【文章內(nèi)容簡介】 裝，讓它只檢測來自目標物體的散射光，從而避免傳感器直接接收反射光，并且可使光束聚焦很窄[9]。白熾燈和單色光源都可用于色標檢測。本次設計使用D11SN6FP光纖傳感器，其接線圖如圖5所示。圖5 光纖傳感器接線圖 電控換向閥的工作原理電控換向閥是一種氣動控制元件，簡稱電磁閥。它是通過電控改變氣缸中進氣和排氣方向，從而改變活塞運動方向的元件。本次設計使用的電控換向閥為二位五通單電控換向閥。二位五通表示有兩個工作位置和五個通氣口。單電控是指電磁閥通電時，活塞運動，改變氣體通路；斷電時，活塞不運動，恢復原氣體通路。當電磁閥線圈斷電時，依靠彈簧作用，活塞保持初始狀態(tài)，當電磁閥線圈通電時，活塞向左運動，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，從而實現(xiàn)對氣缸活塞運動的控制。 NPN型電平與PNP型的轉(zhuǎn)換PLC控制系統(tǒng)的設計中，雖然接線工作占的比重較小，大部分工作還是PLC的編程設計工作，但它是編程設計的基礎(chǔ)，只有接線正確后，才能順利地進行編程設計工作。PLC中數(shù)字量的輸入分為源型輸入和漏型輸入。本次設計所用的SM321數(shù)字量輸入模塊屬于漏型輸入，即電流從PLC的輸入端流進，從公共端流出，也就是說公共端接外接電源的負極[10]。源型輸入與漏型輸入正好相反。而此次設計所用的接近開關(guān)、傳感器都屬于NPN型，NPN集電極開路輸出為0V，當輸出OUT端和PLC輸入相連時，電流從PLC的輸入端流出，從PLC的公共端流入，此為PLC的源型輸入。與此次設計所用的模塊不符合，所以需要將NPN型轉(zhuǎn)換為PNP型。PNP型集電極開路輸出為高電平，當輸出OUT端和PLC輸入相連時，電流從PLC的輸入端流入，從PLC的公共端流出，此形式符合本次設計的要求。NPN型電平與PNP型的轉(zhuǎn)換電路如圖6所示。圖6 NPN型電平與PNP型的轉(zhuǎn)換電路圖 物料分揀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)本次設計的物料分揀控制系統(tǒng)是一個用于自動分撿不同物料的系統(tǒng)。主要設備有：計算機、觸摸屏（西門子TP170B 6）、PLC（西門子S7300）和機械手工作臺，其中機械手工作臺主要包括以下部分：電源、空氣壓縮機、電感式接近開關(guān)、色標傳感器、電控換向閥、帶磁性開關(guān)的氣缸。西門子S7300 PLC是控制系統(tǒng)的控制器，通過編程實現(xiàn)對機械手工作臺的控制，而且以組態(tài)軟件為開發(fā)平臺，可實現(xiàn)觸摸屏對整個系統(tǒng)的監(jiān)控。電源為PLC、電控閥、接近開關(guān)及傳感器提供電源，空氣壓縮機為整個系統(tǒng)提供動力。通過磁性接近開關(guān)可以對氣缸運動進行控制，而通過電控換向閥可以改變氣缸的運動方向，從而實現(xiàn)機械手抓取和松開物塊，及機械手大小臂前后、上下動作，完成物料分揀任務。色標傳感器用來檢測物料的顏色，從而使機械手分揀不同顏色的物料到不同的位置。機械手工作臺就是系統(tǒng)的被控對象，通過它實現(xiàn)物料的分揀?；赟7300物料分揀系統(tǒng)的實物圖如圖2所示。圖2 基于S7300 PLC物料分揀系統(tǒng)的實物圖3 物料分揀系統(tǒng)的軟件設計電氣控制由最初的繼電器回路控制發(fā)展成為如今的可編程序控制器控制，是因為PLC具有通用靈活、抗干擾性強、可靠性高、易于編程、使用方便等優(yōu)點。