【文章內(nèi)容簡介】 。 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。它主要由手指、傳動機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)組成。其又可分為陳長城：生產(chǎn)線全自動物料分檢系統(tǒng) 3 內(nèi)撐式、外夾式和內(nèi)外夾持式，區(qū)別在于夾持工件的部位不同，手爪動作方向相反， 機械手夾持式 能滿足在在本系統(tǒng)的氣壓傳動系統(tǒng)中分揀物料的需要。 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械裝置，其最重要的三個控制內(nèi)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(nèi)容的控制，正是利用它們組成了各種氣動控制回路。 變頻器 本系統(tǒng)采用 三菱變頻器， 該 變頻器具有節(jié)能、無極調(diào)速、 啟動平穩(wěn)、多種信號輸入輸出端口、接收和輸出模擬信號、電流電壓信號和成 本低等特點。 除一部分參數(shù)之外，參數(shù)的設(shè)定僅在用 選擇 PU 操作模式時可以實施。一個參數(shù)的設(shè)定既可以用數(shù)字鍵設(shè)定也可以用 鍵增減。當(dāng)按下 鍵 后寫入設(shè)定值并更新。 本項目中變頻器參數(shù)設(shè)置參考，如下表 11： 表 11 變頻器的參數(shù)設(shè)置 序 號 參數(shù)代號 參數(shù)值 說 明 備 注 1 P5 20 中 速 2 P7 2 加速時間 參數(shù)值為試驗所得 3 P8 減速時間 參數(shù)值為試驗所得 4 P14 0 定轉(zhuǎn)矩負(fù)荷 5 Pr79 1 PU操作模式 2 外部操作模式 3 外部 /PU組合操作模式 1 4 外部 /PU組合操作模式 2 陳長城：生產(chǎn)線全自動物料分檢系統(tǒng) 4 控制部分 PLC 系統(tǒng) 本系統(tǒng)的 控制器 是 采用三菱 FX2N48MR 型 PLC。 它接受料槽光電傳感器 、 各物料 傳感器、先導(dǎo)式電磁換向閥、感應(yīng)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。 FX2N 系列是 FX 系列 PLC 家族中 較 先進的系列，適合世界各國不同的電源以及滿足單個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。 該系列具備如下特點：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點、程式執(zhí)行更快、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。 該型號 PLC 有 24 個輸入節(jié)點 和 24 個輸出節(jié)點，能夠 滿足系統(tǒng)要求并留有一定的余量。 傳感器 傳感器是將被檢測對象的各種物理變化量變?yōu)殡娦盘柕囊环N變換器。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。 1）電感傳感器 電感式接近開關(guān)屬于有開關(guān)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能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應(yīng)頭時，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。 渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)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(guān)的通或斷。本系統(tǒng)用 該器件來檢測鐵質(zhì) 物料。 2）光電傳感器 電容傳 感器也屬于具有開關(guān)量輸出的位置傳感器，是一種接近式開關(guān)。它的測量頭通常是構(gòu)成電容器的一個極板 ,而另一個極板是待測物體的本身。當(dāng)物體移向接近開關(guān)時，物體和接近開關(guān)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(guān)的接通和關(guān)斷。本裝置中電容傳感器是用于檢測塑 質(zhì) 物料 。 3）光電傳感器 光電傳感器是通過把光強度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。光電傳感器在一般情況下，有三 部 分構(gòu)成它們分 別 為：發(fā)送器、接收器和檢測電路。