【正文】 在此，我再說(shuō)一次謝謝！謝謝大家！。除了敬佩 周 老師的專(zhuān)業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并 將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 周 老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。 基于 PLC 控制物料分揀機(jī)械手自動(dòng)控制系統(tǒng) 致謝 經(jīng)過(guò)半 期 的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè) 專(zhuān) 科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一大規(guī)模并行分布處理非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，適用于強(qiáng)非線(xiàn)性的氣動(dòng)機(jī)械手的控制。 (2) 氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)改進(jìn) 在氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方面存在一個(gè)固有的弱點(diǎn)，僅采用古典的反饋控制很難得到高精度位置和力等的控制。 本機(jī)械手結(jié)構(gòu)具有模塊式的特點(diǎn)，但由于考慮節(jié)約成本等因素，采用標(biāo)準(zhǔn)的單活塞桿雙作用氣缸，加導(dǎo)向裝置的結(jié) 構(gòu)。 本課題在完成了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)物料分揀機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。這使得機(jī)械設(shè)備更加靈活，動(dòng)作準(zhǔn)確，易于維護(hù)，勞動(dòng)生產(chǎn)率大大得到了提高。因此在其應(yīng)用中，要 對(duì)各參數(shù)進(jìn)行調(diào)定，以達(dá)到比較理想狀態(tài)。 本論文的設(shè)計(jì)主要取得了以下成果： (1)對(duì)物料分揀機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式、驅(qū)動(dòng)裝置、控制系統(tǒng)等各組成部分進(jìn)行了較為全面的分析，最后得出其總體設(shè)計(jì)方案。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 第 五 章 PLC 對(duì)物料分揀機(jī)械手系統(tǒng)的控制 I/O 分配、接線(xiàn)圖、流程圖 機(jī)械手系統(tǒng)流程圖 圖 51 系統(tǒng)流程圖 基于 PLC 控制物料分揀機(jī)械手自動(dòng)控制系統(tǒng) 上圖中機(jī)械手臂部分如圖 52 所示 圖 52 機(jī)械手臂流程圖 I/O 分配、接線(xiàn)圖 I/O 分配表 輸入 名稱(chēng) 輸入 名稱(chēng) 輸出 名稱(chēng) 備注 X0 啟動(dòng) X12 白檢氣缸伸出 Y0 圓盤(pán)輸入 KM1 X1 停止 X13 白檢氣缸縮回 Y1 懸臂氣缸縮回 X2 急停 X14 黑檢氣缸伸出 Y2 手臂氣缸上升 X3 圓盤(pán)出料檢測(cè) X15 黑檢氣缸縮回 Y3 旋轉(zhuǎn)氣缸往右 X4 傳送帶進(jìn)料檢測(cè) X16 懸臂伸出 限位 Y4 懸臂氣缸伸出 X5 金屬檢測(cè)關(guān)電 X17 懸臂縮回限位 Y5 手臂氣缸下降 X6 白色檢測(cè)開(kāi)關(guān) X20 手臂上升限位 Y6 旋轉(zhuǎn)氣缸往左 X7 黑色檢測(cè)開(kāi)關(guān) X21 手臂下降限位 Y7 加緊氣缸電磁閥 X10 金檢氣缸伸出 X22 左轉(zhuǎn)限位 Y10 步進(jìn)電機(jī)脈沖輸入 X11 金檢氣缸縮回 X23 右轉(zhuǎn)限位 Y11 步進(jìn)電機(jī)方向輸入 Y17 報(bào)警 Y14 1 槽氣缸推進(jìn) Y15 2 槽氣缸推進(jìn) Y16 3 槽氣缸推進(jìn) 圖 53 I/0分配圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 I/O 接線(xiàn)圖 圖 54 I/0接線(xiàn)圖 程序部分 梯形圖 圖 55 梯形圖 基于 PLC 控制物料分揀機(jī)械手自動(dòng)控制系統(tǒng) 圖 56 梯形圖 指令表 圖 57 指令表 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 58 指令表 基于 PLC 控制物料分揀機(jī)械手自動(dòng)控制系統(tǒng) 圖 59 指令表 相關(guān)電氣設(shè)備的選擇 名稱(chēng) 型號(hào) 數(shù)量 備注 Plc FX2N48MT 1 點(diǎn)晶體管輸出 直流電機(jī) 82ZYT 1 帶動(dòng)圓盤(pán) 步進(jìn)電機(jī) 42J1834810 1 帶動(dòng)傳送帶 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 ASD860F 1 磁感線(xiàn) CS30E、 CS9D、 CS15T 12 光電開(kāi)關(guān) SB031K 2 單桿氣缸 SBA10 45SA2 7 DC24V 電源 AC220vDC24v 電源 1 空氣開(kāi)關(guān) 1 電磁閥 4V11006 、 4V12006 7 色標(biāo)傳感器 KT3WN1116 2 檢測(cè)白、黑色物 電容式傳感器 E2KX8ME1 1 檢測(cè)金屬物體 萬(wàn)用表 1 圖 510 元器件的選擇 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 第 六 章 總結(jié)與展望 機(jī)械手的出現(xiàn)延伸和擴(kuò)大了人的手足和大腦功能，它可替代人從事危險(xiǎn)、有害 、有毒、低溫和高熱等惡劣環(huán)境中的工作；代替人完成繁重、單調(diào)重復(fù)勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。 