【正文】 167。 24167。 25結 論 27參考文獻 28致　謝 29附　錄一 30附　錄二 33附 錄三 34 前言，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中自動化、機械化已經(jīng)成為企業(yè)的重要支柱，無人生產(chǎn)線、無人車間已經(jīng)隨處可見。所以自動化在物料分揀系統(tǒng)中已經(jīng)企業(yè)的最佳選擇。全自動分揀線能連續(xù)的，批量的分揀不同顏色的球體，分揀錯誤率極低，并且全過程實現(xiàn)無人化。它適用于：煙草、郵政、醫(yī)藥、物流配送中心、連鎖超市、百貨商場制造工業(yè)等。如果再配備立體車庫，則整個自動化系統(tǒng)一定會更加完美。本文主要介紹了機械部分的設計與計算，電控系統(tǒng)中PLC、傳感器的介紹以及選型以及電控元件之間的重要部分連線，氣動部分的元件以及氣缸選型，軟件部分的介紹以及程序的編寫與調(diào)試。第1章 機械設計167。動作二：由滑臺氣缸、雙導桿氣缸、氣動手指完成氣動機械手將球帶到指定位置并由傳感器檢測是否到位。后放下小球，小球沿軌道自行滾動到指定位置，在軌道的始端有傳感器檢測小球是否到位。動作五：由標準氣缸支配的推動桿將小球推動到回轉(zhuǎn)工作臺上。動作七：在擺動夾緊缸和氣動吸盤的帶動下，小球逆時針轉(zhuǎn)過90176。動作八：小球在一個滑臺氣缸、兩個雙桿氣缸、吸盤的帶動下根據(jù)顏色的不同被送往軌道五和六，小球自行滾動到軌道末端，每個軌道都有傳感器檢測小球是否到位。 動作九動作八動作七動作六動作三動作二 動作流程圖動作一動作四動作五 動作流程圖167。 直線送料機構直線送料機構主要完成豎直（Z軸）方向的送料，由標準型氣缸驅(qū)動，送料棒完成，應用于動作一和動作五。 二坐標送料機構 二坐標送料機構主要完成豎直（Z軸）方向?qū)τ谇蛄系膴A取以及水平（Y軸）方向的送料，由滑臺氣缸、雙缸氣缸、雙指氣動手指、連接部件以及型材組成，應用于動作二。 回轉(zhuǎn)送料機構回轉(zhuǎn)氣缸主要完成球料水平方向X、Y軸之間的轉(zhuǎn)換，回轉(zhuǎn)氣缸包括回轉(zhuǎn)擺動氣缸和回轉(zhuǎn)夾緊氣缸?；剞D(zhuǎn)夾緊氣缸用于動作七。 回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)工作臺主要完成對球料的儲存以及運送，回轉(zhuǎn)工作臺為八工位，內(nèi)部結構為氣缸驅(qū)動齒條，齒條帶動齒輪轉(zhuǎn)動。167。三坐標機械手分為兩種：一種由帶導軌滑臺氣缸兩個帶導桿氣缸組成，用于動作八；另一種由磁耦氣缸、帶導桿氣缸、雙缸氣缸組成，用于動作九。 磁性開關的選擇 本流水線設計動作的執(zhí)行全部由氣缸實現(xiàn)，并且每個動作都需要有精準的位置，因此需要對氣缸的行程進行定位。由于氣缸形狀、類型的不同所以需要選擇不同類型的磁性開關。這6種類型的磁性開關均為控制行程的傳感器。因為兩線型便可以完成功能，所以每個類型的磁性開關均選用兩線式常開型。167。光電傳感器為三線，分為PNP、NPN、常開、常閉型。因為控制器為高電平有效，所以應選擇PNP常開型。由于檢測距離比較近，大概為200mm,所以選擇擴散反射短距離式，檢測距離為300mm，光源為紅色LED燈，為集電極開路輸出，電壓為24V，最大100mA。（顏色）傳感器的選擇光纖傳感器將來自光源的光信號通過光纖送入調(diào)制器，使待測參數(shù)與進入調(diào)制區(qū)的光相互作用后，導致光的光學性質(zhì)（如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等）發(fā)生變化，成為被調(diào)至的信號源，再經(jīng)過光纖送入光探測器，經(jīng)調(diào)解后，獲得被測參數(shù)。本流水線主要實現(xiàn)紅色球料和黑色球料的檢測分揀，選用的傳感器為電纜型1路輸入2路輸出，當黑色球時輸出一個高電平，當紅色球時輸出為兩個高電平。167。