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基于PLC机械手的物料分拣控制毕业设计

成人高等教育2010届毕业设计(论文)

题目:基于PLC机械手的物料分拣控制毕业设计学号:

姓名:丘漫

学历层次:大专

专业:电气自动化

班级: 10电气自动化

指导老师:刘一玲

完成日期: 2012-11-20

目录

摘要 (2)

前言 (3)

一、毕业内容简介 (4)

二、器材 (4)

三、整机工作原理 (5)

四、整机工作流程 (6)

五、设计要求 (7)

5.1、初始状态 (7)

5.2、启动 (7)

5.3、送料 (7)

5.4、机械手搬送工件 (8)

5.5、工件分拣 (9)

5.6、设备停止 (9)

六、工件分拣的意外情况处理 (9)

七、进行工件传送分拣的皮带输送机 (10)

7.1、物料分拣传送带 (10)

7.2、机械手搬运机构 (11)

7.3、变频器参数 (12)

八、三菱变频器参数设置方法 (13)

8、1参数设置方法 (13)

九、I/O分配表 (14)

9.1、PL软元件X点注释 (14)

9.2、PLC软元件Y点注释 (14)

十、I/O分配图 (15)

十一、端子接线图 (16)

十二、梯形图 (17)

结束语 (23)

参考文献 (24)

基于PLC机械手的物料分拣控制毕业设计

摘要

机械手在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。它可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳动。可以实现生产的机械化和自动化,能在有害环境下操作以保护人身安全,因此被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。本文结合机械手方面的设计,对机械手技术进行了系统的分析,提出了用气动驱动和PLC控制的设计方案。采用整体化的设计思想,充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化。对物料分拣机械手的整体结构、执行结构、驱动系统和控制系统进行了分析和设计。在其驱动系统中采用气动驱动,控制系统中选择PLC 的控制单元来完成系统功能的初始化、机械手的移动、故障报警等功能。

通过以上部分的工作,得出了经济型、实用型、高可靠型物料分拣机械手的设计方案,对其他经济型PLC控制系统的设计也有一定的借鉴价值。

关键词: 机械手,气动控制,可编程控制器(PLC),自动化控制,物料分拣

前言

随着工业的高速发展,机械手在工业生产中已经得到了广泛的应用,它可以搬运货物、分拣物品等,节省了大量的人力。气动由于结构简单、污染很小,价格便宜也逐渐被人们所重视。综合气压系统和步进电机的优点设计了气动机械手臂。机械手在运行过程中要求精度高、可靠性高、灵活性好,因此在旋转部分采用了步进电机,使旋转过程的精度得到了很大提高,采用PLC也使机械手的可靠性也得到了保证。

作为自动化专业的学生,PLC是我们最基础的专业课。众所周知,PLC自问世以来就在自动控制各个行业发挥着难以取代的核心控制作用。PLC运行可靠,适用于各种恶劣的工业环境, PLC和工控机(IPC)相比,其运行可靠、可扩展性好、便于电气连接、控制更专业,但是工控机良好的人机界面,方便高级语言都是PLC所不能比拟的。

组态软件在很多场合应用于控制,可整个控制的中心往往还是PLC,组态软件(上位机)所起的控制作用很小。人机界面一般用于简单的动作控制,工艺参数的编制,配方的设定等等,虽然在概念上属于控制范畴,但它并未真正起到核心控制作用,因为真正长期的自动运行控制是由PLC完成。我们不经常使用工控机作为核心控制部分的原因有两点:第一,工控机不适于在很恶略的环境下运行;第二,工控机经常采用的Windows系统并不能够让人放心,其长期运行效果并不好。

尽管PLC、IPC在自动化控制中扮演不同角色,在许多运行连续时间较短,环境相对比较好的地方,人们还是希望使用IPC进行核心控制。使用IPC进行核心控制有很多种实现方式,当然其中最为简单的办法就是使用组态软件。在工厂和企业里面PLC一直是实现自动化的有效方式,而且目前国内真正懂得PLC的人才太少,希望针对本次实训对我们自动化的人大有裨益!

一、毕业内容简介

本次实训项目-基于PLC机械手的物料分拣控制毕业设计主要包含了机电一体化专业学习中所涉及的诸如电机驱动、机械传动、气动、触摸屏控制、可编程控制器、传感器,变频调速等多项技术,为我们提供了一个典型的综合实训环境,使学生对过去学过的诸多单科的专业和基础知识,在这里能得到全面的认识与巩固、综合的训练和实际运用。亚龙YL-235A型光机电一体化实训考核装置既包含了机电一体化专业所涉及的基础知识、专业知识和基本的机电技能要求,也体现了当前先进技术在生产实际中的应用。同时为我们提供了一个典型的、可进行综合训练的工程环境,为我们构建了一个可充分发挥学生潜能和创造力的实践平台如图1-1三菱PLC主机、变频器:

图1-1三菱PLC主机、变频器

二、器材

◆实训控制台一台(电源模块、按钮模块、PLC模块、变频器模块、警示灯)

