【正文】 材料時(shí)，程序判斷 YV5 是否復(fù)位，當(dāng)它沒(méi)有復(fù)位時(shí)傳輸帶不運(yùn)行，復(fù)位時(shí)，傳輸帶自動(dòng)運(yùn)行且氣缸自動(dòng)將材料打出，并每隔一定時(shí)間打一次。 15% 輸出電壓 DC24 伏 30 材料分揀系統(tǒng)的控制流程圖 ： 由分揀系統(tǒng)的分揀要求畫(huà)出控制系統(tǒng)的程序流程圖如下圖： 流程圖詳細(xì)的描述了材料分揀系統(tǒng)的工作過(guò)程，當(dāng)電源得電時(shí)， 即流否 否 否 否 是 否 否 否 是 是 是 是 否 無(wú) 開(kāi) 始 有無(wú)材料 YV5 是否歸位 傳送帶運(yùn)行 氣缸動(dòng)作 傳送帶運(yùn)行 傳送帶 停止 運(yùn)行 SA 是否檢測(cè)材料 氣缸動(dòng)作是否復(fù)位 SC 是否檢測(cè)材料 SB 是否檢測(cè)材料 自動(dòng)循環(huán)周期開(kāi)始 周期是否結(jié)束 傳送帶停止運(yùn)行 氣缸 YV2 動(dòng)作 氣缸 YV3 動(dòng)作 氣缸 YV4 動(dòng)作 氣缸動(dòng)作是否復(fù)位 氣缸動(dòng)作是否復(fù)位 氣缸動(dòng)作是否復(fù)位 有 31 程圖開(kāi)始的時(shí)刻，整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行。型號(hào)為 YN60— 6 ，技術(shù)參數(shù)如下： LINIX YN60— 6型單向感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 功率 W 電壓 V 頻率 HZ 電流 A 極數(shù) P 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 mN\.M() 額定轉(zhuǎn)矩 mN\.M() 額定轉(zhuǎn)速 R/mim 電容 μF/VAC 6 220 50 4 39(400) 47 1380 1/450 內(nèi)置電源為 DADONG MD3534型號(hào)的電源，具有易散熱，工作性能穩(wěn)定的特點(diǎn)。 傳感器選擇 根據(jù)前面的介紹和比較，為了便于 PCL 控制程序的編寫(xiě)，利于公司企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，綜合其各種情況， 在本設(shè)計(jì)，選擇 RGB 顏色傳感器著為識(shí)別物料顏色的裝置，繼電器輸出方式，便于 PLC 控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單化，控制系統(tǒng)更容易實(shí)現(xiàn)。 優(yōu)點(diǎn)： 提供抗噪聲干擾能力，簡(jiǎn)化外圍電路設(shè)計(jì)，改善空間利用率，降低組裝成本 。 (3)光到數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換器 29 光到數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換器由搭配 RGB 濾波器的光電二極管陣列、模似數(shù)字轉(zhuǎn)換器及用于通信和靈敏度控制的數(shù)字核心組成。 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)化外設(shè)電路設(shè)計(jì)，改善空間利用效率，降低組裝成本。 (2)光到模擬電壓轉(zhuǎn)換器 光到模擬電壓轉(zhuǎn)換器由搭配色彩濾波器的光電二極管陣列組成，并整合一個(gè)跨阻抗放大器?？梢葬槍?duì)各個(gè)應(yīng)用訂制放大器的增益和帶寬及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的速度和分辨率 ?？梢允褂猛獠侩娐?，將光電流轉(zhuǎn)換成一定比例的電壓輸出，然后可以通過(guò)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，輸送到微控制器中。典型的輸出有： NPN 和 PNP、繼電器和模擬輸出。 目前，用于顏色識(shí)別的傳感器有兩種基本類(lèi)型：（ 1）色標(biāo)傳感器，它使用一個(gè)白熾燈光源或單色 LED 光源；（ 2） RGB（紅綠藍(lán)）顏色傳感器，它檢測(cè)物體的對(duì)三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。它的技術(shù)參數(shù)如下表： SANWO（三和） — SVK0120 先導(dǎo)式電磁換向閥 接電方式 （ G）出線(xiàn)式 標(biāo)準(zhǔn)電源 交流： 110v,220v（ 50hz） 直流： 24V 絕緣及保護(hù) 額定電壓的 10%~+10% 功率 交流 啟動(dòng)： 持續(xù)： 直流 28 氣缸采用 SANWO（三和） — SCDJB1045S 型號(hào)的產(chǎn)品，該產(chǎn)品與氣閥的型號(hào)相配套，性能優(yōu)越。（ 3）動(dòng)作快遞，功率微小，外形輕巧。采用它的優(yōu)點(diǎn)：（ 1）外漏堵絕，內(nèi)漏易控，使用安全。