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摘要：结合当前整个PLC机械手分拣控制的发展,并分析了PLC机械手分拣控制系统和PLC机械手分拣控制方面的设计，提出了用气动驱动和PLC控制设计方案。考虑了软、硬件各自的特点，对物料分拣PLC机械手分拣控制的整体结构、驱动系统、执行结构和控制系统进行了分析和设计，我们可以采用整体化的设计思想并进行互补和优化。本文通过以上部分的分析,得出了经济,实用,高可靠的材料分拣PLC机械手分拣控制设计方案,对于其他经济的PLC控制系统的设计也有一定的参考价值。结合当前PLC机械手分拣控制的发展，分析了PLC机械手分拣控制系统和PLC机械手分拣控制的设计，提出了气动驱动和PLC控制的设计方案。结合软硬件特点，对分拣PLC机械手分拣控制的总体结构、驱动系统、执行机构和控制系统进行了分析和设计。我们可以采用一体化的设计思想进行补充和优化。本文通过对以上部分的分析，得出了经济、实用、可靠性高的物料分拣PLC机械手分拣控制设计方案，对其他经济型PLC控制系统的设计具有一定的参考价值。
关键词：PLC机械手分拣控制；触摸屏（HMI）；PLC机械手分拣可控制编程器；自动化控制；物料分拣
引言
PLC机械手分拣控制作为一种前沿PLC机械手分拣控制产品，PLC机械手分拣控制已取代了一些一般情况的工业设备。它是当前社会不可或缺的设计所需用的器具。可根据工作需要或不相同自动化设备完成想完成的任务。PLC机械手分拣控制在此先进领域起着十分重要的意义与价值。可用于高温、有毒、腐蚀性环境、自动化、机械化生产等危险中场所。PLC机械手的分拣控制是机器人的重要驱动主要的部分内容。PLC机械手分拣控制驱动装置的安全、高效、稳固安定将直接影响机器人工作空间的轻量化要求、精度与其性能。除此之外，机构的大小也是关键因素之一。
1PLC机械手分拣控制系统硬件的选型
1.1 PLC种类及型号选择
目前市场上可PLC机械手分拣编程控制器种类繁多，如西门子、三菱、欧姆龙、施耐德等，PLC型号有400多种。每种形式都有自己的长处和缺点，此将不完备、仔细研究与分析。本文采用的PLC为FX2N系列，具有32个输入口与32个输出口。它既能满足系统的要求，又能预留一些备用的输入输出点。
1.2PLC机械手分拣控制的驱动系统的分析与选择
PLC机械手分选控制驱动系统是一种驱动装置，用于驱动执行机构的运动。目前主要的驱动方式有电动、液压、气动。液压传动：缺点是噪音大，油源价格高，油容易泄漏，污染空气和环境；长处是可实现多次平滑换向和变速，功率和质量都比较大。电驱动：电驱动十分昂贵，很少使用。气动传动：气动传动是最重要的传动方式，成本低，对环境无污染，稳固安定性强。另外，由于其PLC机械手分拣控制中元件性能的不断提高和生产成本的没有终止降低，气动PLC机械手分选控制技术已经越来越发展到完善的程度，成为主流PLC机械手分选控制技术。
表1.1 不相同控制方式的比较
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经过分析和对比，本论文采用的是气动驱动的形式。
1.3PLC机械手分拣控制中气缸装置
PLC机械手分拣控制中气缸是将压缩空气的时空分布可能变化程度的度量转换为机械能的部件。它是一种十分常见的气动执行机构。本实用新型相对稳固安定，维护方便，控制相对简单。因而，物料分拣系统的执行机构由PLC机械手分拣控制中气缸驱动。
1.4触摸屏选择
PLC机械手分拣控制中MT4300是触摸屏（HMI）当中，最为稳固安定的一系列的PLC机械手分拣控制产品。该MT4300（HMI）采用了1.2尺寸和8:5的薄膜晶体管（TFT）液晶显示屏，具有更加清楚明白的显示效果。
PLC机械手分拣控制中Mt4300是人机界面最稳固安定的系列PLC机械手分拣控制产品。PLC机械手分拣控制中的Mt4300（HMI）采用1.2尺寸，8:5TFT液晶，显示效果更清楚明白。
2PLC机械手分拣控制系统设计过程与分析
2.1触摸屏特点
如表2.1触摸屏特点
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2.2硬件准备和接线
PLC机械手分拣控制中选用FX2N-64MR，PLC 通信件选用 FX2N-485-BD，变频器选用FR-E540。通信电缆选用10Base-t的电缆，终端的电阻和通讯接线的分配器。变频器端接在PU接口上PLC 端接在 FX2N-485-BD 接口中。
