2022年西门子PLC四站流水线机械手自动化控制系统设计方案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用基于西门子 PLC 的四站流水线机械手自动化掌握系统设计摘 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爱护人身安全,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；而PLC 掌握是目前工业上最常用的自动化掌握方法,由于其掌握便利,能够承担恶劣的环境,因此,在工业上优于单片机的掌握；PLC 将传统的继电器掌握技术、运算机技术和通信技术融为一体 ,特地为工业掌握而设计 ,具有功能强、通用敏捷、牢靠性高、环境适应性强、

2、编程简洁、使用便利以及体积小、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；纵观了近年来机械手进展状况的基础上,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 掌握的设计方案；采纳整体化的设计思想,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；在其驱动系统中采纳气动驱动,掌握系统中挑选 PLC的掌握单 元来完成系统功能的初始化、机械手的移动等功能；最终提出了一种简洁、易于实现、理 论意义明确的掌握策略；1.设计思路 机械手的总体结构原理,机械手主要由执行机构、驱动系统、掌握系统以及传感器

3、等组 成的；在 PLC 程序掌握条件下,采纳气压驱动方式,来实现执行机构的相应部位发生规定 要求的有次序,有运动轨迹,有肯定速度和时间的动作；同时按其掌握系统的信息对执行 机构发出指令,必要时要对机械手进行监视,当动作有错误时或发生故障时立刻发出报警 信号；检测装置随时将执行机构的实际位置反馈给掌握系统,并与设定的位置进行比较,然后通过掌握系统进行调整,从而使机构,以肯定的精确度达到设定小车位置；机械手传送单元实际模型名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1- 机械手装置； 2-旋转传输装置；个人资料整理仅限学习使用7

4、-信号3-输送小车； 4-手动操作盘；5-直流电源； 6 电机驱动板板；转换 8-空气开关2.机械手的系统工作原理图：名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用PLC掌握 系统驱动系统（气压传动）传感器执行机构转盘机械手小车夹手升降推拉立柱臂臂3.1）执行机构：转盘：货物送到指定位置 夹手：即与物体接触的地方 升降臂：连接夹手与推拉臂,将物体进行升降 推拉臂：将夹手拉回与推出 立柱：机械手的基本部位,负责机械手的旋转 小车：用来对货物的存放与运输2）驱动系统 机械手的驱动系统是驱动执行机构运动的传

5、动装置；常用的有气压传动、升降和机械名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用传动等四种形式；,同时按其掌握系统的信息对执行机构发出指令,必要时可对机械手的动作进行监视,当动作有错误或发生故障时即发出报警信号；4）位置检测装置 掌握机械手执行机构的运动位置,并随时将执行机构的实际位置反馈给掌握系统,并与设定的位置进行比较,然后通过掌握系统进行调整,从而使执行机构以 肯定的精度达到设定位置；4. 本机械手传送单元的工作原理：机械手传送单元的工作原理：当将手操盘上“ 手动 动,机械手传送单元转盘、小车

6、、机械手自动复位,/ 自动” 切换开关从手动切换到自 需说明转盘上有四个承料块的托盘,一开头当托盘到达转盘定位位置时定位光电传感器响应,转盘停止运行,机械手正转到位以后停止,小车返回到初始状态停止）.1）物料侦判传感器检测接收料块托盘上的状态,如接收料块托盘上无料块就转盘停止运行直到物料侦判传感器侦查到物料后转盘停止一段时间；接着转盘反方向转动 90度,并对定位光电传感器计数1 次,当物料侦判传感器再次侦查到物料时,转盘再次停止一段时间,接着转盘再次反方向转动 90 度,并再次对定位光电传感器计数,当计数器计 数为 2 次时,就计数满了,转盘停止运行一段时间,2）以计数器 C1的指令作为推出机

7、械臂的启动信号,机械臂推出到位时使机械臂下 降,机械臂下降到位后使手指抓紧料块手指抓紧料块后使机械臂上升、机械臂收缩、机械 手反转同时运行,由于机械臂的伸缩汽缸及升降汽缸各使用了一个磁开关来定位即机械臂 伸出时受磁开关来定位,机械臂伸缩及下降时受磁开关来定位；但机械臂缩回和上升却没有磁开关来定位,故需借用编程软元件来实现定位,回,机械臂缩回的同时使机械手反转；3）机械手反转到位后,反转传感器使机械臂推出确保 机械臂上升的同时使机械臂缩, 机械臂推出到位后使机械臂下名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限