（本設備中使用的磁性開關都是此類開關）：通斷類型開關通常有棕藍兩根線，接線時棕線V+連接電源正端，藍線0V接入PLC輸入端子。 常用的三線制數(shù)字量感應開關分PNP型和NPN型：PNP常開型開關導通時輸出高電平，NPN常開型開關導通時輸出低電平。：棕線連接電源正V+，藍線連接0V，黑線接入PLC輸入端子，黑線即為信號線，接完PLC負載后與OV連接，接線圖如下： PNP型傳感器接線圖：棕線連接電源正V+，藍線連接0V，黑線接入繼電器線圈一端，繼電器線圈另一端連接電源正V+，繼電器中常開觸點一端連接電源正V+，另一端接入PLC輸入端子。繼電器線圈兩端接低壓電路，常開觸點接高壓電路，低壓通電線圈吸合常開電路開關，從而實現(xiàn)對高壓電路的控制。CPU:Ideabox mini 300 4121CG02I/O:CANOpen遠程I/O RT1331PL02CAN167。 方案方案一：單片機控制單片機又稱單片微控制器，是一種集成電路芯片，是采用電路集成技術將CPU、ROM、RAM、多種IO口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能集成于一起的微型計算機系統(tǒng)。單片機引領了產(chǎn)品的更新?lián)Q代，智能型漸漸到來。單片機系統(tǒng)結構簡單，使用方便，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。PLC的發(fā)展取代了繼電器線路和進行順序為主的產(chǎn)品，PLC控制器的硬件采用積木式結構，有數(shù)字IO模板，母版，模擬IO模板，用戶可以根據(jù)自身需要在母版上擴展或者利用總線技術配備遠程擴展IO來實現(xiàn)目的。PLC具有斷電保護、自我診斷、輸入輸出光電隔離，更干擾能力強。DCS在控制上特點為靠著各種運算、控制模塊的靈活組態(tài)，實現(xiàn)多種化的控制策略，該系統(tǒng)能夠直接完成順序控制、數(shù)字控制、數(shù)據(jù)采集與處理、批量控制以及最優(yōu)控制功能。167。DCS控制系統(tǒng)無法在工程師站對現(xiàn)場進行遠方的組態(tài)、維護和診斷。綜合比較，PLC具有使用方便、編程簡單，功能性強，可靠性強、抗干擾能力強，性能價格比高的優(yōu)點。167。 SOFTLINK IDEABOX mini控制器將工業(yè)自動化技術和信息技術完美結合在一起，適用于中小型分布式PLC系統(tǒng)和中小型高端機器設備。本設備選用的Ideabox mini 300 4121CG02 控制器，自帶24路DI和24路DO,通過CANopen總線擴展I/O點數(shù)，并可以擴展運動控制，通過Ethernet口對控制器進行編程和在線監(jiān)控，也可以實現(xiàn)多臺控制器之間通訊等。 Softlink CANopen現(xiàn)場總線遠程I/O CANopen是一種架構在控制局域網(wǎng)路（Controller Area NetWork,CAN)上的高層通訊協(xié)定，也是工業(yè)控制常用到的一種現(xiàn)場總線。in301中。301為基礎再進行擴充，如針對I/O模組的CiA 401及針對運動控制的CiA 402。CANopen遠程I/O從站模塊實現(xiàn)了到CANopen總線網(wǎng)絡的快速連接，采集現(xiàn)場信號并與主站進行通訊，可靠完成對現(xiàn)場設備的控制。數(shù)字量輸出為繼電器型，可以根據(jù)需要選擇性輸出低電平或高電平；輸入端對于三線制NPN和PNP型開關都可以連接，兼容性強。 I/O定義見附錄一167。 電控圖 見附錄二 電控圖第4章 氣動系統(tǒng)設計167。氣爪選擇時應注意的事項增加額外的夾頭重量，將會增加運動質(zhì)量，增高了動能，在夾頭運動到終點位置時，會損壞氣爪。夾頭的重復定位精度為177。不要在未節(jié)流的情況下操作氣爪。在抓取工件時，還應考慮其周圍的空間，氣爪張開的角度不能影響相鄰的工件。受力分析簡圖如下： 受力分析圖從機械設計手冊中查得，摩擦夾緊型手指的夾緊力計算公式為： (41)式中：氣動手指運動視為勻速運動，無加速度，手指運行較平穩(wěn)。