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摘 要：近年来，现代化信息技术的发展，极大程度地带动了自动控制领域的发展，这也使机械手技术成为一种新兴的技术。将视觉传感器应用到以机械手为主导的物料搬运分拣机构中，可实现对物料形状与颜色的有效区分，在现代化技术的革新下，PLC逐渐被应用到机械手控制当中，从而使PLC成为机械手控制的核心元件，实现生产自动化。鉴于此，本文对PLC控制机械手及物料分拣机构在生产自动化中的应用进行了深入的研究。
关键词：PLC 机械手 物料分拣
随着我国工业技术水平的不断提高，工业控制领域正逐渐向着自动化、信息化的方向发展，这也使人们在工业控制中，常常借助于机械手来对工件进行取放。在对机械手进行控制时，不仅要对工件的位置进行有效识别，同时还要判断工作台中是否存在物料，并对机械手的实际运动方向进行控制。长期以来，人们主要是利用继电接触器来控制机械手的，但这种控制方法不仅可靠性较差，而且极易发生故障，势必会给机械系统的维修带来很大不便。通过在机械手控制中利用PLC来替代继电接触器，可使工作效率得到显著提高，并且当控制要求发生变化时，只需对程序进行重新编写即可。
一、PLC控制机械手及物料分拣机构的结构及选型
1.结构设计。在PLC控制机械手及物料分拣机构中，其涉及到许多现代化技术，如机械技术、计算机技术、接口技术、传感检测技术等，这些技术的综合应用，为工业自动化生产提供了可靠的技术支撑。在该系统中，其主控部件为PLC，利用PLC的I/O模块，可对检测开关的反馈信号进行接收，从而实现对传感器与开关运行状态的实时化监测。在该系统中，其上位机是触摸屏，通过触摸屏，可帮助工作人员设置系统中的相关参数。通过在该系统中安装各种类型的传感器，还可对系统的传送机构及气动机械手的运行状态进行实时检测。
2.硬件选型。在对PLC控制机械手及物料分拣机构进行硬件选型时，主要包括PLC的选择、机械手的选择、驱动系统的选择、传感器的选择以及变频器的选择。该系统采用三菱牌FX3U-64MR型PLC，该PLC拥有输入口与输出口各32个，能够为系统预留一定数量的输入与输出点。在选择机械手时，因物料的形状、尺寸等差异，使手部机构也有所不同，本文所选择的机械手为夹持型，并包含有三种运动方式，分别是伸缩、升降与旋转。机械手臂部为往返直线式运动，结合经济性、行程等，机械手的运动形式为缸体固定活塞杆运动。机械手位于机座上部，而机座则采用就地固定方式，当机械手运动时，其底座处于固定不动的状态。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在选择驱动系统时，本文使用气压驱动方式，其主要是通过液压泵与空气压缩电动机来进行气压驱动，空气为气压驱动的主要介质，并利用方向控制阀、压力控制阀与流量控制阀等控制元件来实现其控制目的。在选择传感器时，本文主要采用光电传感器、磁性开关、视觉传感器、位置检测装置以及电感式接近开关。其中，视觉传感器能够采集最为原始的图像，以便于机器视觉系统对这些图像进行处理，视觉传感器在其中起到颜色识别的作用。而光电传感器则是通过光电元件来进行检测的，电感式接近开关则用于检测金属物体。机械手在进行升降、旋转、伸缩等动作时，需要检测各个位置的动作情况，以此判断其动作是否到位。通过磁性开关，可对机械手的伸缩、夹紧与升降等动作的完成情况进行检测，而磁性开关则被安装于气缸的外部，其主要是对气缸的运动状况进行检测。在选择变频器时，其型号为三菱牌D740型变频器，PLC与变频器利用RS-232串行通信接口来完成两者的实时通讯，以便于通过电机来控制物料传送带。
二、PLC控制机械手及物料分拣机构在生产自动化中的应用分析
在料仓出口处将物料放置于检测区域，此时物料检测传感器会对物料的存在性进行检测。如果检测出物料存在时，则机械手会自动对物料进行搬动，在搬运过程中，机械手臂会执行伸缩动作，待机械手臂伸出到特定的位置后，便会执行垂直升降动作来降低机械手的高度，待机械手在降低至与物料同一水准高度时，便会进行抓握动作来抓取物料，在物料抓取到位后，机械手会通过升降动作来提升高度，待提升至指定高度后，会通过伸缩动作将机械手缩回。机械手在缩回至指定位置后会向右旋转，并在右转到位后，机械手会伸到落料口，然后利用升降动作来降低自身高度。待降低至指定高度后，机械手会将物料放至到落料口中，然后由带式输送机来输送物料，此时气动机械手会通过上升与缩回动作返回至初始位置，即左限位。落料口会通过传感器对物料是否存在进行检测，而机械手在返回至初始位置后会等待抓取物料。物料传送带中的光电传感器在检测到物料存在后，物料传送带会对物料进行输送，此时视觉传感器会识别物料的颜色，然后以物料颜色来确定其卸料位置，并在物料被输送到指定位置时，由出料气缸执行动作来推下被测物料，然后由系统进行计数。
总而言之，利用机械手来搬动与抓取工件，既可代替人力来进行自动化分拣操作，同时也能避免人工分拣所产生的错误，大幅提高了分拣效率和准确率，进一步提高了企业的经济效益。
参考文献
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[2]汪帮富 宋娟 赵卫东 殷振 曹自洋 基于PLC技术液控分拣机械手的设计[J].机床与液压，2016，44，（03）：19-23。
论文作者:刘霄
论文发表刊物:《教育学》2019年11月总第196期
论文发表时间:2019/10/29
标签：机械手论文; 物料论文; 传感器论文; 动作论文; 系统论文; 位置论文; 机构论文; 《教育学》2019年11月总第196期论文;