FX2N型PLC控制的物料自動(dòng)分揀裝置畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、FX-2N型PLC控制的物料自動(dòng)分揀裝置 摘 要 PLC已在現(xiàn)代自動(dòng)控制中得到了廣泛的應(yīng)用，本次設(shè)計(jì)基于THJDZH-1物料自動(dòng)分揀裝置的基礎(chǔ)上，應(yīng)用三菱PLC對(duì)裝置進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)其原有的功能。物料自動(dòng)分揀裝置THJDZH-1是模擬自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)部分過(guò)程的微縮模型，是由供料單元、機(jī)械手搬運(yùn)單元和分揀單元組成。由供料單元把物料送到機(jī)械手搬運(yùn)單元處，再由機(jī)械手搬運(yùn)單元使用物料送給分揀單元，當(dāng)機(jī)械手搬運(yùn)單元送來(lái)的物料到位后，并為分揀單元入料口光電傳感器檢測(cè)到時(shí)，使機(jī)械手動(dòng)作，機(jī)械手把物料搬運(yùn)到傳送帶上并為光電傳感器檢測(cè)到時(shí)，即啟動(dòng)變頻器，使傳送帶電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，物料開(kāi)始進(jìn)入分揀區(qū)進(jìn)行分揀。T

2、HJDZH-1使用了PLC控制、傳感器、位置控制、電氣控制和氣動(dòng)等技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)不同材料的自動(dòng)分揀和歸類(lèi)功能，并可配置監(jiān)控軟件由上位機(jī)監(jiān)控。 經(jīng)過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)滿(mǎn)足要求實(shí)現(xiàn)的功能。 關(guān)鍵詞 PLC 傳感器 物料分揀 機(jī)械手 I 目 錄 引 言 1 第一章 THJDZH-1物料自動(dòng)分揀裝置的PLC控制 2 1. PLC程序控制要求 2 第二章 裝置的組成部分 3 2.1 上料機(jī)構(gòu) 3 2.2 搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu) 4 2.3 分揀機(jī)構(gòu) 5 第三章 PLC對(duì)裝置的控制原理和方法 6 3.1 步進(jìn)電機(jī)的PLC控制 6 3.2 P

3、LC對(duì)變頻器控制方法及原理 8 3.3 輸入端的接線(xiàn)及原理 9 第四章 氣動(dòng)原理圖與主要?dú)鈩?dòng)元件 12 4.1 氣動(dòng)回路的主要部件 12 4.2 氣動(dòng)原理圖 13 第五章 硬件設(shè)計(jì) 14 5.1 PLC的選擇 14 5.2 PLC的外部接線(xiàn)圖 15 第六章 軟件設(shè)計(jì) 16 6.1 裝置的運(yùn)行流程 16 6.2 梯形圖程序 17 第七章 調(diào)試 19 7.1 安裝調(diào)試 19 7.2 軟件的調(diào)試 19 參考文獻(xiàn) 24 附　錄 25 II 引 言 隨著PLC邏輯控制功能、運(yùn)動(dòng)控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能等多功能控制

4、器技術(shù)的發(fā)展，在工業(yè)控制中得到了廣泛的運(yùn)用。長(zhǎng)期以來(lái)，PLC始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。對(duì)于I/O點(diǎn)數(shù)多，且點(diǎn)數(shù)分散的控制系統(tǒng)，可通過(guò)PLC網(wǎng)絡(luò)通信功能實(shí)現(xiàn)控制要求，實(shí)現(xiàn)PLC的遠(yuǎn)程控制。 由于PLC已成為當(dāng)代自動(dòng)控制的一種重要的控制方式，那么如何正確高效把PLC運(yùn)用到實(shí)際的生產(chǎn)中，對(duì)于我們大專(zhuān)畢業(yè)生尤為重要。所以本文介紹的THJDZH-1物料自動(dòng)分揀裝置是由PLC編程控制的工業(yè)自動(dòng)生產(chǎn)的部分微縮模型，通過(guò)對(duì)它的重新編程設(shè)計(jì)控制，對(duì)于PLC的運(yùn)用有了整體的理解，例如，I/O口的連接，根據(jù)PLC的I/O口結(jié)構(gòu)形式選擇何種傳感器等。

