PLC控制机械手分拣系统 .docx

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1、精品名师归纳总结封面可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结作者： PanHongliang仅 供 个 人 学习国家职业资格全国统一鉴定修理电工论文可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结（国家职业资格 2 级）论文题目： PLC设计机械手自动分拣掌握系统姓名： 徐晶身份证号： 320483199008316535准考证号：指导老师： 邓建全所在省市： 江 苏 省 常 州 市所在单位： 常州冶金技师学院PLC设计机械手自动分拣掌握系统摘要： 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

2、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。本文在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。对物料分拣机械手的整体结构、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、故障报警等功能。最终提出了一种简洁、易 于实现、理论意义明确的掌握策略。通过以上部分的工作，得出了经济型、有用型、高牢靠型物料 分拣机械手的设计方案，

3、对其他经济型PLC 掌握系统的设计也有肯定的借鉴价值。关键词 :机械手，气动掌握，可编程掌握器（ PLC）目录第一章 工程背景及分析1-1工程概可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结述 11-2工艺流程 11-3工作结构 2其次章传感器部分2-1传感器的概念和用途 52-2传感器的选用 6第三章 气动部分设计3-1气源装置及辅助元件 83-2执行元件 93-3控制元件 9第四章 PLC 的软件设计4-1PLC的挑选 124-2I/O分配表与分配图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 134-3程序设计 14附录16总结19参考文献20可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名

4、师归纳总结第一章工程背景及分析 1-1工程概述随着社会的不断进展，市场的竞争也越来越猛烈，因此各个生产企业都迫切的需要改进生产技术，提高生产效率，特别在需要进行物料分拣的企业，以往始终采纳人工分拣的方法，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争才能差，物料的自动分拣已成为企业的正确挑选。机械手自动分拣装置时一种高速自动化生产线上的金属与非金属自动分拣设备，其工作流程是物料盘负责输送物料，一旦有物料进入预备状态，就气动机械手搬运机构。然后机械手快速定位到物料的正上方，下降抓取物料、提升并释放到指定位置。待物料被释放后，传送装置联动，并依据金属与非金属、仍有黑白颜色的特点进行分拣。机械手就快速返回，

5、等待下一轮分拣抓取。 1-2工艺流程机械手自动装置的工艺流程如下。1、按启动按钮后，启动送料电动机驱动放料回旋转，物料由送料槽滑到物料提升位置，物料检测光电传感器开头检测。2、送料电动机运行一段时间后，假如物料检测光电传感器仍未检测到物料，就说明送料机构已经无物料，这时需停机并报警。3、当物料检测光电传感器检测到有物料，将发出信号，上料单向电磁阀驱动上料，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。4、传送带输送物料，传感器就依据物料性质（金属和非金属、黑、白颜色），分别掌握相应电磁阀使气缸动作，对物料进行分拣。5、最终机械手返回原

6、位重新开头下一个流程。 1-3工作结构一、物料传送与分拣工作示意图二、机械手搬运机构可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结l 一旋转气缸2一非标螺丝 3一气动手爪 4 一手爪磁性开关 5 一提升气缸6一磁性开关 D-C73 7一节流阀 8 一伸缩气缸 9 一磁性开关 D-C73 10一左右限位传感器 11一缓冲阀12安装支架三、送料机构1一转盘 2 一调剂支架 3始终流电机 4 一物料 5 一出料口传感器 6 一物料检测支架其次章传感器部分 2-1传感器的概念和用途现代信息技术的三大基础是信息的采集、传输和处理技术，即传感技术、通信技术和运算机技术，它们分别构成了信息技术系统的“感官

7、”、“神经” 和“大脑”。信息采集系统的首要部件是传感器，且置于系统的最前端。在一个现代自动检测系统中，假如没有传感器，就无法监测与掌握表征生产过程中各个环节的各种参量，也就无法实现自动掌握。在现代技术中，传感器实际上是现代测试技术和自动化技术的基础。下图所示为传感器典型应用的系统框 图。一、 传感器有以下用途1、生产过程的测量与掌握2、安全报警与环境爱护3、自动化设备和机器人4、交通运输和资源探测5、医疗卫生和家用电器二、 传感器的概念一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器，测量电路和显示记录装置等部分组成，分别完成信息猎取，转换，显示和处理等功能。传感器是把被测量（如物理量，化学量，生

