基于plc的物料分揀機(jī)械手自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文t-文庫(kù)吧在線文庫(kù)

　　

【正文】 四通電磁閥 11 的電磁鐵 4YA得電， 閥 11 的閥芯左移， 執(zhí)行小臂的上升動(dòng)作。經(jīng)時(shí)間繼電器延時(shí) ，使三位四通電磁閥 12 的電磁鐵 6YA 得電，閥 12 的閥芯左移，執(zhí)行擺動(dòng)氣缸的向左旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。經(jīng)時(shí)間繼電器延時(shí)， 使二位二通電磁 13 斷電，二位二通電磁閥 14 通電，真空發(fā)生器停止運(yùn)動(dòng)，真空消失，壓縮空氣進(jìn)入吸盤 26，將物料與吸盤吹開 ，這時(shí)氣路為： 進(jìn)氣路線： 2 空氣處理單元 → 儲(chǔ)氣罐 3→ 二位二通電磁閥 14→ 調(diào)速閥 23→ 過濾器 25→ 吸盤 26。為此本章在分析了當(dāng)前機(jī)械手廣泛采用的控制器結(jié)構(gòu)及 PLC 的發(fā)展之后，提出了 采用 PLC 的控制方法。它主要被用于檢測(cè)系統(tǒng)本身與作業(yè)對(duì)象、作業(yè)環(huán)境的狀態(tài)，為有效地控制系統(tǒng)的動(dòng)作提供信息。 缺點(diǎn)： 增加了組裝成本，提高了設(shè)計(jì)復(fù)雜程度，光到光電流轉(zhuǎn)換器適合要求響應(yīng)時(shí)間短、定制增益和速度調(diào)節(jié)及在光線變化條件下工作的應(yīng)用。 缺點(diǎn)： 只 通過 2 線串行接口模塊提供到微控制器或 PC 的直接接口，響應(yīng)時(shí)間由內(nèi)置模擬電路和數(shù)字電路預(yù)先確定，預(yù)先確定模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率，光到數(shù)字轉(zhuǎn)換器適合要求抗噪聲能力、縮短設(shè)計(jì)周期、加快產(chǎn)品開發(fā)周期及光線條件和空間利用率設(shè)計(jì)精良的應(yīng)用。 在工廠小批量生產(chǎn)中降低成本是很重要的，所以此系統(tǒng)選擇集中試的安裝方式。 本系統(tǒng)不需要 跨范圍使用 PLC 對(duì)某些 功能或信號(hào) 也沒有 特殊的速度要求 ，不需要 選用具有高速 I／ O處理功能的 PLC。 1）確定系統(tǒng)的實(shí)際輸入點(diǎn)數(shù) 系統(tǒng)由 啟動(dòng)按鈕 SB 停止按鈕 SB急停按鈕 SB手臂復(fù)位按紐 SB顏色 傳感器 ST左旋極限傳感器 ST右旋極限傳感器 ST上升限位傳感器 ST下降限位傳感器 ST 手臂縮回 限位傳感器 ST手臂伸出 限位傳感器 ST超上升 限位傳感器 ST超下降 限位傳感器 ST超左旋 限位傳感器 ST超右旋 限位傳感器 ST1超伸出 限位傳感器 ST1超縮回 限位傳感器 ST1 工件檢測(cè)傳感器 PS系統(tǒng)的自動(dòng) /手動(dòng)控制開關(guān) SA 以及手動(dòng)的升降、左右旋轉(zhuǎn)、伸縮、吸放按鈕（ SB5SB12）作為個(gè)輸入繼電器的外部控制點(diǎn)，共有 28 個(gè)輸入點(diǎn)。 對(duì)同時(shí)接通的輸 /入輸出點(diǎn)的制約， 此系統(tǒng)是可以滿足的。 本系統(tǒng)的輸入、輸出實(shí)際需要 40 個(gè)點(diǎn)，所以本系統(tǒng)的 PLC 輸入、輸出點(diǎn)數(shù)定為 48點(diǎn)比較合適，但輸入和輸出各應(yīng)留有 裕量 。 (6) 機(jī)型 盡量 統(tǒng) 一 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 27 頁(yè) 一個(gè)企業(yè)，應(yīng)盡量做到 PLC的機(jī)型統(tǒng)一。但是中、高檔 PLC 價(jià)格較貴，一般用 于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。 整體式 PLC的每一個(gè) I／ O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對(duì)較小 ,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式 PLC的功能擴(kuò)展靈活方便 ,在 I／ O點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、 I／ O模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般 于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 缺點(diǎn)：響應(yīng)時(shí)間預(yù)先 由內(nèi)置電流到電壓轉(zhuǎn)換器確定，如跨阻抗放大器，要求額外的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將電壓輸出轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，光到模擬電壓轉(zhuǎn)換器適合要求設(shè)計(jì)周期較短、產(chǎn)品開發(fā)周期更快、光線條件和空間利用率設(shè)計(jì)精良的應(yīng)用。 顏色傳感器的類型比較 : (1)光到光電流轉(zhuǎn)換器 光到光電流轉(zhuǎn)換器由光電二極管或具有色彩濾波器的光電二極管組成，將光轉(zhuǎn)換成光電流。 (3)穩(wěn)態(tài)誤差 穩(wěn)態(tài)誤差是在過渡過程結(jié)束后，期望的穩(wěn)態(tài)輸出量與實(shí)際的穩(wěn)態(tài)輸出量之差。 排氣路線：氣缸 B的無(wú)桿腔→單向調(diào)速 閥 17→三位四通電磁換向閥 11 的排氣口→調(diào)速閥 6→消聲器 7→排出。經(jīng)時(shí)間繼電器延時(shí)，使三位四通電磁閥 11的電磁鐵 3YA 得電，閥 11 的閥芯右移，執(zhí)行小臂的下降運(yùn)動(dòng)。經(jīng)時(shí)間繼電器延時(shí)，使三位四通電磁閥 10 的電磁鐵 2YA 得電，閥 10 的閥芯左移，執(zhí)行水平手臂的回縮動(dòng)作。 (4)吸物 小臂氣缸下降到指定位置時(shí)， 撞到下限位開關(guān)，使三位四通電磁換向閥 11 的 3YA斷電，小臂下降動(dòng)作停止。 排氣路線：擺動(dòng)氣缸 C 的 E 口 → 單向調(diào)速閥 20→ 三位四通電磁換向閥 12 排氣口 →調(diào)速閥 8→ 消聲器 9→ 排出。 吸盤 吸盤是直接吸吊物體的元件，一般用橡膠做成。吸收型消聲器是依靠吸聲材料來(lái)消聲的。可分為氣源凈化裝置和其他輔助元件兩大類。 換向閥的性能的主要要求是：（ 1）油液流經(jīng)換向閥時(shí)的壓力損失小；（ 2）互不相通的油口間的泄漏小；（ 3）換向可靠、迅速且平穩(wěn)無(wú)沖擊 。單向調(diào)速閥就是單向閥與節(jié)流閥并聯(lián)而成。 溢流閥是在回路中的壓力達(dá)到閥的規(guī)定值時(shí)，使部分氣體從排氣側(cè)排出，以保持回路內(nèi)的壓力在規(guī)定值的閥。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 16 頁(yè) 雙葉片式擺動(dòng)氣缸：從進(jìn)氣口進(jìn)入的壓縮空氣作用在一個(gè)葉片上，同時(shí)通過軸上的氣路也作用在另一葉片上帶動(dòng)軸回轉(zhuǎn)。 執(zhí)行元件 執(zhí)行元件是以壓縮空氣為工作介質(zhì)產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)，并將氣體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，如氣缸輸出直線往復(fù)式機(jī)械能 ，擺動(dòng)氣缸輸出回轉(zhuǎn)擺動(dòng)式機(jī)械能。按結(jié)構(gòu)和工作原理可分為速度型和容積型兩大類。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 14 頁(yè) 圖 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理圖 氣動(dòng)系統(tǒng)包括三個(gè)三位四通電磁換向閥、兩個(gè)二位二通電磁閥、三個(gè)氣缸、一個(gè)吸盤、四個(gè)調(diào)速閥 、六個(gè)單向調(diào)速閥、消聲器（若干）等。另一方面，氣動(dòng)技術(shù)作為“廉價(jià)的自動(dòng)化技術(shù)”，由于其元器件性能的不斷提高，生產(chǎn)成本的不斷降低，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代 化工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)動(dòng)力源的不同，分為液壓、氣壓、電氣、機(jī)械、氣液聯(lián)合和電液聯(lián)合等多種方式。 底座 擺動(dòng)氣缸 雙向推力球軸承 扣罩 轉(zhuǎn)臺(tái) 圖 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理 物料分揀機(jī)械手的結(jié)構(gòu)主要由機(jī)座、立柱、水平手臂、垂直手臂、電磁閥和吸盤等組成。 物料分揀機(jī)械手手臂需要一個(gè)旋轉(zhuǎn)模塊，擺動(dòng) 氣缸就要固定在機(jī)座上。 機(jī)座結(jié)構(gòu)的選擇 機(jī)座是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分，機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均安裝于機(jī)座上，是支撐起機(jī)械手全部重量的構(gòu)件。如做成伸縮式雙活塞桿油缸，既能滿足行程要求，油缸的體積又小。 3 手臂的結(jié)構(gòu) 手臂的伸縮和升降運(yùn)動(dòng)一般采用直線油（氣）缸驅(qū)動(dòng)。 1 手臂的組成： (1)動(dòng)作元件 ，如油缸、汽缸、齒條、凸輪等是驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)的部件。磁吸式手是利用工件的導(dǎo)磁性，利用永久磁鐵或電磁鐵通電后產(chǎn)生的磁力來(lái)吸附材料工件。主要適應(yīng)于板材、薄壁零件、陶瓷搪瓷制品、玻璃制品、紙張及塑料等表面光滑工件的抓取。其又可分為內(nèi)撐式、外夾式和內(nèi)外夾持式，區(qū)別在于夾持工件的部位不同，手爪動(dòng)作方向相反。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成 工業(yè)機(jī)械手的執(zhí)行系統(tǒng)主要以下機(jī)械部分組成： （ 1） 手部 是機(jī)械手直接握持工件或工具的部分。為具有近似人手的操作機(jī)能，需要研制最合適的結(jié)構(gòu)。它的特點(diǎn)能能自動(dòng)選擇最合理的動(dòng)作路線。具有直觀性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本體占用的空間較小，而動(dòng)作范圍較大等優(yōu)點(diǎn)。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)坐標(biāo)形式的選擇 機(jī)械手的基本型式較多，按手臂的坐標(biāo)型式而言，主要 有四種基本型式：直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。本機(jī)械手采用可編程控制器（ PLC）對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制，主要包括對(duì) PLC的型號(hào)選擇、傳感器類型進(jìn)行選擇、 I/O口的選擇、對(duì)控制系統(tǒng)原理圖、自動(dòng)程序梯形圖的繪制等內(nèi)容。 主要研究的內(nèi)容 隨著機(jī)械手技術(shù)的飛速發(fā)展和機(jī)械手應(yīng)用領(lǐng)域的不斷深化，不僅要求其控制可靠性強(qiáng)、使用靈活性高和操作靈活性好，還要其成本低、可開發(fā)經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。在國(guó)際強(qiáng)手面前，國(guó)內(nèi)的機(jī)械手企業(yè)面臨著相當(dāng)大的競(jìng)爭(zhēng)壓力。