【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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(dòng)方向，使氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)獲得必要的力、動(dòng)作速度和改變運(yùn)動(dòng)方向，并按規(guī)定的程序工作。氣動(dòng)控制元件按功能分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。a、壓力控制閥調(diào)節(jié)和控制壓力大小的氣動(dòng)元件稱為壓力控制閥。它包括調(diào)壓閥、溢流閥、順序閥及多功能組合閥。調(diào)壓閥是出口側(cè)壓力可調(diào)，并能保持出口側(cè)壓力穩(wěn)定的壓力控制閥。溢流閥是在回路中的壓力達(dá)到閥的規(guī)定值時(shí)，使部分氣體從排氣側(cè)排出，以保持回路內(nèi)的壓力在規(guī)定值的閥。調(diào)速閥是根據(jù)“流量負(fù)反饋”原理設(shè)計(jì)而成的單路流量閥。調(diào)速閥一般用于執(zhí)行元件負(fù)載變化大而運(yùn)動(dòng)速度要求穩(wěn)定的系統(tǒng)中。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。本設(shè)計(jì)選用串聯(lián)減壓式調(diào)速閥[7]。b、電控?fù)Q向閥電控?fù)Q向閥是一種氣動(dòng)控制元件,簡(jiǎn)稱電磁閥。它是通過電控改變氣缸中進(jìn)氣和排氣方向,從而改變活塞運(yùn)動(dòng)方向的元件。本設(shè)計(jì)中用的電控電磁閥為二位五通單電控?fù)Q向閥。二位五通表示有兩個(gè)工作位置和五個(gè)通氣口。單電控是指電磁閥通電時(shí),活塞運(yùn)動(dòng),改變氣體通路。斷電時(shí),活塞不運(yùn)動(dòng),恢復(fù)原氣體通路。當(dāng)電磁閥線圈斷電時(shí),依靠彈簧作用,活塞保持初始狀態(tài),當(dāng)電磁閥線圈通電時(shí),活塞向左運(yùn)動(dòng),即可通過電磁閥線圈的通電與斷電便可改變氣缸內(nèi)氣體流向,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣缸活塞運(yùn)動(dòng)的控制。其中，電磁閥Model：4V21008 Pressure：~8kgf/cm2。電磁閥的符號(hào)及規(guī)格圖如圖3所示。圖3 電磁閥的符號(hào)及規(guī)格圖（4）輔助元件輔助元件是保證壓縮空氣的凈化、元件的潤(rùn)滑、元件間的連接及消聲等所必須的?？煞譃闅庠磧艋b置和其他輔助元件兩大類。a、氣源凈化裝置過濾器、調(diào)壓閥和油霧器等組合在一起稱為空氣處理單元，又稱為氣動(dòng)三聯(lián)件。壓縮的空氣中含有各種雜質(zhì)，這些雜質(zhì)的存在會(huì)降低氣動(dòng)元件的耐用度和性能，造成誤動(dòng)作和事故，必須清除?？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。b、消聲器消聲器是降低排氣噪聲的裝置。壓縮空氣完成驅(qū)動(dòng)工作后，由換向閥的排氣口排入大氣。此時(shí)的壓縮空氣是以接近音速的狀態(tài)進(jìn)入大氣，由于壓力的驟然變化，使空氣急速膨脹從而發(fā)出噪音，其音量一般為80dB～100dB，為了改善勞動(dòng)條件，應(yīng)使用消聲器。常用的消聲器有三種類型吸收型、膨脹型和吸收膨脹型。吸收型消聲器是依靠吸聲材料來消聲的。膨脹型消聲器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，相當(dāng)于一段比排氣口徑大的管件，當(dāng)氣流通過時(shí)，讓氣流在其內(nèi)部擴(kuò)散、膨脹、碰壁撞擊、反射、相互干涉而消聲。吸收膨脹型消聲器是上述兩種的結(jié)合。氣流由斜孔引入，氣流束相互撞擊、干涉、進(jìn)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[8]。（5）傳感器a、位移傳感器在各類開關(guān)中，有一種對(duì)接近它物件有“感知”能力的元件——位移傳感器。利用位移傳感器對(duì)接近物體的敏感特性達(dá)到控制開關(guān)通或斷的目的，這就是接近開關(guān)。 接近開關(guān)又稱無觸點(diǎn)行程開關(guān)，它除可以完成行程控制和限位保護(hù)。具有工作可靠、壽命長(zhǎng)、功耗低、復(fù)定位精度高、操作頻率高以及適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境等特點(diǎn)[9]。工件自動(dòng)分選控制系統(tǒng)所用接近開關(guān)是LJ8A3系列中的LJ8A31Z／BX，直流DC三線制 6～36V。型號(hào)LJ8A31Z／BX，其中B代表常開，A則常閉；X代表NPN型，Y則PNP型。另直流DC二線制 如LJ6A31Z／D（E）X，其中D，E分別代表常閉，常開。M6150 mm檢測(cè)距離：1 mm；M8150 mm檢測(cè)距離：1 mm；M10150 mm檢測(cè)距離：2 mm。接近開關(guān)原理框圖如圖4所示。圖4 接近開關(guān)原理框圖b、顏色識(shí)別傳感器色標(biāo)傳感器常用于檢測(cè)特定色標(biāo)或物體上的斑點(diǎn)，它是通過與非色標(biāo)區(qū)相比較來實(shí)現(xiàn)色標(biāo)檢測(cè)，而不是直接測(cè)量顏色。色標(biāo)傳感器實(shí)際是一種反向裝置，光源垂直于目標(biāo)物體安裝，而接收器與物體成銳角方向安裝，讓它只檢測(cè)來自目標(biāo)物體的散射光，從而避免傳感器直接接收反射光，并且可使光束聚焦很窄。