PLC基于步进电机控制的货物检测搬运及仓储系统的设计4700.docx
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1、维修电工工 技技师资格格考评论论文论文题目目:基于步进进电机控控制的货物检测测.搬运及及仓储系统的设计与与安装 作 者:职业技能能鉴定等等级:单位名称称:单位地址址:指导老师师:20122年 3月 228 日日目录摘要3关键词33前言4第一章系系统结构构及工作作原理661.1系系统组成成61.2 系统工工作原理理7第二章系系统设计计的关键键技术882.1 系统设设计方案案82.2 传感器器的检测测技术1112.3 气动元元件概述述142.4 步进电电动机概概述166第三章系系统的硬硬件设计计223.1 PLCC的I/OO分配表表223.2 PLCC的硬件件接线图图243.3步步进驱动动器参数数
2、的选择择25第四章系系统的软软件设计计264.1系系统上电电.初始化化.急停的的程序设设计2664.2 材料分分拣小系系统的程程序设计计274.3 机械搬搬运小系系统3004.4 平面仓仓库小系系统322第五章总总结344致谢344参考文献献35摘 要 工工业机械械手传送送带及系系统是流流水线自自动化生生产的重重要组成成分,它它完成了物物件的运运送、抓抓取、转转移等功功能是大大规模集集成控制制的基础础工作单元。在在以前的的控制系系统中,大大多数是是采用继继电器作作为开关关量控制制 ,自动化程程度低,工工作效率率偏低,已已经不能能适应目目前的生生产需要要。本文文对传送带带、机械械手的自自动化运运
3、行方案案进行探探讨,在在此基础础上,设设计添加了步进进电动机机定位这这一环节节,利用用气动原原理,从从而实现现物件的的仓储这一功能能。 选用三菱菱公司FFX2NN-488MT型型PLCC、三菱菱FR-A7000变频频器、三三种传感器、型型号为SSH-22H0557的步步进驱动动器进行行传送带带的变频频节能、物物的分拣、物物料的转转移、物物料的定定位及物物料的仓仓储的控控制系统统设计。关键词传传送带 机械手手 步进进电机 变频器器 PPLC 自动控控制前 言言自改革开开放以来来,我国国的工业业化以非非常快的的速度在在发展着着,工业业自动化化的趋势势也是越越来越明明显,并并逐渐取取代着原原来的大大
4、量人工工劳动力力的生产产方式。而而在高自自动化的的流水线线上,传传送带机机械手工工作单元元可以说说是用得得最广泛泛的一种种控制技技术。现在随着着各种先先进精确确的诸多多控制仪仪器的出出现,工工业机械手手传送带带的设计计方案也也越来越越来先进进,越来来越趋于于完美。随着我国工业生产的飞速发展,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,已越 越来越引起人们重视,同时也要求供料机构更加的灵活,柔性化。对机械手的控制系统提出了更高的要求,原来的继电器控制方式已经逐渐不能满足生产的需要。针对这么一个情况我决定论文内容为机械手配传送带。本次论文
5、文设计是是基于变变频器技技术、PPLC技技术、传传感器技技术、气气动技术术、电机机控制技技术的基基础上,完成物料的传送和分拣、物料的搬运以及物料的仓储功能。在控制系统设计方面分为三大块,分别为(1)材料分拣小系统(2)机械手搬运小系统(3)平面仓储小系统。材料分拣小系统是在传送带环节上添加电感传感器、光纤传感器、光电传感器分别检测物料的材质、颜色以及确认。另一方面面传送带带采用变变频器控控制,实实现高速速低速传传送,以以达到节节能的目目的机械械搬运小小系统采采用五个个气缸,利利用气动动技术,实实现机械械手的上上升、下下降、夹夹紧、放放松、左左旋、右右旋功能能。平面面仓储小小系统是是论文的的重点
