基于PLC的自动识别分选系统设计(3)

菱FN系列没有断电延时就没采用。机械式的样式较多，有利用气囊、弹簧的气囊式，也有使用小型罩极同步电机带动凸轮的，现在会有更多的新式的时间继电器出现。时间继电器的用途就是配合工艺要求执行延时指令。

2.2.2 接触器的选择

接触器是一种用来自动接通或断开大电流电路的电器。它可以频繁地接通或断开交直流电路，并实现远程控制。其主要控制对象是电动机，也可以用于电热设备、电焊机、电容器组等其他负载。它具有低压释放保护功能，还具有控制容量大、过载能力强、寿命长、设备简单经济等特点，是电力拖动自动控制线路中使用最为广泛的电器元件之一。在设计中用于电动机的控制，就是靠接触器来驱动的。

2.3 电动机的选择

电动机是选交流的，而电动机分为异步电动机和同步电动机两大类。异步电动机主要用作电动机，去拖动各种生产机械。由于异步电动机具有结构简单，制造，使用方便，运行可靠，成本低廉，效率较高等优点而得到广泛应用。例如，在工业生产中，异步电动机用于拖动中小型轧钢设备，各种金属切削机床，轻工机械和矿山机械等。在农业生产中，异步电动机用于拖动水泵，粉碎机以及其他农副产品的加工机械，在民用电器方面的电风扇、洗衣机、电冰箱、空调机等也都是用异步电动机拖动的。所以电动机选交流异步电动机为好，即选三相异步电动机，为笼型异步电动机。

2.4 机械手夹子的选用

考虑到机械手能否稳稳捉住球，我特意在机械手夹子右端加上一个可折叠的小短臂，便于在夹住小球时能顺势弯曲，保证球不会落下，夹子的右端是不会动的，右端和挡板正好抵齐，左端就是夹子收紧时的动作。在夹子当中，内置了对大小球的位置开关，这就是能分辨大小球的主要原理。

3 自动识别分选系统设计总体方案

3.1 整体运作原理

在我们平时的生活中，难免会碰上需要分拣的时候，而对于流水线的工作，更是习以为常，如图3-1为本系统将大小球分选的示意图。用其机械手将捉住的小球通过电动机和限位开关的控制，将大小球分选的各个位置上，而该系统由PLC控制，可以达到全程自动运行。其自动工作的顺序是：先向下，夹住球，向上，向右运动到所需位置，向下，释放，向上，向左运动然后再循环，直至按了停止按钮为止。

图3-1 整体原理图

3.2 控制要求

机械手的控制要求分为手动操作和自动操作两种方式。(1)手动操作，能对机械手进行一步一步的操作，方便于检修。如，按“上升”按钮，机械手上升，松开“上升”按钮，停止上升。 (2)自动连续运行，当机械手在原点并按下启动按钮时，机械手周而复始地执行各步动作。直到按下停止按钮，机械手就停止。

3.3 自动控制设计分析

该设计的机械结构和基本运行原理如上图所示，其功能就是将机械手辨识大小球然后将分选好的大小球放入相应的位置。主电路： 1．电动机控制机械臂上下左右运动和架子的收放。由继电器控制电动机正反转。控制电路：由PLC控制继电器线圈来控制主电路的上下左右运动和抓释小球。PLC控制继电器和电灯的输出，从而控制主电路。1.当输送机处于起始位置时，上限位开关SQ1和左限位SQ3开关被压下，原点显示灯亮。2.启动装置后，机械臂下行，一直到下极限开关SQ2闭合。此时，若碰到的是小球，则小球的限位开关SQ4闭合（这里闭合时一瞬间，基于后面又要用到小球的限位开关，一闭合由步进指令直接执行下一步指令）；若碰到的是大球，则打球的限开关SQ5闭合。 3.夹住小球后 ，则机械臂向上行，碰到上限位开关后，捡球装置向右行；碰到右限位开关（小球的右限位开关SQ4）后，再下行，下行至下限位开关后，机械臂将小球释放到小球箱里，然后机械臂返回到原位。 4.如果吸起的是大球，捡球装置右行碰到另一个右限位开关（大球的右限位开关SQ5）后，再向下行，碰到下限位开关后，将大球释放到小球箱里，然后返回到原位。 5.当机械臂回原位后，一个工作循环结束,则继续下一循环，直至按了停止按钮。

考虑到机械手会在移动时产生摇摆和不稳定，在每个动作后都有0.5s和1s的缓冲时间，加入时间继电器来实现这功能。

3.4 机械手操作面板

机械手操作面板示意图，如下见图3-2

图3-2 操作面板图

如上图所示，面板有两种模式选择，基于设计实验没有实物，只能用灯模拟，所以将限位开关也设入其中，其中左边的5个按钮为手动模式下的按钮。而右边两个则是自动模式的启动按钮，在模拟的时候，按了启动按钮，由于没有现实中的位置开关，则需要手动按下限位开关，达到模拟效果。

4 系统软件设计

4.1 I/O口点分配及I/O口设备

4.1.1 I/O口分配

输入分配 I口 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 功能 返回原点 手动模式 自动模式 自动模式的启动按钮 自动模式的停止按钮 手动上升控制 手动下降控制 手动向左运动 手动向右运动 机械手夹子收紧 SQ1上升限位开关 SQ2下降限位开关 SQ3向左限位开关 SQ4小球限位开关 SQ5大球限位开关 共15点 O口 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 输出分配 功能 机械手上升 机械手下降 机械手向左运动 机械手向右运动 机械手夹子收紧 自动模式指示灯 手动模式指示灯 原点位置 共7点 图4-1 I/O口分配图