基于PLC的物料分拣机械手自动化控制系统设计

精品文档 1欢迎下载 韶 关 学 院 毕 业 设 计 题题 目 目 基于 PLC 的物料分拣机械手自动化控制 系统设计 学生姓名 学生姓名 陈 浩 学学 号 号 12101102015 系系 院 院 物理与机电工程学院自动化系 专专 业 业 自动化专业 班班 级 级 2012 级 2 班 精品文档 2欢迎下载 指导教师姓名及职称 指导教师姓名及职称 韩竺秦 讲师 起止时间 起止时间 2015 年 10 月 2016 年 5 月 精品文档 1欢迎下载 基于基于 PLCPLC 的机械手分拣控制系统设计的机械手分拣控制系统设计 摘摘 要 要 在现今的生活上 科技日新月益的进展之下 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 机械手臂的应用也将会越来越广泛 机械手 是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备 作业的准确性和环境中完成作业的能力 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 结合近年来整个机械手的发展 并分析了机械手系统和机械手方面的设计 提出了用气 动驱动和 PLC 控制设计方案 考虑了软 硬件各自的特点 对物料分拣机械手的整体结构 驱动系统 执行结构和控制系统进行了分析和设计 我们可以采用整体化的设计思想并进 行互补和优化 在气动驱动和 PLC 控制设计方案中 其驱动系统中采用气动驱动 控制系 统中选择 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 分拣等功 能 我们很容易得出了一种简单 易于实现 理论意义明确的控制策略 通过以上部分的分析 得出了经济 实用 高可靠的材料分拣机械手设计方案 对于其他 经济的 PLC 控制系统的设计也有一定的参考价值 关键词关键词 机械手 触摸屏 HMI 可编程控制器 PLC 自动化控制 物料分拣 精品文档 2欢迎下载 精品文档 1欢迎下载 AutomaticAutomatic sortingsorting lineline PLCPLC controlcontrol systemsystem designdesign Abstract Abstract In today s life science and technology the development of the new moon the manipulator in the advanced manufacturing field plays an extremely important role it can carry goods sorting goods can realize the mechanization and automation of production can be used to protect the safety of human body the application will be more and more widely The application of mechanical arm is also more and more extensive The machine is a kind of high tech automatic production equipment which has been developed in recent decades It is widely used in machinery manufacturing metallurgy electronics light industry and atomic energy In this paper based on the development of mechanical hand in recent years combined with the design of the manipulator the mechanical hand technology is analyzed and the design scheme of pneumatic drive and PLC control is proposed Using the holistic design idea considering the characteristics of the software and the hardware the software and the hardware are complementary and optimized The whole structure drive system the structure