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基于PLC的分拣机械手设计

2022-08-13 来源:小奈知识网
毕业设计(论文)

图书分类号: 密 级:

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基于PLC的分拣机械手设计

THE SORTING MANIPULATOR DESIGN

BASED ON PLC

学生姓名 班 级

学院名称 专业名称 指导教师

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学位论文原创性声明

本人郑重声明: 所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标注。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

论文作者签名: 日期: 年 月 日

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论文作者签名: 导师签名: 日期: 年 月 日 日期: 年 月 日

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摘要

随着工业生产的迅速发展,生产的机械化以及自动化已经成为发展的趋向。机械手是一种在机械化和自动化生产过程中产生的新型装置,它可以根据不同自动化设备的工作需求,按照其预定的工作程序运行。作为工业生产和加工中经常用到的执行部件,机械手工作安全稳定、效率高,而且可以适应恶劣的工作环境,所以已经被广泛的运用于现代化的生产。

本文以三菱PLC为基础,介绍了机械手在分拣货物中的应用,设计了它的控制系统,并陈述了详细的控制过程。此设计中的机械手运动由气缸驱动,而气缸是由相对应的电磁阀控制,从而完成对机械手下降、上升、左旋等控制,有着很高的工作效率。

关键词 机械手;PLC;气缸;电磁阀

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Abstract

With the rapid development of industrial production, production mechanization and automation has become a trend of development. The new device is a robot created in mechanization and automation of the production process, it can be based on the needs of different work automation equipment, operating in accordance with its intended work program. As industrial production and processing are often used to perform part, the robot is security and stability, high efficiency, and can adapt to the harsh working environment, it has been widely used in modern production.

In this paper, based on Mitsubishi PLC, describes the robot application in sorting cargo, the design of its control system, and sets out detailed control process. The design of the robot movement driven by an air cylinder, and the cylinder is a corresponding electromagnetic valve control, thus completing the manipulator decline, rising, L and other control, has a very high efficiency.

Keywords Manipulator PLC Cylinder Valve

II

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目 录

摘要 ........................................................................ I Abstract ................................................................... II 1 绪论 ...................................................................... 1 1.1课题背景 ............................................................. 1 1.2设计目的和意义 ....................................................... 1 1.3国内外发展趋势 ....................................................... 2 1.4研究的主要内容 ....................................................... 2 2 机械手的设计方案 .......................................................... 4 2.1机械手的坐标型式 ..................................................... 4 2.2驱动部分的选择 ...................................... 错误!未定义书签。 2.3手部的选择 .......................................... 错误!未定义书签。 2.4手臂结构的选择 ...................................... 错误!未定义书签。 2.5机座结构 ............................................ 错误!未定义书签。 2.6机械手的整体结构 .................................... 错误!未定义书签。 2.7机械手的主要参数设定 ................................ 错误!未定义书签。 2.8机械手的技术参数列表 ................................ 错误!未定义书签。 3 气缸设计 ................................................. 错误!未定义书签。 3.1手臂升降气缸的设计 .................................. 错误!未定义书签。 3.2手臂伸缩气缸的设计 .................................. 错误!未定义书签。 3.3摆动缸体的设计 ...................................... 错误!未定义书签。 4 机械手气压系统的设计 ..................................... 错误!未定义书签。 4.1 气压传动系统工作原理图 .............................. 错误!未定义书签。 4.2 气动元件介绍及有关部分选型 .......................... 错误!未定义书签。 5 PLC控制系统设计 ......................................... 错误!未定义书签。 5.1 系统的控制要求 ...................................... 错误!未定义书签。 5.2 系统的总体方案 ...................................... 错误!未定义书签。 5.3 传感器的选型 ........................................ 错误!未定义书签。 5.4 PLC选型及I/O地址分配 .............................. 错误!未定义书签。 6 PLC编程 ................................................. 错误!未定义书签。 6.1 分拣的整体流程 ...................................... 错误!未定义书签。 6.2 报警程序 ............................................ 错误!未定义书签。 6.3手动控制 ............................................ 错误!未定义书签。 6.4自动控制 ............................................ 错误!未定义书签。 结论 ........................................................................ 4 致谢 ........................................................................ 5 参考文献 .................................................................... 6 附录 ........................................................................ 7

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整篇论文 外文翻译 QQ 3363913622

绪论

1.1 课题背景

在现代的工业生产中,生产的机械化以及自动化已经成为必然的趋向。随着现代工业的高速发展,工业生产自动化已经成为现代企业发展中必不可缺的一部分,无人化生产线、无人化工厂等等,已经随着科技的发展变得随处可见。同时,现代化的工业生产中,有各种恶劣的生产环境,如辐射,有害气场,高的温度和压力等,在这些苛刻的生产环境中十分不利于人工生产。

分拣机器手是现代化发展下的新科技,是自动控制结合工业生产自动化的产物,并且已经成为现代机械制造系统的重要组成部分。分拣机器手提高了生产过程的自动化,改善工作条件,同时产品的品质以及生产的效率都得到了有效的进步。特别是在有大量治料分拣的公司,采用传统方法的人工进行分拣,不但生产的效率会十分低下,而且生产的成本会大大的提高,所以使用分拣机器手对这样的企业来说是非常科学的选择。

