機(jī)械手物料分揀課程設(shè)計(jì)

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1、目錄 1、 前言……………………………………………………………………2 2、 課題內(nèi)容簡(jiǎn)介…………………………………………………………3 3、 實(shí)訓(xùn)器材………………………………………………………………3 4、 整機(jī)工作原理…………………………………………………………4 5、 整機(jī)工作流程…………………………………………………………5 6、 課題要求………………………………………………………………5 4.1、初始狀態(tài)………………………………………………………..6 4.2、啟動(dòng)……………………………………………………………..6 4.3、送料……………………

2、………………………………………..6 4.4、機(jī)械手搬送工件………………………………………………..6. 4.5、工件分揀………………………………………………………..6 4.6、設(shè)備停止………………………………………………………..6.. 5、工件分揀的意外情況處理……………………………………………7. 6、進(jìn)行工件傳送分揀的皮帶輸送機(jī)............................7 6.1、物料分揀傳送帶.....................................7 6.2、機(jī)械手搬運(yùn)機(jī)構(gòu)………

3、……………………………………….8 6.3、變頻器參數(shù)…………………………………………………….9 7、三菱變頻器參數(shù)設(shè)置方法……………………………………………10 8、I/O分配表……………………………………………………………11. 9、I/O分配圖……………………………………………………………12 10、端子接線圖…………………………………………………………..13 11、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖…………………………………………………………..14 12、梯形圖…………………………………………………………………15 13、結(jié)束語(yǔ)………………………………………

4、…………………………22 14、參考文獻(xiàn)……………………………………………………………..23  前言 作為自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生，PLC是我們最基礎(chǔ)的專業(yè)課。眾所周知，PLC自從問(wèn)世以來(lái)就在自動(dòng)控制各個(gè)行業(yè)發(fā)揮著難以取代的核心控制作用。PLC運(yùn)行可靠，適用于各種惡劣的工業(yè)環(huán)境，PLC和工控機(jī)（IPC）相比，其運(yùn)行可靠、可擴(kuò)展性好、便于電氣連接、控制更專業(yè)，但是工控機(jī)良好的人機(jī)界面，方便高級(jí)語(yǔ)言都是PLC所不能比擬的。 　　組態(tài)軟件在很多場(chǎng)合應(yīng)用于控制，可整個(gè)控制的中心往往還是PLC，組態(tài)軟件（上位機(jī)）所起的控制作用很小。人機(jī)界面一般用于簡(jiǎn)單的動(dòng)作控制，工藝參數(shù)的編制，配方

5、的設(shè)定等等，雖然在概念上屬于控制范疇，但它并未真正起到核心控制作用，因?yàn)檎嬲L(zhǎng)期的自動(dòng)運(yùn)行控制是由PLC完成。我們不經(jīng)常使用工控機(jī)作為核心控制部分的原因有兩點(diǎn)：第一，工控機(jī)不適于在很惡略的環(huán)境下運(yùn)行；第二，工控機(jī)經(jīng)常采用的Windows系統(tǒng)并不能夠讓人放心，其長(zhǎng)期運(yùn)行效果并不好。 　　盡管PLC、IPC在自動(dòng)化控制中扮演不同角色，在許多運(yùn)行連續(xù)時(shí)間較短，環(huán)境相對(duì)比較好的地方，人們還是希望使用IPC進(jìn)行核心控制。使用IPC進(jìn)行核心控制有很多種實(shí)現(xiàn)方式，當(dāng)然其中最為簡(jiǎn)單的辦法就是使用組態(tài)軟件。在工廠和企業(yè)里面PLC一直是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的有效方式，而且目前國(guó)內(nèi)真正懂得PLC的人才太少，希望針對(duì)本次實(shí)訓(xùn)

6、對(duì)我們自動(dòng)化的人大有裨益！ 一、課題內(nèi)容簡(jiǎn)介 本次實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目-亞龍YL-235A型光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)主要包含了機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)習(xí)中所涉及的諸如電機(jī)驅(qū)動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)、氣動(dòng)、觸摸屏控制、可編程控制器、傳感器，變頻調(diào)速等多項(xiàng)技術(shù)，為我們提供了一個(gè)典型的綜合實(shí)訓(xùn)環(huán)境，使學(xué)生對(duì)過(guò)去學(xué)過(guò)的諸多單科的專業(yè)和基礎(chǔ)知識(shí)，在這里能得到全面的認(rèn)識(shí)與鞏固、綜合的訓(xùn)練和實(shí)際運(yùn)用。亞龍YL-235A型光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置既包含了機(jī)電一體化專業(yè)所涉及的基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)知識(shí)和基本的機(jī)電技能要求，也體現(xiàn)了當(dāng)前先進(jìn)技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用。同時(shí)為我們提供了一個(gè)典型的、可進(jìn)行綜合訓(xùn)練的工程環(huán)境，為我們構(gòu)建了一個(gè)可充分發(fā)揮學(xué)生潛