5、物料自動(dòng)分揀裝置的PLC選為三菱Fx2n系列的PLC，主要運(yùn)用于對(duì)變頻器，步進(jìn)電機(jī)，電磁閥等器件的控制。完成此次設(shè)計(jì)對(duì)使用三菱PLC有了整體認(rèn)識(shí)，如I/O端傳感器與輸出設(shè)備的連接，梯形圖的編制等都得到了提高，為以后在工作中使用PLC打下了基礎(chǔ)。 1 第一章 物料自動(dòng)分揀裝置的PLC控制 1. PLC程序控制要求 （1）上料機(jī)構(gòu) 在復(fù)位完成后，按下“啟動(dòng)”按鈕，料筒光電傳感器檢測(cè)到有工件時(shí)，推料氣缸將工件推出至存放料臺(tái)后，推料氣缸縮回，若3秒鐘后，料筒檢測(cè)光電傳感器仍未檢測(cè)到工件，則說(shuō)明料筒內(nèi)無(wú)物料，這時(shí)警示黃燈閃爍，放入物料后熄滅；機(jī)械手將工件取走后，推料氣缸再次將工件推出至

6、存放料臺(tái)后，重復(fù)上述動(dòng)作。 （2）搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu) 當(dāng)存放料臺(tái)檢測(cè)光電傳感器檢測(cè)物料到位后，機(jī)械手手臂前伸，手臂伸出限位傳感器檢測(cè)到位后，延時(shí)0.5秒，手爪氣缸下降，手爪下降限位傳感器檢測(cè)到位后，延時(shí)0.5秒，氣動(dòng)手爪抓取物料,手爪夾緊限位傳感器檢測(cè)到夾緊信號(hào)后；延時(shí)0.5秒，手爪氣缸上升，手爪提升限位傳感器檢測(cè)到位后，手臂氣缸縮回，手臂縮回限位傳感器檢測(cè)到位后；手臂向右旋轉(zhuǎn)，手臂旋轉(zhuǎn)一定角度后，手臂前伸，手臂伸出限位傳感器檢測(cè)到位后，手爪氣缸下降，手爪下降限位傳感器檢測(cè)到位后，延時(shí)0.5秒，氣動(dòng)手爪放開(kāi)物料,手爪氣缸上升，手爪提升限位傳感器檢測(cè)到位后，手臂氣缸縮回，手臂縮回限位傳感器檢測(cè)到

7、位后，手臂向左旋轉(zhuǎn)，等待下一個(gè)物料到位，重復(fù)上面的動(dòng)作。在完成分揀后，再將物料放入輸送線(xiàn)上。 （3）分揀機(jī)構(gòu) 當(dāng)入料口光電傳感器檢測(cè)到物料時(shí)，變頻器接收啟動(dòng)信號(hào)，三相交流異步電機(jī)以30HZ的頻率正轉(zhuǎn)運(yùn)行，皮帶開(kāi)始輸送工件，當(dāng)料槽一到位檢測(cè)傳感器檢測(cè)到金屬物料時(shí)，推料一氣缸動(dòng)作，將金屬物料推入一號(hào)料槽，料槽檢測(cè)傳感器檢測(cè)到有工件經(jīng)過(guò)時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止；當(dāng)料槽二檢測(cè)傳感器檢測(cè)到白色物料時(shí)，旋轉(zhuǎn)氣缸動(dòng)作，將白色物料導(dǎo)入二號(hào)料槽，料槽檢測(cè)傳感器檢測(cè)到有工件經(jīng)過(guò)時(shí)，旋轉(zhuǎn)氣缸轉(zhuǎn)回原位，同時(shí)電動(dòng)機(jī)停止；當(dāng)物料為黑色物料直接導(dǎo)入三號(hào)料槽，料槽檢測(cè)傳感器檢測(cè)到有工件經(jīng)過(guò)時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止。 （4）啟動(dòng)、停止、復(fù)

8、位、警示 系統(tǒng)上電后，按下“復(fù)位”按鈕后系統(tǒng)復(fù)位，將存放料臺(tái)、皮帶上的工件清空，按下“啟動(dòng)”按鈕，警示綠燈亮，缺料時(shí)警示黃燈閃爍；放入工件后設(shè)備開(kāi)始運(yùn)行，不得人為干預(yù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以免影響設(shè)備正常運(yùn)行。按下“停止”按鈕，所有部件停止工作，警示紅燈亮，缺料警示黃閃爍。 （5）然斷電的處理 突然斷電，設(shè)備停止工作。電源恢復(fù)后，按下“復(fù)位”按鈕，再按下“啟動(dòng)”按鈕。 2 第二章 裝置的組成部分 2.1 上料機(jī)構(gòu) 圖2-1 上料機(jī)構(gòu)圖 (1) 光電傳感器：物料檢測(cè)傳感器為光電漫反射型傳感器，檢測(cè)到有物料時(shí)推料氣缸將物料推出到存放料臺(tái)，有物料時(shí)為PLC提供一個(gè)輸入信號(hào)。 (2

