物料分拣机械手自动化控制系统设计毕业论文

《物料分拣机械手自动化控制系统设计毕业论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、物料分拣机械手自动化控制系统设计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保护人身安全，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发展状况的基础上，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控制的设计方案。采用整体化的设计思想，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、驱动系统和控制系统进行了分析和设计。在其驱动系统中采用气动驱动，控制系统中选择

2、PLC的控制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。最后提出了一种简单、易于实现、理论意义明确的控制策略。关键词:机械手；可编程控制器；自动化控制；物料分拣目录第一章前言11.1研究的目的及意义11.2主要研究的内容1第二章控制系统的组成结构和性能要求22.1控制系统的组成结构22.2控制系统的性能要求2第三章传感器的选择4第四章控制系统PLC的选型及控制原理64.1PLC控制系统设计的基本原则64.2PLC种类及型号选择104.3I/O点数分配104.4PLC外部接线图114.5机械手控制原理12第五章PLC程序设计145.1总体程序框

3、图145.2初始化及报警程序155.3手动控制程序165.4自动控制程序16第六章总结与展望19参考文献20谢辞21第一章前言1.1研究的目的及意义随着工业的高速发展，机械手作为前沿的产品应自动化设备更新时的需要，已经在工业生产中得到了广泛的应用。它可以搬运货物、分拣物品、用以代替人的繁重及单调劳动，实现生产的机械化和自动化；并能在高温、腐蚀及有毒气体等有害环境下操作以保护人身安全，被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工业和原子能等部门。可编程控制器(PLC)是以中央处理器为核心，综合了计算机和自动控制等先进技术，具有可靠性高、功能完善、组合灵活、编程简单

4、、功耗低等优点，已成为目前在机械手控制系统中使用最多的控制方式。使用PLC的自动控制系统具有体积小，可靠高，故障率低，动作精度高等优点。适应工业需要，本课题试图开发PLC对物料分拣机械手的控制，并借助必要的精密传感器，使其能够对不同颜色的物料按预先设定的程序进行分拣，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中小批量自动化生产，广泛应用于柔性生产线。采用PLC控制，是一种预先设定的程序进行物料分拣的自动化装置，可部分代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业，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，而对于位置

5、改变时，只要重新编程，并能很快地投产，降低安装和转换工作的费用。本设计主要完成机械手的控制系统的设计。1.2主要研究的内容本论文主要研究物料分拣机械手控制系统的设计。控制系统是机械手的指挥系统，它控制驱动系统，让执行系统按规定的要求和时序进行工作。本机械手采用可编程控制器（PLC）对机械手进行控制，主要包括对PLC的型号选择、传感器类型进行选择、I/O口的选择、对控制系统原理图、自动程序梯形图的绘制等内容。20第二章控制系统的组成结构和性能要求2.1控制系统的组成结构机械手的控制系统一般是使机械手运动协调为目的，包括高性能的计算机及相应的系统硬件和控制软件

6、。机械手的控制部分可分为4个部分：机械手及其感知器、环境、任务、控制器。机械手是由各种机构组成的装置，它通过感知器的内部传感器实现本体和环境状态的检测和信息交互；环境即指机械手所处的周围环境；任务是指机械手要完成的操作，它需要适当的程序语言描述，并把它们存入控制机中，随着系统的不同，任务的输入可能是程序方式，或文字、图形或声音方式；控制器包括软件和硬件两大部分，相当于机械手的大脑，它以计算机或专用控制器运行程序的方式来完成给定的任务。控制系统的硬件一般包括3个部分：(1)感知部分用来收集机械手的内部和外部的信息，如位置、速度、加速度传感器可接受机械手的本体

7、状态，而视觉、触觉、力觉等传感器可感受机械手的工作环境的外部状态。(2)控制装置用来处理各种信息，完成控制过程，产生必要的控制指令，它包括计算机相应的接口等。(3)驱动部分为了使机械手完成操作及移动功能，机械手各关节可选用气动、液动、电气等方式驱动。2.2控制系统的性能要求对于一般的控制系统有以下控制的要求：1、稳定性稳定性是系统受到短暂的扰动后其运动性能从偏离平衡点恢复到原平衡点状态的能力。稳定性是一般自动控制必须满足的基本要求，对稳定性的研究是自动化控制系统中的一个基本问题。2、过渡过程性能描述过渡过程性能可以用平衡性和快速性加以衡量，平衡性指系统由初

8、始状态运动到新的平衡状态时具有较小的超调和震荡性；系统由初始状态运