7、能和創(chuàng)造力的實(shí)踐平臺(tái)如圖1-1三菱PLC主機(jī)、變頻器： 圖1-1三菱PLC主機(jī)、變頻器 二、實(shí)訓(xùn)器材 u 實(shí)訓(xùn)控制臺(tái)一臺(tái)（電源模塊、按鈕模塊、PLC模塊、變頻器模塊、警示燈） u 電工常用工具一套 u 計(jì)算機(jī)一臺(tái) u 連接導(dǎo)線若干 u 機(jī)械手模擬顯示模塊一塊 u 傳送帶和物料槽、變頻器、電機(jī) 電源模塊：三相電源總開(kāi)關(guān)（帶漏電和短路保護(hù)）、熔斷器。單相電源插座用于模塊電源連接和給外部設(shè)備提供電源，模塊之間電源連接采用安全導(dǎo)線方式連接。 按鈕模塊：提供了多種不同功能的按鈕和指示燈（DC24V），急停按鈕、轉(zhuǎn)換開(kāi) 關(guān)、蜂鳴器。所有接口采用安全插連接。內(nèi)置開(kāi)關(guān)電源（24V

8、/6A一組，12V/2A一組，）為外部設(shè)備工作提供電源。 PLC模塊：采用三菱FX2N-48MR 繼電器輸出，所有接口采用安全插連接。 變頻器模塊：三菱E540-0.75KW 控制傳送帶電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，所有接口采用安全插連接。 警示燈：共有綠色和紅色兩種顏色。引出線五根，其中并在一起的兩根粗線是電源線（紅線接“+24” ，黑紅雙色線接“GND” ），其余三根是信號(hào)控制線（棕色線為控制信號(hào)公共端，如果將控制信號(hào)線中的紅色線和棕色線接通，則紅燈閃爍，將控制信號(hào)線中的綠色線和棕色線接通，則綠燈閃爍）。 三、整機(jī)工作原理 在觸摸屏上按啟動(dòng)按扭后，裝置進(jìn)行復(fù)位過(guò)程，當(dāng)裝置復(fù)位到位后，由PLC

9、啟動(dòng)送料電機(jī)驅(qū)動(dòng)放料盤(pán)旋轉(zhuǎn)，物料由送料盤(pán)滑到物料檢測(cè)位置，物料檢測(cè)光電傳感器檢測(cè)；如果送料電機(jī)運(yùn)行若干秒鐘后，物料檢測(cè)光電傳感器仍未檢測(cè)到物料，則說(shuō)明送料機(jī)構(gòu)已經(jīng)無(wú)物料或故障，這時(shí)要停機(jī)并報(bào)警；當(dāng)物料檢測(cè)光電傳感器檢測(cè)到有物料，將給PLC發(fā)出信號(hào),由PLC驅(qū)動(dòng)機(jī)械手臂伸出手爪下降抓物，然后手爪提升臂縮回，手臂向右旋轉(zhuǎn)到右限位，手臂伸出，手爪下降，將物料放到傳送帶上，落料口的物料檢測(cè)傳感器檢測(cè)到物料后啟動(dòng)傳送帶輸送物料，同時(shí)機(jī)械手按原來(lái)位置返回，進(jìn)行下一個(gè)流程；傳感器則根據(jù)物料的材料特性、顏色等特性進(jìn)行辨別，分別由PLC控制相應(yīng)電磁閥使氣缸動(dòng)作，對(duì)物料進(jìn)行分揀。 四、整機(jī)工作流程

10、 四、 課題要求 工件分揀設(shè)備能自動(dòng)完成金屬工件、黑色塑料工件與白色塑料工件的傳送、分揀與包裝任務(wù)。 1. 初始狀態(tài) 通電后，紅色警示燈閃亮，提示工件分揀設(shè)備送電。此時(shí)，設(shè)備的相關(guān)部件應(yīng)為初始狀態(tài)。相關(guān)部件的初始狀態(tài)為： ⑴供料盤(pán)的撥桿停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 ⑵機(jī)械手停止在左限止位置，氣爪松開(kāi)，手臂氣缸和懸臂氣缸活塞桿縮回。 ⑶傳送帶停止運(yùn)行，分揀氣缸A、B、C的活塞桿全部縮回復(fù)位。 ⑷急停按鈕處于復(fù)位位置（常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)、常閉觸點(diǎn)閉合）。 2． 啟動(dòng) 在設(shè)備相關(guān)部件為初始狀態(tài)的情況下，才能按下啟動(dòng)按鈕SB5使設(shè)備進(jìn)入運(yùn)行，紅色警示燈滅，綠色警示燈閃亮。 3、 送料