9、) 推料氣缸：依次將工件推到存放料臺(tái)上，由單相電控氣閥控制。 (3) 警示燈：在設(shè)備停止時(shí)警示紅燈亮，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)警示綠燈，在無(wú)物料時(shí)警示黃燈閃爍。 (4) 儲(chǔ)料筒：用于存放Ф32mm的圓柱形工件，料筒側(cè)面有觀察槽。 (5) 安裝支架：用于安裝工件庫(kù)和推料氣缸。 3 2.2 搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu) 圖2-2 機(jī)械手搬運(yùn)機(jī)構(gòu)圖 (1) 氣動(dòng)手爪：完成工件的抓取動(dòng)作，由雙向電控閥控制，手爪夾緊時(shí)磁性傳感器有信號(hào)輸出，磁性開(kāi)關(guān)指示燈亮。 (2)雙導(dǎo)桿氣缸：控制機(jī)械手臂伸出、縮回，由電控氣閥控制。 (3) 單桿氣缸：控制氣動(dòng)手爪的提升、下降，由電控氣閥控制。 (4) 電感

10、傳感器：機(jī)械手臂左擺或右擺到位后，電感傳感器有信號(hào)輸出。（接線(xiàn)注意棕色接“+”、藍(lán)色接“-”、黑色接“輸出”）。 (5) 磁性傳感器：用于氣缸的位置檢測(cè)。當(dāng)檢測(cè)到氣缸準(zhǔn)確到位后將給PLC發(fā)出一個(gè)到位信號(hào)。（磁性傳感器接線(xiàn)時(shí)注意藍(lán)色接“-”，棕色接“PLC輸入端”）。 (6) 步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器：用于控制機(jī)械手手臂的旋轉(zhuǎn)。通過(guò)脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行精確定位。 4 2.3 分揀機(jī)構(gòu) 圖2-3 分揀機(jī)構(gòu)圖 (1)光電傳感器：當(dāng)有物料放入時(shí)，給PLC一個(gè)輸入信號(hào)。（接線(xiàn)注意棕色接“+”、藍(lán)色接“-”、黑色接“輸出”）。 (2)入料口：物料入料位置定位。 (3)電感式傳感器：檢測(cè)金屬材料，

11、檢測(cè)距離為2~5mm（接線(xiàn)注意棕色接“+”、藍(lán)色接“-”、黑色接“輸出”）。 (4)光纖傳感器：用于檢測(cè)非金屬的白色物料，檢測(cè)距離為3~8mm，檢測(cè)距離可通過(guò)傳感器放大器的電位器調(diào)節(jié)。（接線(xiàn)注意棕色接“+”、藍(lán)色接“-”、黑色接“輸出”）。 (5)1號(hào)料槽：用于放置金屬物料。 (6)2號(hào)料槽：用于放置白色尼龍物料。 (7)3號(hào)料槽：用于放置黑色尼龍物料。 (8)推料氣缸：將物料推入料槽，由單向電控氣閥控制。 (9)導(dǎo)料氣缸：在檢測(cè)到有白色物料時(shí)，將導(dǎo)料塊旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)的位置。 (10)皮帶輸送線(xiàn)：由三相交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，將物料輸送到相應(yīng)的位置。 (11)三相異步電動(dòng)機(jī)：驅(qū)動(dòng)傳送帶

12、轉(zhuǎn)動(dòng)，由變頻器控制。 5 第三章 PLC對(duì)裝置的控制原理和方法 3.1步進(jìn)電機(jī)的PLC控制 3.1.1步進(jìn)電機(jī)的控制原理 PLC通過(guò)對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)出特定信號(hào)，從而對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的PUL、DIR、ENA與PLC的輸出端連接起來(lái)，PLC輸出特定的信號(hào)通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器使得步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、啟動(dòng)、停止、定位等控制。如圖所示，PLC向PUL端口輸送脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器收到一個(gè)脈沖信號(hào)則控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一個(gè)步距，DIR端口輸入高低電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，ENA端口輸入高低電平，控制電機(jī)的開(kāi)和關(guān)。 圖3-1 步進(jìn)電機(jī)控制示意圖 3.1.2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器3