6、。仓仓库设有有8个,每每个仓库库都有个个满库限限位,分分为仓储储4种材材料,当当机械手手把检测测过的物物料放到到指定位位置,步步进电机机根据物物料所设设定的脉脉冲数,移移动相应应的距离离,再由由气动元元件进行行仓储。仓仓储完成成,步进进电机移移动回到到初始位位置等待待下个物物料。 步进电电机作为为辅助电电动机,工工业上常常与单片片机或PPLC组组合工作作,本篇篇论文中中利用步步进电动动机每输输出一个个脉冲,移移动相应应距离,而而且定位位准确这这个特性性,来代代替以往往的继电电器进行行物料运运送,从从而实现现自动化化。第一章 系统统结构及及工作原原理1.1系系统组成成材料分检检搬运仓仓储系统统主
7、要由由材料分拣拣小系统统、机械手手搬运小小系统、材材料仓储储小系统统三个部分分组成。其实物图图如1-1所示。图 1-1 实物物图 材料分拣拣小系统统由井式式出料塔塔、气动动推料机机构、传传送带、传传感器组组组成。气气动机械械手由升升降机构构、旋转转机构、夹夹紧机构构、安装装支架等等部件组组成。平平面仓储储小系统统:由直直线导轨轨、平面面库、气气动入库库机构等等组成。1.2 系统工工作原理理1.2.1材料料分拣小小系统:由井式出出料塔、气气动推料料机构、传送带带、传感感器组成成。实现现物料出出库、物物料输送送和物料料检测的的功能。皮皮带上方方安装有有三个传传感器,分分别用来来识别颜颜色(深深、浅
8、)、材材质(金金属)、和和数量的的功能。图1-22 物料料分检小小系统结结构图1.2.2 机械手搬搬运小系系统:气动机械械手由升升降机构构、旋转转机构、夹夹紧机构构、安装装支架等等部件组组成。机机械手由由三个汽汽缸分别别实现机机械手的的夹紧放放松、摇摇臂的上上升下降降、摇臂臂左右旋旋转。 图1-3机械手手搬运小小系统1.2.3平面面仓储小小系统:由直线导导轨、平面库库、气动动入库机机构等组组成。通通过控制制物料在直直线导轨轨上的位位移,气气动入库库机构实实现不同同材料进入到到不同的的仓库位位置。第二章系系统设计计的关键键技术2.1 系统设设计方案案2.1.1系统统设计总总方案材料分检检搬运仓仓
9、储系统统中的传送送带传送送物料采采用变频频器控制制三相异异步电动动机实现现二段速速运行,即即传送带带上有物物料则高高速运行行,传送送带没有有物料则则低速运运行以达达到节能能的目的的。传送送带上安安装有三三个传感感器。根根据物料料的外壳壳有蓝色色和黄色色两种颜颜色,物料的内内芯有尼尼龙和金金属两种种材质,共共有四种种组合的的物料:蓝色尼尼龙、蓝蓝色金属属、黄色色尼龙、黄黄色金属属。所以以选用半半导体光光敏传感感器来识识别颜色色;采用用电感传传感器来来识别材材质;确认到到位和检检测数量量的传感感器采用用光电传传感器。材料机械械搬运系系统采用用气动回回路机构构,令机机械手夹夹紧与放放松、上上升与下下
10、降、左左右旋转转从而来来完成物物料的搬搬运。平面仓储储小系统统中的物物料移动动,是采采用步进进电动机机来控制制物料在在直线上上的位移移,移动动到仓库库口,利利用推料料气缸将将物料存存入仓库库2.1.2 系系统控制制策略首先给变变频器上上电,传传送带低低速传送送,物料料由井式式出料塔塔,利用用推料气气缸,将将物料推推送到运运输带上上,运输输带高速速传送,当当物料经经过传感感器时,光光电传感感器和电电感传感感器分别别对物料料进行检检测,识识别物料料颜色及及物料内内芯,物物料传送送到位后后,由半半导体光光敏传感感器进行行确认。确确认完毕毕,当货货物到达达指定位位置后,机械手(处于手爪松开、临空状态)
11、下降并夹紧货物,运动到位后旋转到下一工位完成搬运过程。其动作过过程如下下:图2-11 机械械手运动动过程当物料到到达接货货区时,步步进电动动机开始始工作,根根据之前前传感器器分辨出出的物料料颜色材材质,步步进电动动机给出出相应的的直线移移动距离离,使物物料到达达对应的的仓库门门口,利利用推料料气缸将将物料存存入相应应的仓库库(7.8号为为黄色尼尼龙仓库库、5.6号为为黄色金金属仓库库、3.4号为为蓝色尼尼龙仓库库、1.2号为为蓝色金金属仓库库)每种种材料首首先存入入相应的的偶数(22.4.6.88号)仓仓库,当当该偶数数仓库货货满时PPLC得得到信号号,传输输给步进进电动机机使物料料存入相相应