PLC机械手分拣控制中选用FX2N-64MR，PLC通讯装置选用FX2N-485-bd，变频器选用fr-e540。通信电缆为10Base-T电缆、终端电阻和通信配电盘。逆变器端接在Pu接口上，PLC端接在fx2n-485-bd接口上。
2.3PLC机械手分拣可控制编程器的初始设定
PLC机械手排序可以控制可编程控制器（PLC）初始参数的设置：协议设置不使用协议通信，数据长度一般为：7位，停止位一般为：1位，传输速率一般为9600bps，H/W类型为RS-485，无需更改。
2.4变频器的初始设定
pr117的PLC机械手分拣可控制编中逆变站号设为00~31，而pr118的波特率设置和PLC的设置为9600bps，pr119的数据长度/停止位设为10（数据长度），pr120的奇偶校验设为2（偶数校验）7位/停止位：1（位），pr123的等待时间设为9999，pr124的Cr和LF指令设为1，pr79的工作形式设置为0，pr122的通信检查间隔设置为9999，上述是上电时的外部操作形式。
2.5通讯用到的指令
PLC机械手可以对编程器与变频器之间的通讯进行分类和控制。外部（FNC。180）EXTR命令被选中。根据通信功能可分为四种类型：EXTR K10、EXTR K11、EXTR K12和EXTR K13。
3PLC机械手分拣控制系统的设计应用
3.1 控制系统流程图
PLC机械手中自动分拣系统的工艺设计如下：A.将托盘上的物料推到料仓出口的物料检测位置。物料检测传感器检测是否有物料。如果检测到物料，执行步骤B；BPLC操纵器，对物料的处理进行分类和控制。PLC机械手分拣控制动作顺序为：伸缩式PLC机械手分拣控制臂伸至前限位—立式PLC机械手分拣控制臂下降至下限—启动手指抓取物料—立式PLC机械手分拣控制臂上升至上限—伸缩式PLC机械手分拣控制臂后退限位-PLC机械手分拣控制臂向右旋转限位-伸缩式PLC机械手分拣控制臂伸出前限位-垂直PLC机械手分拣控制臂下降至下限-气动手指释放物料。气动手指C释放物料后，出料口物料检测传感器检测是否有物料。同时，PLC操纵器分拣控制返回到原始位置，等待物料被抓取。返回顺序为：垂直PLC机械手分拣控制臂上升到上限-伸缩式PLC机械手分拣控制臂缩回到后限位-旋转PLC机械手分拣控制臂向左旋转到左极限。如果正在加工的物料没有分拣，即使在出料仓处有物料，PLC操纵器的分拣控制也不会动作。
如果出料口检测传感器检测到物料，执行步骤d；d气动手指卸料后，出口物料检测传感器检测是否有物料，PLC机械手分拣控制返回原位等待拣料。返回顺序为：垂直PLC机械手分拣控制臂上升到上限-伸缩式PLC机械手分拣控制臂缩回到后限位-旋转PLC机械手分拣控制臂向左旋转到左极限。如果正在加工的物料没有分拣，即使在出料仓处有物料，PLC操纵器的分拣控制也不会动作。
3.2 系统输入和输出点的I/O点数分配
通过对PLC机械手分拣控制动作流程的分析和I/O点的确定，认为同时连接的点数不应超过输入点数的60%。PLC的I/O点反映了大程序PLC系统的功能要求。因此，在确定I/o点的基础上，可增加20%-30%的裕度，实现PLC内外信号的电隔离。电气控制系统的I/o点分布可确定。
根据分配输入/输出信号与PLC输入/输出接口分配情况及所选定的PLC，得到PLC的外部接线图如图3.1：
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图3.1 PLC外部接线图
参考文献：
[1]张建民等.机电一体化系统设计［M］.北京：北京理工大学出版社,2017.169～183
[2]袁子荣.液气压传动与控制［M］.重庆：重庆大学出版社，2017.39～241.
[3]陈恳，杨向东，刘莉，等.机器人PLC机械手分选控制技术应用［M］.北京：清华大学出版社，2016.106～111.
[4]陈奎生.液压与气压传动［M］.武汉：武汉理工大学出版社，2017.47～106.
[5]张铁，谢存禧.机器人学［M］.广州：华南理工大学出版社，2018.115～138.
[6]费仁元，张慧慧.机器人设计和分析［M］.北京：北京工业大学出版社，2018.190～234.
王洪，1980年7月、男、本科，机械工程工程师，机械工程设备管理方向