167。（若采用標準氣缸，在計算出氣缸直徑后即可選取適當?shù)臍飧桩a(chǎn)品。雙活塞桿雙作用氣缸是使用較為廣泛的一種普通氣缸，其中單個活塞上下行時活塞桿產(chǎn)生的推力為F則有： (44)式中：氣缸工作時的總阻力與眾多因素有關，如運動部件的慣性力、背壓阻力、密封處摩擦力等。若氣缸的動態(tài)參數(shù)一般，且工作頻率較低，基本是勻速運動，其載荷率可取=~。由式（2）可得,當推力做功時： (46)用(3)式計算時，活塞桿的直徑d可根據(jù)氣缸推力預先估定，估定活塞桿直徑可按照d/D=~，可得： (47)式中系數(shù)在缸徑較大時取較小值，較小時取較大值。根據(jù)計算結果，選擇HITOP公司的JXQWM10x50系列雙活塞桿氣缸。 回轉(zhuǎn)氣缸的選型預定齒輪模數(shù)為m=2mm，齒數(shù)z=20，軸徑的最小尺寸設為10mm?！D(zhuǎn)動部件中中心與旋轉(zhuǎn)軸不重合部分的轉(zhuǎn)動慣量其中： (411)式中：—為工件相對于過重心軸線的轉(zhuǎn)動慣量(kgcm)m—工件質(zhì)量(kg)L—重心軸線與旋轉(zhuǎn)軸的偏心距(cm)根據(jù)Solidworks中的轉(zhuǎn)動慣量計算功能得出， (412) (413)轉(zhuǎn)動的力矩不大，頻率也不高，因此轉(zhuǎn)動部分的摩擦力矩與慣性力矩之間按照摩擦系數(shù)的關系求出，不再詳細計算。167。給油器：實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定、自動的潤滑給油功能。 電磁閥最常用的有單向閥、速度調(diào)節(jié)閥、方向控制閥、安全閥。2位5通先導式雙向電磁換向閥用來控制動作二中的滑臺氣缸、動作三中的回轉(zhuǎn)擺動氣缸、動作八中的帶導軌滑臺氣缸、動作九中的磁耦氣缸。167。 SOFTPRO編程軟件軟件平臺SOFTPRO：是SOFTLINK IDEABOX的編程平臺，它是一種適用于基于IEC611313國際標準的工業(yè)控制器和PLC組件的編程工具；不僅功能和結構先進而且易于掌握，因而使它成為自動化產(chǎn)品市場上首屈一指的編程工具。 Softpro運行于Windows CE/QNX等多種操作環(huán)境 ■ 實現(xiàn)現(xiàn)場采集、管理控制、人機界面一體化； ■ 集成可視化編程界面，可直接進行人機交互編程； ■ ■支持密碼保護、采樣跟蹤、日志管理； ■167。這些編程語言都具有時間監(jiān)控、錯誤分析和各種控制標志等功能。167。超文本實現(xiàn)多語言顯示 ■ 支持ActiveX控件167。 控制網(wǎng)絡 強大的運動控制功能SOFTPRO內(nèi)含有多種功能的庫文件，其中的運動控制功能庫可以滿足絕大部分運動控制的應用需要，即使是很復雜的運動類型都可以通過簡單的調(diào)用來讀取訪問。第6章 程序編寫與調(diào)試167。主程序控制動作程序以及回零功能塊的運行，每個動作的程序也為主程序與主控制程序并行加入任務配置。程序的編寫采用ST語言和梯形圖，主控制程序為梯形圖，其他程序均為ST語言。167。 程序調(diào)試167。然后在CPAC Platform欄下添加子元件CanMaster即為PLC控制器的擴展IO，由于為純IO控制，所以IO信號比較多。每個擴展IO里面有16個輸入接口和16個輸出接口，同樣需要對每個進行一下命名配置。在這里需要到CanMaster進行設置，把波特率改為1M，通訊循環(huán)周期改為1000μsec,另外還要更改每個擴展CAN參數(shù)里面的保護時間為200ms,壽命時間因子為3。167。綜合上述情況，我選擇把每個動作遍成為獨立的主程序，回零動作編寫為功能塊，編寫一個主控制程序，在主控制程序里面調(diào)用回零功能塊，在主程序里面設置開關來控制每個動作程序的開關，然后主程序和每個動作程序并行放入任務配置里面的主程序執(zhí)行調(diào)用里面。在程序的調(diào)試時經(jīng)