13、MD560 （1）概述 3MD560細(xì)分型三相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，采用直流18-50V供電，適合驅(qū)動(dòng)相電流小于6A、外徑42-86毫米三相混合式步進(jìn)電機(jī)。此驅(qū)動(dòng)器采用交流伺服驅(qū)動(dòng)器的電流環(huán)節(jié)進(jìn)行細(xì)分控制，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)很小，低速運(yùn)行平穩(wěn)，震動(dòng)和噪音小，定位精度高。（細(xì)分電流和步距角都通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)組合進(jìn)行調(diào)整的） （2）接線(xiàn)信號(hào)功能 PUL+ PLC- 脈沖控制信號(hào)：控制電機(jī)運(yùn)行步數(shù)。 DIR+ DIR- 方向控制信號(hào)：TTL電平信號(hào)，高低電平控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向。 ENA+ ENA- 使能信號(hào)： 此輸入信號(hào)用于使能/禁止，ENA+接電源時(shí)，ENA-高電平使能，低電平驅(qū)動(dòng)器不能工作。

14、 6 （3）接線(xiàn)原理圖 圖3-2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與PLC接線(xiàn)圖 3.1.3步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)區(qū)的細(xì)分 細(xì)分就是對(duì)電機(jī)的步距角進(jìn)行選擇，應(yīng)編程的需要電機(jī)步距為10000步/轉(zhuǎn)，根據(jù)細(xì)分表，只需將撥碼開(kāi)關(guān)的SW6、SW7、SW8分別打到OFF、OFF、OFF即可完成設(shè)定。 表3-1 步進(jìn)電機(jī)細(xì)分表 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 O

15、FF OFF 10000 OFF OFF OFF 7 3.2 PLC對(duì)變頻器控制方法及原理 3.2.1 變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn) 三相異步電機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)有著非常明顯的節(jié)能、增產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量的效果，節(jié)電率一般在 10%～30%，有的高達(dá)40%，更重要的是生產(chǎn)中的一些技術(shù)難點(diǎn)也得到了解決。變頻調(diào)速技術(shù)作為新技術(shù)，同基礎(chǔ)技術(shù)和節(jié)能技術(shù)一樣，已經(jīng)滲透到經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的所有技術(shù)部門(mén)中。變頻調(diào)速技術(shù)使得三相異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)調(diào)速，讓三相異步電動(dòng)機(jī)的使用性能得到了改善。 3.2.2控制方法 利用變頻器的外部端子對(duì)變頻器進(jìn)行控制，首先將變頻器的運(yùn)行頻率設(shè)定為裝置要求的30Hz，然后調(diào)整變頻

16、器的內(nèi)部參數(shù)的控制方式調(diào)整為外端子控制，如下圖，我們主要是STF正轉(zhuǎn)、STR反轉(zhuǎn)、RH高速、RM中速、RL低速、SD公共端這六個(gè)端頭對(duì)變頻器進(jìn)行控制，例如開(kāi)關(guān)S1接通時(shí)變頻器就按設(shè)定控制電機(jī)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)運(yùn)行（就和按下RUN按鈕相同），開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)時(shí)變頻器控制電機(jī)停止，利用PLC代替開(kāi)關(guān)S1就可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程控制。 圖3-3 變頻器外部端子控制原理 8 3.3 輸入端的接線(xiàn)及原理 3.3.1 概述 PLC的數(shù)字量輸入接口并不復(fù)雜，我們都知道PLC為了提高抗干擾能力，輸入接口都采用光電耦合器來(lái)隔離輸入信號(hào)與內(nèi)部處理電路的傳輸。目前PLC數(shù)字量輸入端口一般分單端共點(diǎn)與雙端輸入，單端共點(diǎn)（CO

17、M）的接口有光電耦合器正極共點(diǎn)與負(fù)極共點(diǎn)之分，日系PLC通常采用正極共點(diǎn)，歐系PLC通常采用負(fù)極共點(diǎn)；為了能靈活使用又發(fā)展了單端共點(diǎn)（S/S）可選型，根據(jù)需要單端共點(diǎn)可以接負(fù)極也可以接正極。 3.3.2 PLC的輸入端的類(lèi)型 PLC的數(shù)字量輸入端子，按電源分直流和交流，按輸入接口分類(lèi)由單端共點(diǎn)輸入和雙端輸入，單端共點(diǎn)接電源正極為SINK（拉電流），單端共點(diǎn)接電源負(fù)極為SRCE（灌電流）。 表3-2 PLC的輸入端子的種類(lèi) 3.3.3 PLC與傳感器的連接 本裝采用的是三菱PLC Fx2N系列的，日系PLC為單端共點(diǎn)接電源正極為SINK（拉電流），SINK漏型為電流從輸入端流出，那