and control system of the material sorting manipulator are analyzed and designed In its drive system the control system of the PLC control unit is used to complete the initialization of the system function the movement of the manipulator the fault alarm the sorting and other functions At last a simple easy to implement and the theoretical significance of the control strategy is proposed Through the work above it is concluded that the economic practical high reliable material sorting manipulator design scheme the design of PLC control system in other economic type also certain reference value KeywordsKeywords manipulator touch screen HMI programmable logic controller PLC automatic control sorting materials 精品文档 2欢迎下载 目目 录录 1 绪论 1 1 1 机械手的简介 1 1 2 课题选题意义及主要研究内容 2 1 2 1 选题意义 2 1 2 2 本课题的主要研究内容 2 2 控制方案设计 2 2 1 控制方案选择 2 2 2 控制系统整体架构 3 2 3 机械手自动分拣系统 5 3 系统硬件的选型 7 3 1 PLC 种类及型号选择 7 精品文档 3欢迎下载 3 2 机械手执行系统的分析与选择 8 3 2 1 机械手执行机构坐标形式的选择 8 3 2 2 机械手执行机构坐标形式的分析 10 3 3 机械手执行机构的组成 10 3 3 1 手部的选择 10 3 3 2 手臂结构的选择 11 3 4 机械手的驱动系统的分析与选择 12 3 5 传感器的选择 13 3 5 1 位置检测装置 14 3 5 2 光纤传感器 14 3 5 3 电感式传感器 14 3 6 气缸装置 14 3 7 触摸屏选择 15 3 7 1 触摸屏特点 15 3 8 变频器的选择 16 3 8 1 硬件准备和接线 16 3 8 2 可编程控制器的初始设定 17 3 8 3 变频器的初始设定 17 3 8 4 通讯用到的指令 17 4 控制系统设计 18 4 1 控制系统流程图 18 精品文档 4欢迎下载 4 2 系统输入和输出点的 I O 点数分配 21 4 3 PLC 外部接线图 22 参考文献 23 致 谢 24 附 录 25 精品文档 5欢迎下载 精品文档 11欢迎下载 基于基于 PLCPLC 的物料分拣机械手自动化控制系统设计的物料分拣机械手自动化控制系统设计 自动化专业 2012 级 2 班 陈浩 指导教师 韩竺秦 讲师 1 1 绪论绪论 在现今的科技的日新月益的进的展下 在现今的科技日新月益的进展之下 机械手在先进技术领域中承担着重要一部分 机械手不但可以搬运一些工件 分拣一些物品等 而且能够工作在一些人类标记为危险的地区 例如能够在高温 区域工作 能在有毒的环境中工作 能在腐蚀的环境中工作 并且可以实现生产 的自动化和机械化 因此 被广泛应用于冶金 电子 机械制造 原子能和轻 工业等部门 1 1 机械手的简介 机械手作为一个尖端的产物取代一些传统的工业的设备是现在现今社会的 必要工具 它可以根据各种自动化设备的工作需求或需要 来完成我们想要完成 的任务 所以机械手在这个先进的领域中承担着很重要的一部分 它能够工作 在一些人类标记为危险的地区 例如能够在高温区域工作 能在有毒的环境中工 作 能在腐蚀的环境中工作 并可以实现生产的自动化和机械化 机械手是机器人的重要驱动部一件 其机械手的驱动装置所提供的安全性 高效性和平稳性都会直接影响机器人工作空间的轻量化要求 准确性和工作性 能等 除此之外 机构尺寸也是关键之一 1 2 课题选题意义及主要研究内容 1 2 1 选题意义 为了适应工业需一要 例如一些可变换生产品一种的中小批量自动化生产 单调重复某一种运动的工作 柔性生产线动作灵活多样等等 本论文研究 PLC 对物料分拣机械手的操控 利用一些合适的传感器 使其机械手能够像人一样 区分一些有颜色的物料或不同材质的物料把他们区分开来和像人一样灵活地把 一些不同颜色或材料的区分在指定的位置上 