基于plc的物料分揀機械手自動化控制系統設計論文t-免費閱讀

　　

【正文】 貴州大學本科畢業論文（設計） 第 28 頁 同時接通輸出設備的累計電流值必須小于公共端所允許通過的電流 值，如一個220V／ 2A 的８點輸出模塊，每個輸出點可承受 2A的電流，但輸出公共端允許通過的電流并不是 16A(8 2A) ，通常要比此值小得多。 本課題的要求不高，不需要考慮配備上位計 算機，但為了方便采購和管理等我們還是要求機型要統一。 (4) 滿足 響應速度 要求 PLC 是為工業自動化設計的通用控制器，不同檔次 PLC 的響應速度一般都能滿足其應用范圍內的需要。 (2) 確定合理的 安裝方式 貴州大學本科畢業論文（設計） 第 26 頁 PLC 系統的安裝方式分為集中式、遠程 I／ O式以及多臺 PLC 聯網的分布式。輸出允許直接接口微控制器或其它邏輯控制通路，如 2 線串行接口，以進一步處理信號，而不需額外的器件。 優點： 設計靈活。因此，穩態誤差是衡量控制系統性能好壞的一項重要指標，控制系統設計的任務之一就是在兼顧其他性能指標的情 貴州大學本科畢業論文（設計） 第 24 頁 況下，使穩態誤差盡可能小或者小于某個允許的限制值。 貴州大學本科畢業論文（設計） 第 22 頁 第四章 控制系統的 分析設計 機械手控制系統的設計是整個機械手設計的關鍵和核心。 排氣路線：氣缸 B 的有桿腔 → 單向調速閥 18→ 三位四通電磁換向閥 11 的排氣口 →調速閥 6→ 消聲器 7→ 排出。 排氣路線：氣缸 A的無桿腔→單向調速閥 15→三位四通電磁換向閥 10 的排氣口→調速閥 4→消聲器 5→排出。 這時的氣路是： 進氣路線： 2 空氣處理單元 → 儲氣罐 3→ 二位二通電磁閥 13→ 真空發生器 22→ 過濾器 25→ 吸盤 26。 這時的氣路是 : 進氣路線： 2 空氣處理單元 → 儲氣罐 3→ 三位四通電磁換向閥 10 左端 → 單向調速閥15→ 氣缸 A 的無桿腔。將吸盤與真空發生裝置連接，吸盤內部空間的空氣被抽去，當吸盤接觸到工件時，大氣和吸盤之間形成了密封，就會吸住物料，吸氣大小與大氣壓和吸盤內部空間的壓力差成正比。吸收膨脹型消聲器是上述兩種的結合。壓縮的空氣中含有各種雜質，這些雜質的存在會降低氣動元件的耐用度和性能，造成誤動作和事故，必須清除。 按工作位置數和控制的通道數有：二位二通閥、二位三通閥、二位四通閥、二位五通閥、三位四通閥、三位五通閥等。當流體正向流動時，其節流過程與調速閥是一樣的，節流縫隙的大小可通過手柄進行調節；當流 體反向流動時，靠流體的壓力把閥芯壓下，下閥芯起單向閥作用，單向閥打開，可實現流體反向自由流動。調速閥一般用于執行元件負載變化大而運動速度要求穩定的系統中。 本設計采用雙葉片式擺動氣缸，這樣就能產生更大的轉矩，以利于機械手的轉動。目前最常選用的是標準氣缸，其結構和參數都已系列化、標準化、通用化。容積型結構簡單、使用方便。 氣動元件選取及工作原理 氣壓驅動是利用壓縮氣體的壓力能來實現能量傳遞的一種方式，其介質主要是空氣，也包括燃氣和蒸汽。據統計：在工業發達國家中，全部自動化流程中約有 30﹪裝有氣動系統，有 90﹪的包裝機械， 70﹪的鑄造、焊接設備，50﹪的自動操機、 40﹪的鍛造設備和洗衣設備、 30﹪的采煤機械， 20﹪的紡織機械、制鞋業、木材加工、食品機械， 43﹪的工業機器人裝有氣壓系統。 驅動系統的分析與選擇 液壓驅動，功率重量 比大，可實現頻繁平穩的變速和換向，容易實現過載保護，可自行潤滑，使用壽命長。機械手的動作基本有伸縮、升降、左右旋轉、吸物和放物等動作。同時，機械手本身重心偏離立柱軸線以及各氣缸運動產生的沖擊都形成作用在擺動氣缸轉動軸上的傾覆力矩， 貴州大學本科畢業論文（設計） 第 10 頁 所以采用一個連接組件，將機械手立柱以上的重量和傾覆力矩由機架來承擔。 機座結構從形式上分為落地式和懸浮式，或分為固定式、可移動式和行走式。 絲桿螺母機構：該機構傳動的特點是易于自鎖，但傳動效率低。驅動機構一般用油缸、油馬達加齒輪、齒條來實現直線運動。 (3)手臂，起著連接和承受外力的作用。 通過 以上對手部的分析真空式具有結構簡單、質量輕、不損傷工件、使用方便、不影響機械手的正常工作等優點。 磁力吸盤：永磁吸盤、電磁吸盤。 貴州大學本科畢業論文（設計） 第 7 頁 （ 2） 手指應具有適當的夾緊力。 （ 3） 立柱 支承手臂并帶動它升降、擺動和移動的機構。本設計中的機械手主要動作為機械手手臂的左右移動，升降移動和機械手的整體旋轉。另外由于上下擺動，它的相對體積小，動作范圍大。 圓柱坐標式機械手有五個基本動作： （ 1） 手臂水平回轉； （ 2） 手臂伸縮； 貴州大學本科畢業論文（設計） 第 5 頁 （ 3） 手臂上下； （ 4） 手臂回轉動作； （ 5） 手爪夾緊動作。它的手臂可作伸縮、左右和上下移動，按直角坐標形式 X、 Y、 Z 三個方向的直線進行運動。 2 執行部件的運動精度的問題。主要 貴州大學本科畢業論文（設計） 第 3 頁 包括機身、手臂、末端執行器 3部分組成，其中每一部分都可以具有若干的自由度。 隨著機械手發展的深度和廣度以及機器人智能水平的提高，機械手已在眾多領域得到了應用。隨著生產的發展，功能和性能的不斷改善和提高，機械手的應用領域日益擴大。 適應工業需要，本課題試圖開發 PLC對物料分揀機械手的控制，并借助必要的精密傳感器，使其能夠對不同顏色的物料按預先設定的程序進行分揀，動作靈活多樣，適用于可變換生產品種的中小批量自動化生產，廣泛應用于 柔性生產線。 