18、么輸入端與電源負(fù)極相連即可，說(shuō)明接口內(nèi)部的光電耦合器為單端共點(diǎn)為電流正極，可接NPN型傳感器。 （1）有源三線(xiàn)制傳感器的接線(xiàn)方法 有源三線(xiàn)制傳感器 （電感接近開(kāi)關(guān)、電容接近開(kāi)關(guān)、霍爾接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等）直流有源三線(xiàn)制接近開(kāi)關(guān)與光電開(kāi)關(guān)輸出管使用三極管輸出，因此傳感器分NPN和PNP輸出，也有的是四線(xiàn)制，有雙NPN或雙PNP，只是狀態(tài)剛好相反，也有NPN和PNP結(jié)合的四線(xiàn)制輸出。 9 圖3-4 有源三線(xiàn)制NPN輸出傳感器 傳感器引出線(xiàn)的接線(xiàn)方法：棕色表示 “+”接“24V+” ，藍(lán)色表示“-”接“24V-”， 黑色表示“輸出”接“PLC的輸入端”。 由于，單端共點(diǎn)SI

19、NK輸入接線(xiàn)（內(nèi)部共點(diǎn)端子COM→24V+，外部共線(xiàn)→24V-）。那么，棕色線(xiàn)接內(nèi)部共點(diǎn)端子，藍(lán)色線(xiàn)接外部共線(xiàn)，黑色線(xiàn)接PLC的輸入端子。一旦傳感器受到信號(hào)，就會(huì)接通PLC的X0端口輸入信號(hào)。如圖下所示： 圖3-5 有源三線(xiàn)制NPN輸出傳感器與PLC輸入的連接 （2）有源兩線(xiàn)制傳感器的接法 有源兩線(xiàn)傳感器（接近開(kāi)關(guān)、有源舌簧磁性開(kāi)關(guān)）此傳感器的特點(diǎn)就是兩根線(xiàn)，傳感器輸出端導(dǎo)通后，為了保證電路正常工作需要一個(gè)保持電壓來(lái)維持電路工作，通常在3.5-5V之間，靜態(tài)泄露電流要小于1mA，這個(gè)參數(shù)很重要，如果過(guò)大，在傳感器沒(méi)有信號(hào)輸出時(shí)，就使得PLC的輸入端的光電耦合器導(dǎo)通，發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào)使裝

20、置誤動(dòng)作。直流兩線(xiàn)制接近開(kāi)關(guān)分為二極管極性保護(hù)與橋整流極性保護(hù)，前者在接PLC時(shí)需要注意極性，后者就不需要注意極性。有源舌簧磁性開(kāi)關(guān) 10 主要用在氣缸是做位置檢測(cè)，由于需要信號(hào)指示，內(nèi)部有雙向二極管回路，因此也不需要注意極性。 圖3-6 有源兩線(xiàn)制傳感器 傳感器引出線(xiàn)的接線(xiàn)方法：棕色表示 “+”接“PLC的輸入端” ，藍(lán)色表示“-”接“24V-” 。 由于，單端共點(diǎn)SINK輸入接線(xiàn)（內(nèi)部共點(diǎn)端子COM→24V+，外部共線(xiàn)→24V-）。那么，棕色線(xiàn)接內(nèi)部共點(diǎn)端子，藍(lán)色線(xiàn)接外部共線(xiàn)。如圖下所示： 圖3-7 有源兩線(xiàn)制傳感器與PLC輸入端的連接 3.3.4小結(jié) PL

21、C輸入接口電路形式和外接元件（傳感器）輸出信號(hào)形式的多樣性，因此在PLC輸入模塊接線(xiàn)前必要了解PLC輸入電路形式和傳感器輸出信號(hào)的形式，才能確保PLC輸入模塊接線(xiàn)正確無(wú)誤，為后期的編程工作和系統(tǒng)穩(wěn)定奠定基礎(chǔ)。 11 第四章 氣動(dòng)原理圖與主要?dú)鈩?dòng)元件 4.1 氣動(dòng)回路的主要部件 氣動(dòng)執(zhí)行元件：?jiǎn)螚U氣缸、薄型氣缸、氣動(dòng)手爪、導(dǎo)桿氣缸、雙導(dǎo)桿氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸。 氣動(dòng)控制元件：?jiǎn)坞娍仉姶艙Q向閥、雙電控控電磁換向閥。 (1)氣缸 氣缸的正確運(yùn)動(dòng)使物料到達(dá)相應(yīng)的位置，只要交換進(jìn)出氣的方向就能改變氣缸的伸出（縮回）運(yùn)動(dòng)，氣缸兩側(cè)的磁性開(kāi)關(guān)可以識(shí)別氣缸是否已經(jīng)運(yùn)動(dòng)到位。 圖4-1

