【文章內容簡介】 11122氣缸動作限位開關（磁感應開關）2電容傳感器 SB2顏色傳感器 SC2電感傳感器 SA223導料軌道3氣缸13氣缸23氣缸33氣缸43氣缸5 材料分揀系統(tǒng)各結構的功能 料槽(圖6中的8)是一個材料自動入庫而自動出庫的裝置，底部有一個光電傳感器。使用時可先人為地將材料放入料槽中，此時光電傳感器檢測到料塊時系統(tǒng)開始運行。當系統(tǒng)運行時，啟動傳送帶（圖6中的6）并由出料氣缸（圖6中的36）將料庫內底層材料推入傳送帶。傳送帶是由單向感應電機(圖6中的2)驅動的皮帶式輸送裝置。為了防止氣缸的壓力過大而導致材料被打飛，所以在出料口加了擋板（圖6中的7）。 自動分選部分由傳感器（圖6中的2226）、先導式電磁換向閥（圖6中的112）、氣缸（圖6中的33335）及導料軌道（圖6中的2231）組成。當傳感器檢測到相應料塊時，對應的先導式電磁換向閥動作驅動氣缸動作將其推人應去的滑道。例如：當電感傳感器感應到鐵塊時，對應的氣缸（圖6中的36 ）動作，將鐵塊推入對應的導料軌道（圖6 中的31）。 調壓閥、空氣濾器與氣壓指示儀表（圖6中的4）集中于一個模塊上，它們接收來自氣源的氣壓并傳送到下面的5個氣閥中。來自氣源的壓縮空氣其壓力通常都高于設備和裝置所需的工作壓力，因壓力波動比較大，因而需要調節(jié)調壓閥降壓，使其輸出壓力與每臺氣動設備和裝置所需要的壓力一致，并保持該壓力的穩(wěn)定?？諝膺^濾器是氣動系統(tǒng)中最常見的一種空氣凈化裝置，安裝在使用壓縮空氣的設備氣動系統(tǒng)氣源的入口處。其作用是濾除壓縮空氣中的水分、油滴以及雜質微粒等危害，以達到系統(tǒng)要求的凈化程度。過濾的原理是根據(jù)固體物質和空氣中的分子的大小和質量不同，利用慣性、阻隔和吸附的方法將空氣中的水分、油滴以及雜質微粒等危害去除。油霧器是一種特殊的注油裝置，它以壓縮空氣為動力，將潤滑油噴成霧狀并混合于壓縮空氣中，并隨空氣進入需要潤滑的部件，達到潤滑的目的，使壓縮空氣具有潤滑氣動元件的能力。目前氣動控制閥、氣缸和氣馬達主要是靠這種有油霧顆粒的壓縮空氣來實現(xiàn)潤滑，它的主要優(yōu)點是方便、干凈、潤滑的質量高。 在氣壓傳動系統(tǒng)中，組成氣動回路是為了驅動用于各種不同目的機械裝置，其最重要的三個控制內容是：力的大小、運動的方向和運動的速度。與生產(chǎn)裝置相連接的各種類型的氣缸，靠壓力控制閥、方向控制閥和流量控制閥分別實現(xiàn)對三個內容的控制，正是利用它們組成了各種氣動控制回路。材料分揀系統(tǒng)選用的是方向控制閥中的先導式電磁換向閥。氣動換向閥是利用電磁力的作用來實現(xiàn)閥的換向的。主要有電磁部分和主閥兩部分組成，按照控制方式的不同可以分為直動式和先導式。先導式電磁換向閥首先由直動式電磁閥（先導閥）提供控制氣壓，再去控制主閥（氣控閥）閥芯的運動，實現(xiàn)主閥的換向。因為這種閥的輸出流量較大，故常作為控制氣缸的主控閥。 當傳感器感應到有材料通過時，輸出一個信號，這個信號通過PLC實現(xiàn)對先導式電磁換向閥的控制，先導式電磁換向閥又控制相對應的氣缸來彈出材料到導料軌道。 每個氣缸上都有兩個磁感應開關，它們是有開關量輸入輸出的傳感器。分別作為氣缸回位限位開關、氣缸動作限位開關。磁感應開關是一種屬于金屬感應的線性器件，接通電源后，在傳感器的感應面將產(chǎn)生一個交變磁場，當金屬物體接近此感應面時，金屬中則產(chǎn)生渦流而吸取了振蕩器的能量，使振蕩器輸出幅度線性衰減，然后根據(jù)衰減量的變化來完成無接觸檢測物體的目的。