該套產(chǎn)品質(zhì)量可靠，性能穩(wěn)定、體積緊湊，適合使用?？諝鉃V器選用 SANWO（三和） — SAL2021 型號(hào)的產(chǎn)品。 氣動(dòng)裝置選型 氣源選擇 FB— ，該空氣壓縮機(jī)具有噪音低、性能穩(wěn)定、工作安全可靠的特點(diǎn) ，適合于材料分揀系統(tǒng)的要求。 (2)當(dāng)三位四通電磁換向閥兩端電磁鐵都斷電時(shí)，閥芯處于中位，各口互不相通。 本設(shè)計(jì)選用三位四通電磁換向閥理由如下： 27 (1) 電磁換向閥是利用電磁鐵吸力推動(dòng)閥芯來(lái)改變閥的工作位置。 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。它的用途很廣，種類(lèi)也很多。 (2) 換向型控制閥 換向型方向控制閥按控制方式分類(lèi)，分為氣壓控制、電磁控制、人力控制。當(dāng)正向流動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)節(jié)流閥節(jié)流。單向調(diào)速閥是把節(jié)流閥芯分成了上閥芯和下閥芯兩部分。在氣動(dòng)系統(tǒng)中，單向閥除單獨(dú)使用之外，經(jīng)常與流量閥、換向 閥和壓力閥組合成只能單向控制的閥。 方向控制閥 方向控制閥是改變壓縮空氣流動(dòng)方向和氣流通斷狀態(tài)，使氣動(dòng)執(zhí)行元件的動(dòng)作或狀態(tài)發(fā)生變換的控制閥，其通?？煞譃閱蜗蛐涂刂崎y和換向型控制閥兩類(lèi)。調(diào)速閥根據(jù) “ 串聯(lián)減壓式 ”和 “ 并聯(lián)溢流式 ” ，又分為調(diào)速閥和溢流節(jié)流閥兩種主要類(lèi)型。 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)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。 壓力控制閥 調(diào)節(jié)和控制壓力大小的氣動(dòng)元件稱(chēng)為壓力控制閥。 控制元件是用來(lái)調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量和控制其流動(dòng)方向，使氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)獲得必要的力、動(dòng)作速度和改變運(yùn)動(dòng)方向，并按規(guī)定的程序工作。輸出信號(hào)有 5個(gè)，其中一個(gè)控制電動(dòng)機(jī)，剩下的控制氣閥，也都是開(kāi)關(guān)量。 （ 6） 當(dāng)料 庫(kù) 無(wú)材料時(shí)，傳送帶須繼續(xù)運(yùn)行一個(gè)行程后自動(dòng)停機(jī)。 (4) 當(dāng)顏色檢測(cè)傳感器檢測(cè)到材料為 白色 時(shí)，顏色出料氣缸動(dòng)作將被檢測(cè)到的 物料 推 入導(dǎo)料軌道 29 中 。 如果下料傳感器沒(méi)有感應(yīng)到材料，傳送帶不運(yùn)行。頂料 氣缸 （圖 6 中 32） 動(dòng)作 頂住上面的物料 ， 推料缸（圖 6 中 36）將物料推到傳送帶上，物料 開(kāi)始在傳送帶上運(yùn)行。具體控制過(guò)程為 :(1)接通電源，按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)。用戶(hù)可以根據(jù)自己的需求選擇相應(yīng)的傳感器安裝即可。 內(nèi)置電源（圖 6中的 5 ）可以將 220 交流電轉(zhuǎn)換成 24伏的直流電供給各個(gè)傳感器與氣閥以及轉(zhuǎn) 接板上的各個(gè)指示燈，同時(shí)也為單向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)提供穩(wěn)定的220 伏電壓。 控制器采用三菱 FX2N32MR 型 PLC（圖 6中的 3）。材料分揀系統(tǒng)采用它主要是用來(lái)識(shí)別白色 的材料。 顏色傳感器同樣也屬于具有開(kāi)關(guān)量輸出的位置傳感器。由此，便可控制開(kāi)關(guān)的接通和關(guān)斷。它的測(cè)量頭通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板 ,而另一個(gè)極板是待測(cè)物體的本身。本系統(tǒng)用該器件來(lái)檢測(cè) 金屬 材料。這個(gè)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。 電感式接近開(kāi)關(guān)屬于有開(kāi)關(guān)量輸出的位置傳感器，用來(lái)檢測(cè)金屬物體。 導(dǎo)料軌道（圖 6中的 2 2 ）主要作用是當(dāng)氣缸推出材料時(shí)導(dǎo)出材料。 電 感 傳感器 是一種屬于金屬感應(yīng)的線(xiàn)性器件，接通電源后，在傳感器的感應(yīng)面將產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，當(dāng)金屬物體接近此感應(yīng)面時(shí)，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(xiàn)性衰減，然后根據(jù)衰減量的變化來(lái)完成無(wú)接觸檢測(cè)物體的目的。 