◆电工常用工具一套

◆计算机一台

◆连接导线若干

◆机械手模拟显示模块一块

◆传送带和物料槽、变频器、电机

电源模块:三相电源总开关(带漏电和短路保护)、熔断器。单相电源插座用于模块电源连接和给外部设备提供电源,模块之间电源连接采用安全

导线方式连接。

按钮模块:提供了多种不同功能的按钮和指示灯(DC24V),急停按钮、转换开

关、蜂鸣器。所有接口采用安全插连接。内置开关电源(24V/6A一

组,12V/2A一组,)为外部设备工作提供电源。

PLC模块:采用三菱FX2N-48MR 继电器输出,所有接口采用安全插连接。

变频器模块:三菱E540-0.75KW 控制传送带电机转动,所有接口采用安全插连接。

警示灯:共有绿色和红色两种颜色。引出线五根,其中并在一起的两根粗线是电源线(红线接“+24”,黑红双色线接“GND”),其余三根是信号

控制线(棕色线为控制信号公共端,如果将控制信号线中的红色线和

棕色线接通,则红灯闪烁,将控制信号线中的绿色线和棕色线接通,

则绿灯闪烁)。

三、整机工作原理

1)机械手在左限位位置,机械手悬臂气缸、手臂气缸的活塞杆缩回,手指处于松开状态。各物件推出气缸的活塞杆均处于缩回状态,警示灯组没有发光的警示灯,皮带输送机静止不动,为设备主要部件的初始位置。若这些部件不在初始位置,可采用手动的方式使其复位。

2)按下启动按扭后,装置进行复位过程,当装置复位到位后,由PLC启动送料电机驱动放料盘旋转,物料由送料盘滑到物料检测位置,物料检测光电传感器检测;如果送料电机运行若干秒钟后,物料检测光电传感器仍未检测到物料,则说明送料机构已经无物料或故障,这时要停机并报警;当物料检测光电传感器检测到有物料,将给PLC发出信号,由PLC驱动机械手臂伸出到位后→手臂下降→手爪紧抓取一个圆柱型物件→然后手臂上升→悬臂缩回→整个机械手向右转动,到右限止位置时→悬臂伸出到位后→手臂下降→手爪松开圆柱型物件落入落料口后→机械手手臂上升→悬臂缩回整个机械手向左转动,到左限止位置停止,落料口的物料检测传感器检测到物料后启动传送带输送物料,同时机械手按原来位置返回,进行下一个流程;传感器则根据物料的材料特性、颜色等特性进行辨别,分别由PLC控制相应电磁阀使气缸动作,对物料进行分拣。

3)如果在运行状态中,尚未按下过停止按钮SB5,则系统继续循环。如果在运行状态中,按下停止按钮SB5,设备完成当前的物件分拣,推料气缸的活塞

杆缩回后,设备停止。

四、整机工作流程

五、设计要求

工件分拣设备能自动完成金属工件、黑色塑料工件与白色塑料工件的传送、分拣与包装任务。

5.1、初始状态

通电后,红色警示灯闪亮,提示工件分拣设备送电。此时,设备的相关部件应为初始状态。相关部件的初始状态为:

⑴供料盘的拨杆停止转动。

⑵机械手停止在左限止位置,气爪松开,手臂气缸和悬臂气缸活塞杆缩回。

⑶传送带停止运行,分拣气缸A、B、C的活塞杆全部缩回复位。

⑷急停按钮处于复位位置(常开触点断开、常闭触点闭合)。

5.2、启动

在设备相关部件为初始状态的情况下,才能按下启动按钮SB5使设备进入运行,红色警示灯灭,绿色警示灯闪亮。

5.3、送料

按下启动按钮SB5后,若物料盘上的出口传感器检测无物料,则送料电动机开启,驱动物料盘旋转送料,当出料口传感器检测到物料后停止送料;如果送料电动机运行20秒后,出料口传感器仍没检测到物料,则停止送料,红色警示灯闪亮,报警器报警,直到按下复位按钮才停止报警,并重新开始。

1-放料转盘 2-调节机架 3-直流电机 4-物料 5-出口料传感器6-物料检测机架

放料转盘:转盘中共放三种物料:金属物料、白色非金属物料、黑色非金属物料。

驱动电机:电机采用24V直流减速电机,转速6r/min,用于驱动放料转盘。

出口料传感器:物料检测为光电慢反射型传感器,主要为PLC提供一个输入信号,如果运行中,光电传感器没有检测到物料并保持若干秒钟,则让系统停机并报警。

5.4、机械手搬送工件

当出料口传感器检测到物料且机械手和各气缸活塞杆的位置正确时,按下启动按钮,机械手开始搬物加工。机械手悬臂伸出——下降——夹紧物料,夹紧1秒后——上升——缩回——右转——伸出——下降——放物,延时1秒后——上升——缩回——左转至左侧极限位置停止,等待传送带上的工件分拣完成后再进行下一次搬物。

5.5、工件的分拣

通过皮带输送机位置Ⅱ的进料口到达传送带上的工件,按下面的方式分拣:进料口放入工件后,传送带启动。放入传送带上金属、白色塑料或黑色塑料中每种工件的第一个,由位置Ⅲ的气缸A推入出料斜槽D;每种工件第二个由位置Ⅳ的气缸B推入出料斜槽E;每种工件第二个以后的则由位置Ⅴ的气缸C推入出料斜槽F。每次将工件推入斜槽,气缸活塞杆缩回后,机械手再进行搬运下一个工件。推料时,传送带要先停止。

当出料斜槽D和E中各有1个金属、白色塑料和黑色塑料工件时,设备停止运行,绿色警示灯灭,红色警示灯闪亮,报警器报警2秒,等待下一轮的工作。

5.6、设备的停止

需要停止工作,按下停止按钮SB6。

按下停止按钮SB6时,所有正在工作的部件,应完成当前工件分拣成功后,设备才能停止运行,绿色警示灯灭,红色警示灯闪亮。再次启动时,设备继续运行。

六、工件分拣设备的意外情况处理

机械手在夹持工件时可能会出现意外,请对这种情况作出下述处理与保护:由于位置Ⅰ的机械手取件平台的工件相互挤压,使机械手气爪夹持不到工件就提升。发生此种情况时,机械手应立刻回到初始状态并停止,同时蜂鸣器发出鸣叫声。

