机械手物料分拣课程设计--机械手传送带物料分拣毕业设计

机械手物料分拣课程--机械手传送带物料分拣毕业设计 目录 …………………………………………………………………………1、课题内容简介 3 ……………………………………………………………………………………………2、实训器材 3 ………………………………………………………………………………………3、整机工作原理 4 ………………………………………………………………………………………4、整机工作流程 5 ………………………………………………………………………………………5、课题控制要求 5 ………………………………………………………………………………………5.1、初始状态6 ……………………………………………………………………………………………… 5.2、启动 6 ................................................................................................. 5.3、送料6 ………………………………………………………………………… 5.4、机械手搬送工件 6 ……………………………………………………………………………………… 5.5、工件分拣6 ……………………………………………………………………………………… 5.6、设备停止 6 ……………………………………………………………………… 6、工件分拣的意外情况处理 7 ............................................................ 7、进行工件传送分拣的皮带输送机 7 ......................................................................... 7.1、物料分拣传送机构7 7.2、机械手搬运机构 „„„„„„„„„„„„„„„„„8 7.3、皮带传送机的拖动 „„„„„„„„„„„„„„„„9 8、三菱变频器 „„„„„„..„„„„„„„„„„„„„„„„„10 8.1 、变频器参数设定值 „„„„„„„„„„„„„„„10 8.2、变频器参数设置„„„„„„„„„„„„„„„12 8.3 变频器操作„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„122 9、I/O分配 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 10、I/O分配图 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 12 11、PLC控制原理图 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 12、端子接线布置图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„45 13、气路图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 12、状态转移图 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 13、梯形图 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15 13.1、梯形图截图 „„„„„„„„„„„„„„„„„„32 1 13.2、梯形图见设计说明纸 „„„„„„„„„„„„„„33 14、结束语 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„34 15、参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„35 2 前 言 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自从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～ 3 一. 课题内容简介 本次毕业设计项目亚龙YL-235A型光机电一体化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设计环境，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(实训器材 , 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 4 , 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:采用西门子S7-200CN系列数字量输出模块EM222 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” )， 5 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 在触摸屏上按启动按扭后，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驱动机械手臂伸出手爪下降抓物，然后手爪提升臂缩回，手臂向右旋转到右限位，手臂伸出，手爪下降，将物料放到传送带上，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。 6 四、整机工作流程 7 五.课题控制要求 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。 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: ?供料盘的拨杆停止转动。 ?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。 ?传送带停止运行，分拣气缸A、B、C的活塞杆全部缩回复位。 ?急停按钮处于复位位置(常开触点断开、常闭触点闭合)。 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。 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 8 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。 