沧月哀荒
若落料口检测传感器检测有料，则执行步骤E；
若落料口检测传感器检测无料，机械手处于原点位置等待，传送带停止运行。此时若传感器检测有料，则皮带运行，将物料送入分拣。执行步骤E。
E物料分拣。若光传感器II检测到物料为黑色塑料工件，则C杆气缸动作。触摸屏显示工件的总数量以及各类型工件的数量。气缸将不同的工件推入相应的储料装置中后，系统返回步骤B。
注：金属传感器只能感应金属物料，光传感器I只能感应高亮度物料，光传感器II只能感应黑色物料。
6、停止与急停
系统处于“自动运行”模式下时，按下触摸屏“停止”按钮，若机械手和传送带处于输送物料状态中，则必须完成物料分拣操作过程后停止。停止后，不管料仓出料口和皮带落料口是否有物料，生产线均不再动作。此时组合警示绿灯熄灭，组合警示红灯闪烁。
在任何时刻，按下操作面板“急停”开关，系统立即停止在当前位置，组合警示红灯闪烁，同时蜂鸣器鸣叫报警。松开“急停”，系统不自动开始运行，组合警示红灯闪烁，蜂鸣器停止报警。
3 系统硬件的选型
PLC作为控制系统当中的最重要一部分，现在已被应用得非常成熟的一种技术了。
3.1 PLC种类及型号选择
当前的市场上PLC类型比较多，如西门子、三菱、欧姆龙、施耐特等等200多家厂家，而PLC型号就有400多种。他们各种型号各有优缺点，这里就不一一进行阐述。
本论文采用的PLC的类型是FX2N系列，它具有32个输入口和32个输出口，可以足够本次的系统要求并留有一定的空出的输入，输出点。 3.2 机械手执行系统的分析与选择
合适的执行机构可以大大地提高机械手的各种性能，所以下面就开始选取一些合适的执行机构。
3.2.1机械手执行机构坐标形式的选择
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按照机械手的手臂运动形式的不同，现成的机械手的种类可以区分成4种:直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和多关节式。根据不同的用途还在不断发展之中。本论文简单的分析一下各模式的机械手对比：
1、直角坐标式机械手
机械手的工作地方成行布列或与运输带共同运用是适合直角坐标式机械手。 2、球坐标式机械手
球坐标式机械手是用途较广，多空间，多角度的控制的机械手，故球坐标式机械手可实现很多多角度的动作。
3、关节式机械手
关节式机械手是一种似于人的手臂运作的机能，故合适于接近机能运作传动模型。
4、圆柱坐标式机械手
圆柱坐标式机械手是采用很多的模型，它很合适运用在运输和丈量的工件。 圆柱坐标式机械手有四个基本动作： （1）伸和缩； （2）上和下； （3）左和右； （4）爪和夹。
3.2.2机械手执行机构坐标形式的分析
圆柱坐标式机械手能满足手臂的向前向后、来回转动、向上向下等动作。圆柱坐标式机械手是采用很多的模型，它很合适运用在运输和丈量 的工件，手臂的向前向后、来回转动、向上向下等动作满足本设计中机械手的动作要求，故决定使用圆柱坐标式机械手作为本次设计的机械手。 3.3 机械手执行机构的组成
机械手的执行系统由手部，臂部，支撑手臂的机械装置，机座等部分组成。 3.3.1手部的选择
手部是机械手直接抓或拿工具或货物的部件,它的作用是支撑手部和腕部，并驱动它们在空间运转。
对工件无损害、真空拥有构造简单、重量轻、使用简单而且对机械手的手抓的正常操作没有影响等优点，按照所设计机械手的要求，故选用了真空式吸盘。 3.3.2手臂结构的选择
机械手手臂的结构为直线运动，这通常是由驱动机构中使用的拉伸和起重运
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动直油（气）缸驱动，并且基本上和导向装置构成。驱动机构的直线运动，通常使用的机架，马达加斯加汽缸油，齿轮来实现的，而线性往气缸或复油缸，可区分为以下几种。
1、 双作用单活塞杆油缸:
它是由机械手手臂的来回运动用得很多的一种手臂的结构。其原理就是在有呀的作用下，使活塞进行来回运动。
2、双作用双活塞杆油缸：
当要求很大的行程，一般我们可以选用伸缩式双活塞杆油缸，不但满足行程要求，而且油缸的体积又小，美中不足是次行程有两种速度。
本论文中的机械手的手臂不要求特大的行程但要求来回的直线运动，经过各种各样的需求，选用缸体固定活塞杆运动的双作用单活塞杆气缸最为适合，主要其构造的简单和设计的便宜。
而导向装置机械手的手臂在运行伸或缩运作时，要求设有导向装置的配置，不仅可以提高行动的精度，还可以为防止手臂沿伸缩方向向中轴线转动，使其加大承载能力。
3.3.3 机座结构的选择
机座是机械手的基础部分，是支撑起机械手全部重量的构件，所以对其结构的要求是刚性好、占地面积小、操作维修方便和造型美观。
按照本机械手的设计要求机座在停下来时要求能够刹车定位，所以可采用可移动式的机座。
