瓷砖自动包装线的plc控制毕业设计论文(编辑修改稿)

瓷砖自动包装线的plc控制毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

这些单元用于压力、温度、速度、位移等各式各样的控制场合；从产品配套上来说， 生产了各种人机界面单元、通讯单元，使应用到可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。 这种控制方式的特点很多，有：可靠性高，扩展能力强，逻辑运算能力强，输入输出电路一律采用光电隔离，内部采用电磁屏蔽，从而能更好地适用于工作环境；配套齐全，功能完善，实用性强；易学易用，深受工程技术人员欢迎。 PLC 作为通用工业控制计算机，它体积小，重量轻，能耗少；系统设计工作量小，维护方便，便于维修和改造。 PLC 用存储逻辑代替界限逻辑，大大地减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计以及建造的周期大大缩短，是现代工业工作控制 系统的良好选择。 通过上文对各种控制方式的比较，我们可以看出此次课题应该采用 PLC 控制方式更加合理。 21 世纪，可编程控制器会有更大的发展，将在工业以及工业以 15 外的众多领域发挥越来越重要的作用。 选择 PLC 的原因 次设计选择 PLC 是 因为它有它自身的优点： (1) 好的通用性。 PLC 采用存储逻辑 , 其控制逻辑是以程序方式存储在内存中 , 要改变控制逻辑 , 只需改变程序即可 ,因而可通过编程来实现各种控制功能。 而传统的继电控制系统要改变控制功能需重新设计和连线 , 耗时长、耗资大。 (2) 高的可靠性。 一方 面 PLC在硬件上采用了诸如隔离、滤波、屏蔽、接地等一系列抗干扰措施 , 在模板机箱进行了完善的电磁兼容性设计 , 对元器件进行了精心的挑选。 另一方面 , 它采用了诸如数字滤波、指令复执、程序卷回、差错校验等一系列软件抗干扰措施及故障诊断技术 , 以及在系统一级的冗余配置等。 因而它的可靠性很高 , 其平均无故障时间可达 2～ 5 万小时以上。 (3) 强的功能。 PLC 不仅具有逻辑运算和控制 , 以及顺序控制等功能 , 而且还具有模拟转换、数模转换、高速计数、速度控制、位置控制、模拟量调节 (如 PID 控制 )以及远程通讯、生产监控等功能。 (4) 编程简单 ,使用方便。 PLC 编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图 , 它是一种面向控制过程、面向问题的 “ 自然语言 ” 编程方式 , 容易掌握。 对于企业中一般的电气技术人员和技术工人 , 这种面向生产、面向用户的编程方式 , 与常用的微机语言相比更容易接受。 在 PLC 出现之前，大多数控制设备是用硬接线逻辑设备。 由于他们的逻辑性比较强，所以要对他们改动会比较困难，在更新机械设备的同时，只能研究新的控制设备，这不仅延长了生产周期，而且也提高了生产成本，在产品更新很快的今天，这 些不足之处会大大限制企业的发展，降低企业的竞争力。 而 PLC 的出现解决了以上的难题。 它替代了硬接线控制设备，实现了软件编程，用程序来描述控制过程，要更改生成过程只需要改变程序就可以了。 这大大缩短了生产周期，效率得到了明显的改善。 16 4 控制模型的设计 机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用于按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。 它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和 自动包装等方面。 机械手主要由手部和运 动机构组成。 手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。 运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。 运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。 为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有 6个自由度。 自由度是机械手设计的关键参数。 自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。 一般专用机械手有（ 2～ 3）个自由度。 设计的是一个五自由度工件搬运气 动机械手。 