【正文】 按下啟動按鈕，前伸按鈕接通，使三位四通電磁換向閥 1 的 YV1 得電，閥芯動作，手臂前伸。 （ 2）垂直手臂的下降 當水平氣缸前伸碰到前限位開關，使 YV1 斷電，手臂伸出動作停止，繼而使三位四通換向閥 2 的 YV3 得電，閥芯動作，垂直手臂執(zhí)行下降動作。 （ 3）吸物 當垂直手臂下降碰到下限 位開關， YV3 斷電，手臂下降動作停止，二位二通換向閥 4 的 YV7 得電，真空發(fā)生器動作，真空吸盤將物料吸起。 （ 4）物料檢測 當物料被吸起，檢測傳感器開始動作，判別物料顏色后決定檢測開關是否動作，進而決定物料放入位置。 （ 5）垂直手臂的上升 當真空發(fā)生器工作，經時間繼電器延時，三位四通換向閥 2 的 YV4 得電，垂直手臂的上升。 （ 6）擺動氣缸右旋 當手臂上升碰到上限位開關， YV4 斷電，手臂上升停止，三位四通換向閥 3的 YV5 得電，擺動氣缸右旋。 （ 7）垂直手臂下降 當擺動氣缸右旋碰到右限位開關， YV5 斷電，右旋停止， 三位四通換向閥 2的 YV3 得電，垂直手臂下降。 （ 8）放物 11 當手臂下降碰到下限位開關， YV3 斷電，下降停止，二位二通換向閥 4 的YV7 失電，真空發(fā)生器停止動作，吸盤將物料放下。 （ 9）垂直手臂上升 經時間繼電器延時，三位四通換向器 2 的 YV4 得電，垂直手臂上升。 （ 10）擺動氣缸左旋 當手臂上升碰到上限位開關， YV4 斷電，上升停止，三位四通換向閥 3 的YV6 得電，使擺動氣缸左旋。 （ 11）水平手臂回縮 當擺動氣缸左旋碰到左限位開關， YV6 斷電，停止左旋，三位四通換向閥 1的 YV2 得電，手臂回縮。 （ 12）回到初始位置 當水平手臂回縮碰到后限位開關， YV2 失電，回縮運動停止，機械手回到初始位置，重復以上動作。 12 第四章 控制系統(tǒng)的分析設計 機械手控制系統(tǒng)是其核心，合理的設計對于提高機械手整體的性能極其重要?？刂葡到y(tǒng)的要素包括動作順序、位置、時間、速度等。以下綜合之前對 PLC系統(tǒng)優(yōu)勢的分析，對控制系統(tǒng)進行設計。 控制系統(tǒng)的組成結構 控制系統(tǒng)的硬件一般包括 3 個部分： （ 1） 感知部分： 信息采集裝置。主要針對一些基本的內外部環(huán)境因素，及基礎的位置速度等信息的采集。 （ 2） 控制裝置：根 據感知部分采集的信息，作出相應的動作。 （ 3） 驅動部分：為了使機械手完成控制裝置執(zhí)行的動作，機械手選用各種不同的驅動方式。 傳感器的選擇 傳感器是將被檢測對象的信息變?yōu)殡娦盘柕男问捷敵?，為有效地控制系統(tǒng)的動作提供信息。本設計需要位置檢測裝置和視覺傳感器。 位置檢測裝置 在本設計中，當機械手執(zhí)行左旋 /右旋，前伸 /回縮，上升 /下降等動作時，應有相應的位置檢測裝置檢測動作是否到位。 這里用 行程開關 作為 位置檢測裝置，用 來 控制機械設備的行程及限位保護。 視覺傳感器 機械手視覺傳感器 模仿人眼睛的功能，能夠對不同的物體進行識別，本機械手采用顏色傳感器，根據物料不同的顏色，對物料進行分揀。 目前，用于顏色識別的傳感器主要有色標傳感器和 RGB（紅綠藍）顏色傳感器。 RGB 顏色傳感器具有抗噪聲干擾能力強，外圍電路簡單，空間利用率高，組裝成本低等優(yōu)點 ，并且 根據前面的介紹和比較，便于 PLC 控制系統(tǒng)的簡單化，控制系統(tǒng)更容易實現(xiàn)，因此選擇 RGB 顏色傳感器。 13 控制系統(tǒng) PLC的選型及控制原理 PLC 控制系統(tǒng)設計的基本原則 1. PLC 機型 的選擇 PLC 機型選擇 首要條件是要滿足設計要 求的功能，且要 維護方便， 成本低 。選擇時主要考慮以下幾點： （ 1） 確定 合理的結構型式 PLC 主要有整體式和模塊式兩種結構型式。整體式 結構簡單 ，且體積相對較??；而模塊式 可 擴展， 使用靈活方便 ,但較復雜。