8、物量等）变换为另一种与之有确定对应关系，并且便于测量的量（通常是电学量）的装置。为检测系统供应必需的原始信息。它是整个检测系统最重要的环节。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 2-2 传感器的选用一、 光电开关光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属， 全部能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再依据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。光电式传感器的种类许多，依据其输出信号的形式，可以分为模拟式、数字式、开光量输出式。本系统中所使用的光电

9、开关，它是由发射器、接收器和检测电路三部分组成。发射器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于发光二极管（LED）或激光二极管。接收器由光电二极管或光电三极管组成。在发射器、接收器的前面，装有滤镜或光圈等光学元件，在接收器后面的是检测电路，它能滤出有效面反射型等信号并应用该信号。依据光电开关在检测物体时，发射器所发出的光线被折回到接收器的途径的不同，可分为对射型、漫反射型、镜。本系统中使用的光电传感器属于漫反射型，其工作原理是：当光源发射出光束时，目标物产生漫反射，发射器和接收器构成单个的标准部件，当有足够的组合光返回接收器时，开关状态发生变化。其有效作用距离是由目标的反射才能打算的，即由目标表

10、面性质和颜色打算。当被测物体的表面光亮或其反光率较高时，如表面为反射光的白色的物体，漫反射型光电开关反应灵敏并发出信号，反之，对于反光率低的物体，如表面为吸取光的黑色物体，漫反射型光电开关反应不敏锐，将不会产生开关信号。所以，系统的最终分拣的物料颜色区分就是利用了光电开关这一特性来判别黑、白工件的。这里所使用的光电传感器型号为 E3F-DS20C。4 直径 M18m，m 漫反射型， NPN常开输出，电压 10-30VDC，输出电流 300mA，检测距离 10cm、15cm、30cm可调，外壳体塑料。二、 磁性开关磁性开关是磁感应式接近开关的一种，如下图（a）所示。磁感应式接近开关的基本工作原理

11、是：当磁性物质接近传感器时，传感器便会动作，并输出传感器信号。如在气缸的活塞 或活塞杆 上安装上磁性物质，在气缸缸筒外面的两端位置各安装一个磁感应式接近开关，就可以用这两个传感器分别标识气缸可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结运动的两个极限位置。当气缸的活塞杆运动到哪一端时，哪一端的磁感应式接近开关就动作并发出电信号。在传感器上设置有 LED 显示，用于显示传感器的信号状态，供调试时使用。传感器动作时，输出信号 1， LED亮。传感器不动作时，输出信号 0，LED 不亮。传感器的安装位置可以调整，调整方法如下图 b 所示。本系统所用的磁性开关传感器型号为D-C73， 三、 电感式传

12、感器利用电磁感应原理将被测非电量如位移、压力、流量、振动等转换成线圈自感 量 L 或互感量 M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出，这种装置称为电感式传感器。电感式传感器具有结构简洁，工作牢靠，测量精度高，零点稳固，输出功率较大等一系列优点。其主要缺点是灵敏度，线性度和测量范畴相互制约，传感器自身频率响应低，不适用于快速动态测量。这种传感器能实现信息的远距离传输。纪录、显示和掌握，在工业自动掌握系统中被广泛采纳。这里的传感器主要用来分别物料是否是金属，它的检测距离为 35mm。第三章气动回路设计气压传动是指以压缩空气为工作介质来传递动力和实现掌握的一门技术， 它包含传动技术和掌握技

13、术两个方面的内容。由于气压传动具有防火、防爆、节能、高效、无污染等优点，因此在国内外工业生产中得到了广泛应用 。 3-1 气源装置及帮助元件一、 空气压缩机向气动系统供应压缩空气的装置称为气源装置。其主体是空气压缩机，由空气压缩机产生的压缩空气，因含有过量的杂质、水分、及油分，不能直接使用，必需降温、除尘、除油、除水、过滤等一系列处理后才能使用。空气压缩机的种类许多，按工作原理可分为容积式和速度式两大类。在气压传动中，一般采纳容积式空气压缩机。二、气源进扮装置一般选用的压缩机都采纳有油润滑式，在使用这种空气压缩机当空气被压 缩时，温度可上升到 140170 度，这时部分润滑油变成气态，加上吸入