机械手也可以普遍使用于一些柔 精品文档 22欢迎下载 性生产线 有很多时候一些工作是作往复运动或旋转运动 人难免会出错 而 机械手可以很好代替人来工作 本次设计主要是控制机械手的系统 驱动机械 手的系统 执行机械手的系统的设计和完成机械手的硬件部分与软件部分设计 在这种环境下 智能化的机械手获得快速的更新 智能化的机械手不仅能 够可以实现一些我们要求的行动和动作 而且可以想人一样灵活地运动 最重 要就是能够实现负反馈 也就是能够检测到环境的变化 自动地修改正确的运 动参数和行动的规律 1 2 2 本课题的主要研究内容 智能化的机械手是未来机械手的发展趋势 希望在我国科研工作者的共同 努力下 我国能在智能机械手领域取得优势地位 为工业化注入新的活力 本 论文首要研讨物料分拣机械手 智能化的机械手的控制系统的设计和执行系统 的分析与选取 还有其驱动系统的分析与选取 2 2 控制方案设计控制方案设计 2 1 控制方案选择 一般的运动控制系统主要分为以下几类 1 基于单一片机的运动控制系统 单片机 MCU 具有耗能低 一般的功能都能实现 价格便宜等优点 但是 一般的单片机 MCU 由于集成简单 功能不能很精密 很难实现日常生活中的 一些要求 所以在一些大的工业上很少会用到单片机 CPU 作为他们的控制系 统 2 基于 PLC 的运动控制系统 可编程序控制器 也被称为可编程逻辑控制器 PLC 机械手控制系统在组成和功能上的合适拆分 不但把成本降低了 还会增 加其通用性 而且会让机械手更合适一些特定的环境当中 对比单片机运动控 精品文档 33欢迎下载 制方案 可编程逻辑控制器 PLC 不但可以扩展输入 输出端口 I O 它的通 讯也能快速响应的能力 还有就是他的抗干扰能力比起单片机当然强大很多了 为此本章采取 PLC 控制的方法 2 2 控制系统整体架构 如图 2 2 所示 该系统以 PLC 为主控部件 是这个系统的核心部分 可编 程逻辑控制器 PLC 的可拓展 I O 口模块可以接受各种检测开关传送回来的信号 和实时地监控一些开关和一些传感器的工作状态 触摸屏可为上位机 对整个系统的各个关键的参数进行设置 修正和记录 各部分的传感器是获取机械手的内部和外部的信息 如位置传感器可检测 机械手的实时状况 检测一些位置开关工作状态也就是说监控机械手的所有动 作是否到了该到的位置 其图如下 图图 2 12 1 机械手分拣控制系统整体架构图机械手分拣控制系统整体架构图 可编程序控制器 光电传感器 光纤传感器 触摸屏 电感传感器 接近开关 气缸1 机械手 皮带电机 指示灯 气缸2 气缸3 精品文档 44欢迎下载 图图 2 22 2 分拣系统示意图分拣系统示意图 其工作流程 A 按触摸屏 启动 按钮 组合的红灯熄灭 组合的绿灯闪烁 系统检测 各个执行机构是否处于原点位置 原点位置满足 执行步骤 B B 传送带正转运行 触摸屏显示皮带运行速度 将料盘上的物料推送至料 仓出口物料检测位置 物料检测传感器检测是否有料 若检测有料执行步骤 C C 机械手搬运物料 机械手动作顺序如下 伸缩机械手臂伸出至前限位一 一垂直机械手臂下降至下限位一一启动手指抓取物料一一垂直机械手臂上升至 上限位一一伸缩机械手臂缩回至后限位一一旋转机械手臂右转至右限位一一伸 缩机械手臂伸出至前限位一一垂直机械手臂下降至下限位一一气动手指释放物 料 执行步骤 D D 气动的手指释放物料后 落料口物料的检测传感器检测是否有料 同时 机械手返回原点位置等待抓料 返回顺序如下 垂直机械手臂上升至上限位一 一伸缩机械手臂缩回至后限位一一旋转机械手臂左转至左限位 若正在处理的 物料未分拣完 即使检测到料仓出口处有料 机械手亦不动作 若落料口检测传感器检测有料 则执行步骤 E 精品文档 55欢迎下载 若落料口检测传感器检测无料 机械手处于原点位置等待 传送带停止运 行 此时若传感器检测有料 则皮带运行 将物料送入分拣 执行步骤 E E 物料分拣 传送带运行 传感器则按照物料的质料 的颜色 性质等特征 进行分辨 分别由 PLC 控制的电磁阀使气缸的动作 对物料进行分拣 若金属 传感器检测物料为金属材质 则 A 杆气缸动作 将物料推入储料装置 若光传 感器 I 检测物料为白色塑料工件 则 B 杆气缸动作 若光传感器 II 检测到物料 为黑色塑料工件 则 C 杆气缸动作 触摸屏显示工件的总数量以及各类型工件 的数量 气缸将不同的工件推入相应的储料装置中后 系统返回步骤 B 2 3 机械手自动分拣系统 1 上电 系统上电后 组合警示红灯闪烁 提示的系统处于待机模式 注 组合警示灯任何时候只有一个灯亮 2 工作模式 生产线有三种操作模式 原点回归 手动操作 自动运行 使用触摸屏进 行操作 3 原点回归 故障停机 紧迫停机或设备检验更改后 各个执行机构或许没有在工作原 点状态 故系统上电后必须实行原点回归运作 原点回归 工作 