發(fā)送器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射 光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管 (LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。 陳長城：生產(chǎn)線全自動物料分檢系統(tǒng) 5 系統(tǒng)工作原理及流程分析 系統(tǒng)工作原理及其實際模型 物料分揀系統(tǒng)的 PLC 控制用于對相關(guān)物料 的自動化分揀，其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖 11所示。 圖 11 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖 根據(jù) 物料 分揀系統(tǒng)的 硬件 結(jié)構(gòu)框圖，可得出其 結(jié)構(gòu)示意圖如 下 圖 12所示。 PLC運行時，物料驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)；當(dāng)上料傳感器有料時綠燈亮，否則 4S 后紅燈亮并蜂鳴器響，此時 按下啟動按鈕后， 機械手從原位動作 ， 夾取物料送至指定位置 。 當(dāng)指定位置的光電傳感器 1 檢測到物料時， 變頻器控制的電機以中速驅(qū)動傳送帶正轉(zhuǎn)運輸 物料。 物料 經(jīng)傳感器對其進行識別，檢測其分別為鐵質(zhì)、塑質(zhì)、紅色，其相對應(yīng)的氣缸進行動作，將物料 推入滑槽內(nèi)， 若不是上述的幾種材質(zhì)的物料，則當(dāng)光電傳感器 2 檢測物料時，最后剩余的氣缸動作，將其推入滑槽內(nèi)，以 完成對其的分揀。 圖 12 物 料分揀系統(tǒng)的 示意 圖 陳長城：生產(chǎn)線全自動物料分檢系統(tǒng) 6 系統(tǒng) 工作流程 首先， 電機驅(qū)動料盤轉(zhuǎn)動，實行送料。 檢測 到料臺無 物料后 ， 4S蜂鳴器拉響警 報；檢測到料臺有料后，驅(qū)動機械手爪過來抓取工件；接著機械手臂旋轉(zhuǎn)，把物料送到傳送帶處放下物料 ， 放下物料后，機械手返回原點，等待下一次抓取工件。當(dāng)傳送帶檢測到有物料后 ， 電機驅(qū)動傳送帶走動 ， 由傳感器來對不同物料進行分揀 ，分揀完成后，傳送帶停止，等待下一個物料到來 后 再次啟動，系統(tǒng)依此循環(huán)。 圖 13 系統(tǒng)工作流程 圖 硬件線路及 PLC 接線分析 根據(jù) 物料 分揀系統(tǒng)的工作過程 可知，系統(tǒng)的控制有輸入信號 19 個，均為開關(guān)量。輸出信號 有 17 個，其中一個控制電動機， 一個 兩 報警，一 個控制指示燈，剩下的控制氣閥，也都是開關(guān)量。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 12 所示： 陳長城：生產(chǎn)線全自動物料分檢系統(tǒng) 7 表 12 分揀系統(tǒng) I/O口配置 根據(jù)控制要求可得 PLC 系統(tǒng)的接線圖 和變頻器的外部接線圖， 如圖 14 和 15所示 。 序號 輸入地址 說 明 序號 輸出地址 說 明 1 X2 氣動手爪傳感器 1 Y0 驅(qū)動電機 2 X3 旋轉(zhuǎn)左限位（接近） 2 Y1 驅(qū)動提升物料 3 X4 旋轉(zhuǎn)右限位（接近） 3 Y2 驅(qū)動機械手臂伸出 4 X5 伸出臂前點 4 Y3 驅(qū)動機械手臂縮回 5 X6 縮回臂后點 5 Y4 驅(qū)動機械手抓下降 6 X7 提升氣缸上限位 6 Y5 驅(qū)動機械手抓提升 7 X10 提升氣缸下限位 7 Y6 驅(qū)動機械手左旋 8 X11 上料氣缸上限位 8 Y7 驅(qū)動機械手右旋 9 X12 上料氣缸下限位 9 Y10 驅(qū)動推料缸 1縮回 10 X13 物料檢測（光電） 10 Y11 驅(qū)動推料缸 1伸出 11 X14 推料一氣缸前限位 11 Y12 驅(qū)動推料缸 2伸出 12 X15 推料一氣缸后限位 12 Y13 驅(qū)動推料缸 2縮回 13 X16 推料二氣缸前限位 13 Y14 蜂鳴器報警輸出 14 X17 推料二氣缸后限位 14 Y15 驅(qū) 動機械手抓取工件 15 X20 電感式傳感器 (推料 1氣缸 ) 15 Y16 驅(qū)動綠色指示燈 16 X21 電容式傳感器 (推料 2氣缸 ) 16 Y17 驅(qū)動紅色指示燈 17 X22 傳送帶物料檢測光電傳感器 17 Y20 驅(qū)動變頻器中速正傳 陳長城：生產(chǎn)線全自動物料分檢系統(tǒng) 8 圖 14 PLC系統(tǒng)外部接線圖 圖 15 變頻器外部接線圖 陳長城：生產(chǎn)線全自動物料分檢系統(tǒng) 9 2 自動分揀系統(tǒng)控制軟件設(shè)計 分揀系統(tǒng)的控制要求 本課題是基于區(qū)分 物料 材質(zhì)的不 同而設(shè)計的 物料 分揀系統(tǒng)，主要是實現(xiàn)對鐵質(zhì)、 塑 質(zhì) 物料 的自動分