每個(gè)氣缸上都有兩個(gè)磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)，它們是有開(kāi)關(guān)量輸入輸出的傳感器。因?yàn)檫@種閥的輸出流量較大，故常作為控制氣 缸的主控閥。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(dòng)式和先導(dǎo)式。材料分揀系統(tǒng)選用的是方向控制閥中的先導(dǎo)式電磁換向閥。 在氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，組成氣動(dòng)回路是為了驅(qū)動(dòng)用于各種不同目的機(jī)械裝置，其最重要的三個(gè)控制內(nèi)容是：力的大小、運(yùn)動(dòng)的方向和運(yùn)動(dòng)的速度。當(dāng)傳感器檢測(cè)到相應(yīng)料塊時(shí)，對(duì)應(yīng)的先導(dǎo)式電磁換向閥動(dòng)作驅(qū)動(dòng)氣缸動(dòng)作將其推人應(yīng)去的滑道。為了防止氣缸的壓力過(guò)大而導(dǎo)致材料被打飛，所以在出料口加了擋板（圖 6中的 7）。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)傳送帶（圖 6 中的 6）并由出料氣缸（圖 6中的 36）將料庫(kù)內(nèi)底層材料推入傳送帶。 其外形結(jié)構(gòu)、各傳感器 、氣缸等 位置見(jiàn)圖 21 材料分揀系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)圖 材料分揀系統(tǒng)的各部分的結(jié)構(gòu)如下： 操作面板 單向感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 三菱 PLC 內(nèi)置電源 傳送帶 擋板 放 料 庫(kù) 1 1 1先導(dǎo)式電磁換向閥 1 1 1 2 2氣缸回位限位開(kāi)關(guān)（磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)） 1 1 1 2氣缸動(dòng)作限位開(kāi)關(guān)（磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)） 2電容傳感器 SB（檢測(cè)非金屬） 2顏色傳感器 SC（檢測(cè)顏色） 2電感傳感器 SA（檢測(cè)金屬材料 ） 2 2 導(dǎo)料軌道 3 頂料缸 22 3 推料缸 1 3 推料缸 2 3 推料缸 3 3 推料缸 4 材料分揀系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)的功能 ： 放料庫(kù) (圖 6中的 8)是一個(gè)材料自動(dòng)出庫(kù)的裝置，底部有一個(gè)光電傳感器。在通信服務(wù)階段， PLC 與其他的帶微處理器的智能裝置實(shí)現(xiàn)通信。 PLC掃描過(guò)程示意圖如 下圖所示。但這個(gè)結(jié)果在全部程序未被執(zhí)行完畢之前不會(huì)送到輸出端子上。 2)程序執(zhí)行 PLC 完成了輸入采樣工作后，按順序從 0000 號(hào)地址開(kāi)始的程序進(jìn)行逐條掃描執(zhí)行，并分別從輸人映像寄存器、輸出映像寄存器以及輔助繼電器中獲得所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理。 PLC 在運(yùn)行程序時(shí)，所需的輸入信號(hào)不是現(xiàn)時(shí)取輸人端子上的信息，而是取輸 入映像寄存器中的信息。 PLC 掃描工作方式主要分三個(gè)階段：輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。微型計(jì)算機(jī)對(duì)輸入、輸出信號(hào)實(shí)時(shí)處理，而 PLC 對(duì)輸入、輸出信號(hào)是集中批處理。每掃描完一次程 序就構(gòu)成一個(gè)掃描周期。然后再?gòu)念^開(kāi)始執(zhí)行，并周而復(fù)始地重復(fù)，直到停機(jī)或從運(yùn)行 (RUN)切換到停止 (STOP)狀態(tài)。 PLC 運(yùn)行程序的方式與微型計(jì)算機(jī)相比有較大的不同，微型計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序時(shí)，一旦執(zhí)行到 END 指令，程序運(yùn)行結(jié)束。用戶(hù)根據(jù)某一對(duì)象的具體控制要求，編制好控制程序后，用 編程器將程序鍵人到 PLC 的用戶(hù)程序存儲(chǔ)器中寄存。 (1)簡(jiǎn)易編程器 (2)圖形編程器 (3)通用計(jì)算機(jī)編程。 5 外部設(shè)備 編程器是 PLC 的重要外部設(shè)備，利用編程器可將用戶(hù)程序送人 PLC 的用戶(hù)程序存儲(chǔ)器，調(diào)試程序、監(jiān)控程序的執(zhí)行過(guò)程。