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. 工件的分拣 通过皮带输送机位置?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?的气缸A推入出料斜槽D;每种工件第二个由位置?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?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。 9 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?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物料分拣传送机构 在传送带支架上的位置?、?、?、?分别安装光电传感 器或接近式开关。在位置?、?、?分别安装工件推送气缸A、 10 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。 11 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 12 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皮带传送机的托动 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.变频器参数设置 8.1变频器参数设定值 序号 参数号 设置值 说明 1 P0010 30 恢复出厂值 2 P0970 1 参数访问级别 3 P0003 3 13 参数过滤器 4 P0004 0 快速调试 5 P0010 1 6 P0100 0 电动机的额定电压 7 P0304 380 电动机的额定电流 8 P0305 0.18 电动机的额定功率 9 P0307 0.03 电动机的额定频率 10 P0310 50 电动机的额定速度 11 P0311 1395 选择命令源 12 P0700 2 选择频率设定值 13 P1000 1 电动机最小频率 14 P1080 0 电动机最大频率 15 P1082 50.00 斜坡上升时间 16 P1120 2 斜坡下降时间 17 P1121 2 结束快速调试 18 P3900 1 P0003 3 P1040 10HZ 参数访问级别 P0003 2 参数过滤器 P0004 7 选择命令源 P0700 1 固定频率设定值 P0701 17 固定频率设定值 P0702 17 固定频率设定值 P0703 17 参数过滤器 P0004 10 固定频率 P1000 3 频率1 P1001 X 频率2 P1002 X 频率3 P1004 X 14 8.2参数设置方法 15 8.3变频器操作 16 17 8.4变频器操作面板说明 18 八. I/O分配表 输 入 地 址 输 出 地 址 序号 地址 备注 序号 地址 备注 1 I0.0 启动 1 Q0.0 驱动转盘电机 2 I0.1 停止 2 Q0.1 驱动手爪放松 3 I0.2 气动手爪传感器 3 驱动手爪夹紧 Q0.2 4 I0.3 旋转左限位传感器 4 驱动手臂左转 Q0.3 5 I0.4 旋转右限位传感器 5 Q0.4 驱动手臂右转 6 I0.5 气动手臂伸出传感器 6 Q0.5 驱动手臂伸出 7 I0.6 气动手臂缩回传感器 7 驱动手臂缩回 Q0.6 8 I0.7 手爪提升限位传感器 8 Q0.7 驱动手抓上升 9 I1.0 手爪下降限位传感器 9 驱动手抓下降 Q1.0 10 I1.1 物料检测传感器 10 Q1.1 驱动推料一伸出 11 I1.2 推料一伸出限位传感器 11 驱动推料二伸出 Q1.2 12 I1.3 推料一缩回限位传感器 12 Q1.3 驱动推料三伸出 13 I1.4 推料二伸出限位传感器 13 Q1.4 驱动蜂鸣报警 14 I1.5 推料二缩回限位传感器 14 Q1.5 驱动变频器五端子 15 I1.6 推料三伸出限位传感器 15 Q1.6 驱动变频器六端子 16 I1.7 推料三缩回限位传感器 16 Q1.7 驱动变频器七端子 17 I2.0 启动推料一传感器 17 Q2.0 驱动绿色指示灯 18 I2.1 启动推料二传感器 18 Q2.1 驱动红色指示灯 19 I2.2 启动推料三传感器 19 20 I2.3 传送带入料检测光电传 感器 20 12. PLC控制原理图 分配 21 12、端子接线布置图 22 、气路图 13 23 十三.梯形图 13.1梯形图截图 1.主部分部分梯形图 24 25 2.复位部分程序截图 26 3.机械手部分程序截图 27 28 4.机械手动作不分程序截图 29 30 5.物料分拣部分程序截图 31 32 设计心得 电一体化实训结束了，每个实训结束的时候都会写这个，本次也是相同项目的第二个实训结束，心情反而有些沉重起来，我们知道的太少了，在编程的时候大多的知识不能连贯起来灵活的运用，就好像上次的期末上机考试，在充分的准备下，老师考了却是最基本的，可问题就出现在这里了，最基本的倒不会了，在PLC编程中其实我们学的最多的是步进指令，老师也有意的让我们去使用这一指令，虽然PLC的指令有很多，在本次实训中，同学们用到的也都是步进指令，所以这是我们锁必须学会的，门门了解不如一门精通，在设计中一直有几个问题: 1、 步进指令中运用主控控制怎么才能让每次启动的时候能 一直循环下去，在我们这一小组，刚开始运用的也是主控， 但是到后来发现每次启动的时候，都必须手动强制使S20 得电，这样显然是不行的，本人比较喜欢主控，比较方便， 不会像其他必须在每一步前加一个继电器。 2、 并行分支合理的运用，有使一步一步的进行的，比如在分 支中S30、S40、S50，有的使先S30得电，再S40得电, 最后S50得电，有的是一起都得电然后最后汇总。 实训的目的就是要我们把理论学习在实践中充分的运用起来，在外面走向社会的时候，能有一技之长，我们在实训中的确学到了很多在 33 课堂上不能很好学会的知识，我希望自己在每一次的实训都能以最好 的心态，最大的兴趣，和最好的发挥去做好它～ 34 参考文献 1、 亚龙YL-235A光电型实训指导 2、 毕业设计任务书 3、 PLC项目教程 4、 网上以及图书馆查阅资料 5、 工厂电气化控制 35