14、空气中的水分和灰尘，形成了水汽、油汽、灰尘等混合杂质。如含有这些杂质的压缩可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结空气供应气动设备使用，将加剧相对滑动件的磨损，加速润滑油的老化，降低密封性能。常用的气源净扮装置有后冷却器、油水分别器、贮气罐、干燥器、分水滤气器。三、帮助元件1. 油雾器气动系统中的各种气阀、气缸、气动马达等，其可动部分需要润滑，但以压缩空气为动力气动元件都是密封气室，不能用一种方法注油，只能以某种方法将油混入气流中，随气流带到所需要润滑的的方。油雾器就是这样一种特别的注油装置。它使润滑油雾化后随空气流入需要润滑的运动部件。2. 消声器气动回路与液压回路不同，它没有回收气

15、体的必要，压缩空气使用后直接排入大气，因排气速度较高，会产生尖锐的排气噪声。为降低噪声，一般在换向阀的排气口上按装消声器 。 3-2 执行元件气动执行元件的作用是将压缩空气的压力能转变为机械能的能量转换并对外做功的元件。一、气缸及其分类按活塞两侧端面受压状态，气缸可分为单作用和双作用气缸。单作用气缸由空气使气缸向前运动，回程又气缸自带的弹簧来完成，而双作用气缸使用空气为媒介来使气缸左右移动。按结构特点，气缸可分为活塞式气缸、柱塞式气缸、薄膜式气缸、叶片式摇摆气缸、齿轮齿条式摇摆气缸等。按功能，气缸可分为一般和特别气缸。1、一般气缸气缸由缸筒、活塞、活塞杆、端盖、活塞杆密封件等主要部件组成。气缸

16、的工作原理是：如缸筒固定，左腔连续的输入空气压力，当空气的压力足以克服活塞杆上的全部负载时，活塞以某一速度连续向右运动，活塞杆对外界做功。反之，往右腔输入空气时，活塞以某一速度向左运动，活塞杆也对外界做功。这样，完成了一个往复运动。在气缸减速期间，为了防止过大冲击缸盖和安装件，通常采纳终端缓冲装置，这对气缸长期平稳动作是特别重要。 3-3掌握元件可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结气动掌握元件是指在气压传动系统中，掌握调剂压缩空气的压力、流量和方向等的掌握阀，按其功能可分为压力掌握阀、流量掌握阀、方向掌握阀以及能实现肯定规律功能的气动规律元件等。一、压力掌握阀在气动传动系统中，掌握

17、压缩空气的压力以掌握执行元件的输出力或掌握执行元件实现次序动作的阀等统称为压力掌握阀，它包含有减压阀、次序阀和安全阀。压力掌握阀是利用压缩空气作用在阀芯上的力和弹簧力相平稳的原理来进行工作的。1、减压阀气动系统的气源，一般来自压缩空气站。压缩空气站的压力通常都高于每台装置所需的工作压力，且压力波动较大，因此在系统入口处需要安装一个具有减压、稳压作用的元件，即减压阀。2、次序阀次序阀是依靠气路中压力的大小来掌握气动回路中执行元件动作的先后次序的压力掌握阀，其作用和动作原理与液压次序阀基本相同，次序阀常与单向阀组合成单向次序阀。3、安全阀在气压系统中，为防止管路、气罐等的破坏，应限制回路中的最高压

18、力， 此时应采纳安全阀。安全阀的工作原理是：当回路中的压力二、流量掌握阀流量掌握阀是通过转变阀的通流面积来调剂压缩空气的流量，从而掌握气缸的运动速度等的气动掌握元件。在挑选流量掌握阀要留意是出口节流型仍是进口节流型 , 由于出口节流调速和进口节流调速对气动的速度调剂回路来说, 它们的特性是不一样的。为了得到一个稳固的调速特性, 通常采纳的是出口节流调速。1、节流阀压缩空气由 P 口进入，经过节流后，由 A 口流出，旋转阀芯螺杆可转变节流口的开度。2、单向节流阀单向节流阀是由单向阀和节流阀并联而成的组合流量掌握阀，常用来掌握气缸的运动速度的，又称速度掌握阀。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名

