機械手自動分揀裝置是一種高速自動化生產線上的大球與小球自動分揀設備，其工作流程是物料盤負責輸送物料，一旦有物料進入準備狀態，則啟動機械手搬運機構;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，傳送裝置聯動，并根據大球(新規品)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。該系統充分利用了可編程控制器(PLC)的多方面的設計知識和方法，精確的實現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 機械手控制系統設計

　　2.1 系統描述

　　本設計是基于自動化程度高、工作可靠、穩定的機械手控制系統，使其完成分揀大小球的全自動的機械設計,應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,實現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。機械手分揀裝置結構示意圖見圖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行某一個流程。FX2N 系列PLC 一條選擇性分支的支路數不能超過8 條，初始狀態對應有多條選擇性分支時，每個初始狀態的支路總數不能超過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，當電磁鐵壓著大球時，下限位開關LS2 斷開，壓著小球時，LS2 導通。此控制流程根據LS2 的狀態(即對應大、小球)有兩個分支，此處應為分支點，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。狀態轉移圖中有兩個分支，若吸住的是小球，則X002為ON，執行右側流程;若為大球，X002 為OFF，執行左側流程。

　　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轉移圖。

3 系統調試

　　3.1 上機調試

　　PLC 程序的調試可以分為模擬調試和現場調試兩個調試過程，在此之前首先對PLC 外部接線作仔細檢查，這一個環節很重要。外部接線一定要準確無誤。也可用事先編寫好的試驗程序對外部接線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。當確認接線無誤后再連接主電路，將模擬調試好的程序送入用戶存儲器進行調試，直到各部分的功能都正常，并能協調一致地完成整體的控制功能為止。

　　3.2 程序的模擬調試

　　將設計好的程序寫入PLC 后，首先逐條仔細檢查，并改正寫入時出現的錯誤。用戶程序一般先在實驗室模擬調試，實際的輸入信號可以用鈕子開關和按鈕來模擬，各輸出量的通/斷狀態用PLC 上的發光二極管來顯示，一般不用接PLC 實際的負載(如接觸器、電磁閥等)。可以根據功能表圖，在適當的時候用開關或按鈕來模擬實際的反饋信號，如限位開關觸點的接通和斷開。對于順序控制程序，調試程序的主要任務是檢查程序的運行是否符合功能表圖的規定，即在某一轉換條件實現時，是否發生步的活動狀態的正確變化，即該轉換所有的前級步是否變為不活動步，所有的后續步是否變為活動步，以及各步被驅動的負載是否發生相應的變化。

　　調試時應充分考慮各種可能的情況，對系統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，都應逐一檢查，不能遺漏。發現問題后應及時修改梯形圖和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系完全符合要求。

　　如果程序中某些定時器或計數器的設定值過大，為了縮短調試時間，可以在調試時將它們減小，模擬調試結束后再寫入它們的實際設定值。在設計和模擬調試程序的同時，可以設計、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試，調試結果顯示，該機械手物料分選裝置能按照預定的要求進行大小球的不同選擇，并放入不同的物料箱，這一控制系統的實現和應用，充分體現了PLC 系統在工業現場的應用，根據設計要求和不同的需求改變數據和狀況，還可以使其應用的范圍更加廣泛。