可調(diào)速脈沖輸出指令“ DPLSR”可控制步進(jìn)電機(jī)按 升降速方式運(yùn)行，其使用方法如下 ： 其中： S1 的設(shè)定范圍為： 10— 20200HZ ； S2 的設(shè)定范圍為： 110— 2， 147， 483，647PLS（因?yàn)?DPLSR 為 32位運(yùn)算指令）； S3的設(shè)定范圍為： 500ms以下 ； D的規(guī)定：（ 1）．只能為 Y0 或 Y1 ；（ 2）．一定為晶體管輸出 工作頻率 （ HZ） 總脈沖數(shù) （ PLS） 升降速時(shí)間 （ ms） Y0 或 Y1 S1 S2 S3 D DPLSR X10 基于 PLC 控制物料分揀機(jī)械手自動(dòng)控制系統(tǒng) 圖 43 步進(jìn)電機(jī)接線(xiàn)圖 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器上的驅(qū)動(dòng)程序 圖 44 步進(jìn)電機(jī)程序控制 當(dāng) X1 的常開(kāi)觸點(diǎn)接通后，輔助繼電器 M2 通電，驅(qū)動(dòng)器向步進(jìn)電機(jī)發(fā)送頻率為 500HZ的 12800 個(gè)脈沖，線(xiàn)圈 Y1 和 Y2 通電，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)。一圈為 360176。接線(xiàn)如圖 43所示 以及程序 如圖 44 所示， 設(shè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 可實(shí)現(xiàn) 1 3 64 細(xì)分（其中： 1 時(shí)為整步， 2 為半步） 本 設(shè)計(jì) 采用 64 細(xì)分，驅(qū)動(dòng)器向步進(jìn)電機(jī)發(fā) 64 個(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)走一步。 控制方式為開(kāi)環(huán)控制。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增， 在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。由于減小了步距角、提高了步距的均勻度， ‘提高電機(jī)的分辨率 ‘是不言而喻的。尤其是對(duì)三相反應(yīng)式電機(jī)，其力矩比不細(xì)分時(shí)提高約 3040% 。低頻振蕩是步進(jìn)電機(jī)（尤其是反應(yīng)式電機(jī)）的固有特性，而細(xì)分是消除它的唯一途徑，如果步進(jìn)電機(jī)有時(shí)要在共振區(qū)工作（如走圓弧），選擇細(xì)分驅(qū)動(dòng)器是唯一的選擇。 細(xì)分功能完全是由驅(qū)動(dòng)器靠精確控制電機(jī)的相電流所產(chǎn)生，與電機(jī)無(wú)關(guān)。；而用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器工作在 10 細(xì)分狀態(tài)時(shí)，電機(jī)只轉(zhuǎn)動(dòng)了 176。所以步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號(hào) 的頻率成正比。 2．步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器介紹 步進(jìn)電機(jī)是一種作為控制用的特種電機(jī) , 它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度 (稱(chēng)為 步距角 )一步一步運(yùn)行的 , 其特點(diǎn)是沒(méi)有積累誤差 (精度為 100%), 所以廣泛應(yīng)用于各種開(kāi)環(huán)控制。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家 80年代已被淘汰；混合式步進(jìn)是指混合 了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。您可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定 位的 目的 ；同時(shí)您可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、 功率 驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。 金屬傳感器 本設(shè)計(jì)中使用電感式接近開(kāi)關(guān)， 屬于一種有開(kāi)關(guān)量輸出的位置傳感器，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(gè)能產(chǎn)生電磁場(chǎng)的振蕩感應(yīng)頭時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流，渦流反作用于接近開(kāi)關(guān)，使接近開(kāi)關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化由此識(shí)別有無(wú)金屬物體接近，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通斷，且只能檢測(cè)金屬物體。 