11、按下啟動(dòng)按鈕SB5后，若物料盤(pán)上的出口傳感器檢測(cè)無(wú)物料，則送料電動(dòng)機(jī)開(kāi)啟，驅(qū)動(dòng)物料盤(pán)旋轉(zhuǎn)送料，當(dāng)出料口傳感器檢測(cè)到物料后停止送料；如果送料電動(dòng)機(jī)運(yùn)行20秒后，出料口傳感器仍沒(méi)檢測(cè)到物料，則停止送料，紅色警示燈閃亮，報(bào)警器報(bào)警，直到按下復(fù)位按鈕才停止報(bào)警，并重新開(kāi)始。 4、 機(jī)械手搬送工件 當(dāng)出料口傳感器檢測(cè)到物料且機(jī)械手和各氣缸活塞桿的位置正確時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手開(kāi)始搬物加工。機(jī)械手懸臂伸出——下降——夾緊物料，夾緊1秒后——上升——縮回——右轉(zhuǎn)——伸出——下降——放物，延時(shí)1秒后——上升——縮回——左轉(zhuǎn)至左側(cè)極限位置停止，等待傳送帶上的工件分揀完成后再進(jìn)行下一次搬物。 5、 工件的

12、分揀 通過(guò)皮帶輸送機(jī)位置Ⅱ的進(jìn)料口到達(dá)傳送帶上的工件，按下面的方式分揀： 進(jìn)料口放入工件后，傳送帶啟動(dòng)。放入傳送帶上金屬、白色塑料或黑色塑料中每種工件的第一個(gè)，由位置Ⅲ的氣缸A推入出料斜槽D；每種工件第二個(gè)由位置Ⅳ的氣缸B推入出料斜槽E；每種工件第二個(gè)以后的則由位置Ⅴ的氣缸C推入出料斜槽F。每次將工件推入斜槽，氣缸活塞桿縮回后，機(jī)械手再進(jìn)行搬運(yùn)下一個(gè)工件。推料時(shí)，傳送帶要先停止。 當(dāng)出料斜槽D和E中各有1個(gè)金屬、白色塑料和黑色塑料工件時(shí)，設(shè)備停止運(yùn)行，綠色警示燈滅，紅色警示燈閃亮，報(bào)警器報(bào)警2秒，等待下一輪的工作。 6. 設(shè)備的停止 需要停止工作，按下停止按鈕SB6。 按下停

13、止按鈕SB6時(shí)，所有正在工作的部件，應(yīng)完成當(dāng)前工件分揀成功后，設(shè)備才能停止運(yùn)行，綠色警示燈滅，紅色警示燈閃亮。再次啟動(dòng)時(shí)，設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行。 五、工件分揀設(shè)備的意外情況處理 機(jī)械手在夾持工件時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)意外，請(qǐng)對(duì)這種情況作出下述處理與保護(hù)： 由于位置Ⅰ的機(jī)械手取件平臺(tái)的工件相互擠壓，使機(jī)械手氣爪夾持不到工件就提升。發(fā)生此種情況時(shí)，機(jī)械手應(yīng)立刻回到初始狀態(tài)并停止，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出鳴叫聲。 當(dāng)出現(xiàn)這種情況，蜂鳴器發(fā)出鳴叫后，工作人員應(yīng)按下急停按鈕QS使設(shè)備停止運(yùn)行。QS按下后，蜂鳴器停止發(fā)聲。當(dāng)故障排除后，作人員將QS復(fù)位，設(shè)備將在停止時(shí)保持的狀態(tài)上繼續(xù)運(yùn)行。 六、 進(jìn)行工件傳送分揀的皮帶輸送

14、機(jī) 6、1在傳送帶支架上的位置Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分別安裝光電傳感器或接近式開(kāi)關(guān)。在位置Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分別安裝工件推送氣缸A、B、C，各氣缸有對(duì)應(yīng)的出料斜槽D、E、F，各氣缸也裝有檢測(cè)活塞桿位置的磁性開(kāi)關(guān)。 1－磁性開(kāi)關(guān)D-C73 2－傳送分揀機(jī)構(gòu) 3－落料口傳感器 4－落料口 5－料槽 6－電感式傳感器 7－光纖傳感器 8－過(guò)濾調(diào)壓閥 9－節(jié)流閥 10－三相異步電機(jī) 11－光纖放大器 12－推料氣缸 圖5-1 工件分揀設(shè)備元件、器件名稱及位置 落料口傳感器：檢測(cè)是否有物料到傳送帶上，并給PLC一個(gè)輸入信號(hào)。 落料孔：物料落