模块式机械手及组成 模块式机械手是将一些通用部件，根据作业的要求，选择必要的能完成预定机能的单元部件，以底座为基础进行组合，配上与其相适应的控制部分，即成为能完成特殊要求的机械手。 通过模块选择与组合以构成一定范围内的不同功能或同功能不同性能、不同规格的系列产品。 并且在产品变化或临时需要对机械手进行新的分配任务时，可以允许方便的改动或重新设计其新部件，能很快地投产，降低安装和转换工作的费用。 各模块划分，如图 41所示。 17 图 41 机械手各模块的组成 总体方案的设计 本课题目标是实 现生产瓷砖连续自动包装 ,为 5 个自由度机械手控制系统 .执行件作循环往复的直线水平运动和旋转运动 ,并且运动中速度要调节 ,运动 总体方框图 见图 42。 因此 ,采用气动元件构成所需驱动系统。 18 图 42 瓷砖自动包装机械手运动框图 机械手控制系统实例分析 机械手的结构 该气动机械手具有五自由度（手指运动不计入自由度数），结构示意图，如图 43 所示。 臂部有 3 个自由度，即大臂 45176。 旋转、小臂五个位置的伸缩、手腕 90176。 旋转；手指有 1 个自由度，即手 指的吸合和断开；还有腰关节 180176。 的旋转。 该气动机械手具有五自由度（手指运动不计入自由度数），结构示意图，如图 所示。 臂部有 3个自由度，即大臂 45176。 旋转、小臂五个位置的伸缩、手腕 90176。 旋转；手指有 1 个自由度，即手指的吸合和断开；还有腰关节 180176。 的旋转。 PLC 控制器 手指吸瓷砖 面砖竖放 检测瓷砖系统 小臂对瓷砖分组（五个一组） 瓷砖合格 输入检测信号到控制器分析 大臂放下合格瓷砖 打包机完成 封装和打包至生产线 19 图 43 机械手的机构组成 机械手的动作流程 机械手的动作如图 44 所示，它是一个水平 /垂直位移和旋转的机械设备，用来将瓷砖由右工作台搬到左工作台。 左工作台是一个传送带 ,有步进电机控制(M1),手指每取走一块瓷砖传送带就步进一个位置 ,为下一 块瓷砖做好准备 .同时在机械手动作之前 ,光电开关检测传送带是否有瓷砖 ,以防止误动作 ,损坏机构 . 它的动作循环是：原位 — 手腕旋转 90176。 — 光电检测信号 — 手指吸盘吸合 瓷砖 — 手腕旋转 90176。 — 大臂旋转 45176。 — 腰关节旋转 180176。 — 大臂旋转 45176。 — 小臂伸出一个位置 — 手腕旋转 90176。 — 手指吸盘断开 — 放下第一块瓷砖 — 大臂旋转90176。 — 手腕旋转 90176。 — 小臂缩回一个位置 — 腰关节旋转 180176。 回到原位 — 手腕旋转 90176。 — 手指吸盘吸合 — 手腕旋转 90176。 — 大臂旋转 45176。 — 腰关节旋转 180176。 — 大臂旋转 45176。 — 小臂伸出一个位置 — 手腕旋转 90176。 — 手指吸 盘断开 — 放下第二块瓷砖 — 大臂旋转 90176。 — 手腕旋转 90176。 — 小臂缩回一个位置 — 原位 — 手腕旋转 90176。 — 手指吸盘吸合 — 手腕旋转 90176。 — 大臂旋转 45176。 — 腰关节旋转 180176。 —大臂旋转 45176。 — 小臂伸出一个位置 — 手腕旋转 90176。 — 手指吸盘断开 — 放下第三块瓷砖 — 大臂旋转 90176。 — 手腕旋转 90176。 — 小臂缩回一个位置 — 腰关节旋转 20 180176。 回到原位 — 原位 — 手腕旋转 90176。 — 手指吸盘吸合 — 手腕旋转 90176。 — 大臂旋转 45176。 — 腰关节旋转 180176。 — 大臂旋转 45176。 — 小臂伸出一个位置 — 手腕旋转90176。 — 手指吸盘断开 — 放下第四块瓷砖 — 大臂旋转 90176。 — 手腕旋转 90176。 — 小臂缩回一个位置 — 腰关节旋转 180176。 回到原位 — 原位 — 手腕旋转 90176。 — 手指吸盘吸合 — 手腕旋转 90176。 — 大臂旋转 45176。 — 腰关节旋转 180176。 — 大臂旋转 45176。 — 小臂伸出一个位置 — 手腕旋转 90176。 — 手指吸盘断开 — 放下第五块瓷砖 — 大臂旋转90176。 — 手腕旋转 90176。 — 小臂缩回一个位置 — 腰关节旋转 180176。 回到原位。 一个包装箱五块瓷砖包装完成 ,通信系统通知下一级系统进行打包 、 运走 ,一个循环过程结束 . 图 44 机械手的动作模型 机械手的工作过程分析 本论文机械手的全部动作由气缸驱动，而气缸又由相应的电磁阀控制。 