19、师归纳总结3、排气节流阀排气节流阀是装在掌握执行元件的换向阀的排气口上，调剂排入大气的流量以转变执行元件的运动速度的一种掌握阀。三、方向掌握阀方向掌握阀是掌握压缩空气的流淌方向和气路的通断的阀类，它是气动系统中应用最多的一种掌握元件之一。1、单向阀气体只能沿一个方向流淌，反方向不能流淌的阀，其结构原理与液压阀中的单向阀相像。2、换向型掌握阀（1）电磁掌握换向阀电磁掌握换向阀是利用电磁力的作用推动阀芯动作，从而转变气体的流淌的换向阀 。带手控开关的单侧电磁先导式弹簧复位电磁线圈得电，单电控二位五通阀的1 和 4 口接通。电磁线圈失电，单电控二位五通阀在弹簧的作用下复位，就1 与 2 口关闭。假如

20、没有电压作用在电磁线圈上，就单电控二位五通阀可以手动驱动。双电控三位五通阀：电磁线圈 1Y1 得电，双电控三位五通阀的 1、4 口接通， 2、3 口接通。电磁线圈 1Y2 得电，双电控三位五通阀的 1、2 接通， 4、5 接通。电磁线圈失电，双电控三位五通阀在弹簧的作用下复位，就全部口均关闭。假如没有电压作用在电磁线圈上，就单电控二位五通阀可以手动驱动。双电控二位五通阀：电磁线圈 2Y1 得电，双电控二位五通阀的 1、4 口接通， 2、3 口接通。电磁线圈 2Y2 得电，双电控三位五通阀的 1、2 接通， 4、5 接通。电磁线圈失电，双电控二位五通阀由于没有弹簧进行复位，所以保持现有状态。假如

21、没有电压作用在电磁线圈上，就单电控二位五通阀可以手动驱动。换向阀的驱动方式取决于应用。驱动方式含有手控、机控、气控、电控和组合掌握五种。（ 2）单向节流阀 : 是靠调剂通流面积来调剂阀的流量的。可调单向阀由单向阀和可调剂流阀组成，单向阀在一个方向上可以阻挡压缩空气流淌，此时，压 缩空气经可调剂流阀流出，调剂螺钉可以调剂节流面积。在相反方向上，压缩空气经单向阀流出 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第四章 PLC 的程序编制4-1 PLC 的挑选本系统选用的 PLC型号为三菱 PLC FX1N-60M。R 输入点为 36， 24 点继电器输出。 FX1N 系列是功能很强大的微PL

22、C，并且能增加特别功能模块或扩展 板。通信和数据链接功能选项使得FX1N 在体积、通信和特别功能模块和能源掌握等重要的应用方面特别完善。FX1N-60MR4-2 I/0安排表与安排图一、安排表序号输入设备输入点编号输出设备输出点编号1启动按钮X0旋转气缸正转Y02停止按钮X1Y13气动手爪传感器X2旋转气缸反转Y24旋转左限位传感器X3驱动转盘电机Y35旋转右限位传感器X4手爪夹紧Y46气动手臂伸出传感器X5手爪放松Y57气动手臂缩回传感器X6提升气缸下降Y68手爪提升限位传感器X7提升气缸上升Y79手爪下降限位传感器X10手臂气缸伸出Y1010物料检测传感器X11手臂气缸缩回Y1111物料一

23、伸出限位传感器X12推料一伸出Y1212物料一缩回限位传感器X13推料二伸出Y1313物料二伸出限位传感器X14推料三伸出Y1414物料二缩回限位传感器X15报警Y1515物料三伸出限位传感器X16驱动变频器Y2016物料三缩回限位传感器X17运行指示灯（绿Y21色）17工位一检测传感器X20停止指示灯（红色）Y2218工位二检测传感器X2119工位三检测传感器X2220传送带入料检测传感器X23 4-3程序设计可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1、系统启动与停止程序设计图 4-3-1X0: 启动按钮X1:停止按钮M10：启动标志位M11：停止标志位Y21: 启动指示灯Y22 ：

