機(jī)械手自動(dòng)分揀裝置是一種高速自動(dòng)化生產(chǎn)線上的大球與小球自動(dòng)分揀設(shè)備，其工作流程是物料盤(pán)負(fù)責(zé)輸送物料，一旦有物料進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，則啟動(dòng)機(jī)械手搬運(yùn)機(jī)構(gòu);然后機(jī)械手快速定位到物料的正上方，下降抓取物料、提升并釋放至指定位置;待物料被釋放后，傳送裝置聯(lián)動(dòng)，并根據(jù)大球(新規(guī)品)與小球(返品)的特點(diǎn)進(jìn)行分揀;機(jī)械手則迅速返回，等待下一輪分揀抓取。本文闡述了應(yīng)用三菱公司的具有高性能價(jià)格比的微型可編程控制器FX2N 系列PLC 的自動(dòng)分揀大小球控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分利用了可編程控制器(PLC)的多方面的設(shè)計(jì)知識(shí)和方法，精確的實(shí)現(xiàn)機(jī)械手從圓點(diǎn)的下降、抓取、上升、右行、下降、釋放、上升、左行還原等一系列的動(dòng)作完成這一工序。

2 機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2.1 系統(tǒng)描述

　　本設(shè)計(jì)是基于自動(dòng)化程度高、工作可靠、穩(wěn)定的機(jī)械手控制系統(tǒng)，使其完成分揀大小球的全自動(dòng)的機(jī)械設(shè)計(jì),應(yīng)用三菱公司的可編程控制器FX2N 系列PLC 的自動(dòng)分揀大小球控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)機(jī)械手從圓點(diǎn)的下降、抓取、上升、右行、下降、釋放、上升、左行還原等一系列的動(dòng)作完成這一工序。機(jī)械手分揀裝置結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1 所示。

　　2.2 I/0 地址分配見(jiàn)表1 所示

　　2.3 選擇性分支工作方式

　　(1)選擇性分支

　　選擇性分支指從多個(gè)流程順序中選擇執(zhí)行某一個(gè)流程。FX2N 系列PLC 一條選擇性分支的支路數(shù)不能超過(guò)8 條，初始狀態(tài)對(duì)應(yīng)有多條選擇性分支時(shí)，每個(gè)初始狀態(tài)的支路總數(shù)不能超過(guò)16 條。

　　(2)選擇要求

　?、偈褂脗魉蛶В瑢⒋蟆⑿∏蚍诸?lèi)選擇傳送。

　?、谧笊戏綖樵c(diǎn)，傳送機(jī)械的動(dòng)作順序?yàn)橄陆?、吸住、上升、右行、下降、釋放上升、左行?/span>

　?、蹤C(jī)械臂下降，當(dāng)電磁鐵壓著大球時(shí)，下限位開(kāi)關(guān)LS2 斷開(kāi)，壓著小球時(shí)，LS2 導(dǎo)通。此控制流程根據(jù)LS2 的狀態(tài)(即對(duì)應(yīng)大、小球)有兩個(gè)分支，此處應(yīng)為分支點(diǎn)，且屬于選擇性分支。分支在機(jī)械臂下降之后若LS2 接通，則將小球吸住、上升、右行到LS4(小球位置X004 動(dòng)作)。然后再釋放、上升、左移到原點(diǎn)。分支在機(jī)械臂下降之后若LS2 斷開(kāi)，則機(jī)械手臂上升、左移到原點(diǎn)。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中有兩個(gè)分支，若吸住的是小球，則X002為ON，執(zhí)行右側(cè)流程;若為大球，X002 為OFF，執(zhí)行左側(cè)流程。

　　2.4 機(jī)械手工作流程

　　圖2 列舉了大小球分類(lèi)選擇傳送狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。

3 系統(tǒng)調(diào)試

　　3.1 上機(jī)調(diào)試

　　PLC 程序的調(diào)試可以分為模擬調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試兩個(gè)調(diào)試過(guò)程，在此之前首先對(duì)PLC 外部接線作仔細(xì)檢查，這一個(gè)環(huán)節(jié)很重要。外部接線一定要準(zhǔn)確無(wú)誤。也可用事先編寫(xiě)好的試驗(yàn)程序?qū)ν獠拷泳€做掃描通電檢查來(lái)查找接線故障。不過(guò)，為了安全考慮，最好將主電路斷開(kāi)。當(dāng)確認(rèn)接線無(wú)誤后再連接主電路，將模擬調(diào)試好的程序送入用戶(hù)存儲(chǔ)器進(jìn)行調(diào)試，直到各部分的功能都正常，并能協(xié)調(diào)一致地完成整體的控制功能為止。

　　3.2 程序的模擬調(diào)試

　　將設(shè)計(jì)好的程序?qū)懭隤LC 后，首先逐條仔細(xì)檢查，并改正寫(xiě)入時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。用戶(hù)程序一般先在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，實(shí)際的輸入信號(hào)可以用鈕子開(kāi)關(guān)和按鈕來(lái)模擬，各輸出量的通/斷狀態(tài)用PLC 上的發(fā)光二極管來(lái)顯示，一般不用接PLC 實(shí)際的負(fù)載(如接觸器、電磁閥等)。可以根據(jù)功能表圖，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用開(kāi)關(guān)或按鈕來(lái)模擬實(shí)際的反饋信號(hào)，如限位開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的接通和斷開(kāi)。對(duì)于順序控制程序，調(diào)試程序的主要任務(wù)是檢查程序的運(yùn)行是否符合功能表圖的規(guī)定，即在某一轉(zhuǎn)換條件實(shí)現(xiàn)時(shí)，是否發(fā)生步的活動(dòng)狀態(tài)的正確變化，即該轉(zhuǎn)換所有的前級(jí)步是否變?yōu)椴换顒?dòng)步，所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒?dòng)步，以及各步被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載是否發(fā)生相應(yīng)的變化。

　　調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對(duì)系統(tǒng)各種不同的工作方式、有選擇序列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后應(yīng)及時(shí)修改梯形圖和PLC 中的程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系完全符合要求。

　　如果程序中某些定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的設(shè)定值過(guò)大，為了縮短調(diào)試時(shí)間，可以在調(diào)試時(shí)將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫(xiě)入它們的實(shí)際設(shè)定值。在設(shè)計(jì)和模擬調(diào)試程序的同時(shí)，可以設(shè)計(jì)、制作控制臺(tái)或控制柜，PLC 之外的其他硬件的安裝、接線工作也可以同時(shí)進(jìn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

　　本文介紹了大小球的物料分選裝置，運(yùn)用FX2N 系列PLC進(jìn)行了程序的編寫(xiě)和調(diào)試，調(diào)試結(jié)果顯示，該機(jī)械手物料分選裝置能按照預(yù)定的要求進(jìn)行大小球的不同選擇，并放入不同的物料箱，這一控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用，充分體現(xiàn)了PLC 系統(tǒng)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和不同的需求改變數(shù)據(jù)和狀況，還可以使其應(yīng)用的范圍更加廣泛。