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基于PLC的物料分揀機械手自動化控制系統(tǒng)設計,,目標和意義,1、目標：本設計試圖開發(fā)的機械手由PLC控制，并借助相應的傳感器，使其能對不同的物料按預先設定的程序進行分揀。2、意義：本設計擬完成的機械手可以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下工作，以保護人身安全。,國內(nèi)外現(xiàn)狀,我國的機械手發(fā)展趨勢主要是逐步擴大其應用范圍；在應用專用機械手的同時，相應地發(fā)展通用機械手。國外機械手的發(fā)展趨勢是研制具有某種智能的機械手，使它具有一定的傳感能力，能根據(jù)外界條件的變化作出相應的變更。,設計的基本思路,1、分析物料分揀機械手的設計要求。2、根據(jù)機械手動作要求，綜合考慮各類型機械手的特點，畫出執(zhí)行機構簡圖。3、比較各驅(qū)動方式的特點，選擇機械手的驅(qū)動方式，并畫出驅(qū)動原理圖。4、由機械手動作順序要求以及驅(qū)動方式的選擇，完成控制系統(tǒng)的設計。,設計的主要內(nèi)容,1、物料分揀機械手執(zhí)行系統(tǒng)的設計。2、物料分揀機械手驅(qū)動系統(tǒng)的設計。3、物料分揀機械手控制系統(tǒng)的設計。,,,,1、物料分揀機械手執(zhí)行系統(tǒng)的設計,執(zhí)行系統(tǒng)是機械手賴以實現(xiàn)各種運動的實體。執(zhí)行系統(tǒng)的設計主要包括：機械手的手部、手臂和機座的設計。,,機械手執(zhí)行系統(tǒng)設計主要內(nèi)容,手部：選用真空式吸盤。手臂：選用缸體固定活塞桿運動的雙作用單活塞桿氣缸。機座：選用落地固定式機座。執(zhí)行機構簡圖,,執(zhí)行機構簡圖,動作順序：初始位置→A右旋→B前伸→C下降→D吸物料→C上升→B縮回→A左旋→C下降→D放物料→C上升→回初始位置。A.立柱B.水平氣缸C.垂直氣缸D.吸盤,2、物料分揀機械手驅(qū)動系統(tǒng)的設計,機械手的驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動執(zhí)行機構運動的傳動裝置。本機械手選用氣壓驅(qū)動方式。氣壓驅(qū)動具有價格低廉、結構簡單、功率體積比高、無污染、抗干擾性強及控制自由度高等優(yōu)點。氣動驅(qū)動原理圖,,氣動驅(qū)動原理圖,如當機械手執(zhí)行水平前伸動作時：進氣路線：空氣處理單元2→儲氣罐3→三位四通電磁換向閥10左端→單向調(diào)速閥15→氣缸A的無桿腔。排氣路線：氣缸A的有桿腔→單向調(diào)速閥16→三位四通電磁換向閥10的排氣口→調(diào)速閥4→消聲器5→排出。,3、控制系統(tǒng)的設計,控制系統(tǒng)是機械手的指揮系統(tǒng)。它控制驅(qū)動系統(tǒng)使執(zhí)行系統(tǒng)按預定的要求和順序工作。本機械手采用可編程控制器（PLC）進行控制。,1、傳感器的選擇2、PLC型號的選擇3、PLC的外部接線圖4、PLC控制程序設計,,,,,控制系統(tǒng)設計內(nèi)容,傳感器的選擇,位移傳感器：選用意大利GEFRAN直線位移傳感器中的PZ3直線位移傳感器和德國ASM角位移傳感器中的AWS1系列角位移傳感器，檢測機械手精確位置。視覺傳感器：選用RGB（紅綠藍）顏色傳感器，對不同的物體進行識別?；瑒觽鞲衅鳎簷z測物體與接觸面相對運動的大小和方向，判斷是否吸住物體以及應用多大的吸力等。,,PLC型號的選擇,本設計實用PLC點數(shù)為：40點其中輸入點數(shù)：28點輸出點數(shù)：12點?？紤]應有一定的裕留點數(shù)。本設計選用PLC型號：三菱FX2N-64MR-001；DC24V輸入，繼電器輸出；合計總點數(shù)64點：32點輸入，32點輸出。,,PLC的外部接線圖,如當機械手執(zhí)行擺動氣缸右旋動作時。PLC的輸入端X020接通輸入，輸出端Y001接通輸出，右旋按鈕SB8接通，擺動氣缸執(zhí)行右旋的命令。,PLC控制程序設計,PLC控制程序總框圖操作面板示意圖初始化及報警程序手動程序自動程序,,,,,,PLC控制程序總框圖,機械手設有手動和自動兩種工作方式，可通過轉換開關SA進行方式轉換。系統(tǒng)設有故障報警功能，當限位開關失靈，超限位開關工作時，系統(tǒng)報警，報警指示燈亮。,操作面板示意圖,操作面板的設計使機械手的操作更加方便。,初始化及報警程序,初始化及報警程序的設計使操作者能明確的知道機械手的工作狀態(tài)及故障情況。,手動程序,如手動方式操作機械手前伸時，按下前伸按鈕SB9，PLC輸入端X021接通輸入，輸出端Y003接通輸出。,自動程序,自動程序狀態(tài)轉移圖自動程序梯形圖,,,自動程序狀態(tài)轉移圖,由自動程序狀態(tài)轉移圖可知機械手動作順序要求。由狀態(tài)轉移圖可生成自動程序梯形圖。自動程序梯形圖,,