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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)單元送來的物料到位后，并為分揀單元入料口光電傳感器檢測到時(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)，物料開始進(jìn)入分揀區(qū)進(jìn)行分揀。THJDZH-1使

2、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)分揀和歸類功能，并可配置監(jiān)控軟件由上位機(jī)監(jiān)控。經(jīng)過模擬實(shí)驗(yàn)滿足要求實(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21. PLC程序控制要求2第二章 裝置的組成部分32.1 上料機(jī)構(gòu)32.2 搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)42.3 分揀機(jī)構(gòu)5第三章 PLC對(duì)裝置的控制原理和方法63.1 步進(jìn)電機(jī)的PLC控制63.2 PLC對(duì)變頻器控制方法及原理83.3 輸入端的接線及原理9第四章 氣動(dòng)原理圖與主要?dú)鈩?dòng)元件124.1 氣動(dòng)回路的主要部件124.2 氣動(dòng)原理圖13第

3、五章 硬件設(shè)計(jì)145.1 PLC的選擇145.2 PLC的外部接線圖15第六章 軟件設(shè)計(jì)166.1 裝置的運(yùn)行流程16 6.2 梯形圖程序17第七章 調(diào)試197.1 安裝調(diào)試197.2 軟件的調(diào)試19參考文獻(xiàn)24附錄25II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。長期以來，PLC始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，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

4、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。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

5、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，料筒檢測光電傳感器仍未檢測到工件，則說明料筒內(nèi)無物料，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)檢測光電傳感器檢測物料到位后，機(jī)械手手臂前伸，手臂伸出限位傳感器檢測到位后，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到位后，手臂氣缸縮回，

6、手臂縮回限位傳感器檢測到位后；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到位后，手爪氣缸下降，手爪下降限位傳感器檢測到位后，延時(shí)0.5秒，氣動(dòng)手爪放開物料,手爪氣缸上升，手爪提升限位傳感器檢測到位后，手臂氣缸縮回，手臂縮回限位傳感器檢測到位后，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上。（3）分揀機(jī)構(gòu)當(dāng)入料口光電傳感器檢測到物料時(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，皮帶開始輸送工件，當(dāng)料槽一到位檢測傳感器檢測到金屬物料時(shí)，推料一氣缸動(dòng)作，將金屬物料推入一號(hào)料槽，料槽檢測傳感器檢測到有工件經(jīng)過時(shí)，電動(dòng)機(jī)

7、停止；當(dāng)料槽二檢測傳感器檢測到白色物料時(shí)，旋轉(zhuǎn)氣缸動(dòng)作，將白色物料導(dǎo)入二號(hào)料槽，料槽檢測傳感器檢測到有工件經(jīng)過時(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，料槽檢測傳感器檢測到有工件經(jīng)過時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止。（4）啟動(dòng)、停止、復(fù)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。

8、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：物料檢測傳感器為光電漫反射型傳感器，檢測到有物料時(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) 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，在無物料時(shí)警示黃燈閃爍。(4) 儲(chǔ)料筒：用于存放32mm的圓柱形工件，料筒側(cè)面有觀察槽。(5) 安裝支架：用于安裝工件庫和推料氣缸。32.2 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，磁性開關(guān)指

9、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。當(dāng)檢測到氣缸準(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)。通過脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行精確定位。42.3 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)。（接線注意棕色接“+”、藍(lán)

10、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：檢測金屬材料，檢測距離為25mm（接線注意棕色接“+”、藍(lán)色接“-”、黑色接“輸出”）。(4)光纖傳感器：用于檢測非金屬的白色物料，檢測距離為38mm，檢測距離可通過傳感器放大器的電位器調(diào)節(jié)。（接線注意棕色接“+”、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：由三相交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)

11、，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，PLC輸出特定的信號(hào)通過步進(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)的開和關(guān)。圖3-1 步進(jìn)電機(jī)控制示意圖3.1.

12、2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器3MD560（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撥碼開關(guān)組合進(jìn)行調(diào)整的）（2）接線信號(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。6（3）

13、接線原理圖圖3-2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與PLC接線圖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SW6SW7SW8200ONONON400OFFONON500ONOFFON1000OFFOFFON2000ONONOFF4000OFFONOFF5000ONOFFOFF10000OFFOFFOFF73.2 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

14、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R

15、UN按鈕相同），開關(guān)S1斷開時(shí)變頻器控制電機(jī)停止，利用PLC代替開關(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83.3 輸入端的接線及原理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)（COM）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的輸入端的類型PLC的數(shù)字量輸

16、入端子，按電源分直流和交流，按輸入接口分類由單端共點(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，那么輸入端與電源負(fù)極相連即可，說明接口內(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）有源三線制傳感器的接線方法有源三線制傳感器 （電感接近開關(guān)、電容接近開關(guān)、霍爾接近開關(guān)、光電開關(guān)等）直流有源三線制接近開關(guān)與光電開關(guān)輸出管使用三極管輸出，因此傳感

17、器分NPN和PNP輸出，也有的是四線制，有雙NPN或雙PNP，只是狀態(tài)剛好相反，也有NPN和PNP結(jié)合的四線制輸出。9圖3-4 有源三線制NPN輸出傳感器傳感器引出線的接線方法：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)SINK輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子COM24V+，外部共線24V-）。那么，棕色線接內(nèi)部共點(diǎn)端子，藍(lán)色線接外部共線，黑色線接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 有源三線制NPN輸出傳感器與PLC輸入的連接（2）有源兩線制傳感器的接法有源兩線傳感器（接

