【正文】 單元的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 167。 當(dāng)工件從下料口中心線移動(dòng)時(shí)：移至傳感器中心時(shí)，旋轉(zhuǎn)編碼器約發(fā)出 450 個(gè)脈沖；移至第一個(gè)推桿中心點(diǎn)時(shí)，約發(fā)出 610 個(gè)脈沖；移至第二個(gè)推桿中心點(diǎn)時(shí)，約發(fā)出 1000 個(gè)脈沖；移至第 三 個(gè)推桿中心點(diǎn)時(shí)，約發(fā)出 1350 個(gè)脈沖。分揀單元主動(dòng)軸的直徑為 d=43 mm,則減速電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周，皮帶上工件移動(dòng)距離 L=π d =43= mm。本工作單元沒(méi)有使用 Z 相脈沖， A、 B 兩相輸出端直接連接到 PLC（ S7224XP AC/DC/RLY 主單元）的高速計(jì)數(shù)器輸入端。編碼器直接連接到傳送帶主動(dòng)軸上。如圖 58 所示。 增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖 A、 B 和 Z相； A、 B 兩組脈沖相位差 90，用于辯向：當(dāng) A 相脈沖超前 B 相時(shí)為正轉(zhuǎn)方向，而當(dāng) B 相脈沖超前 A 相時(shí)則為反轉(zhuǎn)方向。 19 一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生脈沖的方式的不同，可以分為增量式、絕對(duì)式以及復(fù)合式三大類。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個(gè)長(zhǎng)方形狹縫。 旋轉(zhuǎn)編碼器概述 旋轉(zhuǎn)編碼器是通過(guò)光電轉(zhuǎn)換，將輸出至軸上的機(jī)械、幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字信號(hào)的傳感器，主要用于速度或位置（角度）的檢測(cè)。目前主流的伺服控制器均采用數(shù)字信號(hào)處理器（ DSP）作為控制核心，可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，事項(xiàng)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。 伺服 控制器 的認(rèn)識(shí) 伺服控制器是用來(lái)控制伺服馬達(dá)的一種器件，一般是通過(guò)位置、速度和力矩三種方式對(duì)伺服馬達(dá)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)搞精度的傳動(dòng)系統(tǒng)定位。 由于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是以自控式運(yùn)行的，所以不會(huì)像變頻調(diào)速下重載啟動(dòng)的同步電機(jī)那樣在轉(zhuǎn)子上另 加啟動(dòng)繞組，也不會(huì)在負(fù)載突變時(shí)產(chǎn)生振蕩和失步。一般他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電樞回路電阻 aR 18 的值很小，轉(zhuǎn)速下降不多。 直流電動(dòng)機(jī)的工作特性，下面說(shuō)明它們的變化規(guī)律。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性， 在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器?？刂茝?fù)雜，容易實(shí)現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。在安裝和調(diào)整時(shí)，要注意電動(dòng)機(jī)的軸和輸送帶主動(dòng)輪的軸要保持在同一直線上。電機(jī)支架用于固定電動(dòng)機(jī)。它主要由電機(jī)支架、電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器等組成 。 直流伺服電機(jī)的認(rèn)識(shí)與選擇 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 如圖 36 所示。 167。當(dāng)氣缸中隨活塞移動(dòng)的磁環(huán)靠近開關(guān)時(shí)，舌簧開關(guān)的兩根簧片被磁化而相互吸引，觸點(diǎn)閉合；當(dāng)磁環(huán)移開開關(guān)后 ，簧片失磁，觸點(diǎn)斷開。舌簧開關(guān)成型于1220 )(4 tFpdDF ??? ?20 tFF? 16 合成樹脂塊內(nèi)，并且一般還有動(dòng)作指示燈、過(guò)電壓保護(hù)電路也塑封在內(nèi)。 單向節(jié)流閥是由單向閥和節(jié)流閥并聯(lián)而成的流量控制閥，常用于控制氣缸的運(yùn)動(dòng)速度，所以也稱為速度控制閥。 直線 氣缸具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出力穩(wěn)定，行程可根據(jù)需要選擇的優(yōu)點(diǎn)，但由于是利用壓縮空氣交替作用于活塞上實(shí)現(xiàn)伸縮運(yùn)動(dòng)的，回縮時(shí)壓縮空氣的有效作用面積較小，所以產(chǎn)生的力要小于伸出時(shí)產(chǎn)生的推力。 