当出现这种情况,蜂鸣器发出鸣叫后,工作人员应按下急停按钮QS使设备停止运行。QS按下后,蜂鸣器停止发声。当故障排除后,作人员将QS复位,设备将在停止时保持的状态上继续运行。

七、进行工件传送分拣的皮带输送机

7、1物料分拣传送带

在传送带支架上的位置Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分别安装光电传感器或接近式开关。在位置Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分别安装工件推送气缸A、B、C,各气缸有对应的出料斜槽D、E、F,各气缸也装有检测活塞杆位置的磁性开关。

1-磁性开关D-C73 2-传送分拣机构 3-落料口传感器 4-落料口 5-料槽6-电感式传感器 7-光纤传感器 8-过滤调压阀 9-节流阀

10-三相异步电机 11-光纤放大器 12-推料气缸

图5-1 工件分拣设备元件、器件名称及位置

落料口传感器:检测是否有物料到传送带上,并给PLC一个输入信号。

落料孔:物料落料位置定位。

料槽:放置物料。

电感式传感器:检测金属材料,检测距离为3~5mm。

光纤传感器:用于检测不同颜色的物料,可通过调节光纤放大器来区分不同颜色的灵敏度。

三相异步电机:驱动传送带转动,由变频器控制。

推料气缸:将物料推入料槽,由电控气阀控制。

7、2机械手搬运机构

1-旋转气缸 2-非标螺丝 3-气动手爪 4-手爪磁性开关Y59BLS 5-提升气缸6-磁性开关D-C73 7-节流阀 8-伸缩气缸 9-磁性开关D-Z73 10-左右限位传感器11-缓冲阀 12-安装支架

整个搬运机构能完成四个自由度动作,手臂伸缩、手臂旋转、手爪上下、手爪松紧。

手爪提升气缸:提升气缸采用双向电控气阀控制。

磁性传感器:用于气缸的位置检测。检测气缸伸出和缩回是否到位,为此在前点和后点上各一个,当检测到气缸准确到位后将给PLC发出一个信

号;(在应用过程中棕色接PLC主机输入端,蓝色接输入的公共端)手爪: 抓取和松开物料由双电控气阀控制,手爪夹紧磁性传感器有信号输出,指示灯亮,在控制过程中不允许两个线圈同时得电。

旋转气缸:机械手臂的正反转,由双电控气阀控制。

接近传感器:机械手臂正转和反转到位后,接近传感器信号输出。(在应用过程中棕色线接直流24V电源“+”、蓝色线接直流24V电源“-”、

黑色线接PLC主机的输入端)

伸缩气缸:机械手臂伸出、缩回,由电控气阀控制。气缸上装有两个磁性传感器,检测气缸伸出或缩回位置。

缓冲器:旋转气缸高速正转和反转时,起缓冲减速作用

7、3变频器参数设置

皮带输送机由带减速箱的三相交流电动机拖动,交流电动机转速由变频器控制,运行频率设定为正转30Hz,反转20Hz,加、减速时间等于1s。

八、三菱变频器参数设置

8、1参数设置方法

9.1、PLC软元件X点注释:

9.2、PLC软元件Y点注释:

基于PLC机械手的物料分拣控制毕业设计十一、端子接线图

十二、梯形图

机械手毕业设计

目录 第一章绪论 1.1 项目的技术背景与研究意义 1.2 取苗装置的国内外研究现状 1.2.1国外取苗装置的研究现状 1.2.2国内取苗装置的研究现状 1.3论文的研究目标与研究内容 1.4论文研究的技术路线 第二章穴盘苗自动移栽机机械手整机方案设计 2.1 穴盘苗自动移栽机机械手工作原理和结构分析2.2 利用UG建立样机模型 第三章穴盘苗自动移栽机取苗装置的结构设计 3.1 取苗机构的基本构成 基本结构 (1)机械手 (2)穴盘定位平台 (3)驱动系统 (4)控制系统 PLC程序 (5)底座 3.2 取苗机构的工作原理 第四章穴盘苗自动移栽机送苗装置的设计要求分析1穴盘育苗及穴盘的选择 2送苗装置的工作原理和结构组成 3送苗机构的控制系统 第五章取苗装置的实验研究 1.取苗装置影响因素分析 2影响取苗成功率的因素 3取苗装置手臂角度的实验分析