白熾燈和單色光源都可用于色標(biāo)檢測(cè)。以白熾燈為基礎(chǔ)的傳感器用有色光源檢測(cè)顏色，這種白熾燈發(fā)射包括紅外在內(nèi)的各種顏色的光，因此用這種光源的傳感器可在很寬范圍上檢測(cè)顏色的微小變化。另外，白熾燈傳感器的檢測(cè)電路通常都十分簡(jiǎn)單，因此可獲得極快的響應(yīng)速度。然而，白熾燈不允許振動(dòng)和延長(zhǎng)使用時(shí)間，因此不適用于有嚴(yán)重沖擊和振動(dòng)的場(chǎng)合。使用單色光源（即綠色或紅色LED）的色標(biāo)傳感器就其原理來說并不是檢測(cè)顏色，它是通過檢測(cè)色標(biāo)對(duì)光束的反射或吸收量與周圍材料相比的不同而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的。所以，顏色的識(shí)別要嚴(yán)格與照射在目標(biāo)上的光譜成分相對(duì)應(yīng)。在單色光源中，綠光LED（565mm）和紅光LED（660mm）各有所長(zhǎng)。綠光LED比白熾燈壽命長(zhǎng)，并且在很寬的顏色范圍內(nèi)比紅光源靈敏度高。紅光LED對(duì)有限的顏色組合有響應(yīng)，但它的檢測(cè)距離比綠光LED遠(yuǎn)。通常紅光源傳感器的檢測(cè)距離是綠光源傳感器的6～8倍[10]。紅色LED型D11SN6FP色標(biāo)傳感器接線圖如圖5所示。圖5 紅色LED型D11SN6FP色標(biāo)傳感器接線圖3 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)工件自動(dòng)分選控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵和核心。它在結(jié)構(gòu)和功能上的合理劃分與巧妙實(shí)現(xiàn)，對(duì)提高工件自動(dòng)分選控制系統(tǒng)整體可靠性、實(shí)用性具有重要的意義，同時(shí)也是降低制造成本、縮短開發(fā)周期的有效途徑。 松下PLC FP1產(chǎn)品性能介紹FP1是日本松下電工生產(chǎn)的小型PLC，該產(chǎn)品有C1C1C2CC5C72多種規(guī)格，形成系列化。雖然是小型機(jī)性能價(jià)格比卻很高，特別適合于中小企業(yè)。本設(shè)計(jì)選用機(jī)型號(hào)為FP1—C40。下面詳細(xì)介紹其規(guī)格及系統(tǒng)構(gòu)成，其控制單元的外形圖如圖6 所示。圖6 FP1—C40型PLC控制單元的外形圖FP1硬件配置除主機(jī)外還可加I/O擴(kuò)展模塊，A/D（模/數(shù)轉(zhuǎn)換）、D/A（數(shù)/模轉(zhuǎn)換）模塊等智能單元。最多可配置幾百點(diǎn)，機(jī)內(nèi)有高速計(jì)數(shù)器，可輸入頻率高達(dá)10kHz的脈沖，并可同時(shí)輸入兩路脈沖，還可輸出頻率可調(diào)的脈沖信號(hào)（晶體管輸出型）。該機(jī)型具有8個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先權(quán)管理。可調(diào)輸入延時(shí)濾波功能可以使輸入響應(yīng)時(shí)間隨外圍設(shè)備情況而調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍在1~128ms之間。手動(dòng)撥盤式寄存器功能，可通過調(diào)節(jié)面板上的電位器，使特殊寄存器DT9040~9043中的數(shù)值在0~255間改變，實(shí)現(xiàn)從外部進(jìn)行輸入設(shè)定。此外，該機(jī)型還具有強(qiáng)制置位、強(qiáng)制復(fù)位控制功能、口令保護(hù)功能、固定掃描時(shí)間設(shè)定功能、時(shí)鐘/日歷控制功能等。該機(jī)配有RS—232和RS—422接口，可實(shí)現(xiàn)PLC與計(jì)算機(jī)通信，并可直接在計(jì)算機(jī)上用幾種方式編制程序[11]。FP1有190多條功能指令，除基本邏輯運(yùn)算外還可進(jìn)行+、247。等四則運(yùn)算。有8位、16位、32位數(shù)字處理功能，并能進(jìn)行多種碼制變換。FP1還有中斷、子程序調(diào)用、凸輪控制、高速計(jì)數(shù)、字符打印、步進(jìn)指令等特殊功能指令。FP1監(jiān)控功能很強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)梯形圖監(jiān)控、列表繼電器監(jiān)控、動(dòng)態(tài)時(shí)序圖監(jiān)控（可同時(shí)監(jiān)控16個(gè)I/O點(diǎn)的時(shí)序）具有幾十條監(jiān)控命令，多種監(jiān)控方式。指令和監(jiān)控結(jié)果可用日、英、德、意四種文字顯示。另外還有鏈接單元，例如用于遠(yuǎn)程信息交換的I/O LINK單元；用于PLC與計(jì)算機(jī)間通信的C—NET適配器。FP1C40產(chǎn)品的基本性能見附錄三。 自動(dòng)分選系統(tǒng)的組成工件自動(dòng)分選系統(tǒng)由電源、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、檢測(cè)機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)和上位機(jī)等組成。工件自動(dòng)分選系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，如圖7所示。圖7 工件自動(dòng)分選控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖電源：為系統(tǒng)提