缺點(diǎn)： 只通過(guò) 2 線(xiàn)串行接口模塊提供到微控制器或 PC 的直接接口，響應(yīng)時(shí)間由內(nèi)置模擬電路和數(shù)字電路預(yù)先確定，預(yù)先確定模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率，光到數(shù)字轉(zhuǎn)換器適合要求抗噪聲能力、縮短設(shè)計(jì)周期、加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期及光線(xiàn)條件和空間利用率設(shè)計(jì)精良的應(yīng)用。輸出允許直接接口微控制器或其它邏輯控制通路，如 2 線(xiàn)串行接口，以進(jìn)一步處理信號(hào)，而不需額外的器件。 缺點(diǎn)：響應(yīng)時(shí)間預(yù)先由內(nèi)置電流到電壓轉(zhuǎn)換器確定，如跨阻抗放大器，要求額外的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將電壓輸出轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，光到模擬電壓轉(zhuǎn)換器適合要求設(shè)計(jì)周期較短、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期更快、光線(xiàn)條件和空間利用率設(shè)計(jì)精良的應(yīng)用。要求使用外部電路，將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出，然后才能輸送到數(shù)字信號(hào)處理器。 缺點(diǎn)： 增加了組裝成本，提高了設(shè)計(jì)復(fù)雜程度，光到光電流轉(zhuǎn)換器適合要求響應(yīng)時(shí)間短、定制增益和速度調(diào)節(jié)及在光線(xiàn)變化條件下工作的應(yīng)用。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 優(yōu)點(diǎn)： 設(shè)計(jì)靈活。 顏色傳感器的類(lèi)型比較 : (1)光到光電流轉(zhuǎn)換器 光到光電流轉(zhuǎn)換器由光電二極管或具有色彩濾波器的光電二極管組成，將光轉(zhuǎn)換成光電流。這類(lèi)裝置許多是溫反射型、光束型、光纖型的，封裝在各種金屬和聚碳酸脂外殼中。 視覺(jué)傳感器 機(jī)械手視覺(jué)的作用就是最大程度模仿人的眼睛，能夠?qū)Σ煌奈矬w進(jìn)行識(shí)別，本機(jī)械手采用顏色傳感器，根據(jù)不 同物料有不同的顏色，可以針對(duì)一種顏色的物料進(jìn)行揀出。 本設(shè)計(jì)中以上動(dòng)作采用直線(xiàn)接觸式行程開(kāi)關(guān)檢測(cè)機(jī)械手動(dòng)作是否到位，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到指定位置時(shí)，碰到行程開(kāi)關(guān)，終結(jié)上一個(gè)動(dòng)作，準(zhǔn)備執(zhí)行下一個(gè)動(dòng)作。在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程開(kāi)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(dòng)部件 上的模塊撞擊行程開(kāi)關(guān)時(shí)，行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。（另見(jiàn)第二章、第五章） 位置檢測(cè)裝置 在本設(shè)計(jì)中（圖 ），機(jī)械手左旋 /右旋 A（ 1,2），前伸 /縮回 B（ 3,4），上升 /下降D（ 7,8），機(jī)械手爪抓緊 /放松C（ 5,6）等動(dòng)作時(shí)有相應(yīng)的位置檢測(cè)裝置檢測(cè)動(dòng)作是否到位，常用的位置檢測(cè)裝置是行程開(kāi)關(guān)。 根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求需要對(duì)位置檢測(cè)裝置、視覺(jué)傳感器、金屬傳感器進(jìn)行選用。 傳感器的使用 傳感器簡(jiǎn)介 傳感器是將被檢測(cè)對(duì)象的各種物理變化量變?yōu)殡娦盘?hào)的一種變換器。 （ 6）白色物料分類(lèi) 電磁閥 Y15 得電，氣缸 F 執(zhí)行伸出命令，推白色物料桿伸出，將物料推入白色分類(lèi)物料 槽； 電磁閥 Y15 失電，氣缸 F 執(zhí)行縮回命令，推白色物料桿縮回。 （ 4）物料抓取 電磁閥 Y7 得電，閥 d 的閥芯右移，氣缸 D 執(zhí)行伸出命令，氣缸通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)使機(jī)械手抓取物料； 電磁閥 Y7 失電，閥 d 的閥芯左移，氣缸 D 執(zhí)行縮回命令，通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)使機(jī)械手放下物料。 （ 2）機(jī)械手臂的升降 電磁閥 Y2 得電，閥 b 的閥芯右移，氣缸 B 執(zhí)行伸出命令，機(jī)械手臂上升； 電磁閥 Y5 得電，閥 b 的閥芯左移，氣缸 B 執(zhí)行縮回命令，機(jī)械手臂下降。 分 揀機(jī)械手系統(tǒng)設(shè)計(jì)氣動(dòng)系統(tǒng)圖 圖 41 氣動(dòng)系統(tǒng)原理圖 圖解 ： 空氣壓縮機(jī)是產(chǎn)生壓縮空氣的氣壓發(fā)生裝置，是氣源主要的設(shè)備，本設(shè)計(jì)選用容積型壓縮機(jī)；儲(chǔ)氣罐可以調(diào)節(jié)氣流，減少輸出氣流的脈動(dòng)，使輸出氣流連續(xù)和氣壓穩(wěn)定，也可以作為應(yīng)急氣源使用，還可以進(jìn)一步分離油水雜質(zhì)；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；消聲器是降低排氣噪聲的裝置；單向閥是指氣流只能向一個(gè)方向流動(dòng)