第六章总结与展望1 全文总结 2研究展望 结束语 参考文献 致谢

第一章绪论 1.1项目的技术背景与研究意义 随着社会进步和人民生活水平的提高,设施农业已成为国民经济中的支柱产业,温室蔬菜、花卉及棉花生产对发展农村经济,增加农民收入,丰富人民的菜篮子,改善人民生活具有举足轻重的作用。穴盘苗移栽是近年才兴起的种植新技术,它具有缩短生育期,提早成熟,提高棉花单产,具有广阔的推广前景。过去几年温室大棚育出成品苗向大田移栽,全部是靠人工移栽。穴盘苗自动移栽技术是温室蔬菜或花卉生产实现工厂化和自动化而采用的一种重要的种植方式。目前,国内穴盘苗移栽的取苗、喂苗环节主要靠手工完成,劳动强度大,作业效率低,不能满足规模化生产的需要,从而制约了蔬菜生产的发展。因此,研制开发适合我国国情、结构简单、价格低廉、性能稳定可靠的中小型穴盘苗自动移栽机迫在眉睫,而移栽机械手是温室穴盘苗移栽自动化的关键部分,能够完成“穴盘定位—自动送苗—钵苗抓取—钵苗投放”这一系列连续动作,其性能直接影响移栽机的移栽质量。穴盘苗移栽机械手的研究对实现实现温室穴盘苗移栽生产过程自动化、减轻穴盘苗移栽作业的劳动强度、提高作物移栽质量,推进我国温室农业作物生产机械化和自动化进程,特别是我国“十二五”农业发展规划的顺利实施具有重大意义。 1.2 取苗装置的国内外研究现状 国外穴盘苗移栽机取苗装置的技术较成熟,而且大部分机型开始投入使用,尤其是应用于花卉、蔬菜等经济价值高的作物的大面积移栽,具有很好的经济价值。国内的研究主要集中在各大高校及科研院所,且大部分的研究成果只是样机的试制,尚没有成型的机型投入生产应用。 1.2.1国外取苗装置研究现状 20 世纪初期部分国家开始出现移栽机具。三十年代出现移栽装置或移栽器代替人工取苗。五十年代移栽的生产技术研究,研制出了不同结构的半自动移栽机。八十年代,半自动移栽机已在欧美国家的农业生产中广泛被使用,培育穴盘苗、移栽作物等,实现了制造机械、播种机械、移栽机等各种机械配套使用。到90年代,有关部门加强从育苗到栽植整个系统的研究,使育苗和栽植有机地结合,研制出多种全自动移栽机,如日本90年代初将穴盘苗自动移栽机列为农业机械急需开发的项目,日本农机研究所联合三家农机公司,于1993年至1995年期间开发出了三种型号的全自动移栽机(图1-1~1-3),可移栽穴盘苗或纸钵苗,主要

材料分拣系统控制系统设计单片机

材料分拣系统控制系统设计单片机

**大学**远程教育 毕业设计 题目:材料分拣系统控制系统设计(单片机) 入学年月 姓名代xxx 学号110xxxxx 专业机电一体化 联系方式 13xxxx 学习中心 xxxxx 指导教师XXXXXXX___ 完成时间 X月XX日 目录

1 绪论 (1) 1.1 自动分拣系统的定义 (1) 1.2 自动分拣系统研究现状及发展趋势 (1) 2 系统硬件设计 (2) 2.1 传感器的选型 (2) 2.1.1 电感式传感器 (2) 2.1.2 电容式传感器 (3) 2.1.3 颜色传感器 (5) 2.2 限位开关的设计 (6) 2.3 电磁阀的设计 (7) 2.4 PLC的选型 (8) 2.5 PLC输入输出接线端子图 (9) 3 系统软件设计 (10) 3.1 控制系统流程图设计 (10) 3.2 PLC梯形图程序设计 (11) 3.3 整体梯形图 (12) 3.4 PLC程序指令表 (12) 4 总结 (14) 参考文献 (15)

1 绪论 1.1 自动分拣系统的定义 自动分拣是指货物进入分拣系统到指定的分配位置为止,都是按照系统设定的指令靠自动装置来完成的。自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成。控制装置的作用是识别、接收和处理分拣信号,根据分拣信号的要求指示分类装置、按商品品种、按商品送达地点或按货主的类别对商品进行自动分类。这些分拣需求能够经过不同方式,如可经过条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式,输入到分拣控制系统中去,根据对这些分拣信号判断,来决定某一种商品该进入哪一个分拣道口。 1.2 自动分拣系统研究现状及发展趋势 中国自动分拣机的应用大约始于1980年代,近期的市场兴起和技术发展始于1997年。自动分拣的概念先在机场行李处理和邮政处理中心得到应用, 然后普及到其它行业。随着业界对现代化物流的实际需求的增长,各行业对高速精确的分拣系统的要求正在不断地提高。这一需求最明显地表现在烟草、医药、图书及超市配送领域, 并有望在将来向化妆品及工业零配件等领域扩展。这些领域的一个共同特点是产品的种类繁多、附加值高、配送门店数量多、准确性要求高和人工处理效率低等特点。

气动机械手的毕业设计说明

毕业设计(论文)题目:气动机械手的设计 系部:机电工程系 专业:数控技术 班级: : 学号:

目录 摘要 (3) 第一章前言 1.1机械手概述 (4) 1.2机械手的组成和分类 (4) 1.2.1机械手的组成.......................................4 1.2.2机械手的分类.......................................6 第二章机械手的设计方案 2.1机械手的坐标型式与自由度.............................. 8 2.2机械手的手部结构方案设计.............................. 8 2.3机械手的手腕结构方案设计.............................. 9 2.4机械手的手臂结构方案设计...............................9 2.5机械手的驱动方案设计...................................9 2.6机械手的控制方案设计...................................9 2.7机械手的主要参数.......................................9 2.8机械手的技术参数列表...................................9 第三章手部结构设计 3.1夹持式手部结构.........................................11 3.1.1手指的形状和分类.................................11 3.1.2设计时考虑的几个问题.............................14

基于PLC的机械手控制系统及组态设计

PLC课程设计报告题目:基于PLC的机械手控制系统及组态设计 二级学院:电气与电子工程学院 班级: 14电气实验班 姓名:李浩文 学号: 组员: 指导老师: 成绩: 日期: 2017年4月