12、的基基数(11.3.5.77号)仓仓库。2.2 传感器器的检测测技术该系统设设计采用用了电感感传感器器、光电电传感器器、漫射射式光电电接近开开关。2.2.1电感感传感器器电感式传传感器的的结构原原理图如如下图所所示。它它由线圈圈1、铁芯芯2 和衔衔铁3 三部分分组成, 在铁铁芯和衔衔铁之间间留有空空气隙。被测测物与衔衔铁相连连, 当被被测物移移动时通通过衔铁铁引起空空气隙变变化, 改变磁磁路的磁磁阻, 使线圈圈电感量量变化。电电感量的的变化通通过测量量电路转转换为电电压、电电流或频频率的变变化, 从而实实现对被被测物位位移的检检测。图2-22 电感感传感器器图2-33电感式式传感器器2.2.2
13、 光光电传感感器光电传感感器是一一种光电电结合的的器件。从从结构上上看,就是将将发光元元件和受受光元件件完全封封装起来来,并将外外部光线线加以遮遮断的元元件。常常用硅光光电三极极管作受受光部分分,砷化镓镓发光二二极管作作发光部部分。发发光二极极管不属属于传感感器的范范围,这里略略加介绍绍。发光光二极管管(LEED)是是靠注入入PN 结的载载流子自自发跃迁迁产生的的自发辐辐射发光光的。发发射的是是相干光光,波长在在可见光光或红外外光区域域。发光光二极管管的开启启电压约约为12V,发光亮亮度与流流过管子子的电流流密度有有关。光光电传感感器工作作时,在输入入端接入入电信号号,使发光光器件发发光,而受
14、光光器件管管芯在此此光辐射射的作用用下输出出光电流流。通过过电-光、光光-电两次次转换,进行输输入端和和输出端端之间的的电的耦耦合图2-44为一种种光电三三极管和和发光二二极管组组合的光光电耦合合器件的的结构和和外形。 图2-4 结结构外形形图图2-55光电传传感器2.2.3 漫漫射式光光电接近开开关“光电传传感器”是是利用光光的各种种性质,检测物体体的有无无和表面面状态的变化等的的传感器。其其中输出形式式为开关量量的传感器为光电式接近近开关。光光电式接近近开关主主要由光光发射器和和光接收收器构成成。如果果光发射器发射的光光线因检测物体体不同而而被遮掩掩或反射射,到达达光接收收器的量量将会发发
15、生变化。光光接收器器的敏感感元件将将检测出这种变化,并并转换为为电气信信号,进进行输出。大大多使用用可视光(主主要为红红色,也也用绿色、蓝色来判判断颜色)和和红外光。按按照接收收器接收收光的方方式的不不同,光光电式接近近开关可可分为对对射式、反反射式和和漫射式式3 种,如如图2-115 所所示。图2-66光电式接近近开关2.3 气动元元件概述述2.3.1气缸缸的作用用本次系统统设计使使用了55个气缸缸,分别别为货物物出料气气缸,用用于把货货物推到到传送带带上,机机械手抓抓紧放松松气缸,用用于货物物的夹紧紧和放松松。旋转转气缸,用用于机械械手的左左右旋转转。升降降气缸,用用于机械械手的上上升与下
16、下降。以以及货物物存储气气缸,用用于把货货物推进进仓库。2.3.2气动动回路图图气动控制制回路是是本次设设计的执执行机构构之一,该该执行机机构的控控制逻辑辑控制功功能是由由PLCC实现的的。气动控制回回路的工工作原理理如图2-77所示。空空气经过过二联件件进行压压缩过滤滤,压缩缩过的气气体,分分别经过过单作用用控制阀和和双作用用控制阀,将过过滤过的的空气倒倒出,倒倒出的空空气再经经过单向向节流阀阀,单向向节流阀阀是单向向阀和节节流阀并并联而成成,如图图2-88,单向向节流阀阀可以调调节气体体的流动动强度,从从而使气气缸的运运动速度度得以改改变。每每个气缸的极极限工作作位置都都装有一一个磁性性开
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