貴州大學本科畢業論文（設計） 第 V 頁 The Design for The Automatic Control System of The Sorting Materials Manipulator Based on PLC Abstract Manipulator plays an extremely important role in the field of advanced manufacturing. It can carry goods, sort materials and do heavy works instead of the human being. It also can realize mechanization and automation of the production, do the jobs in harmful environment to protect the personal safety. So it is widely used in metallurgy, machinery manufacturing, electronics, light industry and atomic energy etc. In this paper,by reviewing the developmental status of the manipulator in recent years, bining the design of manipulator and systematic analyzing technology of the manipulator, We proposed the design scheme that the manipulator was driven by the pneumatic and the system was controlled by PLC. Integrative idea was adopted in this design to fully consider the characteristics of the software and hardware and plementary optimization. We analyzed and designed the overall structure, the implementation of structural, driving system and control system of the manipulator. We used pneumaticdriven in the driving system, PLC control unit in the control system to plete initialization of the system, manipulator39。可以實現生產的機械化和自動化，能在有害環境下操作以保護人身安全，因此被廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。 特此聲明。最后提出了一種簡單、易于實現、理論意義明確的控制策略。它可以搬運貨物、分揀物品、用以代替 人的繁重及單調勞動，實現生產的機械化和自動化；并能在 高溫、腐蝕及有毒氣體等有害環境下 操作以保護人身安全， 被廣泛應用 于機械制造、冶金、電子、輕工業和原子能等部門。機械手延伸和擴大了 人的手足和大腦功能，它可替代人從事危險、有害、有毒、低溫和高熱等惡劣 貴州大學本科畢業論文（設計） 第 2 頁 環境中的工作；代替人完成繁重、單調重復勞動，提高勞動生產率，保證產品質量。在我國，機械手市場份額大部分被國外機械手企業占據著。據猜測，今后機器人將在醫療、保健、生物技術和產業、教育、救災、海 洋開發、機器維修、交通運輸和農業水產等領域得到應用。 (3)物料分揀機械手控制系統的設計 控制系統是機械手的指揮系統，它控制驅動系統，讓執行系統按規定的要求和時序進行工作。執行機構的布局類型直接影響到機械手的工作性能。 圓柱坐標式機械手 圓柱坐標式機械手是應用最多的一種型式，它適用于搬運和測量工件。 球坐標式機械手的特點是將手臂裝在樞軸上，樞軸又裝在叉形架上，能在垂直面內作圓弧狀上下俯仰動作，它的臂可作伸縮，橫向水平擺動，還可以上下擺動，工作范圍和人的手類似。它還具有上肢結構，可實現近似于人手操作的機能。這樣的修改并沒有改變機械手的總體結構，只是進行了局部變動，使得整個系統經濟、實惠，所以確定用圓柱坐標式機械手。它主要由手指、傳動機構、驅動機構組成。它由吸盤、吸盤架及進排氣系統組成，具有結構簡單、質量輕、不易損傷工件、使用方便可靠等優點；但要求工件上與吸盤接觸的部位光滑平整、清潔、被吸附工件材質致密，沒有透氣空隙。自擠式空氣吸盤的工作原理是將軟質吸盤按壓在工件的表面，擠出吸盤內的空氣、從而造成真空、吸住工件。手臂的基本動作是將手部移動到所需的位置和承受抓取工件的最大重量，以及手臂本身的重量。 (5)通用性要強。 雙作用雙活塞桿油缸：當需要很大的行程時，將油缸做的很長、體積很大，則加工上有困難。常用的有單導向桿和雙導向桿，本設計中，伸縮運動中選用雙導向桿。對通用機械手而言，傳動部分布置在機架內部或后下方，控制部分則布置在機座的后上方或單獨布置一個控制箱。另外，推力球軸承應選擇公稱尺寸較大一些的，這樣可以更好的承受傾覆力矩。 1右旋限位開關 2 左旋限位開關 3 回縮限位開關 4 前伸限位開關 5 上升限位開關 6 下降限位開 關 A 擺動氣缸 B前伸 /回縮氣缸 C上升 /下降氣缸 D 真空吸盤 圖 執行機構簡圖 貴州大學本科畢業論文（設計） 第 12 頁 第三章 驅動系統的 分析與選擇 機械手的驅動系統是驅動執行機構運動的傳動裝置。 氣壓驅動具有價格低廉、結構簡單、功率體積比高、無污染及抗干擾性強、在工業機械手中應用較多。其氣動驅動系統原理圖如圖 所示。 下面對于主要的氣源裝置元件進行如下介紹： 空氣壓縮機 空氣壓縮機是產生壓縮空氣的氣壓發生裝置，是氣源主要的設備。本設計選用立式儲氣罐，因為它的進氣口在下，出氣口在上，以利用進