基于PLC的机械手控制系统及组态设计 摘要 随着21世纪的发展,技术科技的不断完善,人们对于机械手的控制系统运用越来越成熟,机械自动化逐步代替了人工操作,这意味着将解放人类劳动力,一些简单重复的动作将会有机器代替运作,并且在某些场所,例如高温高压,有毒气体以及威胁到人类生命安全的环境。为了适应社会需求的变化,人类不断实践和探索,机械手应运而生,相应的各种难题迎刃而解。 本设计主要介绍了国内外机械手研究现状及可编程控制器S7-200 PLC的研究发展趋势,基于PLC编程可知,组态王可以实现与S7-200编程器相结合,组建简单的仿真界面,通过仿真软件可以清晰的了解到机械手的操作,包括上移、下移、左移、右移。实验表明,由S7-200PLC和Kingview6.55构成的控制系统人机界面简单、易于操作、经济实用、可靠性高、稳定性高。 关键词:S7-200PLC;组态王Kingview6.55;机械手

目录 1绪论 (1) 1.1研究该课题的重要性 (1) 1.2国内外机械手研究现状 (1) 1.3该课题研究的内容 (2) 2组态王Kingview 6.55和可编程控制器的介绍 (3) 2.1组态王Kingview 6.55的介绍 (3) 2.1.1组态王的历史 (3) 2.1.2组态王的结构 (3) 2.1.3组态王的基本配置 (5) 2.1.4组态王软件产生的背景 (8) 2.1.5组态软件的发展方向 (8) 2.2可编程控制器的介绍 (10) 2.2.1可编程控制器的概述 (10) 2.2.2可编程控制器的历史 (10) 2.2.3 PLC的基本结构 (11) 2.2.4 PLC的工作原理 (12) 2.2.5 PLC的基本配置 (12) 3机械手控制系统的设计 (15) 3.1机械手控制方式的选择 (15) 3.1.1机械手控制方式的分类 (15) 3.1.2 PLC与IPC和DCS的比较 (15) 3.2 PLC的控制电路程序设计 (16) 3.2.1 PLC的I/O分配表 (16) 3.2.2编程指令的选择 (17) 3.2.4 机械手的动作实现过程 (19) 3.2.5 PLC控制机械手的模拟工作图 (19) 3.2.6 PLC梯形图设计 (21) 3.3 PLC程序的调试 (30) 3.3.1 PLC控制的安装与布线 (30) 3.3.2机械手控制程序的调试 (31) 4组态王Kingview 6.55在机械手控制系统中的应用 (32) 4.1工程的建立与结构变量的定义 (32) 4.1.1工程的建立 (32) 4.1.2建立结构变量的步骤 (33) 4.1.3设备与组态王的连接 (35) 4.2动画的连接 (38)

毕业设计--基于PLC的机械手控制系统设计

设计题目基于PLC的机械手控制系统设计 摘要 【摘要】 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业,在构造和性能上兼有人和机器各自的优点,尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力,在国民经济领域有着广泛的发展空间。 机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识:其一、它能部分的代替人工操作;其二、它能按照生产工艺的要求,遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸;其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配,从而大大的改善了工人的劳动条件,显著的提高了劳动生产率,加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而,受到很多国家的重视,投入大量的人力物力来研究和应用。尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合,应用的更为广泛。在我国近几年也有较快的发展,并且取得一定的效果,受到机械工业的。 机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器,他有多个自由度,可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。 机械手的结构形式开始比较简单,专用性较强。随着工业技术的发展,制成了能够独立的按程序控制实现重复操作,适用范围比较广的“程序控制通用机械手”,简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序,适应性较强,所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。

ABSTRACT Manipulator hand and arm can imitate the certain movements function, according to fixed program to grab, transporting or operating tool for automatic operation of the device. It can replace the hard labor in order to realize people the mechanization of manufacturing and automation, can in harmful environment operation to protect the personal safety and so widely used. The type of manipulator, according to drive mode can be divided into hydraulic, pneumatic, electric and mechanical manipulator; According to applicable range can be divided into robots for and general manipulator two; According to the trajectory control mode can be divided into position control and continuous track control robots. The design of the manipulator and add plane rotation type and structure, the action of the manipulator by pneumatic cylinder driving, pneumatic cylinder of the corresponding electromagnetic valve to control, electromagnetic valve controlled by PLC. Drive the implementation of the component finish, can very convenient embedded in all kinds of industrial production line. Manipulator used PLC control, and has high reliability, change program flexible, and other advantages, whether for time control or travel control or mixed control, can be set to realize through PLC program. According to the order of the manipulator action can modify the program, so that more of the manipulator strong generality. Keywords: manipulator electromagnetic valve PLC

机械手的设计毕业设计论文

天津机电职业技术学院毕业综合实践报告 专业电气自动化 班级电气自动化三班

目录 1 机械手的基本介绍 (1) 1.1 机械手的基本结构组成 (1) 1.1.1 气动手爪 (1) 1.1.2 伸缩气缸 (1) 1.1.3 回转气缸及垫板 (2) 1.1.4 提升气缸 (2) 1.2 直线运动传动组件 (2) 1.3 气动控制回路 (3) 2 传感器部分 (5) 2.1 传感器简介 (5) 2.2 磁性开关 (5) 2.3 光电传感器和光纤传感器 (5) 3 伺服电机应用 (7) 3.1 伺服系统 (7) 3.2 交流伺服系统的位置控制模式 (8) 3.3 接线 (10) 3.4 伺服驱动器的参数设置与调整 (10) 3.4.1 参数设置方式操作说明 (11) 3.4.2 面板操作说明: (11) 3.4.3 部分参数说明 (11) 3.5 最大速度(MAX_SPEED)和启动/停止速度(SS_SPEED)12 3.6 移动包络 (13) 4 PLC程序编写 (15) 4.1 PLC的选型和I/O接线 (15) 4.2 伺服电机驱动器参数设置 (15) 4.3 编写和调试PLC控制程序 (16) 4.4 初态检查复位子程序和回原点子程序 (19) 4.5 急停处理子程序 (20) 个人收获 (23) 参考文献 (24) 附录 (25) 致谢 (28)