18、近開關(guān)、有源舌簧磁性開關(guān)）此傳感器的特點(diǎn)就是兩根線，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，如果過大，在傳感器沒有信號(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)使裝置誤動(dòng)作。直流兩線制接近開關(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。有源舌簧磁性開關(guān)10主要用在氣缸是做位置檢測，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 有源兩線制傳感器傳感器引出線的接線方法：棕色表示 “+”接“PLC的輸入端” ，藍(lán)色表示

19、“-”接“24V-” 。由于，單端共點(diǎn)SINK輸入接線（內(nèi)部共點(diǎn)端子COM24V+，外部共線24V-）。那么，棕色線接內(nèi)部共點(diǎn)端子，藍(lán)色線接外部共線。如圖下所示：圖3-7 有源兩線制傳感器與PLC輸入端的連接3.3.4小結(jié)PLC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輸入模塊接線正確無誤，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：單桿氣缸、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：單電控電磁換向

20、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)的磁性開關(guān)可以識(shí)別氣缸是否已經(jīng)運(yùn)動(dòng)到位。圖4-1 氣缸示意圖(2)雙向電磁閥雙向電磁閥用來控制氣缸進(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

21、。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地址分配及功能說明表序號(hào)PLC地址名稱及功能說明序號(hào)PLC地址名稱及功能說明1X0啟動(dòng)按鈕1Y0步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器PUL-2X1停止按鈕2Y1步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器DIR-3X2

22、復(fù)位按鈕3Y2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器ENA-4X3物料檢測光電傳感器4Y3物料推出5X4物料推出檢測光電傳感器5Y4手臂伸出6X5推料伸出限位傳感器6Y5手爪下降7X6推料縮回限位傳感器7Y6手爪夾緊8X7手臂伸出限位傳感器8Y7手爪松開9X10手臂縮回限位傳感器9Y10推料氣缸10X11手爪下降限位傳感器10Y11導(dǎo)料氣缸11X12手爪提升限位傳感器11Y12警示紅燈12X13手爪夾緊限位傳感器12Y13警示綠燈13X14機(jī)械手基準(zhǔn)傳感器13Y14警示黃燈14X15推料一伸出限位傳感器14Y20變頻器STF15X16推料一縮回限位傳感器16X17導(dǎo)料轉(zhuǎn)出限位傳感器17X20導(dǎo)料原位限位傳感器18X2

23、1入料檢測光電傳感器19X22料槽一檢測傳感器20X23料槽二檢測傳感器21X24分揀槽檢測光電傳感器145.2 PLC的外部接線圖圖5-1 PLC的外部接線圖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)的物料檢測光電開關(guān)檢測到物料后，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

24、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)，傳送帶上的光電開關(guān)檢測到物料，使傳送帶電機(jī)啟動(dòng)，傳送帶將物料送到第一個(gè)檢測位置如果傳感器檢測物料為金屬就會(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)檢測位置，如果檢測到物料是白色，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。無物料是黃燈閃爍。圖6-1 裝置運(yùn)行流程圖166.2 梯形圖程序1718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)

25、三部分組成，上料機(jī)構(gòu)主要是檢測到的物料后，使推料氣缸把物料推到指定位置和裝置的運(yùn)行指示，加入物料看光電開關(guān)是否檢測到，檢測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機(jī)械手的基準(zhǔn)位置，只有機(jī)械手定位無誤后，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

26、動(dòng)元件工作需要一定的氣壓，氣壓不能達(dá)到要求，可能是漏氣和氣壓發(fā)生器沒有工作造成的。分揀機(jī)構(gòu)主要對(duì)物料進(jìn)行分揀入庫，檢測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編程軟件無法完成軟件仿真，本裝置要求的FX2N-48MT型號(hào)的PLC沒有，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、開關(guān)等器件代替各種傳感器發(fā)出信

27、號(hào)，觀察輸出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無法達(dá)到，所以在調(diào)試過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)過模擬調(diào)試結(jié)果完全滿足第一章提出的要求。部分調(diào)試說明如下：無物料報(bào)警調(diào)試當(dāng)物料檢測光電傳感器X3沒有信號(hào)輸出時(shí)延時(shí)三秒后T0動(dòng)作接通Y14，19M8013使得Y14按一秒的頻率接通和斷開。加入物料X3檢測到信號(hào)停止輸出。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，說明機(jī)械手處于基準(zhǔn)位置，機(jī)械手伸出只能使得

28、Y6接通氣動(dòng)手指夾緊工件，夾緊后縮回。20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)。物料分揀調(diào)試入料檢測光電傳感器X21檢測到機(jī)械手搬來的物料，Y20輸出傳送帶動(dòng)作，物料到達(dá)第一個(gè)檢測點(diǎn)，料槽一檢測傳感器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

29、光電傳感器線X24發(fā)出信號(hào)使動(dòng)作停止。2122結(jié) 束 語經(jīng)過兩個(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發(fā)與調(diào)試，也讓我們明白了在設(shè)計(jì)中考慮問題應(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)中涉及的許多問題，更是對(duì)以前所學(xué)的

30、知識(shí)的回顧及在過去的三年中學(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，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)梯形圖和語句表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與傳感器的接線方法J. 機(jī)電之家網(wǎng) 5 三菱GX-Developer編程軟件使用說明書Z. MITSUBISHI7 THJDZH-1實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書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. MITSUBISHI24附 錄附錄A 三個(gè)機(jī)構(gòu)的相對(duì)位置簡圖25附錄 裝置傳感器位置及運(yùn)動(dòng)簡圖26