基于PLC的分拣机械手设计.doc

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1、毕业设计(论文)图书分类号：密 级：毕业设计(论文)基于PLC的分拣机械手设计THE SORTINGMANIPULATOR DESIGN BASED ON PLC学生姓名班 级学院名称专业名称指导教师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 日学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定

2、，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日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

3、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IAbstractWith the rapid development of industrial production, production mechanization and automation has become a trend of de

4、velopment. 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,

5、 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 contro

6、l 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 ValveII毕业设计(论文)目 录摘要IAbstractII

7、1 绪论11.1课题背景11.2设计目的和意义11.3国内外发展趋势11.4研究的主要内容22 机械手的设计方案32.1机械手的坐标型式32.2驱动部分的选择32.3手部的选择42.4手臂结构的选择62.5机座结构82.6机械手的整体结构82.7机械手的主要参数设定92.8机械手的技术参数列表93 气缸设计113.1手臂升降气缸的设计113.2手臂伸缩气缸的设计143.3摆动缸体的设计154 机械手气压系统的设计164.1 气压传动系统工作原理图164.2 气动元件介绍及有关部分选型175 PLC控制系统设计225.1 系统的控制要求225.2 系统的总体方案235.3 传感器的选型245.4

8、 PLC选型及I/O地址分配246 PLC编程276.1 分拣的整体流程276.2 报警程序276.3手动控制276.4自动控制28结论32致谢33参考文献34附录35I毕业设计(论文)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、化工厂等等，已经随着科技的发展变得随处。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

9、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

10、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

11、。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

12、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

13、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

14、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。92 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

15、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内容。但是由于设计时间的和设计水平的限制，

16、机构仍然可以进行改进与研究。致谢参考文献1 左建民，液压与气压传动TH.北京：机械工业出版社，2005.12 涂善东，安全可靠性现代工业可持续发展的支持技术，科技期刊，1998.第3期3 陶湘厅，气动机械手的应用现状及发展前景J.机床与液压,2008,35(8):226-228.4 张毅刚.单片机原理及应用.高等教育出版社，2007 5 熊诗波.机械工程测试技术基础（第三版）.机械工业出版社,2008年 6 王伯雄.工程测试技术.清华大学出版社,2013年 7 张国雄.测控电路（第四版）.机械工业出版社.2014年 8 张毅刚.单片机原理及接口技术（C51编程）.人民邮电出版社，2011年9

17、邱宣怀.机械设计手册第四版.高等教育出版社,2006年10 成大先.机械设计手册.化工工业出版社,1993年6 张万忠 孙晋.可编程控制器入门与应用实例.北京：中国电力出版社，200511 Blohoubek, P., Kolbal, Z.: The knowledge from the Research in the Field of Robotics at UT Brno, Czech Republic. In: Automazione/Automation 1993, BIAS, Milano, Italy, November 23-25, 1993, pp. 723-72612 Kno

18、fl ek, R.- Marek, J.: Obrbc centra a pr?myslov roboty s paraleln kinematickou strukturou. In: Strojrensk vyroba, ro nk 45, 1997, .1-2, ISBN 0039-24567, pp. 9-1110 Kolbal, Z.: The theory of basic kinematic chain structures and its effect on their application in the design of industrial robot positioning mechanisms. CERM Akademick nakladatelstv, s.r.o. Brno, 2001, ISBN 80-7204-196-7, p. 7113 王兆义，可编程控制器教程.机械工业出版社，200914 朱绍祥等.可编程控制原理与应用.上海：上海交通大学出版社 200415 余达太、马香峰等著，工业机器人应用工程，199916 邓星钟.机电传动控制.华中科技大学出版,200617岳庆来、周锋、吴启红等, 变频器、可编程控制器及触摸屏综合应用技术.2009-8.附录