機械手自動分揀裝置是一種高速自動化生產(chǎn)線上的大球與小球自動分揀設(shè)備，其工作流程是物料盤負責(zé)輸送物料，一旦有物料進入準(zhǔn)備狀態(tài)，則啟動機械手搬運機構(gòu);然后機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，并根據(jù)大球(新規(guī)品)與小球(返品)的特點進行分揀;機械手則迅速返回，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格比的微型可編程控制器FX2N 系列PLC 的自動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)計知識和方法，精確的實現(xiàn)機械手從圓點的下降、抓取、上升、右行、下降、釋放、上升、左行還原等一系列的動作完成這一工序。

2 機械手控制系統(tǒng)設(shè)計

　　2.1 系統(tǒng)描述

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

　　2.2 I/0 地址分配見表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流程順序中選擇執(zhí)行某一個流程。FX2N 系列PLC 一條選擇性分支的支路數(shù)不能超過8 條，初始狀態(tài)對應(yīng)有多條選擇性分支時，每個初始狀態(tài)的支路總數(shù)不能超過16 條。

　　(2)選擇要求

　　①使用傳送帶，將大、小球分類選擇傳送。

　　②左上方為原點，傳送機械的動作順序為下降、吸住、上升、右行、下降、釋放上升、左行。

　　③機械臂下降，當(dāng)電磁鐵壓著大球時，下限位開關(guān)LS2 斷開，壓著小球時，LS2 導(dǎo)通。此控制流程根據(jù)LS2 的狀態(tài)(即對應(yīng)大、小球)有兩個分支，此處應(yīng)為分支點，且屬于選擇性分支。分支在機械臂下降之后若LS2 接通，則將小球吸住、上升、右行到LS4(小球位置X004 動作)。然后再釋放、上升、左移到原點。分支在機械臂下降之后若LS2 斷開，則機械手臂上升、左移到原點。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中有兩個分支，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 機械手工作流程

　　圖2 列舉了大小球分類選擇傳送狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。

3 系統(tǒng)調(diào)試

　　3.1 上機調(diào)試

　　PLC 程序的調(diào)試可以分為模擬調(diào)試和現(xiàn)場調(diào)試兩個調(diào)試過程，在此之前首先對PLC 外部接線作仔細檢查，這一個環(huán)節(jié)很重要。外部接線一定要準(zhǔn)確無誤。也可用事先編寫好的試驗程序?qū)ν獠拷泳€做掃描通電檢查來查找接線故障。不過，為了安全考慮，最好將主電路斷開。當(dāng)確認(rèn)接線無誤后再連接主電路，將模擬調(diào)試好的程序送入用戶存儲器進行調(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)計好的程序?qū)懭隤LC 后，首先逐條仔細檢查，并改正寫入時出現(xiàn)的錯誤。用戶程序一般先在實驗室模擬調(diào)試，實際的輸入信號可以用鈕子開關(guān)和按鈕來模擬，各輸出量的通/斷狀態(tài)用PLC 上的發(fā)光二極管來顯示，一般不用接PLC 實際的負載(如接觸器、電磁閥等)。可以根據(jù)功能表圖，在適當(dāng)?shù)臅r候用開關(guān)或按鈕來模擬實際的反饋信號，如限位開關(guān)觸點的接通和斷開。對于順序控制程序，調(diào)試程序的主要任務(wù)是檢查程序的運行是否符合功能表圖的規(guī)定，即在某一轉(zhuǎn)換條件實現(xiàn)時，是否發(fā)生步的活動狀態(tài)的正確變化，即該轉(zhuǎn)換所有的前級步是否變?yōu)椴换顒硬剑械暮罄m(xù)步是否變?yōu)榛顒硬剑约案鞑奖或?qū)動的負載是否發(fā)生相應(yīng)的變化。

　　調(diào)試時應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對系統(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、各種可能的進展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)及時修改梯形圖和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器或計數(shù)器的設(shè)定值過大，為了縮短調(diào)試時間，可以在調(diào)試時將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫入它們的實際設(shè)定值。在設(shè)計和模擬調(diào)試程序的同時，可以設(shè)計、制作控制臺或控制柜，PLC 之外的其他硬件的安裝、接線工作也可以同時進行。

4 結(jié)束語

　　本文介紹了大小球的物料分選裝置，運用FX2N 系列PLC進行了程序的編寫和調(diào)試，調(diào)試結(jié)果顯示，該機械手物料分選裝置能按照預(yù)定的要求進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)的實現(xiàn)和應(yīng)用，充分體現(xiàn)了PLC 系統(tǒng)在工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用，根據(jù)設(shè)計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。