分揀站中用導(dǎo)彈是 標(biāo)準(zhǔn)作用直線氣缸 標(biāo)準(zhǔn)氣缸是指氣缸的功能和規(guī)格是普遍使用的、結(jié)構(gòu)容易制造的、制造廠通常作為通用產(chǎn)品供應(yīng)市場(chǎng)的氣缸。單活塞桿雙作用氣缸一般由缸筒、前后缸蓋、活塞、活塞桿、密封件和緊固件等組成。目前最常選用的是標(biāo) 準(zhǔn)氣缸，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)都已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。 氣動(dòng)執(zhí)行元件 分揀站的 執(zhí)行元件是以壓縮空氣為工作介質(zhì)產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)，并將氣體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，如氣缸輸出直線往復(fù)式機(jī)械能，擺動(dòng)氣缸輸出回轉(zhuǎn)擺動(dòng)式機(jī)械能。 167。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(guò)設(shè)在消聲器內(nèi)表面的吸聲材料消聲， 最后排向大氣。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(guò)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。常用的消聲器有三種類型吸收型、膨脹型和吸收膨脹型。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?？諝馓幚韱卧褪怯脕?lái)清除壓縮空氣的雜質(zhì)，提高空氣質(zhì)量的元件。 1. 源凈化裝置 過(guò)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。 三、 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。 按換向閥 的操縱方式有：手動(dòng)式、機(jī)動(dòng)式、電磁式、液動(dòng)式、電液動(dòng)式、氣動(dòng)式。換向閥是利用閥芯和閥體間相對(duì)位置的不同來(lái)變換不同管路間的通斷關(guān)系，實(shí)現(xiàn)接通、切斷，或改變流體方向的閥。當(dāng)反向流動(dòng)時(shí)，單向閥打開，不能 節(jié)流。當(dāng)流體正向流動(dòng)時(shí)，其節(jié)流過(guò)程與調(diào)速閥是一樣的，節(jié)流縫隙的大小可通過(guò)手柄進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)流體反向流動(dòng)時(shí)，靠流體的壓力把閥芯壓下，下閥芯起單向閥作用，單向閥打開，可實(shí)現(xiàn)流體反向自由流動(dòng)。單向調(diào)速閥就是單向閥與節(jié)流閥并聯(lián)而成。 1. 單向型控制閥 單向閥是指氣流只能向一個(gè)方向流動(dòng)而不能反向流動(dòng)通過(guò)的閥，是最簡(jiǎn)單的單向型方向閥。本設(shè)計(jì)選用串聯(lián)減壓式調(diào)速閥。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。 溢流閥 溢流閥的作用是當(dāng)系統(tǒng)壓力超過(guò)調(diào)定值時(shí)，便自動(dòng)排 12 氣，使系統(tǒng)的壓力下降，以保證系統(tǒng)安全，故也稱其為安全閥。 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。 一、 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。 167。罐的型式可分為立式和臥式兩種。 儲(chǔ)氣罐 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) （如圖32 所示） 。 有了供氣壓力與供氣量，按空壓機(jī)的特性要求，選擇空壓機(jī)的類型 和型號(hào)。 其公式為 Q 為氣動(dòng)系統(tǒng)的最大耗氣量（ m3／ Min） ， K 為修正系數(shù)。本設(shè)計(jì)選用容積型壓縮機(jī)。容積型壓縮機(jī)是利用特殊形狀的轉(zhuǎn)子或活塞壓縮吸入封閉容積室空氣的體積來(lái)增加空氣的壓力。 空氣壓縮機(jī) 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 （如 10 圖 32 所示） 。氣源處理組件的氣路入口處安裝一個(gè)快速氣路開關(guān)，用于啟 /閉氣源，當(dāng)把氣路開關(guān)向左拔出時(shí)，氣路接通氣源，反之把氣路開關(guān)向右推入時(shí)氣路關(guān)閉。 圖 31 氣泵及其周圍元件 氣源處理組件是氣動(dòng)控制系統(tǒng)中的基本組成器件，它的作用是除去壓縮空氣中所含的雜質(zhì)及凝結(jié)水，調(diào)節(jié)并保持恒定的工作壓力。 氣動(dòng)技術(shù)在氣動(dòng)裝置中的設(shè)計(jì) 167。 