對(duì)于晶閘管輸出型，采用的是光觸發(fā)型雙向晶閘管。對(duì)于繼電器輸出型， CPU 輸出時(shí)接通或斷開(kāi)繼電器的線(xiàn)圈，繼電器的觸點(diǎn)閉合或斷開(kāi)，通過(guò)繼電器觸點(diǎn)控制外電路的通斷。當(dāng)開(kāi)關(guān)量輸出的頻率大于 1 000 Hz，一般選用晶體管輸出。繼電器輸出可接直流或交流負(fù)載，晶體管輸出屬直流輸出，只能接直流負(fù)載。 (2)開(kāi)關(guān)量輸出模塊 輸出模塊的作用是將 CPU執(zhí)行用戶(hù)程序所輸出的 TTL電平的控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)所需的，能驅(qū)動(dòng)特定設(shè) 備的信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。因此，輸入模塊要能將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成 CPU 能接收的 TTL 標(biāo)準(zhǔn)電平的數(shù)字量信號(hào)。 下面通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸入、輸出模塊來(lái)說(shuō)明 I/O 模塊與 CPU 的連接方 式。 輸入口用 18 來(lái)接收生產(chǎn)過(guò)程的各種參數(shù)，輸出口用來(lái)送出可編程控制器的運(yùn)算后得出的控制信息，并通過(guò)機(jī)外的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各類(lèi)控制。可編程序控制器配有兩種存儲(chǔ)器，即系統(tǒng)存儲(chǔ)器 (EPROM)和用戶(hù)存儲(chǔ)器 (RAM)。 PLC硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框 如下圖所示 PLC 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 1 中央處理器（ CPU） 中央處理器是可編程控制器的核心，它在系統(tǒng)程序的控制下，完成邏輯運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算、協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分的工作任務(wù)等。它們都是以微處理器為核心的結(jié)構(gòu)，其功能的實(shí)現(xiàn)不僅基于硬件的作用，更要靠軟件的支持。 可編程控制器現(xiàn)在已經(jīng)成為了一個(gè)不可代替的控制系統(tǒng)，它們可以與其它系統(tǒng)通訊，提供產(chǎn)品報(bào)表，生產(chǎn)調(diào)度，診斷自身和設(shè)備的故障，這些技術(shù)上的改進(jìn)，讓 17 PLC 成為今天的各行各業(yè)的高質(zhì)量和產(chǎn)量的重要的貢獻(xiàn)者。在繼電器順序控制系統(tǒng)中所需的一些操作得到簡(jiǎn)化，不同生產(chǎn)過(guò)程可采用相同的控制臺(tái)和控制屏等。 c)操作的靈活性：操作的靈活性指設(shè)計(jì)工作量、編程工作量、和安裝施工的工作量的減少。它可以根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不斷擴(kuò)展，即進(jìn)行容量的擴(kuò)展、功能的擴(kuò)展、應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。使用者只要掌握其中一種編程語(yǔ)言就可進(jìn)行編程，編程方法的多樣性使編程方便。 c)維修方便： PLC 所具有的自診斷功能對(duì)維修人員的技術(shù)要求較低，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)硬件和軟件的自診斷，維修人員可以根據(jù)有關(guān)故障代碼的顯示和故障信號(hào)燈的提示等信息，或通過(guò)編程器和 HMI 屏幕的設(shè)定，直接找到故障 所在的部位，為迅速排除故障和修復(fù)節(jié)省了時(shí)間，提高了效率。 b)編程方面： PLC 有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可以使用，梯形圖與電氣原理圖相似；編 16 程語(yǔ)句是功能的縮寫(xiě)，便于記憶；功能圖表語(yǔ)言以過(guò)程流程進(jìn)展為主線(xiàn)，十分適合設(shè)計(jì)人員與工藝專(zhuān)業(yè)人員設(shè)計(jì)思想的溝通。 2操作性高 a)操作方便：對(duì) PLC 的操作包括程序的輸入和程序更改操作，大多數(shù) PLC采用編程器進(jìn)行程序輸入和更改操作。 d)可編程控制器的硬件設(shè)計(jì)方面，采用了一系列提高可靠性的措施。 b)可編程控制器采用一系列可靠性設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如冗余設(shè)計(jì)，掉電保護(hù)，故障診斷，報(bào)警和運(yùn)行信息顯示和信息保護(hù)及恢復(fù)等。 它的一些性