1 机械手的基本介绍 1.1 机械手的基本结构组成 1.1.1 气动手爪 用于在各个工作站物料台上抓取/放下工件。由一个二位五通双向电控阀控制。见图 1-1 图 1-1 气动手爪 1.1.2 伸缩气缸 用于驱动手臂伸出缩回。由一个二位五通单向电控阀控制。见图 1-2 图 1-2 伸缩气缸

基于PLC控制机械手设计[1]

内容摘要 系统的自动控制部分主要由硬件部分和软件部分组成。硬件部分主要是由步进电机、传感器、继电器等硬件来完成本单元的动作。 软件部分主要运用了CAD、PLC和组态王等软件工具。在这次设计中利用PLC 编程来完成机械手单元整个动作。其中对单元操作进行了分步:如,绘制硬件连线、整个单元的流程图、用CAD软件绘制平面图、用组态王来描述机械手动作的整个过程。本单元只是现场总线的其中一部分,但是它完全体现出了现场总线的优点。 第一章是概述,第二章是在这次设计中所用到的工具软件,第四、五章就是本次设计的重点。通过这次设计,让我更深入的了解了自己所学专业。 由于时间仓促、水平有限,其中有许多不足之处在所难免,敬请老师批评指正,给予多多指导。 关键词:可编程控制器PLC; 机械手; 工作原理

目录 第一章绪论 (2) 1.1 研究意义现状分析及其意义 (2) 1.2 机械手的发展趋势.优点及其应用 (3) 第二章系统设计中的应用软件 (6) 2.1 PLC软件 (6) 2.2 CAD软件 (7) 2.3 组态王软件 (7) 第三章硬件部分 (10) 第四章软件部分 (16) 第五章组态部分 (18) 第六章结论 (22) 致谢 (23) 参考文献 (24)

第一章绪论 可编程序控制器(PLC)已在工业生产过程的自动控制中得到了广泛的应用。它是以微处理器为核心,综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的自动控制装置,它具有结构简单、易于编程、性能优越、可靠性高、灵活通用和使用方便等一系列优点;气动技术也是实现工业自动化的重要手段,并且已广泛地应用于各工业部门,在机械产品自动化、工业自动化及企业技术改造方面占有重要的地位。气压传动的介质来自于空气,环境污染小,工程容易实现。机械手在工业自动化生产中得到了很好的利用,它可减少人的重复操作,并且它还可以完成人无法完成的操作,从而大大地提高工业生产效率。 人们一般的理解来看,机器人是具有一些类似人的功能的机械电子装置,或者叫自动化装置,它仍然是个机器,它有三个特点,一个是有类人的功能,比如说作业功能,感知功能,行走功能,还能完成各种动作,它还有一个特点是根据人的编程能自动的工作,这里一个显著的特点,就是它可以编程,改变它的工作、动作、工作的对象,和工作的一些要求,它是人造的机器或机械电子装置。 到目前为止,工业机器人是最成熟,应用最广泛的一类机器人,世界总量目前已经销售110万台,这是1999年的统计,但这110万台在已经进行装备使用的是75万台,这个量也是不小的。总体情况看,日本在工业机器人这一块,是首位的,成为机器人的王国,美国发展也很迅速,目前在新安装的台数方面,已经超过了日本,中国刚开始进入产业化的阶段,已经研制出多种工业机器人样机,而有小批量在生产中使用,这也是整个在日本、美国以及我们国家在工业机器人情况的一些比较。 1.1 研究意义现状分析及其意义 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域,是一门跨学科综合技术。

工业机械手毕业设计--论文

摘要 随着微电子技术、传感器技术、控制技术和机械制造工艺水平的飞速发展,机器人的应用领域逐步从汽车拓展到其它领域。在各种类型的机器人中,模拟人体手臂而构成的关节型机器人,具有结构紧凑、所占空间小、运动空间大等优点,是应用最为广泛的机器人之一。尤其由柔性关节组成的柔性仿生机器人在服务机器人及康复机器人领域中的应用和需求越来越突出。 本文将设计一台四自由度的工业机器人,用于给冲压设备运送物料。首先,本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构,然后选择合适的传动方式、驱动方式,搭建机器人的结构平台;在此基础上,本文将设计该机器人的控制系统,包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计,重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性,最终实现的目标包括:关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。 关键词:机器人,示教编程,伺服,制动

ABSTRACT With the development of microelectronic technology, sensor technology, the rapid development of control technology and machinery manufacturing technology level, the application of robots gradually expanded from cars to other fields. In all types of robots, the articulated robot arm simulation human form, has the advantages of compact structure, small occupied space, large moving space, is one of the most widely used robots. Especially flexible biomimetic robot composed of flexible joint in the field of service robot and rehabilitation robot application and demand more and more prominent. In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point. KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake

物料分拣系统PLC控制

腾飞电子设计大赛设计课题:物料分拣系统PLC控制 系别电气工程系 组别第四组 组长陈强 组员李宏璋、高华、魏杰 指导老师严俊、华满香、钟燕科 完成时间2011年 11 月12日

