【正文】 器檢測導(dǎo)料氣缸是否回原位18X21入料檢測光電傳感器檢測物料是否放入入料口19X22料槽一檢測傳感器檢測金屬物料20X23料槽二檢測傳感器檢測白色物料21X24分揀槽檢測光電傳感器檢測有無物料進(jìn)入料槽表42 輸出點分配序號PLC地址名稱功能說明1Y0步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器PUL輸出脈沖2Y1步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器DIR方向控制3Y2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器ENA使能控制4Y3電磁閥物料推出5Y4電磁閥手臂伸出6Y5電磁閥手臂縮回7Y6電磁閥手爪上升8Y7電磁閥手爪下降9Y10電磁閥手爪夾緊10Y11電磁閥手抓松開11Y12電磁閥推料氣缸12Y13電磁閥導(dǎo)料氣缸13Y14警示紅燈停止指示燈14Y15警示綠燈啟動指示燈15Y16警示黃燈物料報警指示燈16Y17變頻器STF變頻器驅(qū)動控制 PLC的選型在第二章中已對PLC進(jìn)行了簡單介紹，在設(shè)計中應(yīng)用的是三菱FX2N型PLC。日本三菱可編程控制器分為F、FFFX0、FXFX0N、FX0S、FX2N、FX2NC等幾個系列，其中F系列是早期產(chǎn)品，現(xiàn)已停產(chǎn)。FX2系列是1991年推出的產(chǎn)品，是加強(qiáng)型的小型機(jī)。FX2N是三菱公司的近期產(chǎn)品，按疊裝式配置，是日本高性能小型機(jī)中的代表作[9]。三菱FX系列常見型號如下圖41所示：圖41 三菱FX系列PLC 系統(tǒng)對PLC的要求（1）功能要求：在滿足一般開關(guān)量輸入信號控制要的同時，系統(tǒng)要進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)控制，要求輸出脈沖信號，所以輸出類型要是晶體管輸出[10]（T）。（2）I/O點數(shù)要求：系統(tǒng)所需輸入點數(shù)為21點；系統(tǒng)所需輸出點數(shù)為16點。在實際統(tǒng)計出的I/O點數(shù)的基礎(chǔ)上加15%——20%的備用量，以便今后調(diào)整和擴(kuò)展。 確定PLC型號根據(jù)上述要求可暫定型號為：三菱FX2N64MT?？紤]到FX2N64MT與FX2N48MT相比價格稍微較貴。但FX2N48MT的輸入點數(shù)能不能滿足系統(tǒng)要求，但也可選用擴(kuò)展模塊比如：FX2N8EX（輸入點為8的擴(kuò)展模塊）?？紤]多方面因素：最后確定可編程控制器型號為：三菱FX2N64MT 三菱FX2N型PLC控制原理圖圖42 三菱FX2N型PLC控制原理圖 步進(jìn)電機(jī)設(shè)計在本設(shè)計中選用的步進(jìn)電機(jī)型號為：57BYG350CLSAKSML050，選配的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器型號為：3MD560。3MD560細(xì)分型三相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，采用直流1850V供電，適合驅(qū)動相電流小于6A、外經(jīng)4286毫米的三相混合式步進(jìn)電機(jī)。此驅(qū)動器采用交流伺服驅(qū)動器的電流環(huán)進(jìn)行細(xì)分控制，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動很小，低速運行平穩(wěn)，幾乎沒有振動和噪音。高速時力矩也大大高于二相混合式步進(jìn)電機(jī)，定位精度高。（1）功能簡介：純正弦電流控制，；直流供電電壓1850VDC；光電隔離信號輸入/輸出；有過壓、欠壓、過流、相間短路、過熱保護(hù)功能；八檔細(xì)分和自動半流功能；十六檔輸出相電流設(shè)置；具有相位記憶功能（電機(jī)停止5秒后再斷電，可保持電機(jī)上下電位置不變）；高啟動轉(zhuǎn)速；具有脫機(jī)命令輸入端子；電機(jī)的扭矩與它的轉(zhuǎn)速有關(guān)，而與電機(jī)每轉(zhuǎn)的步數(shù)無關(guān)[11]。廣泛適用于雕刻機(jī)、數(shù)控機(jī)床、切割機(jī)和繪圖儀等分辨率要求較高的設(shè)備上。 （2）在本系統(tǒng)中設(shè)置參數(shù)設(shè)置如表43所示。電流設(shè)定細(xì)分設(shè)定 電流值(A) SW1 SW2 SW3 SW4 OFF OFF OFF OFF OFF OFF ON OFF ON OFF OFF ON ON OFF ON ON ON ON ON ON步數(shù)/圈 SW6 SW7 SW8 200 ON ON ON 400 OFF ON ON 500 ON OFF ON 1000 OFF OFF ON 2000 ON ON OFF 4000 OFF ON OFF 5000 ON OFF OFF 1000 OFF OFF OFF表43 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置序號SW1SW2SW3SW4SW5SW6SW7SW8開關(guān)狀態(tài)ONONONONOFFOFFOFFOFF（3） 脈沖個數(shù)計算：在模擬系統(tǒng)中步進(jìn)電機(jī)左右旋轉(zhuǎn)的角度為63176。