24、停止指示灯整个系统实现启动与停止的梯形图如图4-3-1所示，设置标志位的优点有两个：一个是实现了两种状态的互锁。另一个是此后全部需要启动才能动作的的 方只要加一个 M10即可。2、送料程序设计图 4-3-2Y3:物料盘电机输出M10: 启动标志X11：物料检测传感器M99：物料盘电动机旋转标志位T9 K100：定时 10s Y15：报警驱动物料回旋转的电机在 PLC上的输出点为 Y3。假如在物料台上有物料存在，电动机停转。假如转盘在运行中，光电传感器没有检测到物料并保持10s， 即 10s 后仍没有物料到物料台，就可能是物料运完或可能是物料堵在某处的方。应让系统停机然后报警。3、传送带的启动与

25、停止程序图 4-3-3X23：落料口光电传感器Y15：报警 Y20：驱动变频器可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结T20 K150： 15s 定时器传送带的启动信号由传送带入料检测光电传感器发出。光电传感器在入口 处检测到有物料落入传送带后，立刻给PLC 一个信号，驱动由变频器掌握的电动机运转。假如从上一个物料落入算起，15s 内没有物料落入，就说明皮带空转，应停止皮带的运行。在报警信号动作时，皮带运行也应立刻停止。4、物料分拣程序设计图 4-3-4X20：电感传感器X13: 推料一缩回传感器X12：推料一伸出传感器T26 K1：延时用定时器M80：帮助继电器 Y12：推料一伸出工

26、位一检测金属物料。金属物料通过工位一时被电感传感器检测到，为了使推料气缸伸出时打在物料的中间部位而不至于打偏，需要设置一个延时用的定时器，定时器的时间建议在调试时校正。推杆把物料推入槽后即自动缩回。伸出与缩回的位置由装在推料气缸上的传感器检测。其梯形图如上图所工位二与工位三的工作流程与此类似。附录总程序设计搬运功能对应的梯形图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结物料自动分拣线掌握程序梯形图总结通过一个多月的劳碌，技师毕业论文的设计中运接近尾声了。在老师不断的指点下，通过各种渠道搜集资料，从图书馆，或者是网络上搜寻相关的资料书籍等。等搜刮到一大堆与毕业论文设计相关的资料又是老师的指导

27、下，摒弃了一些无关紧要的内容，保留了有参考价值的资料作为备用。接着便开头写论文了，我把收集的资料进行整理和分析，完成了初稿，经过老师的检查，发觉论文中有许多漏洞与不足之处，最终经过了反复的修改， 我完成了这篇技师论文，至此，我也最终发觉，要干好一件事并非那么简洁， 敷衍了事是万万不行的，对待任何事情都要仔细去摸索，用思想来完成任务。在这里，我第一要感谢的是我的指导老师，承蒙老师细心指导，虽然工作繁忙，但仍抽出时间赐予我帮忙，从论文选题到论文的写作过程赐予我真诚的勉励、中肯的建议和指导。紧接着，我要感谢我的同学们，是他们陪我一起学习、成长，有福同享、有难同当，我才能顺当得完成这次论文设计。在这里

28、，我仅用一句话来说明我无法言语的心情：感谢你们！最终，我要感谢我的母校，是它给了我学习的的方。参考文献 ：1、PLC操作技能 巢文远主编中国劳动社会保证出版社2、跟我学 PLC编程周云水编著中国电力出版社 20213、PLC应用技术钱锐主编北京科学出版社 20064、可编程序掌握器应用技术（第四版）重庆高校出版社廖常初 20025、 液压与气动传动 许福玲，陈尧明机械工业出版， 2005.版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理。版权为潘宏亮个人全部可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结This article includes some parts, incl

29、uding text, pictures, and design. Copyright is Pan Hongliangs personal ownership.用户可将本文的内容或服务用于个人学习、讨论或观赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律的规定，不得侵害本网站及相关权益人的合法权益。除此以 外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权益人的书面许可，并支付酬劳。Users may use the contents or services of this article for personal study, research or appr

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