1.2 设计目的和意义

分拣机械手作为自动化生产过程中重要的组成部分,能过大量的替代枯燥烦味的重复操作以及精度需求非常高的工作。在自动化生产领域中同样起到很大的作用,它可以帮助人们对货物进行搬运、对物品进行分类、把人们从沉重的体力劳动中解放出来。机械手还能在各种高温、有毒气体、辐射等各种恶劣的环境中工作,这样及保护了人们的安全又实现了产品的高效生产。例如;

第一:机械手在自动化机床设备上的使用。

第二:在高速发展的电子行业,可以代替员工进行产品的搬运,组装,包装等。能够在高温、有辐射等恶劣换进行长时间工作,减少对员工伤害。

第三:可以达到很高的精密度,完成人员工很难完成的工作。

运用PLC的自动控制系统不但体积小巧而且在使用时发生故障的概率非常小。 分拣机械手还顺应了工业发展的需求,本课题研究的是PLC对分拣机械手的控制,并借助必要的传感设备,使机械手在使用时可以对不同的颜色以及不同大小的货物按照早已设定的程序进行分拣,适用于大批量货物的分拣,解放了劳动力。采用PLC控制,是根据事先设定的程序对货物进行分拣的,可帮助人们在高温和有毒的环境里进行重复

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的分拣作业,并且在产品改变或者机械手需要临时的改变结构时,只要对改变的部分进行重新编写程序,就能很快地再次投入生产,降低了生产的费用。

1.3国内外发展趋势

随着它的应用越来越广泛,机械手的研究变成了很多国家和研发机构讨论的焦点,综合国内外的研究成成果,可以看出机械手的发展的趋势如下:

第一:机电相互结合,可编程功能越来越强,在机械机构的支撑下结合当前电子技术和控制技术,更加适用于柔性制造系统。

第二:随着微电子技术的发展,集成度也来越高,导致控制机构的体积大大减小,进而可以让机械手在更小的空间内进行工作。

第三:机械手的机械结构将面向标准化生产,使用模块化的结构,方便日后的维护与保养。

第四:传感器的功能越来越完善,一个机械手将会使用到若干个传感器,通过传感器来确定当前的工作状态与工作华景,判断下一步是否应该进行下一步动作,使得机械手在生产过程中更加的智能化

第五:机械手将会朝着个人计算机的开放型控制器方向进行发展,以便使用者对其进行集中化,网络化的管理。

综上所诉,机械手发展大概能够分成两个方向:一.机械手将会变得更加的智能化,网络化,反馈系统和传感器技术大量引用,开放性进一步提高,机械和控制更有机的集合,可控性更强,精度更高。二.机械手将更加广泛的应用到实际的生产中,代替原来人工生产作业。各个机构模块通用型增强,降低机械手的投入成本同时在满足任务要求的情况下可靠性更强,性价比更高。

1.4 研究的主要内容

随着机器人技术和机器人应用的飞速发展不断深化,不光光要求控制的可靠性强,柔韧性好,同时它的的成本也要保证在很低的水平。本文以下分拣手选机械方面:

(1)分拣机械手执行系统的剖析与选择

执行系统的组成主要有机械部分和传动部分两个部分,是介绍实现各种运动的基础。 包括机身,机臂,端部执行器,其中,每个部分都具有几个自由度。设计主要完成系统上的手部,手臂和底座的设计。

(2)分拣机械手驱动系统的剖析与选择

驱动系统的作用主要是对各个执行机构提供能量。在本次的毕业设计中使用的是气压驱动。

(3)分拣机械手控制系统的设计

控制系统就是在机械手的运动中,对机械手的各个动作进行控制。其中还包括驱动

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系统的控制,是系统根据工作需要控制机械手运动的先后。在这次的机械手设计中使用plc控制系统。还包括对plc型号的选择,传感器类型选择,梯形图等。

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2 机械手的设计方案

2.1 机械手的坐标型式

结论

本设计论文从机械手的发展背景和发展趋势展开讨论,分析了可编程控制器控制机械手的优点,明确设计要求和设计原则。然后构想了本设计的初步构成图,选择传动方案和驱动种类,在确认机构构成和驱动方案可行的基础上对电磁阀进行了介绍,然后根据设计要求对电磁阀选型。在主要硬件确认的情况下,介绍了可编程控制器的发展历史和发展趋势,根据本设计要求,选择了三菱PLC。根据需要了输入输出点个数,确定了CPU的型号。根据可编程控制器说明书和设计要求,进行设计了外部接线图,在确认接线正确和完成的情况下,按照任务书要求进行编程序,然后根据实际生产需求进行程序的调试。

本设计能够应用到生产工厂,能够实现生产过程中货物的分拣。这样减少了工人的劳动量,降低了企业的生产成本,同时本机构可以根据生产需求,调整程序来适应其他不同货物的分拣,能够降低设备成本。

从总的任务要求来说,本设计能够完成任务书中指定的要求。在毕业设计期间,学习了大量关于PLC选型,电磁阀工作原理的知识,进一步的了解到机械电子工程的具体

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内容。但是由于设计时间的和设计水平的限制,机构仍然可以进行改进与研究。

致谢

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参考文献

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附录

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