【正文】 口，使分好類的商品滑下主輸送機(jī)（或主傳送帶）以便進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。 以上四部分裝置通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個完整的自動分揀系統(tǒng)。在引進(jìn)和建設(shè)自動分揀系統(tǒng)時一定要考慮以下條件： 一次性投資巨大 對商品外 包裝要求高 主要組成與功能 圖 32 分揀部分結(jié)構(gòu)原理圖 由傳送帶、貨臺、 步進(jìn) 電機(jī)、 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器 等組成，主要完成將不同的物料運(yùn)送到相應(yīng)的貨臺上 如圖 32 所示 。通過 頻 率 進(jìn)行精確定位。 (3)磁性傳感器：用于氣缸的位置檢測。（磁性傳感器接線時注意：藍(lán)色接 “ ” ，棕色接 “PLC 輸入端 ” ）。當(dāng)檢測到 物體 準(zhǔn)確到位后將給 PLC 發(fā)出一個到位信號。 兩位五通雙電控電磁閥動作原理：給正動 作線圈通電，則正動作氣路接通 (正動作出氣孔有氣 )，即使給正動作線圈斷 電后正動作氣路仍然是接通的，將會一直維持到給反動作線圈通電為止 ； 給反動作線圈通電，則反動作氣路接通 (反動作出氣孔有氣 )，即使給反動作線圈斷電后反動作氣路仍然是接通的，將會一直維持到給正動作線圈通電為止。 電磁閥在設(shè)計中的應(yīng)用 系統(tǒng)通過 PLC 對電磁閥控制通電，四個兩位五通雙控電磁閥分別控制氣路的工作狀態(tài)為： 電磁閥 a 控制機(jī)械手水平伸出與縮回、電磁閥 b 控制機(jī)械手臂上升與下降、電磁閥 c 控制機(jī)械手旋轉(zhuǎn)、電磁閥 d 控制物料手爪；三個兩位五通單控電磁閥控制功能為：電磁閥 e 控制金屬物料分類推桿動作、電磁閥 f 控制白色物料分類推桿動作、電磁閥 g控制黑色物料分類推桿。另一方面，氣動技術(shù)作為“廉價的自動化技術(shù)”，由于其元器件性能的不斷提高，生產(chǎn)成本的不斷降低，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計：在工業(yè)發(fā)達(dá)國家中，全部自動化流程中約有 30﹪裝有氣動系統(tǒng)，有 90﹪的包裝機(jī)械， 70﹪的鑄造、焊接設(shè)備，50﹪的自動操機(jī)、 40﹪的鍛造設(shè)備和洗衣設(shè)備、 30﹪的采煤機(jī)械， 20﹪的紡織機(jī)械、制基于 PLC 控制物料分揀機(jī)械手自動控制系統(tǒng) 鞋業(yè)、木材加工、食品機(jī)械， 43﹪的工業(yè)機(jī)器人裝有氣壓系統(tǒng)。許多工業(yè)發(fā)達(dá)國家的氣動元件產(chǎn)值已接近液壓元件的產(chǎn)值，且仍以較大速度發(fā)展，氣動機(jī)械手技術(shù)已經(jīng)成為能夠滿足許多行業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐要求的一種重要使用工具。 氣動回路工作原理 （ 1）水平氣缸的伸出 電磁閥 Y1 得電，閥 a 的閥芯左移，氣缸 A 執(zhí)行伸出的命令； 畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 電磁閥 Y4 得電，閥 a 的閥芯右移，氣缸 A 執(zhí)行縮回的命令。 （ 3）機(jī)械手臂旋轉(zhuǎn) 電磁閥 Y3 得電，閥 c 的閥芯左移，氣缸 C 執(zhí)行左旋命令，機(jī)械手左旋； 電磁閥 Y6 得電，閥 c 的閥芯右移，氣缸 C 執(zhí)行右旋命令，機(jī)械手右旋。 （ 5）金屬物料分類 電磁閥 Y14 得電，氣缸 E 執(zhí)行伸出的命令，推金屬物料桿伸出，將物料推入金屬分類物料槽； 電磁閥 Y14 失電，氣缸 E 執(zhí)行縮回的命令，推金屬物料桿縮回。 （ 7）黑色物料分類 電磁閥 Y16 得電，氣缸 G 執(zhí)行伸出命令，推黑色物料桿伸出，將物料推入黑色分類物料槽； 電磁閥 Y16 失電，氣缸 G 執(zhí)行縮回命令，推白色物料桿縮回。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。位置檢測裝置檢測機(jī) 械手動作是否到位，金屬傳感器、視覺傳感器是為了完成系統(tǒng)對金屬、基于 PLC 控制物料分揀機(jī)械手自動控制系統(tǒng) 白色、黑色物料的識別。行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，是一種根據(jù)運(yùn)動部件的行程位置而切換電路的電器，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。行程開關(guān)按其結(jié)構(gòu)可分為直動式、滾輪式、微動式和組合式。 機(jī)械手抓料平臺上使用一個光電傳感器（接近開關(guān)）檢測是否有工件到達(dá)抓料平臺。 目前，用于顏色識別的傳感器有兩種基本類型：（ 1）色標(biāo)傳感器，它使用一個白熾燈光源或單色 LED 光源；（ 2）顏色傳感器，它檢測物體的對三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。典型的輸出有： NPN 和 PNP、繼電器和模擬輸出。可以使用外部電路，將光電流轉(zhuǎn)換成一 定比例的電壓輸出，然后可以通過模擬數(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?？梢葬槍Ω鱾€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 。 (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，并整合一個跨阻抗放大器。 優(yōu)點(diǎn)：簡化外設(shè)電路 設(shè)計，改善空間利用效率，降低組裝成本。 (3)光到數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換器 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)： 提供抗噪聲干擾能力，簡 化外圍電路設(shè)計，改善空間利用率，降低組裝成本 。 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，利于經(jīng)濟(jì)效益，綜合其各種情況，在本設(shè)計，選擇白、黑顏色傳感器著為識別物料顏色的裝置，繼電器輸出方式，便于 PLC 控制系統(tǒng)的簡單化，控制系統(tǒng)更容易實(shí)現(xiàn)。 基于 PLC 控制物料分揀機(jī)械手自動控制系統(tǒng) 步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動器的使用 步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動器的介紹 步進(jìn)電機(jī)是一種 感應(yīng)電機(jī) ，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時供電的，多相時序控制電流，用這種電流為 步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動器就是為步進(jìn)電機(jī)分時供電的，多相時序控制器 雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)， 交流電機(jī) 在常規(guī)下使用。