基于物料分揀機(jī)械手的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(完整版)

　　

【正文】 .......................................................................12 位置檢測(cè)裝置 .................................................................................12 視覺傳感器 .....................................................................................12 控制系統(tǒng) PLC的選型及控制原理 .............................................13 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 ......................................................13 PLC 種類及型號(hào)選擇 .....................................................................14 I/O 地址分配表 ..............................................................................15 PLC 外部接線圖 ..............................................................................15 工作流程圖 .....................................................................................17 順控 梯形圖 .....................................................................................19 程序的仿真 與調(diào)試 .....................................................................23 第五章 總結(jié)與展望 ......................................................................29 致 謝 ..............................................................................................30 參考文獻(xiàn) ..........................................................................................31 1 第一章 緒論 研究的目的及意義 隨著近年來工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的不斷發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人這一自動(dòng)化生產(chǎn)裝置正慢慢地崛起，工業(yè)機(jī)械手已經(jīng)成為其一個(gè)重要組成部分。安川、松下、 FANLUC、川崎、 CLOOS、GM等都是機(jī)械手的大頭。本論文主要研究?jī)?nèi)容如下： （ 1） 物料分揀機(jī)械手執(zhí)行系統(tǒng)的分析與選擇 執(zhí)行系統(tǒng)：機(jī)械手執(zhí)行系統(tǒng)主要由手部、手臂、立柱和機(jī)座以及傳動(dòng)機(jī)等構(gòu)成，主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的各種機(jī)械運(yùn)動(dòng)。因此圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手既能滿足設(shè)計(jì)基本要求，又使操作簡(jiǎn)單，所以決定用圓柱坐標(biāo)式。 夾持式手部的結(jié)構(gòu)與人手類似，也有手指，夾持工件需要有一定的夾緊力，對(duì)定位精度要求高，設(shè)計(jì)起來比 較復(fù)雜。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般有雙作用單活塞桿油 (氣 )缸和雙作 用雙活塞桿油 (氣 )缸，前者缸體和活塞桿可以各自固定而另一個(gè)運(yùn)動(dòng)，是機(jī)械手手臂往復(fù)運(yùn)動(dòng)用的最多的；后者多用于手臂要求長(zhǎng)，行程長(zhǎng)的機(jī)械手，雖能滿足行程要求，但設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般可分為液壓、氣壓、電氣三種驅(qū)動(dòng)方式。 空氣壓縮機(jī)是行成壓縮空氣的主要設(shè)備，儲(chǔ)氣罐可以穩(wěn)定工作時(shí)輸出的氣流 ，具有調(diào)節(jié)作用。 壓力控制閥：用來調(diào)控壓力大小。 換向閥的性能要求有： 1）各工作位置腔內(nèi)泄漏量小； 2）壓力損失小； 3）換向性能可靠、迅速平穩(wěn)。真空發(fā)生器就是一種能夠方便簡(jiǎn)單地獲得負(fù)壓的新型的高效的清潔的小型真空元件。 （ 2）垂直手臂的下降 當(dāng)水平氣缸前伸碰到前限位開關(guān)，使 YV1 斷電，手臂伸出動(dòng)作停止，繼而使三位四通換向閥 2 的 YV3 得電，閥芯動(dòng)作，垂直手臂執(zhí)行下降動(dòng)作。 （ 10）擺動(dòng)氣缸左旋 當(dāng)手臂上升碰到上限位開關(guān)， YV4 斷電，上升停止，三位四通換向閥 3 的YV6 得電，使擺動(dòng)氣缸左旋。 （ 2） 控制裝置：根 據(jù)感知部分采集的信息，作出相應(yīng)的動(dòng)作。 RGB 顏色傳感器具有抗噪聲干擾能力強(qiáng)，外圍電路簡(jiǎn)單，空間利用率高，組裝成本低等優(yōu)點(diǎn) ，并且 根據(jù)前面的介紹和比較，便于 PLC 控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單化，控制系統(tǒng)更容易實(shí)現(xiàn)，因此選擇 RGB 顏色傳感器。 （ 3) 滿足 相應(yīng) 的功能 要求 此系統(tǒng)要求對(duì)機(jī)械手執(zhí)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)開關(guān)量控制，對(duì)于 一般小型 PLC 開關(guān)量控制 均 可滿足。 (3）確定應(yīng)選擇 PLC 的點(diǎn)數(shù) 在滿足控制要求 和對(duì) I／ O 點(diǎn)留有一定的裕量 的前提下 ，應(yīng)合理選用 PLC 的I／ O 點(diǎn)的數(shù)量。 15 本課題控制系統(tǒng)有 10 個(gè)輸入， 8 個(gè)輸出，因此在考慮裕量的基礎(chǔ)上選用CPU224 模塊，不用擴(kuò)展模塊。 諸如以上的一些問題還有很多，但對(duì)于 PLC控制的機(jī)械手的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)不會(huì)終止，相信在將來這片領(lǐng)域會(huì)更放異彩。 31 參考文獻(xiàn) [1] 張建民等 .機(jī)電一 體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)［ M］ .北京：北京理工大學(xué)出版社， ～ 183. [2] 鐘肇新 .可編程序控制器原理及應(yīng)用 .廣州：華南理工大學(xué)出版社 ,2021 [3] 陳懇，楊向東，劉莉，等 .機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用［ M］ .北京：清華大學(xué)出版社， ～111. [4] 陳奎生 .液壓與氣壓傳動(dòng)［ M］ .武漢：武漢理工大學(xué)出版社， ～ 106. [5] 張鐵，謝存禧 .機(jī)器人學(xué)［ M］ .廣州：華南理工大學(xué)出版社， ～ 138. [6] 陳宇 ,段鑫 .可編程控制器基礎(chǔ)及編程技巧 .廣州：華南理工大學(xué)出版社 ,2021 [7] 蔣少茵 .PLC控制的機(jī)械手 .2021. [8] 郭愛芳，王恒迪 .傳感器原理及應(yīng)用［ M］ .西安：西安電子科技大學(xué)出版社， ～290. [9] He yong yi. A Control System of Material Handling in FMS. Journal of Shanghai university. . [10] 陸祥生，楊秀蓮 .機(jī)械手理論及應(yīng)用［ M］ .北京：北京鐵道出版社， ～ 63. 261. [11] Ren Shengle. Development of PLCbased Tension Control System. Chinese Journal of Aeronautics20 (2021) [12] 吉順平，孫承志，路明，等 .西門子 PLC與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)［ M］ .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，～ 6. [13] 齊進(jìn)凱 .氣動(dòng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分析及控制的研究 [D] .上海：東華大學(xué)， [14] 楊文生，沈兆奎，王寶中，等 .液壓與氣壓傳動(dòng)［ M］ .北京：電子工業(yè)出版社， ～264. [15] 常曉玲 .電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器［ M］ .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， ～ 226. [16] 章文浩 .可編程控制器原理及實(shí)驗(yàn)［ M］ .北京：國(guó)防工業(yè)出版社， ～ 90. [17] 齊進(jìn)凱 .氣動(dòng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分析及控制的研究 [D] .上海