故此簡單的結構選擇整體試PLC。 (2) 確定合理的安裝方式 PLC 系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠程 I／ O 式以及多臺 PLC 聯(lián)網的分布式。 在工廠小批量生產中降低成本是很重要的，所以 需要增設驅動器和電源 的 遠程 I／ O 式和 必須要附加通訊模塊 的 多臺 PLC 聯(lián)網的分布式 都不是很適合。因此選擇集中式的安裝方式。 （ 3) 滿足 相應 的功能 要求 此系統(tǒng)要求對機械手執(zhí)行系統(tǒng)實現(xiàn)開關量控制，對于 一般小型 PLC 開關量控制 均 可滿足。 此系統(tǒng)只需用開關量控制，選用一般小型 PLC 即可。 (4) 滿足 響應速度 要求 不同 功能的機械手要對 PLC 響應速度一般不同，如果某些特殊信號對響應速度有嚴格要求，那就要 慎重考慮。 本系統(tǒng)對 PLC 響應速度沒 特殊的要求 ，不需要 選用 高速模塊。 (5) 滿足 系統(tǒng)可靠性要求 本系統(tǒng)選用 一般系統(tǒng) PLC 能夠滿足要求，不需要考慮太多此方面的問題。 2. 確定 PLC 的 容量 PLC 的容量包括 I／ O 點數(shù)和用戶存儲容量兩個方面。 （ 1）確定系統(tǒng) 的實際輸入點數(shù) 14 系統(tǒng)有 啟動按鈕 SF 停止按鈕 SF檢測開關 BG0、前限位開關 BG 后限位開關 BG下限位開關 BG上限位開關 BG 右限位開關 1 BG右限位開關2 BG左限位開關 BG7 共有 10 個輸入點。 (2）確定系統(tǒng)的實際輸出點數(shù) 系統(tǒng)有手臂左旋、右旋、伸出、縮回、上升、下降、吸 /放物的電磁閥動作，原位指示燈 ，一 共 8 個輸出點。 (3）確定應選擇 PLC 的點數(shù) 在滿足控制要求 和對 I／ O 點留有一定的裕量 的前提下 ，應合理選用 PLC 的I／ O 點的數(shù)量。 (4）根據 I/O 點數(shù)和效能的不同有 5 種不同結構 配置的品種，即 1) CPU221:6 輸入 /4 輸出，無擴展能力 2） CPU222:8 輸入 /6 輸出，可擴展 2 模塊 3） CPU224:14 輸入 /10 輸出，可擴展 7 個模塊，有內置時鐘，功能更強，是使用最多的 s7200 產品 4） CPU224XP:較 CPU224 有所升級，存儲量和功能都有提升，增加了 2 輸入/1 輸出的模擬量單元和一個通信口 5） CPU226:24 輸入 /16 輸出存儲量達到 10,有 2 個通信口，適用于點數(shù)多、要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。 (5） I/O 擴展模塊 1) 輸入擴展模塊 EM221: 共有 3 種產品， 即 8 點和 16 點 DC、 8 點 AC 2) 輸出擴展模塊 EM222： 共有 5 種產品， 即 8 點 DC 和 4 點 DC（ 5A)、 8 點 AC、 8 點繼電器和 4 點繼電器 (10A)。 3) 輸入 /輸出混合模塊 EM223： 共有 8 種產品。 4 點（ 8 點、 16 點、 32點） DC 輸入 /4 點（ 8 點、 16 點、 32 點） DC 輸出和 4 點（ 8 點、 16 點、 32 點）繼電器輸出。 4) 模擬量輸入擴展模塊 EM231。 5) 模擬量輸出擴展模塊 EM232。 6) 模擬量輸入 /輸出擴展模塊 EM235。 15 本課題控制系統(tǒng)有 10 個輸入， 8 個輸出，因此在考慮裕量的基礎上選用CPU224 模塊，不用擴展模塊。 PLC 種類及型號選擇 如今 PLC 種類主要有西門子、三菱、 OMRON、 FANAC、東芝等。根據前面確定的 PLC 點數(shù)：實際輸入點 10 點，實際輸出點 8 點，綜合對比各型號，最終選擇西門子 型號 為 s7200 的小型 PLC