為了檢測(cè)物料是否為金屬，在分揀工件導(dǎo)向件右側(cè)裝有一個(gè)電感傳感器 （ 27 所示） 圖 27 金屬傳感器實(shí)物圖 其原理是利用電渦流原理制成的，利用電渦流效應(yīng)制成的具有開關(guān)量輸出的位置傳感器，它由 LC 高頻振蕩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)生電渦流，這個(gè)渦流反過(guò)來(lái)作用于接近開關(guān)使接近開關(guān) 振蕩能力減弱，導(dǎo)致內(nèi)部參數(shù)發(fā)生變化，由此來(lái)識(shí)別是否是金屬物料，進(jìn)而控制開關(guān)的開與斷。 167。磁性開關(guān)動(dòng)作時(shí)，輸出信號(hào) “1”， LED 亮；磁性開關(guān) 沒(méi)有 動(dòng)作時(shí)，輸出信號(hào) “0”， LED 不亮。在非磁性體的活 塞上安裝一個(gè)永久磁 （ 26 所示） 定工件是否被推出或氣缸是否返回。 磁感應(yīng)接近式傳感器 自動(dòng)化中 所使用的氣缸都是帶磁性開關(guān)的氣缸。 其原理是 利用光敏三極管、光敏二極管 射回的光的強(qiáng)弱或有無(wú)光線 、光敏電阻或光敏電池 檢測(cè)反從而檢測(cè)是否存在物體。 自動(dòng)化生產(chǎn)分揀中當(dāng)工件進(jìn)入的輸送帶上時(shí)，分揀站上的光電開關(guān)發(fā)射出的光線被自身的光敏元件接受，光電開關(guān)輸出信號(hào)是傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)。 圖 25 光電傳感器 光電式接近開關(guān) ,利用光電效應(yīng)制成的傳感器稱為光電式傳感器。光電式傳感器的種類很多，按照其輸出信號(hào)的形式，可以分為模擬式、數(shù)字式、開關(guān)量輸出式。 7 167。反之，若調(diào)高 光 纖傳感器 靈敏度，則即使對(duì)反射性 較差的黑色物體，光電探測(cè)器 也可以 接收 到反射信號(hào)。 圖 24 光纖傳感器 光纖 式光電接近開關(guān)的放大器的靈敏度調(diào)節(jié)范圍較大。 分揀 中的傳感器 167。在進(jìn)行設(shè)備調(diào)試時(shí)，使手控開關(guān)處于開啟位置，可以使用手控開關(guān)對(duì) 電磁 閥進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)氣路的控制，以改變推料缸等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，達(dá)到調(diào)試的目的。 分揀單元的兩個(gè)電磁閥安裝時(shí)需注意，一是安裝位置，應(yīng)使得工件從滑槽中間推出，二是要安裝水平，或稍微略向下，否則推出時(shí)導(dǎo)致工件翻轉(zhuǎn)。 圖 23 電磁閥組 所采用的電磁閥所帶手控開關(guān)有鎖定（ LOCK）和開啟（ PUSH） 2 種位置。 電磁閥組 分揀單元的電磁閥組 （如圖 23 所示） 只使用了 三 個(gè)由 三 位五通的帶手控開關(guān)的單電控電磁閥，它們安裝在匯流板上。 驅(qū)動(dòng) 模塊 驅(qū)動(dòng) 控制輸出正旋波的驅(qū)動(dòng)電源是以恒電壓頻率比（ U/f）保持磁 不變?yōu)榛A(chǔ)的（ SPWM）驅(qū)動(dòng)主電路，以產(chǎn)生 脈沖直流電壓以驅(qū)動(dòng)直流 5 電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)動(dòng)。有工件時(shí)， 光電式傳感器 將信號(hào)傳輸給 PLC，用戶 PLC程序輸出啟動(dòng) 控制器 信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng) 直流伺 服 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，將工件輸送至分揀區(qū)。 為了準(zhǔn)確且平穩(wěn)地把工件從滑槽中間推出，需要仔細(xì)地調(diào)整 三 個(gè)分揀氣缸的位置和氣缸活塞桿的伸出速度。在 三 個(gè)推料（分揀）氣缸的前極限位置分別裝有磁感應(yīng)接近開關(guān)，在 PLC 的自動(dòng)控制可根據(jù)該信號(hào)來(lái)判別分揀氣缸當(dāng)前所處位置。自動(dòng)生產(chǎn)線的加工結(jié)束。 4 傳送和 分揀 的工作原理：本站的功能是完成從裝配站送來(lái)的裝配好的工件進(jìn)行分揀。料抖是用糾偏機(jī)械手輸送過(guò)來(lái)的工件。它主要由傳送帶、料抖、物料槽、推料（分揀）氣缸、光電傳感器、光纖傳感器、磁感應(yīng)接近式傳感器 、金屬傳感器 組成。 167。 分揀單元的結(jié)構(gòu)組成 圖 22 分揀單元實(shí)物的全貌 分揀 單元的結(jié)構(gòu)組成如圖 22 所示。 當(dāng) 輸送 站送來(lái)工件放到傳送帶上并 被 入料口 的 光電傳感器檢測(cè)到時(shí)，電機(jī)啟動(dòng) ，工件開始送入分揀 區(qū)進(jìn)行分揀 。 167。 自動(dòng)化生產(chǎn)線的核心技術(shù) PLC 就像人的大腦；光電傳感器就像人的眼睛；電機(jī)與皮帶輸送帶就像人的腿電磁閥組就像人的肌肉；人機(jī)界面就像人的嘴巴；軟件就像人的大腦的中樞神經(jīng)。 具有 提高工效、促進(jìn)生產(chǎn)自動(dòng)化 ，提高生產(chǎn)效率 和減輕 勞 動(dòng)力 作 用， 為前沿的產(chǎn)品應(yīng)自動(dòng)化設(shè)備更新時(shí)的需要 提供必備條件 ， 可以廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、 電子、輕工業(yè)和 物流