22、 氣缸示意圖 (2)雙向電磁閥 雙向電磁閥用來(lái)控制氣缸進(jìn)氣和出氣，從而實(shí)現(xiàn)氣缸的伸出、縮回運(yùn)動(dòng)。 圖4-2 雙電控電磁換向閥示意圖 (3)單向電磁閥 單向電磁閥用來(lái)控制氣缸單向運(yùn)動(dòng)，控制實(shí)現(xiàn)氣缸的伸出、縮回運(yùn)動(dòng)。與雙向電磁閥的區(qū)別在雙向電磁閥初始位置是任意的，可以控制兩個(gè)位置，而單向電磁閥初始位置是固定的，只能控一個(gè)方向。 圖4-3 單電控電磁換向閥示意圖 12 (4)氣動(dòng)手指 氣動(dòng)夾爪是能實(shí)現(xiàn)各種抓取功能，是現(xiàn)代器氣動(dòng)機(jī)械手的關(guān)鍵部件。雙作用結(jié)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)雙向抓取，抓取力矩恒定。 圖4-4 氣動(dòng)手指示意圖 4.2 氣動(dòng)原理圖 圖4-5 自動(dòng)分揀裝

23、置氣動(dòng)原理圖 13 第五章 硬件設(shè)計(jì) 5.1 PLC的選擇 根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)合理選擇PLC，由表5-1可知輸入使用21點(diǎn)，輸出使用14點(diǎn)，考慮到以后使用中的升級(jí)、添加功能的需要，點(diǎn)數(shù)應(yīng)略多于現(xiàn)用的點(diǎn)數(shù)，裝置帶有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，要求輸出脈沖信號(hào)；根據(jù)上述要求，選擇三菱FX2N-48MT型號(hào)的PLC作為自動(dòng)分揀裝置所用器件。 表5-1 I/O地址分配及功能說(shuō)明表 序號(hào) PLC 地址 名稱(chēng)及功能說(shuō)明 序號(hào) PLC地址 名稱(chēng)及功能說(shuō)明 1 X0 啟動(dòng)按鈕 1 Y0 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器PUL- 2 X1 停止按鈕 2 Y1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器DIR-

24、3 X2 復(fù)位按鈕 3 Y2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器ENA- 4 X3 物料檢測(cè)光電傳感器 4 Y3 物料推出 5 X4 物料推出檢測(cè)光電傳感器 5 Y4 手臂伸出 6 X5 推料伸出限位傳感器 6 Y5 手爪下降 7 X6 推料縮回限位傳感器 7 Y6 手爪夾緊 8 X7 手臂伸出限位傳感器 8 Y7 手爪松開(kāi) 9 X10 手臂縮回限位傳感器 9 Y10 推料氣缸 10 X11 手爪下降限位傳感器 10 Y11 導(dǎo)料氣缸 11 X12 手爪提升限位傳感器 11 Y12 警示紅燈 12 X13

25、 手爪夾緊限位傳感器 12 Y13 警示綠燈 13 X14 機(jī)械手基準(zhǔn)傳感器 13 Y14 警示黃燈 14 X15 推料一伸出限位傳感器 14 Y20 變頻器STF 15 X16 推料一縮回限位傳感器 16 X17 導(dǎo)料轉(zhuǎn)出限位傳感器 17 X20 導(dǎo)料原位限位傳感器 18 X21 入料檢測(cè)光電傳感器 19 X22 料槽一檢測(cè)傳感器 20 X23 料槽二檢測(cè)傳感器 21 X24 分揀槽檢測(cè)光電傳感器 14 5.2 PLC的外部接

26、線(xiàn)圖 圖5-1 PLC的外部接線(xiàn)圖 15 第六章 軟件設(shè)計(jì) 6.1 裝置的運(yùn)行流程 裝置上電后，按下“復(fù)位”按鈕對(duì)其進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位之后點(diǎn)動(dòng)“啟動(dòng)”按鈕，使裝置進(jìn)入工作狀態(tài),綠燈亮起。上料機(jī)構(gòu)的物料檢測(cè)光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到物料后，使推料氣缸伸出把物料推到指定位置后縮回，待機(jī)械手將物料拿走后，再補(bǔ)充物料。機(jī)械手把到位的物料抓起，旋轉(zhuǎn)一定的角度，如果這時(shí)分揀機(jī)構(gòu)的傳送帶上沒(méi)有物料，那么機(jī)械手就將物料放到傳送帶上，再回去爪取物料，如果傳送帶上還有物料存在，那么機(jī)械手在轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度后，停止等待，直到傳送帶上的物料進(jìn)人分揀料槽后，再將物料放上傳送帶，物料到達(dá)傳送帶時(shí)，傳送帶上