系統(tǒng)中采用PLC控制，大大縮短了系統(tǒng)的設計和調(diào)試周期。 PLC程序設計步驟PLC控制系統(tǒng)是以程序形式來實現(xiàn)其控制功能的，大量的工作時間將用在程序設計上。PLC程序設計可遵循以下五個步驟進行[11]。（1）確定被控系統(tǒng)必須完成的動作及完成這些動作的順序；（2）分配輸入輸出設備，即確定哪些外圍設備是傳送信號到PLC，哪些設備是接收來自PLC的信號，并將PLC的輸入、輸出端子對應進行分配；（3）應用編程工具設計PLC程序；（4）對程序進行調(diào)試，其中包括模擬調(diào)試和寫入PLC進行現(xiàn)場調(diào)試；（5）將已完成的程序固化到PLC中，完成編程過程。 機械手移動的工藝流程物料分揀系統(tǒng)中主要由傳感器和機械手來實現(xiàn)物料的傳送與搬運，而控制系統(tǒng)是機械手的指揮系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)中需要用到單電控的二位五通電磁閥，進而對氣缸進行控制，氣缸是否到位，用限位開關(guān)來實現(xiàn)檢測。機械手搬運物料時的簡單工作流程，如圖7所示。系統(tǒng)上電，接通空氣壓縮機給系統(tǒng)供氣。傳感器的檢測信號作為PLC的輸入信號，經(jīng)PLC程序處理后，由PLC輸出口輸出控制信號，控制電磁閥的接通，電磁閥做出相應的機械動作。打開氣路，驅(qū)動氣缸的活塞運動，完成機械手臂的前移、下移、夾取動作；限位開關(guān)檢測到相應動作到位后，再給PLC一個控制輸入信號，經(jīng)PLC程序處理后，使相應的電磁閥關(guān)斷，氣缸恢復初始狀態(tài)，完成機械手臂的后移、上升、卸料動作。圖7 機械手工作流程圖 PLC程序的地址分配根據(jù)系統(tǒng)的控制要求分配PLC中的地址。PLC程序的地址分配如表2所示。表2 PLC程序的地址分配表西門子PLC（I/O）物料分揀系統(tǒng)接口（I/O）輸入部分輸入部分倉庫A左限開關(guān)傳送臺左限開關(guān)倉庫A物料檢測開關(guān)機械手A右限開關(guān)機械手A左限開關(guān)機械手A上限開關(guān)機械手A下限開關(guān)傳送臺A物料傳感器傳送臺上限傳送臺下限緊急停車機械手B右限開關(guān)機械手B左限開關(guān)傳送臺B物料傳感器機械手B上限開關(guān)機械手B下限開關(guān)A傳感器B顏色傳感器C顏色傳感器倉庫B1右限倉庫B1左限倉庫B2左限倉庫B2右限開始停止傳送臺右限輸出部分倉庫A物料傳送（氣缸0）機械手A下移（氣缸1）機械手A夾緊（氣缸2）傳送臺左移（氣缸3）傳送臺下移（氣缸4）機械手B夾緊（氣缸5）機械手A左移（氣缸6）機械手B左移（氣缸7）機械手B下移（氣缸8）倉庫B1右移（氣缸9）倉庫B2右移（氣缸10） 程序流程圖的設計 物料分揀系統(tǒng)的工作流程分揀系統(tǒng)采用PLC控制。系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)自動恢復到初始狀態(tài)，初始狀態(tài)為：物料傳送氣缸在最右限；機械手A大臂在最右限，小臂在上限，機械手處于松開狀態(tài)；傳送臺在最右限，傳送臺上的升降桿在上限；機械手B大臂在最右限，小臂在上限，機械手處于松開狀態(tài)；倉庫B倉庫B2均在最左限。系統(tǒng)恢復到初始狀態(tài)后，按下開始按鈕，系統(tǒng)開始運行，首先是倉庫A送料，當物