15、料位置定位。 料槽：放置物料。 電感式傳感器：檢測(cè)金屬材料，檢測(cè)距離為3~5mm。 光纖傳感器：用于檢測(cè)不同顏色的物料，可通過(guò)調(diào)節(jié)光纖放大器來(lái)區(qū)分不同顏色的靈敏度。 三相異步電機(jī)：驅(qū)動(dòng)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)，由變頻器控制。 推料氣缸：將物料推入料槽，由電控氣閥控制。 6、2機(jī)械手搬運(yùn)機(jī)構(gòu) 1－旋轉(zhuǎn)氣缸 2－非標(biāo)螺絲 3－氣動(dòng)手爪 4－手爪磁性開(kāi)關(guān)Y59BLS 5－提升氣缸 6－磁性開(kāi)關(guān)D-C73 7－節(jié)流閥 8－伸縮氣缸 9－磁性開(kāi)關(guān)D-Z73 10－左右限位傳感器 11－緩沖閥 12－安裝支架 整個(gè)搬運(yùn)機(jī)構(gòu)能完成四個(gè)自由度動(dòng)

16、作，手臂伸縮、手臂旋轉(zhuǎn)、手爪上下、手爪松緊。 手爪提升氣缸：提升氣缸采用雙向電控氣閥控制。 磁性傳感器：用于氣缸的位置檢測(cè)。檢測(cè)氣缸伸出和縮回是否到位，為此在前點(diǎn)和后點(diǎn)上各一個(gè)，當(dāng)檢測(cè)到氣缸準(zhǔn)確到位后將給PLC發(fā)出一個(gè)信號(hào)；（在應(yīng)用過(guò)程中棕色接PLC主機(jī)輸入端，藍(lán)色接輸入的公共端） 手爪: 抓取和松開(kāi)物料由雙電控氣閥控制，手爪夾緊磁性傳感器有信號(hào)輸出，指示燈亮，在控制過(guò)程中不允許兩個(gè)線圈同時(shí)得電。 旋轉(zhuǎn)氣缸：機(jī)械手臂的正反轉(zhuǎn)，由雙電控氣閥控制。 接近傳感器：機(jī)械手臂正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)到位后，接近傳感器信號(hào)輸出。（在應(yīng)用過(guò)程中 棕色線接直流24V電源“+”、藍(lán)色線接直流24V電源“-”、黑色線

17、接PLC主機(jī)的輸入端） 伸縮氣缸：機(jī)械手臂伸出、縮回，由電控氣閥控制。氣缸上裝有兩個(gè)磁性傳感器，檢測(cè)氣缸伸出或縮回位置。 緩沖器： 旋轉(zhuǎn)氣缸高速正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)，起緩沖減速作用 6、3皮帶輸送機(jī)由帶減速箱的三相交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由變頻器控制，運(yùn)行頻率設(shè)定為正轉(zhuǎn)30Hz，反轉(zhuǎn)20Hz,加、減速時(shí)間等于1s。 變頻器參數(shù)設(shè)置 序 號(hào) 參數(shù)代號(hào) 參數(shù)值 說(shuō) 明 1 P4 30 高速 2 P5 30 中速 3 P6 20 低速 4 P7 1 加速時(shí)間 5 P8 1 減速時(shí)間 6 P14 0 7 P79 2 電動(dòng)

18、機(jī)控制模式 8 P80 默認(rèn) 電動(dòng)機(jī)的額定功率 9 P82 默認(rèn) 電動(dòng)機(jī)的額定電流 10 P83 默認(rèn) 電動(dòng)機(jī)的額定電壓 11 P84 默認(rèn) 電動(dòng)機(jī)的額定頻率 七、三菱變頻器參數(shù)設(shè)置 7、1參數(shù)設(shè)置方法 八、 I/O分配表 輸 入 地 址 輸 出 地 址 序號(hào) 地址 備注 序號(hào) 地址 備注 1 X0 啟動(dòng) 1 Y0 驅(qū)動(dòng)手臂右轉(zhuǎn) 2 X1 停止 2 Y1 3 X2 氣動(dòng)手爪傳感器 3 Y2 驅(qū)動(dòng)手臂左轉(zhuǎn) 4 X3 旋轉(zhuǎn)左限位傳感器 4 Y3 驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)電機(jī) 5