其中，手腕的旋转由单线圈两位电磁阀控制。 例如，当手腕向下旋转电磁阀通电时，手腕旋转，当碰到限位开关 SQ2 时停止。 而当线圈断电时，手腕向上旋转而当碰到限位开关 SQ1 时停止。 当腰旋转电磁阀得电时，腰部旋转，碰限位开关 SQ4 停止，而断电时复位。 21 机械手的工作过程如下： 1） 原位状态下（机械手大臂在右限位、手腕在上限位 SQ小臂在左限位 SQ9 动作），按启动按钮，机械手手腕开始动作。 2） 手腕旋转 90176。 ，当碰到限位开关 SQ2 动作，手腕旋转结束，机械手手指吸盘吸瓷砖。 3） 吸合瓷砖延时 1S，手指动作结束，机械手大臂开始旋转。 4） 大臂旋转 45176。 碰限位开关 SQ3 动作，旋转结束，机械手腰开始动作。 5） 腰旋转 180176。 碰限位开关 SQ4 动作，旋转结束，大臂开始动作。 6） 大臂旋转 180176。 将第一块瓷砖放入包装箱 1 中。 7） 手指吸盘断开，放下瓷砖延时 1S。 同时，向 PLC 发出信号，小臂收缩一个位置。 8） 小臂收缩到行程开关 SQ8 受压动作，收缩停止，腰旋转 180176。 9） 重复步骤 1） —— 5）。 10） 大臂旋转 180176。 将第二块瓷砖放入包装箱 1 中。 11） 手指吸盘断开，放下瓷砖延时 1S。 同时，向 PLC 发出信号，小臂收缩一个位置。 12） 小臂收缩到行程开关 SQ7 受压动作，收缩停止，腰旋转 180176。 13） 重复步骤 1） —— 5）。 14） 大臂旋转 180176。 ，将第三块瓷砖放入包装箱 3中。 15） 手指吸盘断开，放下瓷砖延时 1S。 同时，向 PLC 发出信号，小臂收缩一个位置。 16） 小臂收缩到行程开关 SQ6 受压动作，收缩停止，腰旋转 180176。 17） 重复步骤 1） —— 5）。 18） 大臂旋转 180176。 将第四块瓷砖放入包装箱 4 中。 19） 手指吸盘断开，放下瓷砖延时 1S。 同时，向 PLC 发出信号，小臂收缩一个位置。 20） 小臂收缩到行程开关 SQ6 受压动作，收缩停止，腰旋转 180176。 21） 重复步骤 1） —— 5）。 22） 大臂旋转 180176。 将第五块瓷砖放入包装箱 5 中。 22 23） 手指吸盘断开，放 下瓷砖延时 1S。 同时，向 PLC 发出信号，小臂收缩一个位置。 24） 小臂收缩到行程开关 SQ5 受压动作，收缩停止，腰旋转 180176。 25） 完成五块瓷砖的包装，一个工作循环完毕。 转入下一次循环。 机械手按上述顺序周而复始地包瓷砖。 即为瓷砖自动包装线。 瓷砖通过传送带送到机械手，传送带为步进式控制。 每当机械手从传送带上取走一块瓷砖时，该传送带向前步进一个步距，将使机械手在下一个工作循环取走瓷砖。 当机械手准备下降时，为了确保安全，必须在工作台无工件时才允许机械手下降。 也就是说，若上一次搬运到工作台上的工件尚未过来，机械手应自动停 止下降，用光电开关 X008 进行无工件检测。 传送带由电动机 M1 驱动，机械手腰部的回转运动由气动阀 Y Y2 控制，大臂的旋转运动由气动阀 Y Y4 控制，机械手的手指吸合与断开由气动阀 Y5控制，小臂的伸缩运动分别有气动阀 YY Y Y Y10 控制。 机械手的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式。 自动操作方式又分为步进、单周期和连续操作方式。 手动操作：及时用按钮操作对机械手的每一步运动单独进行控制。 例如当选择大臂旋转运动时，按下按钮，机械手大臂旋转。 当选择吸合 /断开运动是，按下启动按钮，手指吸合；按下停 止按钮，手指断开。 步进操作：每按下一次启动按钮，机械手完成一步动作后自动停止。 单周期操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手自动完成一个周期的动作后停止。 连续操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手的动作将自动地、连续不断地周期性循环。 在工作中若按一下停止按钮，则机械手将继续完成一个周期的动作后，回到原点自动停止。 23 5 PLC设计 PLC 的简介 随着微电子技术、计算机技术、通信技术、容错控制技术、数字控制技术的飞速发展，可编程序控制器的数量、型号、品种以异乎寻常的速度发 展。 目前，可变程序控制器的生产厂家众多，产品型号、规格不可胜数，但主要分为欧、日、美三大块。 在中国市场上，欧洲的代表是西门子公司，日本的代表是三菱和欧姆龙公司，美国的代表是 AB 与 GE公司。 各大公司在中国均推出自己。