基于物料分揀機(jī)械手的自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(更新版)

　　

【正文】 ：東華大學(xué)， [18] 楊存智 .PLC在自動化生產(chǎn)機(jī)械手中的應(yīng)用 [J].機(jī)床電器 .2021(33). [19] 齊進(jìn)凱 .氣動機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計、分析及控制的研究 [D] .上海：東華大學(xué)， 2021. [20] 程子華 .PLC原理與編程實(shí)例分析 ［ M］ .北京 :國防工業(yè)出版社 ,～ 291. [21] 李超 .氣動通用上下料機(jī)械手的研究與開發(fā)［ D］ .西安 :陜西科技大學(xué) ,1993 [22] 齊進(jìn)凱 .氣動機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計、分析及控制的研究［ D］ .上海 :東華大學(xué) ,2021 [23] 萬理想 ,丁保華 ,徐軍 ,滕孝來 ,胡明 .PLC 在物料分揀機(jī)械手控制中的應(yīng)用［ J］ .徐州 :中國礦業(yè)大學(xué) ,2021 。 畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)四年學(xué)習(xí)研究的一個總結(jié)，同時也是一個在學(xué)習(xí)的過程。根據(jù)前面確定的 PLC 點(diǎn)數(shù)：實(shí)際輸入點(diǎn) 10 點(diǎn)，實(shí)際輸出點(diǎn) 8 點(diǎn)，綜合對比各型號，最終選擇西門子 型號 為 s7200 的小型 PLC。 (5） I/O 擴(kuò)展模塊 1) 輸入擴(kuò)展模塊 EM221: 共有 3 種產(chǎn)品， 即 8 點(diǎn)和 16 點(diǎn) DC、 8 點(diǎn) AC 2) 輸出擴(kuò)展模塊 EM222： 共有 5 種產(chǎn)品， 即 8 點(diǎn) DC 和 4 點(diǎn) DC（ 5A)、 8 點(diǎn) AC、 8 點(diǎn)繼電器和 4 點(diǎn)繼電器 (10A)。 (4) 滿足 響應(yīng)速度 要求 不同 功能的機(jī)械手要對 PLC 響應(yīng)速度一般不同，如果某些特殊信號對響應(yīng)速度有嚴(yán)格要求，那就要 慎重考慮。選擇時主要考慮以下幾點(diǎn)： （ 1） 確定 合理的結(jié)構(gòu)型式 PLC 主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。 傳感器的選擇 傳感器是將被檢測對象的信息變?yōu)殡娦盘柕男问捷敵觯瑸橛行У乜刂葡到y(tǒng)的動作提供信息。 （ 12）回到初始位置 當(dāng)水平手臂回縮碰到后限位開關(guān)， YV2 失電，回縮運(yùn)動停止，機(jī)械手回到初始位置，重復(fù)以上動作。 （ 4）物料檢測 當(dāng)物料被吸起，檢測傳感器開始動作，判別物料顏色后決定檢測開關(guān)是否動作，進(jìn)而決定物料放入位置。 吸盤 吸盤是用來直接吸附物料的元件，一般用橡膠做成。 本設(shè)計選用二位二通和三位四通電磁換向閥理由如下： （ 1） 兩端各有一個電磁鐵。分 9 別具有調(diào)節(jié)出口側(cè)壓力，保持回路內(nèi)壓力和穩(wěn)定運(yùn)行速度的作用。 氣缸輸出直線往復(fù)式 氣缸是氣動執(zhí)行元件之一。因此具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，自由度大，清潔度高，維護(hù)簡單，價格實(shí)惠，技術(shù)要求低，安全系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)的氣壓傳動自然成了本課題的首選。 手臂伸縮運(yùn)動還必須有導(dǎo)向裝置，它能防止手臂沿中軸線轉(zhuǎn)動，加強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。先使吸盤內(nèi)產(chǎn)生真空或負(fù)壓，從而達(dá)到吸附工件的目的。 （ 2） 臂部 是支承腕部與手部德部件，用以改變工件的位置和姿勢。主要要求設(shè)計驅(qū) 動系 統(tǒng) 的工作原理和回路，繪制驅(qū)動原理圖。國內(nèi)機(jī)械手行業(yè)要想做大，做強(qiáng)，必須頂住壓力，積極與國際接 軌，順應(yīng)著我國向“制造強(qiáng)國”邁進(jìn)的口號，推進(jìn)工業(yè)自動化進(jìn)程。很好地代替了人對于一些繁復(fù)重勞力及在危險環(huán)境中的作業(yè)，以至于它能在各領(lǐng)域中有著很好地發(fā)展空間。 