目前主要應(yīng)用于制造業(yè)中，特別是電器制造、汽車制造、塑料加工、通用機(jī)械制造及金屬加工等工業(yè)。 可編程控制器 (PLC)是以中央處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制等先進(jìn)技術(shù)，具有可靠性高、功能完善、組合靈活、編程簡(jiǎn)單、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前在機(jī)械手控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。 通過以上部分的工作，得出了經(jīng)濟(jì)型、實(shí)用型、高可靠型物料分揀機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案，對(duì)其他經(jīng)濟(jì)型 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也有一定的借鑒價(jià)值。 論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日 期： 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 I 頁(yè) 目 錄 目 錄 ............................................................................................................. I 摘 要 ........................................................................................................... V Abstract ............................................................................................................ V 第一章 前言 .................................................................................................. 1 研究的目的及意義 ................................................................................ 1 機(jī)械手在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) ......................................................... 1 主要研究的內(nèi)容 .................................................................................... 2 解決的關(guān)鍵問題 .................................................................................... 3 第二章 執(zhí)行系統(tǒng)的分析與選擇 ................................................................. 4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)坐標(biāo)形式的選擇 ................................................................. 4 執(zhí)行 機(jī)構(gòu)的組成 .................................................................................... 6 執(zhí)行機(jī)構(gòu)各部分的分析與選擇 ............................................................ 6 手部的選擇 .................................................................................................... 6 手臂結(jié)構(gòu)的選擇 ............................................................................................ 8 機(jī)座結(jié)構(gòu)的選擇 ............................................................................................ 9 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理 .......................................................................... 10 執(zhí)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 ................................................................................... 10 第三章 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的分析與選擇 ............................................................... 12 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的分析與選擇 ...................................................................... 12 機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì) .............................................................. 13