27、的光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到物料，使傳送帶電機(jī)啟動(dòng)，傳送帶將物料送到第一個(gè)檢測(cè)位置如果傳感器檢測(cè)物料為金屬就會(huì)氣缸把物料推入1號(hào)料槽，傳送帶停止，如果不是金屬，物料就會(huì)到達(dá)第二個(gè)檢測(cè)位置，如果檢測(cè)到物料是白色，那么擺動(dòng)氣缸將物料攔下使其進(jìn)入第二個(gè)料槽，如果不是物料會(huì)自動(dòng)進(jìn)入第三個(gè)料槽，在物料竟然料槽后傳送帶停止。裝置運(yùn)行期間按下停止按鈕會(huì)使裝置停止，紅燈亮起，再次啟動(dòng)需要先復(fù)位。無(wú)物料是黃燈閃爍。 圖6-1 裝置運(yùn)行流程圖 16 6.2 梯形圖程序 17 18 第七章 調(diào)試 7.1安裝調(diào)試 自動(dòng)分揀裝置由上料機(jī)構(gòu)、機(jī)械手搬運(yùn)機(jī)構(gòu)、分揀機(jī)構(gòu)三部分組成，上料機(jī)構(gòu)

28、主要是檢測(cè)到的物料后，使推料氣缸把物料推到指定位置和裝置的運(yùn)行指示，加入物料看光電開(kāi)關(guān)是否檢測(cè)到，檢測(cè)到后推料氣缸能否把加人的物料推到指定工位，如不能，原因很可能是安裝位置不當(dāng)造成的。裝置中的氣缸的動(dòng)作速度都能通過(guò)該缸上的節(jié)流閥調(diào)節(jié)。機(jī)械手搬運(yùn)機(jī)構(gòu)主要?dú)鈩?dòng)系統(tǒng)和步進(jìn)電機(jī)組成，機(jī)械手的定向是由電感式傳感器檢測(cè)機(jī)械手的基準(zhǔn)位置，只有機(jī)械手定位無(wú)誤后，才能準(zhǔn)確的將物料抓取，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分決定了電機(jī)的步距，步數(shù)由程序控制，所以驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分應(yīng)與程序?qū)?yīng)，否則會(huì)使與步進(jìn)電機(jī)相連的機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)的角度不準(zhǔn)。氣動(dòng)元件的位置反饋信號(hào)是否正常，氣動(dòng)元件的位置反饋信號(hào)是PLC的輸入信號(hào)，再者氣動(dòng)元件工作需要一定的

29、氣壓，氣壓不能達(dá)到要求，可能是漏氣和氣壓發(fā)生器沒(méi)有工作造成的。分揀機(jī)構(gòu)主要對(duì)物料進(jìn)行分揀入庫(kù)，檢測(cè)到物料為金屬物料時(shí)，推料氣缸能否快速準(zhǔn)確的將物料推入指定料槽，光纖傳感器在一定范圍內(nèi)只對(duì)白色物料有反應(yīng)，光纖傳感器安裝在合適的距離下才能發(fā)出正確的信號(hào)，才能正確的判別出物料的顏色。由于三個(gè)部分為一個(gè)整體，正確合理的安裝位置才能使得各機(jī)構(gòu)可靠的運(yùn)行。 7.2軟件的調(diào)試 由于GX-Developer編程軟件無(wú)法完成軟件仿真，本裝置要求的FX2N-48MT型號(hào)的PLC沒(méi)有，則用FX2N-48MR型號(hào)的PLC完成模擬調(diào)試。軟件調(diào)試是用模擬運(yùn)行流程的辦法用按鈕、開(kāi)關(guān)等器件代替各種傳感器發(fā)出信號(hào)，觀察輸出

30、情況是否與要求一致。因?yàn)槌绦蛑杏休^高的脈沖輸出，F(xiàn)X2N-48MR無(wú)法達(dá)到，所以在調(diào)試過(guò)程中的程序中的參數(shù)都有調(diào)低，但不影響程序本身的調(diào)試。 該程序是一個(gè)整體式的結(jié)構(gòu)，大體可以分為三個(gè)部分但是又不能完全被分開(kāi)三者是相互聯(lián)系的。調(diào)試時(shí)由三個(gè)部分按裝置動(dòng)作流程交替進(jìn)行，經(jīng)過(guò)模擬調(diào)試結(jié)果完全滿(mǎn)足第一章提出的要求。部分調(diào)試說(shuō)明如下： ①無(wú)物料報(bào)警調(diào)試 當(dāng)物料檢測(cè)光電傳感器X3沒(méi)有信號(hào)輸出時(shí)延時(shí)三秒后T0動(dòng)作接通Y14， 19 M8013使得Y14按一秒的頻率接通和斷開(kāi)。加入物料X3檢測(cè)到信號(hào)停止輸出。 ②機(jī)械手調(diào)試 機(jī)械手夾持物料，機(jī)械手基準(zhǔn)傳感器X14有信號(hào)輸出，說(shuō)明機(jī)械手處于基準(zhǔn)位置