因此用好步進(jìn) 電機(jī) 卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計算機(jī)等許多專業(yè)知識。通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（即步進(jìn)角）。 步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（ PM） ，反應(yīng)式（ VR）和混合式（ HB）永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為 度 或 15 度；反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為 度，但噪聲和振動都很大。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為 度而五相步進(jìn)角一般為 度。 現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī) 包括 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī) （ VR）、 永磁式步進(jìn)電機(jī) （ PM）、 混合式步進(jìn)電機(jī) （ HB）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行要有一電子裝置進(jìn)行驅(qū)動 , 這種裝置就是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器 , 它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移 , 或者說 : 控制系統(tǒng)每發(fā)一個脈沖信號 , 通過驅(qū)動器就使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一步距角。所以，控制步進(jìn)脈沖信號的頻率，可以對電機(jī)精確調(diào)速；控制步進(jìn)脈沖的個數(shù)，可以對電機(jī)精確定位目的； 步進(jìn)電機(jī)通過細(xì)分驅(qū)動器的驅(qū)動，其步距角變小了，如驅(qū)動器工作在 10 細(xì)分狀態(tài)時，其步距角只為電機(jī)固有步距角的十分之一，也就是說：當(dāng)驅(qū)動器工作在不細(xì)分的整畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 步狀態(tài)時，控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進(jìn)脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動 176。這就是細(xì)分的基本概念。 驅(qū)動器細(xì)分后的主要優(yōu)點(diǎn)為：完全消除了電機(jī)的低頻振蕩 。提高了電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。提高了電機(jī)的分辨率。 步進(jìn)電機(jī)在分揀機(jī)械手設(shè)計中的應(yīng)用 步進(jìn)電機(jī)作為 執(zhí)行元件 ，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一 , 廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中。 在本設(shè)計中，步進(jìn)電機(jī)主要依托步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器驅(qū)動，從而帶動傳送帶運(yùn)行。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器 只要能夠?qū)崿F(xiàn)正轉(zhuǎn)啟動和停止。 電機(jī)每走一步為 176。所以 驅(qū)動器向步進(jìn)電機(jī)每發(fā)送64*200 個脈沖，步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn) 1 圈。當(dāng) X2 的常開觸點(diǎn)接通后，輔助繼電器 M M2 通電，此時 M1 的常閉觸點(diǎn)變?yōu)槌ｉ_觸點(diǎn)，驅(qū)動器向步進(jìn)電機(jī)發(fā)送脈沖，線圈 Y1 通電而線圈 Y2 斷電，電機(jī)反轉(zhuǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和 PLC 在工業(yè)生產(chǎn)過程中的廣泛應(yīng)用，機(jī)械手技術(shù)方面的研究不斷得到創(chuàng)新，促使成果不斷涌現(xiàn)。 (2)氣動驅(qū)動系統(tǒng)是強(qiáng)的非線性系統(tǒng)，其根本原因是空氣具有可壓縮性，使得系統(tǒng)中存在流量飽和效應(yīng)，非線性摩擦力等因素，實(shí)現(xiàn)氣缸的精度定位非常困難。 (3)機(jī)械手的控制系統(tǒng)采用了技術(shù)性、可靠性非常高的 PLC 進(jìn)行控制。各種操作方式自由切換，滿足了各種生產(chǎn)要求。由于時間的限制以及機(jī)械手的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，有些問題需要進(jìn)一步的研究： (1) 對機(jī)械手各部分連接方式的改進(jìn)。各部分不能實(shí)現(xiàn)任意方式拼裝，通過各種過渡連接件，使各個部分可以自由拼裝。所以，在氣動驅(qū)動系統(tǒng)的控制方法上，廣泛地引入現(xiàn)代控制理論和智慧控制等方法是其特征之一。 雖然還有很多尚未解決的問題有待于繼續(xù)研究，但相信 PLC 控制的物料分揀機(jī)械手的研究是非常有新意、有意義的，有著廣泛的應(yīng)用前景。 在這里首先要感謝我的 指 導(dǎo)老 師 周惠芳 老師。我的設(shè)計較為復(fù)雜煩瑣，但是 周 老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯誤。 其次要感謝我的同學(xué)對我無私的幫助，特別是在軟件的使用方面，正因?yàn)槿绱宋也拍茼樌耐瓿稍O(shè)計，我要感謝我的母校 ， 是母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師，是你們教會我專業(yè)知識。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 參考文獻(xiàn) ［ 1］張建民等 .機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計［ M］ .北京：北京理工大學(xué)出版社， ～ 183. ［ 2］袁子榮 .液氣壓傳動與控制［ M］ .重慶：重慶大學(xué)出版社， ～ 241. ［ 3］陳懇，楊向東，劉莉，等 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