當氣缸動作時動作限位開關斷開，氣缸快速彈出，此時先導式電磁閥復位，當氣壓太大時而氣缸沒有復位時氣缸復位限位開關感應動作從而關閉先導式電磁閥從而起到保護氣缸的作用。 導料軌道（圖6中的223）主要作用是當氣缸推出材料時導出材料。 轉接板上有相對應的指示燈，用于指示各個輸入輸出信號的指示以便于我們進一步控制。 電感式接近開關屬于有開關量輸出的位置傳感器，用來檢測金屬物體。它由LC高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應頭時，使物體內部產(chǎn)生渦流。這個渦流反作用于接近開關，使接近開關振蕩能力衰減，內部電路的參數(shù)發(fā)生變化。由此，可識別出有無金屬物體接近，進而控制開關的通或斷。本系統(tǒng)用該器件來檢測鐵質材料。 電容傳感器也屬于具有開關量輸出的位置傳感器，是一種接近式開關。它的測量頭通常是構成電容器的一個極板,而另一個極板是待測物體的本身。當物體移向接近開關時，物體和接近開關的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。由此，便可控制開關的接通和關斷。本裝置中電容傳感器是用于檢測鋁質材料。 顏色傳感器同樣也屬于具有開關量輸出的位置傳感器。它是在Si等多數(shù)光電二極管之前，分別放置R（紅）、G（綠）、B（藍）三種顏色的彩色濾光器，以便處理各自的輸出信號并識別彩色的方法。材料分揀系統(tǒng)采用它主要是用來識別綠色與黃色的材料。 單向感應電動機作為執(zhí)行機構用于帶動傳輸帶輸送物料前行。 控制器采用西門子S7200型PLC（圖6中的3）。它接受料槽光電傳感器、各材料傳感器、先導式電磁換向閥、單向感應電動機、氣缸位置傳感器的信號，根據(jù)要求分別控制輸送帶電機和各電磁閥動作。 內置電源（圖6中的5 ）可以將220交流電轉換成24伏的直流電供給各個傳感器與氣閥以及轉接板上的各個指示燈，同時也為單向感應電動機提供穩(wěn)定的220伏電壓。 本系統(tǒng)共設置了三個檢測材料的傳感器，同時預留了一個空余的氣閥與氣缸用來添加其它的傳感器。用戶可以根據(jù)自己的需求選擇相應的傳感器安裝即可。第四章 控制系統(tǒng)的硬件分析選擇 系統(tǒng)的硬件結構設計系統(tǒng)的硬件結構框圖，如圖21 所示。圖21 系統(tǒng)的硬件結構框圖 系統(tǒng)關鍵技術系統(tǒng)關鍵技術即分析控制系統(tǒng)的要求，確定I/O點數(shù)，選擇PLC的型號，然后進行I/O分配。PLC控制系統(tǒng)的硬件設計，主要是根據(jù)被控制對象對PLC控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設備，選擇合適的PLC類型，并分配I/O點。 確定I/ O 點數(shù)根據(jù)控制要求，輸入應該有2個開關信號，6 個傳感器信號，包括電感傳感器、電容傳感器、顏色傳感器、備用傳感器，以及檢測下料的傳感器和計數(shù)傳感器。相應地，有 5 個汽缸運動位置信號，每個汽缸有動作限位和回位限位，共計10 個信號。輸出包括控制電動機運行的接觸器，以及5 個控制汽缸動作的電磁閥。共需I/ O 點24 個，其中18 個輸入，6 個輸出。 PLC 的選擇根據(jù)上面所確定的I/ O 點數(shù)，且該材料分揀裝置的控制為開關量控制。因此，選擇一般的小型機即可滿足控制要求。本系統(tǒng)選用西門子公司的S7200系列CPU226 型PLC。它有24個輸入點，16個輸出點，滿足本系統(tǒng)的要求。 