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基于PLC的物料分揀機(jī)械手自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),,目標(biāo)和意義,1、目標(biāo)：本設(shè)計(jì)試圖開發(fā)的機(jī)械手由PLC控制，并借助相應(yīng)的傳感器，使其能對(duì)不同的物料按預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行分揀。2、意義：本設(shè)計(jì)擬完成的機(jī)械手可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下工作，以保護(hù)人身安全。,國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀,我國(guó)的機(jī)械手發(fā)展趨勢(shì)主要是逐步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍；在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)地發(fā)展通用機(jī)械手。國(guó)外機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)是研制具有某種智能的機(jī)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(yīng)的變更。,設(shè)計(jì)的基本思路,1、分析物料分揀機(jī)械手的設(shè)計(jì)要求。2、根據(jù)機(jī)械手動(dòng)作要求，綜合考慮各類型機(jī)械手的特點(diǎn)，畫出執(zhí)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。3、比較各驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)，選擇機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方式，并畫出驅(qū)動(dòng)原理圖。4、由機(jī)械手動(dòng)作順序要求以及驅(qū)動(dòng)方式的選擇，完成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。,設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容,1、物料分揀機(jī)械手執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。2、物料分揀機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。3、物料分揀機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。,,,,1、物料分揀機(jī)械手執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì),執(zhí)行系統(tǒng)是機(jī)械手賴以實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)的實(shí)體。執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括：機(jī)械手的手部、手臂和機(jī)座的設(shè)計(jì)。,,機(jī)械手執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)的雙作用單活塞桿氣缸。機(jī)座：選用落地固定式機(jī)座。執(zhí)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖,,執(zhí)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖,動(dòng)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(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置。本機(jī)械手選用氣壓驅(qū)動(dòng)方式。氣壓驅(qū)動(dòng)具有價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率體積比高、無污染、抗干擾性強(qiáng)及控制自由度高等優(yōu)點(diǎn)。氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)原理圖,,氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)原理圖,如當(dāng)機(jī)械手執(zhí)行水平前伸動(dòng)作時(shí)：進(jìn)氣路線：空氣處理單元2→儲(chǔ)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(shè)計(jì),控制系統(tǒng)是機(jī)械手的指揮系統(tǒng)。它控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使執(zhí)行系統(tǒng)按預(yù)定的要求和順序工作。本機(jī)械手采用可編程控制器（PLC）進(jìn)行控制。,1、傳感器的選擇2、PLC型號(hào)的選擇3、PLC的外部接線圖4、PLC控制程序設(shè)計(jì),,,,,控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(guó)ASM角位移傳感器中的AWS1系列角位移傳感器，檢測(cè)機(jī)械手精確位置。視覺傳感器：選用RGB（紅綠藍(lán)）顏色傳感器，對(duì)不同的物體進(jìn)行識(shí)別?；瑒?dòng)傳感器：檢測(cè)物體與接觸面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的大小和方向，判斷是否吸住物體以及應(yīng)用多大的吸力等。,,PLC型號(hào)的選擇,本設(shè)計(jì)實(shí)用PLC點(diǎn)數(shù)為：40點(diǎn)其中輸入點(diǎn)數(shù)：28點(diǎn)輸出點(diǎn)數(shù)：12點(diǎn)。考慮應(yīng)有一定的裕留點(diǎn)數(shù)。本設(shè)計(jì)選用PLC型號(hào)：三菱FX2N-64MR-001；DC24V輸入，繼電器輸出；合計(jì)總點(diǎn)數(shù)64點(diǎn)：32點(diǎn)輸入，32點(diǎn)輸出。,,PLC的外部接線圖,如當(dāng)機(jī)械手執(zhí)行擺動(dòng)氣缸右旋動(dòng)作時(shí)。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(dòng)氣缸執(zhí)行右旋的命令。,PLC控制程序設(shè)計(jì),PLC控制程序總框圖操作面板示意圖初始化及報(bào)警程序手動(dòng)程序自動(dòng)程序,,,,,,PLC控制程序總框圖,機(jī)械手設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式，可通過轉(zhuǎn)換開關(guān)SA進(jìn)行方式轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)設(shè)有故障報(bào)警功能，當(dāng)限位開關(guān)失靈，超限位開關(guān)工作時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，報(bào)警指示燈亮。,操作面板示意圖,操作面板的設(shè)計(jì)使機(jī)械手的操作更加方便。,初始化及報(bào)警程序,初始化及報(bào)警程序的設(shè)計(jì)使操作者能明確的知道機(jī)械手的工作狀態(tài)及故障情況。,手動(dòng)程序,如手動(dòng)方式操作機(jī)械手前伸時(shí)，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(dòng)程序,自動(dòng)程序狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖自動(dòng)程序梯形圖,,,自動(dòng)程序狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖,由自動(dòng)程序狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖可知機(jī)械手動(dòng)作順序要求。由狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖可生成自動(dòng)程序梯形圖。自動(dòng)程序梯形圖,,