，步進(jìn)驅(qū)動器所設(shè)置的細(xì)分步參數(shù)為10000步/圈。所以PLC的Y0口產(chǎn)生脈沖數(shù)N為： 本章小結(jié)本章在確定了控制系統(tǒng)的基本設(shè)計步驟之后，詳細(xì)設(shè)計了控制系統(tǒng)的硬件部分，給出了I/O分配表、控制器接線圖，完成了PLC選型、步進(jìn)電機(jī)設(shè)計的主要工作，為產(chǎn)品的開發(fā)、生產(chǎn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計第四章中已對系統(tǒng)硬件進(jìn)行了設(shè)計，通過各類輸入輸出元器件為實現(xiàn)系統(tǒng)功能做好了準(zhǔn)備，本章利用PLC作為核心控制部件將各類元器件通過邏輯關(guān)系聯(lián)系起來，實現(xiàn)系統(tǒng)控制要求。 三菱編程軟件、模擬仿真軟件多年來，各PLC廠家都相繼開發(fā)了基于個人計算機(jī)的圖示化編程軟件，例如西門子S7200系列可編程控制器使用的STEP7 Micro/WIN32編程軟件，三菱FX2N系列PLC使用的SWOPCFXGP/WINC編程軟件等。這些軟件一般都具有編程及程序調(diào)試等多種功能，是PLC用戶不可缺少的開發(fā)工具[12]。 三菱全系列PLC仿真調(diào)試軟件GX Simulator：（1）仿真軟件的功能就是將編寫好的程序在電腦中虛擬運行，如果沒有編好的程序，是無法進(jìn)行仿真的。 所以，在安裝仿真軟件GX Simulator 6c 之前，必須先安裝編程軟件 GX Developer，并且版本要互相兼容。 　?。?）安裝好編程軟件和仿真軟件后，在桌面或者開始菜單中并沒有仿真軟件的圖標(biāo)。 因為仿真軟件被集成到編程軟件GX Developer中了，其實這個仿真軟件相當(dāng)于編程軟件的一個插件[13]。 程序設(shè)計思想本系統(tǒng)程序設(shè)計部分可分為三部分來進(jìn)行，上料機(jī)構(gòu)程序設(shè)計，搬運機(jī)械手程序設(shè)計，物料傳輸分揀程序設(shè)計。通過分別繪制三部分的流程圖可清晰的反應(yīng)出控制要求，程序執(zhí)行過程，為程序編寫做好了準(zhǔn)備工作。實現(xiàn)了系統(tǒng)的自動與半自動控制，警示燈報警等控制要求，最后將三部分程序設(shè)計按要求整合起來完成整個系統(tǒng)的程序設(shè)計。 上料機(jī)構(gòu)流程圖上料機(jī)構(gòu)的控制要求，在程序設(shè)計的時候應(yīng)注意一下幾點：（1）警示黃燈在料庫無物料與停止時都要閃爍。（2）當(dāng)放料臺有物料時，推料氣缸保持伸出狀態(tài)，同時放料臺有物料是驅(qū)動機(jī)械手程序的必備條件。上料機(jī)構(gòu)流程圖如圖51所示：警示黃燈閃爍放入物料后黃燈熄滅啟動復(fù)位 警示綠燈亮料筒光電傳感器檢測有無物料 3s后 有等待物料推出接機(jī)械手流程圖推料氣缸將工件推至放料臺放料臺光電傳感器檢測有無物料機(jī)械手將工件取走推料氣缸縮回 無有圖51 上料機(jī)構(gòu)流程圖上料機(jī)構(gòu)部分的梯形圖如圖52所示：圖52 上料機(jī)構(gòu)梯形圖 搬運機(jī)械手流程圖搬運機(jī)械手流程圖如圖53所示：圖 53 搬運機(jī)械手流程圖從圖中反應(yīng)出來搬運機(jī)械手的控制要求，在進(jìn)行搬運機(jī)械手程序設(shè)計時，首先考慮到的就是要用步進(jìn)指令進(jìn)行程序編寫，這樣程序編寫就簡單明了化了。在機(jī)械手狀態(tài)轉(zhuǎn)移的時候，要注意上一個狀態(tài)的輸出有的必須要保持，比如手爪在夾緊工件后，在沒有送到入料口之前的所有狀態(tài)手爪都必須保持夾緊[14]。程序中的難點是步進(jìn)電機(jī)控制程序的編寫，要兼顧考慮機(jī)械手復(fù)位的控制要求。在機(jī)械手控制程序的編寫加入了計數(shù)器，機(jī)械手臂只能在基準(zhǔn)位置向右旋轉(zhuǎn)一次，從而保護(hù)手臂連續(xù)旋轉(zhuǎn)對手臂上氣管，電線的破壞。搬運機(jī)械手狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖54所示：圖54 搬運機(jī)械手機(jī)構(gòu)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖機(jī)械手控制程序的編寫如 圖55所示:圖55 搬運機(jī)械手機(jī)構(gòu)梯形圖 物料傳輸分揀流程圖入料口光電傳感器檢測到物料物料傳輸分揀流程圖如圖56所示料槽傳感器檢測到有工件經(jīng)過時電機(jī)停轉(zhuǎn)變頻器接收啟動信號：三相交流異步電機(jī)以30HZ的頻率帶動皮帶正傳傳輸物料料槽一檢測為金屬物料料槽二傳感器檢測為白色物料物料為黑色物料直接將（黑色物料）傳送至三號料槽旋轉(zhuǎn)氣缸動作將（白色物料）導(dǎo)入二號槽推料氣缸動作將（金屬物料）推進(jìn)一號料槽圖 56 物料傳輸分揀流程圖從圖中反應(yīng)出物料傳輸分揀過程，當(dāng)物料進(jìn)入入料口時，PLC給變頻器一個驅(qū)動信號，實現(xiàn)了傳輸功能。在傳輸?shù)倪^程中用電感傳感器對金屬物料進(jìn)行識別，用光纖傳感器對白色物料進(jìn)行識別，沒有被識別的就是黑色物料，這樣便對三種不同物料進(jìn)行了識別，配合相應(yīng)的動作便可以實現(xiàn)著三種物料的分揀功能。料槽傳感器