一概述 PLC控制是目前工业上最常用的自动化控制方法,由于其控制方便,能够承受恶劣的环境,因此,在工业上优于单片机的控制。PLC将传统的继电器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体,专门为工业控制而设计,具有功能强、通用灵活、可靠性高、环境适应性强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点,因此在工业上的应用越来越广泛。 本文主要讲述PLC在材料分拣系统中的应用,利用可编程控制器( PLC) ,设计成本低、效率高的材料自动分拣装置。以PLC 为主控制器,结合气动装置、传感技术、位置控制等技术,现场控制产品的自动分拣。系统具有自动化程度高、运行稳定、精度高、易控制的特点,可根据不同对象,稍加修改本系统即可实现要求。 材料分拣装置是模拟自动化工业生产过程的微缩模型,它使用了PLC控制、传感器、位置控制、电气传动和气动等技术,可以实现不同材料的自动分选和归类功能,并可配置监控软件由上位机监控。该装置采用台式结构,配有S7-200型CPU、传感器(光电式、电感式、颜色、磁感应式)、旋转编码器、交流电动机、输送带、气缸、电磁阀、直流电源、空气过滤减压器等是典型的机电一体化教学实验装置。 本系统采用的可编程控制器,只要结合不同的传感器,比如根据材料的属性、尺寸的大小、物体的颜色等选择相应的传感器,就可对不同的物料进行分拣,具有广泛的应用前景。

二、系统的技术要求及指标 1、输入电压:AC200~240V(带保护地三芯插座) 消耗功率:250W 2、环境温度范围:0~40℃ 3、气源:大于且小于 4、分拣功能 (1)能实行对铁物质的分拣 (2)能对铝物质的分拣 (3)能对黄色塑料分拣 (4)能准确的排除废物(前1、2、3都不能满足的物料 本次任务要求: 1)当料仓传感器检测到有物料后,按照一定的时间间隔或按照输送带上物料间隔适当(如物料的间隔不小于某个规定值)的原则,由PLC控制上料汽缸将物料送至输送带上。 2)输送带把物料依次带到各分拣工位。物料经过各分拣工位时,工位上的传感器会检测出是符合检出条件(即材质或颜色是否满足设定条件),PLC得到传感器发出的符合检出条件信号(即信号有效)时,控制相应汽缸动作将物料推出传送带,送入相应下料斗。 3)PLC要通过输送带电机轴上的编码器跟踪物料的位置,当物料在前3各 分拣工位均未检出时,由第四各工位上的汽缸将物料推出传送带,送入下料斗。 三、使用方法 1、气源由二联体左侧进气口连接?6气管,另一端接气源。(非长期使用,不要向油杯里注油) 2、接通电源(启动按钮) 3、将物料放进竖井式料槽 4、运行方式: a.通电状态下,下料时下料传感器动作,传送带运行。电感传感器检测 到铁材料时,气缸1动作,将材料块推下。 b.电容传感器检测到铝材料时,气缸2动作将材料推下。 c.颜色传感器检测到非金属材料黄色块时,气缸3动作将材料块推下。 d.其它颜色非金属材料块送到SD位置时,气缸4动作将材料块推下。

基于PLC的机械手臂设计

毕业设计(论文) 题目: 机械手的PLC控制 专业: 机电一体化 班级: 学号: 姓名: 指导老师: 成都电子机械高等专科学校 xxxx年x月

摘要 机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构,是机器人的关键部件之一。机械手的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、等机械器件组成;电气方面有交流电机、变频器、传感器、等电子器件组成。该装置涵盖了可编程控制技术,位置控制技术、检测技术等,是机电一体化的典型代表仪器之一。本文介绍的机械手是由PLC输出三路脉冲,分别驱动横轴、竖轴变频器,控制机械手横轴和竖轴的精确定位,微动开关将位置信号传给PLC主机;位置信号由接近开关反馈给PLC 主机,通过交流电机的正反转来控制机械手手爪的张合,从而实现机械手精确运动的功能。本课题拟开发的物料搬运机械手可在空间抓放物体,动作灵活多样,可代替人工在高温和危险的作业区进行作业,并可根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数。 关键词:机械手 PLC 变频器交流电机

Abstract Manipulator industrial robot systems traditional mandate, Robot is one of the key components. Manipulator using the mechanical structure of screw-ball, slider, and other mechanical devices composition; Electric have AC motor, inverter, sensor, and other electronic device components. The device covers a programmable control technology, position control technology, detection technology, Mechatronics is a typical representative of one of the machines. This paper presents a manipulator by three PLC output pulse, driving horizontal, the vertical axis transducer, control manipulator axis horizontal and vertical positioning precision, micro-switches position signal transmission will host PLC; location close to the switching signal from the feedback from the mainframe to the PLC, through the exchange of Motor reversion to control the manipulator gripper Zhang, thus achieving accurate manipulator movement functions. The topics to be developed by the Manipulator grasping be up in space objects, movements flexible, diverse, can replace the artificial heat and dangerous operation conducted operations, According to the workpiece can change the campaign process and the requirements of any changes to the relevant parameters. Key Words: Manipulator PLC Inverter AC motor

机械手毕业论文.

毕业设计论文题目:气动机械手的设计 设计人: 指导教师: 所属院系: 专业班级: 2014年11月10日

第1章前言 1.1工业机械手概述 工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是一种仿人操作,自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量,提高生产效率,改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃,应用日益广泛的领域。机器人应用情况,是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动,而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置,既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力,又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力,从某种意义上说它也是机器的进化过程产物,它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各,也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备.机械手是模仿着人手的部分动作,按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中,它代替人进行正常的工作,意义更为重大。因此,在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用.机械手的结构形式开始比较简单,专用性较强,仅为某台机床的上下料装置,是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展,制成了能够独立的按程序控制实现重复操作,适用范围比较广的“程序控制通用机械手”,简称通用机械手。由于通用机械手能很

