如圖31所示：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。編程器從結(jié)構(gòu)上可分為三種類型，簡易編程器、圖形編程器和通用計(jì)算機(jī)編程。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個(gè)掃描周期。2)程序執(zhí)行PLC完成了輸入采樣工作后，按順序從0000號地址開始的程序進(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。（3）系統(tǒng)啟動后，下料傳感器(光電傳感裝置)檢測到料槽有材料，每隔2S出料氣缸動作一次，動作時(shí)間維持為1S，將待測材料推到傳送帶上，待測物體開始在傳送帶上運(yùn)行，并對其進(jìn)行計(jì)數(shù)。GX編程軟件（GX開發(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。傳送程序時(shí)，應(yīng)注意以下問題：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)斷的情況下寫出，然后進(jìn)行校驗(yàn)[11] 。調(diào)節(jié)氣動閥氣源管上的螺栓即可調(diào)節(jié)氣動閥的動作力度，直至氣動閥的動作力度合適為止。將硬件各部分的動作幅度進(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、傳送與分揀的過程，完成系統(tǒng)的調(diào)試。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個(gè)數(shù)據(jù)庫文件，稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫。MCGS采用全中文、可視化、面向窗口的開發(fā)界面，符合中國人的使用習(xí)慣和要求，以窗口為單位，構(gòu)造用戶運(yùn)行系統(tǒng)的圖形界面，使得MCGS的組態(tài)工作既簡單直觀，又靈活多變。 模型的建立打開MCGS組態(tài)環(huán)境這個(gè)軟件，進(jìn)入它的主界面。用戶只要控制數(shù)據(jù)對象值的大小和值的變化速度，就能精確地控制所對應(yīng)圖形對象的大小、位置及其變化速度。圖46 數(shù)值量輸出連接系統(tǒng)的開始與運(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。當(dāng)表達(dá)式不成立時(shí)就會呈現(xiàn)為初始狀態(tài)。文中自動分揀控制系統(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] 。用組態(tài)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對分揀系統(tǒng)的現(xiàn)場監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場無人化監(jiān)控。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。在評閱中，周老師還指出了我設(shè)計(jì)中的許多不足，使我的設(shè)計(jì)更加完善