3.4 机械手的驱动系统的分析与选择
机械手的驱动系统是驱动执行机构运动的传动装置，目前选用的大多数都是电气、液压、气压这三种驱动方式。
液压驱动：其不足就是工作时候声音较大，要求配有油源，价格较高，而且油液容易泄露，污染空气和环境；其好处就是可实现多次平稳的换向和变速，功率和质量比较大。
电气驱动：电气驱动主要是成本很贵，一般很少会用到这种驱动模式。 气压驱动：气压驱动这个模式最主要成本低，而且对环境无污染，稳定性强，另外，由于其元器件性能的不断提高，生产成本的不断降低，气动技术越来越成
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熟，现在成为主流的一种技术了。
表3.4 各种控制方式的比较
项目 系统结构 安装自由度 输出力 定位精度 动作速度 响应速度 清洁度 维护 价格 技术要求 控住自由度 危险性
气压传动 简单 大 稍大 一般 大 慢 清洁 简单 一般 较低 大 几乎无问题
液压传动 复杂 大 大 一般 稍大 快 可能有污染
电气传动 复杂 中 小 很高 大 快 清洁
机械传动
较复杂 小 不太大 高 小 中 较清洁 简单 一般 较低 小 无特殊问题
比气动复杂 需要专门的技术 稍高 较高 大 注意着火
高 最高 中 一般没问题
经过分析和对比，本论文采用的是气动驱动的模式。 3.5 传感器的选择
传感器是将被检测对象的各种物理变化量变为电信号的一种变换器。它主要被用于检测系统本身与作业对象、作业环境的状态，为有效地控制系统的动作提供信息。本设计选择的开关主要用于检测工件的材质、颜色，以及检测各个气缸动作的位置。下面主要介绍本系统涉及的接近开关类型。 3.5.1 位置检测装置
在本设计中，当机械手执行左旋/右旋，前伸/回缩，上升/下降等动作时，应有相应的位置检测装置检测动作是否到位，常用的位置检测装置是行程开关。行程开关又称限位开关，是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。行程开关按其结构可分为直动式、滚轮式、微动式和组合式。
本设计中采用直线接触式行程开关检测机械手动作是否到位，当运动到指定位置时，碰到行程开关，终结上一个动作，准备执行下一个动作。
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3.5.2光纤传感器
光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光信号经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等)发生变化，成为被调制的信号源，在经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。
传感器朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展，它能够在人达不到的地方(如高温区或者对人有害的地区，如核辐射区)，起到人的耳目作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。 3.5.3电感式传感器
电感式传感器相对于电容式电感器,虽然只能识别金属物质的工件，但是它具有体积小，定位精度高，抗干扰性能好等特点，普遍的利用于各种自动化生产线、机电一体化设备及石油、化工、科研等多种行业。
由铁心和线圈构成的将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化的传感器，又称电感式位移传感器。这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的，其电感量的变化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的。当把线圈接入测量电路并接通激励电源时，就可获得正比于位移输入量的电压或电流输出。
在本设计，选择（PR18-8N）电感式传感器着为识别工件的金属和非金属的装置，光纤传感器识别物料黑和白，便于PLC控制系统的简单化，控制系统更容易实现。 3.6气缸装置
气缸是一种可将压缩空气的能量转化成机械能的元器件，是应用非常普遍的气动执行部件。气缸式的执行机构运作相对稳定，容易维修，控制比较简单，故该材料分拣系统执行机构选择气缸推动式[9] 3.7 触摸屏选择
MT4300是触摸屏（HMI）当中，最为稳定的一系列的产品。该MT4300（HMI）采用了5.4尺寸和8:5的薄膜晶体管（TFT）液晶显示屏，具有更加清晰的显示效果。 3.7触摸屏特点
如表3.7触摸屏特点
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