PLC的輸入輸出端子分配根據(jù)所選擇的PLC型號，對本系統(tǒng)中PLC的輸入輸出端子進行分配，如表1所示表1 材料分揀裝置PLC 輸入/輸出端子分配表西門子PLC(I/O)分揀系統(tǒng)接口(I/O)備注 輸 入 部 分UCP(計數(shù)傳感器)接旋轉編碼器SN(下料傳感器)判斷下料有無SA(電感傳感器)SB(電容傳感器)SC(顏色傳感器)SD(備用傳感器)SFW1(推氣缸1動作限位)SEW2(推氣缸2動作限位)SFW3(推氣缸3動作限位)SFW4(推氣缸4動作限位)SFW5(下料氣缸動作限位)SBW1(推氣缸1回位限位)SBW2(推氣缸2回位限位)SBW3(推氣缸3回位限位)SBW4(推氣缸4回位限位)SBW5(下料氣缸回位限位)SB1(啟動)SB2(停止) 輸 出 部 分M(輸送帶電機驅動器)YV1(推氣缸1電磁閥)YV2(推氣缸2電磁閥)YV3(推氣缸3電磁閥)YV4(推氣缸4電磁閥)YV5(下料氣缸電磁閥)YV5(下料氣缸電磁閥) PLC輸入輸出接線端子圖根據(jù)表1可以繪制出PLC的輸入輸出接線端子圖，如圖22所示。圖22 PLC輸入輸出接線端子圖第五章 硬件的介紹 旋轉編碼器旋轉編碼器是與步進電機連接在一起，在本系統(tǒng)中可用來作為控制系統(tǒng)的計數(shù)器，并提供脈沖輸入。它轉化為位移量，可對傳輸帶上的物料進行位置控制。 傳送至相應的傳感器時，發(fā)出信號到PLC ，以進行分揀，也可用來控制步進電機的轉速。本系統(tǒng)選用E6A2CW5C 旋轉編碼器,原理如圖23所示。光電碼盤圖23 旋轉編碼器原理示意圖旋轉編碼器介紹：旋轉編碼器是用來測量轉速的裝置。技術參數(shù)主要有每轉脈沖數(shù)（幾十個到幾千個都有），和供電電壓等。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。單路輸出是指旋轉編碼器的輸出是一組脈沖，而雙路輸出的旋轉編碼器輸出兩組相位差90度的脈沖，通過這兩組脈沖不僅可以測量轉速，還可以判斷旋轉的方向。編碼器如以信號原理來分，可分為增量脈沖編碼器（SPC）和絕對脈沖編碼器（APC）兩者一般都應用于速度控制或位置控制系統(tǒng)的檢測元件。編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料，玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線，其熱穩(wěn)定性好，精度高，金屬碼盤直接以通和不通刻線，不易碎，但由于金屬有一定的厚度，精度就有限制，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個數(shù)量級，塑料碼盤是經(jīng)濟型的，其成本低，但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。工作原理如下：由一個中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取，獲得四組正弦波信號組合成A、B、C、D，每個正弦波相差90度相位差（相對于一個周波為360度），將C、D信號反向，疊加在A、B兩相上，可增強穩(wěn)定信號；另每轉輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位。 由于A、B 兩相相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉與反轉，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。分辨率：編碼器以每旋轉360度提供多少的通或暗刻線稱為分