南京工程學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目： 基于 PLC的物料分揀機(jī)械手自動化控制 系統(tǒng)的設(shè)計 專 業(yè)： 自動化（數(shù)控技術(shù)） 班 級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 起迄日期： Graduation Design (Thesis) The Design for The Automatic Control System of The Sorting Materials Manipulator Based on PLC By xxxxxx Supervised by Associate Prof. Tang xxxxxxx Department of Automation Engineering Nanjing Institute of Technology May, 2021 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 摘 要 隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)制造業(yè)中正 逐步引進(jìn)機(jī)械手，通過它來完成一些例如搬運(yùn)、分揀等工作，代替了 人力主導(dǎo)的繁重勞動。它具有很高的機(jī)械穩(wěn)定 性及智能性，通常是通過編程來操控機(jī)械手完成各種工作，是工業(yè)自動化的重要體現(xiàn)。 我國機(jī)械手歷經(jīng) 30 多年的發(fā)展，雖前景不錯，但國內(nèi)市場仍被國外機(jī)械手產(chǎn)業(yè)占據(jù)。 （ 2） 物料分揀機(jī)械手驅(qū)動系統(tǒng)的分析與選擇 驅(qū)動系統(tǒng)：使機(jī)械手能夠運(yùn)動的系統(tǒng)，為其提供動力。 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 接與工件接觸的部分。 氣吸式手部，它主要是利用大氣壓強(qiáng)的原理。本機(jī)械手的手臂做直線運(yùn)動行程短，加上追求簡單經(jīng)濟(jì)的考慮，選用雙作用單活塞桿氣缸。 驅(qū)動系統(tǒng)的分析與選擇 由于液壓傳動較氣壓傳動雖變速和換向響應(yīng)快，容易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，使用壽命長，但污染系數(shù)較高，具有一定的危險性，成本較高，工作噪聲較大，而電 氣傳動相對于氣壓傳動來說雖定位精度高，動作響應(yīng)快，驅(qū)動力較大，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，維護(hù)不便，價格昂貴，限制了在一些場合的應(yīng)用。 執(zhí)行元件 執(zhí)行元件就是機(jī)械手執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動的裝置，如手臂的直線往復(fù)運(yùn)動，擺動氣缸的回轉(zhuǎn)擺動。有調(diào)壓閥、溢流閥、調(diào)速閥之分。 常用的換向閥主要有二位二通閥、二位三通閥、二位四通閥、三位四通閥、三位五通閥等。它通常與吸盤配合被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化生產(chǎn)中。 （ 3）吸物 當(dāng)垂直手臂下降碰到下限 位開關(guān)， YV3 斷電，手臂下降動作停止，二位二通換向閥 4 的 YV7 得電，真空發(fā)生器動作，真空吸盤將物料吸起。 （ 11）水平手臂回縮 當(dāng)擺動氣缸左旋碰到左限位開關(guān)， YV6 斷電，停止左旋，三位四通換向閥 1的 YV2 得電，手臂回縮。 （ 3） 驅(qū)動部分：為了使機(jī)械手完成控制裝置執(zhí)行的動作，機(jī)械手選用各種不同的驅(qū)動方式。 13 控制系統(tǒng) PLC的選型及控制原理 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 1. PLC 機(jī)型 的選擇 PLC 機(jī)型選擇 首要條件是要滿足設(shè)計要 求的功能，且要 維護(hù)方便， 成本低 。 此系統(tǒng)只需用開關(guān)量控制，選用一般小型 PLC 即可。 (4）根據(jù) I/O 點(diǎn)數(shù)和效能的不同有 5 種不同結(jié)構(gòu) 配置的品種，即 1) CPU221:6 輸入 /4 輸出，無擴(kuò)展能力 2） CPU222:8 輸入 /6 輸出，可擴(kuò)展 2 模塊 3） CPU224:14 輸入 /10 輸出，可擴(kuò)展 7 個模塊，有內(nèi)置時鐘，功能更強(qiáng)，是使用最多的 s7200 產(chǎn)品 4） CPU224XP:較 CPU224 有所升級，存儲量和功能都有提升，增加了 2 輸入/1 輸出的模擬量單元和一個通信口 5） CPU226:24 輸入 /16 輸出存儲量達(dá)到 10,有 2 個通信口，適用于點(diǎn)數(shù)多、要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。 PLC 種類及型號選擇 如今 PLC 種類主要有西門子、三菱、 OMRON、 FANAC、東芝等。 30 致 謝 經(jīng)過整整一學(xué)期的奮戰(zhàn)，畢業(yè)設(shè)計終于快要落下帷幕，回想整個過程， 充滿了感慨和感恩