8、学习使用降, 机械臂下降到位后就松开手指把料块放在小车上,手指松开后 ,物 体落入小车中,以手指的夹紧松开取下降沿）为计数器的计数,计数器为 C3）计数一次 只有 C3 计数 4 次以后小车才会送出）4）机械臂再次上升、收缩,正转,回复原先的位置以后,机械臂运行的计数两次切 换为计数一次,即转盘反方向转一次,步骤从 2）循环到 4）3 次.5）计数器 C3 计数 3 次,由于这时物料侦判传感器上无料了,为了让其再次行动,添加了一个计数器C4以手指的夹紧松开取上升沿）为计数器的计数,只有计数3 次以后才能让无料的物料侦判传感器反方向转动5.程序流程图：90 度,然后连续 2）到 3）动作,小车才

9、会送出名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 开头个人资料整理仅限学习使用推出机械手下降机械手启动 Q2.4至启动 Q2.5至启动自动挡I2.4有效I0.5有效Y复原各机械正确位置转盘反转机械手松开机械手N上升机械手到位机械手正转到位小车手指释放释放 Q2.5返回到位Q2.6启动 Q2.2至检测转盘是I2.2有效Y计数 4次缩回机械手小车送出货物启动 Q3.0释放 Q2.4缩回机械手至I2.7有效否有料,读释放 Q2.4取I2.1正转机械手启动转盘 Q2.1,转90度上升机械手释启动 Q2.2至I2,.2有效C1计数 ,

10、停一段时间放Q2.5再次检测物 料转盘是否 有料,读取I2.1Y闭合机械手手 指启动 Q2,6启动转盘Q2.1,转 90 度C1计 数,光电传感 器I2.0计数 激活推出机械手启动 Q2.4至 I2.4,下降机械手启动 Q2.5至I2.5有效Y机械手原理图 具体）名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用机械手接线图 具体）L30运行指示灯 CK30 切换A CK31 切换M K30转盘正转 K31转盘反转 K32机械手正转 K33机械手反转名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共

11、22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用6. PLC 掌握系统设计依据本机械手传送单元的工作原理及其掌握要求设计出了以 送单元；PLC 的 I/O 安排输入信号表PLC 为掌握单元的机械手传接线编号接线位置1I2.0线路名称S30-S传感器名称DDI13转盘定位传感器DDI122I2.1S31-S转盘有料传感器DDI143II2.2S32-S机械手顺旋传感器DDI154I2.3S33-S机械手逆旋传感器DDI165I2.4S34-S机械臂推出传感器DDI176I2.5S35-S机械臂压下传感器DDI1267I2.6S36-S小车返回传感器DDI278

12、I2.7S37-S小车送出传感器9A/N启用 PLC 的程序信号输出信号表名师归纳总结 接线编号接线位置1信号名称线路名称AD30驱动设备名称2DD012Q2.1转盘正转拖动电机2DD0143Q2.3AD32机械手正转电机2DD0154Q2.4AD33机械手反转电机1DD005Q2.5AD34机械臂推拉气缸1DD016Q2.6AD35机械臂升降气缸1DD027Q2.7AD36手指iDD098Q3.0AD37小车 送出）iDD0109Q3.1AD38小车 退回）第 8 页,共 22 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2DD0132 Q2.2 AD31

13、个人资料整理仅限学习使用转盘反转拖动电机7.机械手相关参数介绍机械手的自由度每一个构件 即手臂的伸缩、左右回转和升降运动, 手指的夹放动作不能转变工件的位置和方位,故它不计为自由度数；本机械手传送单元的传感器信号与负载驱动1.传感器信号类型 : 1本设备所选用各类传感器的供电源均为24VDC ； 输出驱动电路均为NPN 型集电极开路形式；结构原理如下列图； 2设备中气缸定位所使用的磁开关结构及使用原理如下列图留意 : 设备信号输出端均为灌电流驱动电路, 严禁直接接入24V+. 2. 信号的传输与使用信号直接输出 ,不敷出与 PLC 输入端口相接；电平关系如下列图；名师归纳总结 - - - -