(完整版)基于plc的机械手控制系统设计

前言 随着我国工业生产的飞跃发展,自动化程度的迅速提高,实现工件的装卸、转向、输送或操持焊枪、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等作业的自动化,已愈来愈引起人们的重视。 机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来,随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用,机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术,它更加促进了机械手的发展,使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。 机械手是模仿着人手的部分动作,按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。机械手虽然目前还不如人手那样灵活,但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点,因此,机械手已受到许多部门的重视,并越来越广泛地得到了应用,生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率;可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中,它代替人进行正常的工作,意义更为重大。 本文将通过西门子PLC控制机械手,PLC是可编程控制器(Programmable Logic Controller)的简称,是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用的工业自动化控制装置。随着电子技术和计算机技术的迅猛发展,PLC的功能也越来越强大,更多地具有计算机的功能。目前PLC已经在智能化、网络化方面取得了很好的发展。该系统利用西门子PLC,在步进电机驱动下,完成对机械手在搬运过程中的下降、夹紧、上升、右旋、下降、放松、上升、左旋等全过程自动化控制,并对非正常情况实行自动报警和自动保护,实现企业的机电一体化,提高企业的生产效率。

液压机械手设计毕业设计(论文)

液压机械手设计毕业设计 毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名:日期:

一、引言 1.1机械 液压通用机械手,就其本质上来说,属于工业机器人的范畴,机器人学是近几十年来迅速发展起来的一门综合学科。它集中了机械工程、电子工程、计算机科学、自动控制以及人工智能等多种学科的最新研究成果,体现了光机电一体化技术的最新成就,是当代科学技术发展最活跃的领域之一,也是我国科技界跟踪国际高技术发展的重要课题。 “机械手”(Machanical Hand):多数指附属于主机、程序固定的自动抓取、操作装臵(国内一般称作机械手或专用机械手)。如自动线、自动机的上下料,加工中心的自动换到的自动化装臵。 1.2机械手特点、结构与研究意义 1.2.1机器人的特点 机器人的主要特点体现在它的通用性和适应性等方面。 1.通用性 机器人的通用性指具有执行不同功能和完成多样简单任务的实际能力;通用性也意味着,机器人是可变的几何结构。或者说在机械结构上允许机器人执行不同的任务或以不同的方式完成同一工作。 2.适应性 机器人的适应性是指具有对环境的自适应能力,及机器人能够自主执行实现经规划的中间任务,而不管执行过程中所发生的没有预计到的环境变化。 1.2.2机器人的系统结构 一个机器人系统一般由四个相互作用的部分组成,即机械手、环境、任务和控制器。 工业机器人的本体机械系统即为通常的机械手装臵,他由肩、臂、腕、机身或行走机构组成,组合为一个相互依赖的运动机构。 环境即指机器人所处的周围状态,环境不仅由机和条件决定,而且有环境和它所包含的每个事物的全部自然特性决定。 机器人体系结构中的任务一般定义为环境的两种状态(初始状态和目标状态)间的差别,必须用适当的程序语言来描述,并能为计算机所理解。 机器人控制器一般为控制计算机,接收来自传感器的信号,对其进行数据处理,并按照预存信息,即机器人的状态及环境情况等,生成控制信号来驱动机器人的各个关节运动。

机械手设计本科毕设论文

本科毕业论文 题目:三自由度圆柱坐标型工业机器人设计 学院:机械工程学院 专业:机械制造(辅修) 年级:2009 姓名:李介博 指导教师:赵华洋 完成日期:2012.04.03

三自由度圆柱坐标型工业机器人设计 摘要:在工业上,随着自动控制系统广泛的应用,工业自动化机床控制、计算机系统、机器人等高科技技术也得到了长足的发展。其中工业机器人是相对较新的电子设备,它综合应用了机械电子自动控制等先进技术以及物理生物等学科的基础知识,因而能实现机械化与自动化的有机结合而广泛应用与工业生产的各个部门,逐步的改变现代化工业面貌。 工业机器人是一种机体独立,动作自由度较多,程序可灵活变更,能任意定位,自动化程度高的自动操作机械。主要用在自动加工线和柔性制造系统中传递和装卸的工件或夹具。工业机器人以刚性高的手臂为主体,与人相比,可以有更快的运动速度,可以搬运更重的东西,而且定位精度相当高,它可以根据外部来的信号,自动进行各种操作。 本设计为三自由度圆柱坐标型工业机器人,其工作方向为两个直线方向和一个旋转方向。在控制器的作用下,它可执行将工件从一条流水线拿到另一条流水线这一简单的动作,本文是对整个设计工作较全面的介绍和总结。 关键词:三自由度;圆柱坐标;工业机器人;自动化

Three degrees of freedom cylindrical coordinate industrial robot design Abstract: In industry, along with the automatic control system of a wide range of applications, industrial automation machine control, computer systems, robots and other high-tech technology are also got rapid progress. Including industrial robot is relatively new electronic equipment, it comprehensive application of mechanical and electronic automatic control and other advanced technology and physics biological sciences foundation knowledge, and can therefore realize mechanization and automation organically and is widely used in industrial production of various sectors, gradually change modern industrial outlook. Industrial robot is a body independent of freedom movements, the program can be more flexible changes, can arbitrary positioning, high automation automatic operate machinery. Mainly used in automatic processing lines and flexible manufacturing system transfer and loading and unloading work piece or fixture. Industrial robot arm with rigid high for the subject than people, can have faster movement speed, can carry more weight, and positioning accuracy quite high, and it may, according to the signals, automatic external to operate. This scheme introduced a cylindrical robot for three degree of freedom. It is composed of two linear axes and one rotary axis current control only allows these devices move from one assembly line to other assembly line in space, perform relatively simple tasks. This paper is more comprehensive introduction and summing-up for the for the whole design work. Key words: three degrees of freedom; cylindrical; industrial robot; automation

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