31、，機(jī)械手伸出只能使得Y6接通氣動(dòng)手指夾緊工件，夾緊后縮回。 20 ③步進(jìn)電機(jī)控制調(diào)試 由于氣動(dòng)手指已經(jīng)將物料夾緊，所以手指夾緊限位傳感器X13有信號(hào)輸出，當(dāng)手臂縮回到位會(huì)使X10動(dòng)作將17（1750）送PLSY脈沖輸出指令輸出17（1750）個(gè)脈沖，同時(shí)使步進(jìn)電機(jī)氣動(dòng)器ENA和DIR接通使步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，脈沖發(fā)送完成后特殊輔助繼電器M8029動(dòng)作是步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn)。 ④物料分揀調(diào)試 入料檢測(cè)光電傳感器X21檢測(cè)到機(jī)械手搬來(lái)的物料，Y20輸出傳送帶動(dòng)作，物料到達(dá)第一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，料槽一檢測(cè)傳感器Y22對(duì)物料進(jìn)行檢查，由于Y22為電感式傳感器，只對(duì)金屬有反應(yīng)，Y22有信號(hào)輸出，使Y10

32、動(dòng)作把物料送入1號(hào)料槽內(nèi)，物料進(jìn)入料槽的同時(shí)，分揀槽檢測(cè)光電傳感器線(xiàn)X24發(fā)出信號(hào)使動(dòng)作停止。 21 22 結(jié) 束 語(yǔ) 經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的工作，基于PLC控制的物料自動(dòng)分揀裝置設(shè)計(jì)已經(jīng)完成。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。本次設(shè)計(jì)主要涉及了三菱PLC的編程相關(guān)知識(shí)及三菱PLC使用的諸多要領(lǐng)。 在設(shè)計(jì)中，我積極查閱資料，細(xì)心鉆研各個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)，同學(xué)之間互相合作，協(xié)調(diào)一致地完成了小軟件的開(kāi)發(fā)與調(diào)試，也讓我們明白了在設(shè)計(jì)中考慮問(wèn)題應(yīng)該全面，以及需要互相合作的精神。在設(shè)計(jì)中既鍛煉了我的動(dòng)手能力，又學(xué)會(huì)查閱資料，提煉需要的信息。 本次設(shè)計(jì)是PLC的編程控制，除PLC梯形圖的編制外，其中還涉

33、及了氣動(dòng)、步進(jìn)電機(jī)的控制、變頻器、傳感器和電氣控制的使用。設(shè)計(jì)中涉及的許多問(wèn)題，更是對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)的回顧及在過(guò)去的三年中學(xué)到知識(shí)的系統(tǒng)總結(jié)，這次設(shè)計(jì)對(duì)我們將來(lái)的工作有一定的幫助。 在設(shè)計(jì)中，指導(dǎo)老師何兵、李庭貴給予了我很大的幫助。何老師不僅為我收集資料，而且對(duì)于設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的疑問(wèn)，也及時(shí)解答和指導(dǎo)，使我的設(shè)計(jì)得以順利完成。在此，謹(jǐn)向何兵、李庭貴老師表示衷心感謝。 由于本人水平有限，在文中肯定存在許多不足，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。 23 參考文獻(xiàn) [1] 華滿(mǎn)香.電氣控制及PLC應(yīng)用[M] 北京:北京大學(xué)出版社，2009. [2] 鄭鳳翼.圖解PLC控制系統(tǒng)梯形圖和語(yǔ)句表[

34、M] 北京:人民郵電出版社，2006. [3] 計(jì)時(shí)鳴.機(jī)電一體化控制技術(shù)與系統(tǒng)[M] 西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2009. [4] 趙燕,周新建.可變程序控制器原理及應(yīng)用[M] 北京:北京大學(xué)出版社，2006. [5] PLC與傳感器的接線(xiàn)方法[J]. 機(jī)電之家網(wǎng) [5] 三菱GX-Developer編程軟件使用說(shuō)明書(shū)[Z]. MITSUBISHI [7] THJDZH-1實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書(shū)[Z]. 浙江天煌科技實(shí)業(yè)有限公司 [8] 三菱FX2n系列微型可編程控制器使用手冊(cè)[Z]. MITSUBISHI 24 附 錄 附錄A 三個(gè)機(jī)構(gòu)的相對(duì)位置簡(jiǎn)圖 25 附錄Ｂ 裝置傳感器位置及運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 26