14、- - -第 9 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用3. 负载的驱动模型装置上共有两类设备负载 ；继电器和电磁阀, 工作时由PLC 输出口直接驱动； 电平关系如下列图；机械手接线图 具体）L30运行指示灯 CK30 切换A CK31 切换M K30转盘正转 K31转盘反转 K32机械手正转 K33机械手反转名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用K34推拉手 K35升降手 K36手指张合 K37小车出 K38小车回PLC IO 安排点接

15、线图B-0板 4.PLC 输入模块板名师归纳总结 1代表转盘定位传感器S30-S 第 11 页,共 22 页 2代表物料传感器S31-S - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 3代表机械手正转限位S32-S 个人资料整理仅限学习使用4代表机械手反转限位 S33-S 5 代表机械手推出限位 S34-S 6代表机械手下降限位 S35-S 7小车返回限位 S36-S 8小车送出限位 S37-S 9代表自动手动换挡开关电源PLC24V 电源开关电源名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个

16、人资料整理 仅限学习使用 PLC24V电源开关电源 PLC24V电源名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用开关电源 PLC24V电源开关电源PLC24V 电源BN板名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用PLC手动输入模块 1代表机械手推出开关 2代表机械手下降开关 3代表机械手夹紧开关 开关电源PLC24V 电源 PLC继电器模块板 DB-0板 24V+为开关电源 24-为PLC电源DB-

17、1板名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 个人资料整理仅限学习使用第 16 页,共 22 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用PLC输出模块板1代表转盘正转 AD30 2代表转盘反转 AD31 3 代表机械手正转 AD32 4代表机械手反转 AD33 5代表机械手推出 AD34 6代表机械手下降 AD35 7代表机械手夹紧 AD36 8代表小车返回 AD37 9代表小车送出 AD38 BI板开关电源名师归纳总结 - - - - - -

18、-第 17 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用开关电源名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用开关电源开关电源名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用开关电源名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用7.硬件调试 调整好转盘、传感器、机械

19、手、小车等高度与位置；使其机械手推出与降下夹手时正好能在转盘中夹取到货物与能将货物放入小车中；8.软件调试 将所编写的梯形图程序进行编译,通过上下位机的连接电缆把程序下载到 PLC 中；刚编好 的程序难免有这样那样的缺陷或错误；为了准时发觉和排除程序中的错误,削减系统现场调试的工作量,确保系统在各种正常和反常情形时都能做正确的响应,需要进行离线测 试,既不将 PLC 的输出接到设备上；依据掌握要求在指定输入端输入信号,观看输出指示 灯的状态,如输出不符合要求,就查找缘由,并排除之；9.整体调试 将设备接入 PLC,进行联机调试,看是否满意要求,假如不满意要求,可通过综合调整 软件和硬件系统,直

20、到满意要求为止；结论：名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用纵观了近年来机械手进展状况的基础上,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 掌握的设计方案；采纳整体化的设计思想,充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化；对机械手的整体结构、执行结构、驱动系统和 掌握系统进行了分析和设计；在其驱动系统中采纳气动驱动,掌握系统中挑选 PLC 的掌握 单元来完成系统功能的初始化、机械手的移动等功能；最终提出了一种简洁、易于实现、理论意义明确的掌握策略；通过本次对机械手传送单元的设计,我比较清晰地明白了机械手传送单元的工作原 理,同时也学到了要明白一件事情,必需去深化明白它的特性,要不然就会困惑不解,在 PLC 、传 设计机械手传送单元之前,我们纠结于现有的理论学问,没去明白这些涉及了如 感器、位置掌握、电、气传动等技术的学问和去实际观看,导致我们的进度很慢,后来经 过老师和师兄的点醒,才知道要做好一件事情,必需要查资料和询问有体会的人,仍有实名师归纳总结 际操作和观看,才能胜利.第 22 页,共 22 页- - - - - - -