19、 X4 旋轉(zhuǎn)右限位傳感器 5 Y4 驅(qū)動(dòng)手爪抓緊 6 X5 氣動(dòng)手臂伸出傳感器 6 Y5 驅(qū)動(dòng)手爪松開(kāi) 7 X6 氣動(dòng)手臂縮回傳感器 7 Y6 驅(qū)動(dòng)提升氣缸下降 8 X7 手爪提升限位傳感器 8 Y7 驅(qū)動(dòng)提升氣缸上升 9 X10 手爪下降限位傳感器 9 Y10 驅(qū)動(dòng)臂氣缸伸出 10 X11 物料檢測(cè)傳感器 10 Y11 驅(qū)動(dòng)臂氣缸縮回 11 X12 推料一伸出限位傳感器 11 Y12 驅(qū)動(dòng)推料一伸出 12 X13 推料一縮回限位傳感器 12 Y13 驅(qū)動(dòng)推料二伸出 13 X14 推料二伸出限位

20、傳感器 13 Y14 驅(qū)動(dòng)推料三伸出 14 X15 推料二縮回限位傳感器 14 Y15 驅(qū)動(dòng)報(bào)警 15 X16 推料三伸出限位傳感器 15 Y16 停止指示紅燈 16 X17 推料三縮回限位傳感器 16 Y17 運(yùn)行指示綠燈 17 X20 啟動(dòng)推料一傳感器 17 Y20 電機(jī)正轉(zhuǎn)中速 18 X21 啟動(dòng)推料二傳感器 18 Y21 電機(jī)反轉(zhuǎn)低速 19 X22 啟動(dòng)推料三傳感器 20 X23 啟動(dòng)傳送帶傳感器 21 X24 急停 22 X25 復(fù)位開(kāi)關(guān) 23

21、 X27 初始化狀態(tài) 九、I/O分配圖 十、端子接線圖 結(jié)束語(yǔ) 緊張刺激的亞龍YL235A型光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)結(jié)束了，每個(gè)實(shí)訓(xùn)結(jié)束的時(shí)候都會(huì)寫(xiě)這個(gè)，本次也是相同項(xiàng)目的第二個(gè)實(shí)訓(xùn)結(jié)束，心情反而有些沉重起來(lái)，我們知道的太少了，在編程的時(shí)候大多的知識(shí)不能連貫起來(lái)靈活的運(yùn)用，就好像上次的期末上機(jī)考試，在充分的準(zhǔn)備下，老師考了卻是最基本的，可問(wèn)題就出現(xiàn)在這里了，最基本的倒不會(huì)了，在PLC編程中其實(shí)我們學(xué)的最多的是步進(jìn)指令，老師也有意的讓我們?nèi)ナ褂眠@一指令，雖然PLC的指令有很多，在本次實(shí)訓(xùn)中，同學(xué)們用到的也都是步進(jìn)指令，所以這是我們鎖必

22、須學(xué)會(huì)的，門門了解不如一門精通，在實(shí)訓(xùn)中，一直有幾個(gè)問(wèn)題： 1、 步進(jìn)指令中運(yùn)用主控控制怎么才能讓每次啟動(dòng)的時(shí)候能一直循環(huán)下去，在我們這一小組，剛開(kāi)始運(yùn)用的也是主控，但是到后來(lái)發(fā)現(xiàn)每次啟動(dòng)的時(shí)候，都必須手動(dòng)強(qiáng)制使S20得電，這樣顯然是不行的，本人比較喜歡主控，比較方便，不會(huì)像其他必須在每一步前加一個(gè)繼電器。 2、 并行分支合理的運(yùn)用，有使一步一步的進(jìn)行的，比如在分支中S30、S40、S50，有的使先S30得電，再S40得電,最后S50得電，有的是一起都得電然后最后匯總。 實(shí)訓(xùn)的目的就是要我們把理論學(xué)習(xí)在實(shí)踐中充分的運(yùn)用起來(lái)，在外面走向社會(huì)的時(shí)候，能有一技之長(zhǎng)，我們?cè)趯?shí)訓(xùn)中的確學(xué)到了很多在課堂上不能很好學(xué)會(huì)的知識(shí)，我希望自己在每一次的實(shí)訓(xùn)都能以最好的心態(tài)，最大的興趣，和最好的發(fā)揮去做好它！ 參考文獻(xiàn) 1、 亞龍YL-235A光電型實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書(shū) 2、 PLC實(shí)訓(xùn)任務(wù)書(shū) 3、 PLC項(xiàng)目教程 4、 網(wǎng)上資料 5、 工廠電氣化控制 24