按触摸屏的 回原启动 按钮 各执行机构返回原点 位置 1 旋转机械手臂左转至左限位 2 垂直机械手臂上升至上限位 3 伸缩机械手臂缩回至后限位 4 气动手指张开 精品文档 66欢迎下载 5 各推料气缸活塞杆内缩至后限位 6 转盘电机停止运行 7 皮带停止传送 4 手动操作 手动操作 模式 可在触摸屏上分别对各执行机构的运行的控制 5 自动运行 选择 自动运行 工作模式 A 按触摸屏 启动 按钮 组合警示红灯熄灭 组合警示绿灯闪烁 系统 检测各个执行机构是否处于原点位置 原点位置满足 执行步骤 B B 传送带正转运行 触摸屏显示皮带运行速度 将料盘上的物料推送至料 仓出口物料检测位置 物料检测传感器检测是否有料 若检测有料执行步骤 C C 机械手搬运物料 机械手动作顺序如下 伸缩机械手臂伸出至前限位 垂直机械手臂下降至下限位 启动手指抓取物料 垂直机械手臂上升至 上限位 伸缩机械手臂缩回至后限位 旋转机械手臂右转至右限位 伸 缩机械手臂伸出至前限位 垂直机械手臂下降至下限位 气动手指释放物 料 执行步骤 D D 气动手指释放物料后 落料口物料检测传感器检测是否有料 同时机械 手返回原点位置等待抓料 返回顺序如下 垂直机械手臂上升至上限位 伸 缩机械手臂缩回至后限位 旋转机械手臂左转至左限位 若正在处理的物料 未分拣完 即使检测到料仓出口处有料 机械手亦不动作 若落料口检测传感器检测有料 则执行步骤 E 若落料口检测传感器检测无料 机械手处于原点位置等待 传送带停止运 行 此时若传感器检测有料 则皮带运行 将物料送入分拣 执行步骤 E 精品文档 77欢迎下载 E 物料分拣 若光传感器 II 检测到物料为黑色塑料工件 则 C 杆气缸动作 触摸屏显示工件的总数量以及各类型工件的数量 气缸将不同的工件推入相应 的储料装置中后 系统返回步骤 B 注 金属传感器只能感应金属物料 光传感器 I 只能感应高亮度物料 光 传感器 II 只能感应黑色物料 6 停止与急停 系统处于 自动运行 模式下时 按下触摸屏 停止 按钮 若机械手和 传送带处于输送物料状态中 则必须完成物料分拣操作过程后停止 停止后 不管料仓出料口和皮带落料口是否有物料 生产线均不再动作 此时组合警示 绿灯熄灭 组合警示红灯闪烁 在任何时刻 按下操作面板 急停 开关 系统立即停止在当前位置 组 合警示红灯闪烁 同时蜂鸣器鸣叫报警 松开 急停 系统不自动开始运行 组合警示红灯闪烁 蜂鸣器停止报警 3 3 系统硬件的选型系统硬件的选型 PLC 作为控制系统当中的最重要一部分 现在已被应用得非常成熟的一种 技术了 3 1 PLC 种类及型号选择 当前的市场上 PLC 类型比较多 如西门子 三菱 欧姆龙 施耐特等等 200 多家厂家 而 PLC 型号就有 400 多种 他们各种型号各有优缺点 这里就 不一一进行阐述 本论文采用的 PLC 的类型是 FX2N 系列 它具有 32 个输入口和 32 个输出口 可以足够本次的系统要求并留有一定的空出的输入 输出点 3 2 机械手执行系统的分析与选择 合适的执行机构可以大大地提高机械手的各种性能 所以下面就开始选取 一些合适的执行机构 精品文档 88欢迎下载 3 2 1 机械手执行机构坐标形式的选择 按照机械手的手臂运动形式的不同 现成的机械手的种类可以区分成 4 种 直角坐标式 圆柱坐标式 极坐标式和多关节式 根据不同的用途还在不断发 展之中 本论文简单的分析一下各模式的机械手对比 1 直角坐标式机械手 机械手的工作地方成行布列或与运输带共同运用是适合直角坐标式机械手 2 球坐标式机械手 球坐标式机械手是用途较广 多空间 多角度的控制的机械手 故球坐标 式机械手可实现很多多角度的动作 3 关节式机械手 关节式机械手是一种似于人的手臂运作的机能 故合适于接近机能运作传 动模型 4 圆柱坐标式机械手 圆柱坐标式机械手是采用很多的模型 它很合适运用在运输和丈量的工件 圆柱坐标式机械手有四个基本动作 1 伸和缩 2 上和下 3 左和右 4 爪和夹 3 2 2 机械手执行机构坐标形式的分析 圆柱坐标式机械手能满足手臂的向前向后 来回转动 向上向下等动作 圆柱坐标式机械手是采用很多的模型 它很合适运用在运输和丈量 的工件 手 臂的向前向后 来回转动 向上向下等动作满足本设计中机械手的动作要求 精品文档 99欢迎下载 故决定使用圆柱坐标式机械手作为本次设计的机械手 3 3 机械手执行机构的组成 机械手的执行系统由手部 臂部 支撑手臂的机械装置 机座等部分组成 3 3 1 手部的选择 手部是机械手直接抓或拿工具或货物的部件 它的作用是支撑手部和腕部 并驱动它们在空间运转 对工件无损害 真空拥有构造简单 重量轻 使用简单而且对机械手的手 抓的正常操作没有影响等优点 按照所设计机械手的要求 故选用了真空式吸 盘 3 3 2 手臂结构的选择 机械手手臂的结构为直线运动 这通常是由驱动机构中使用的拉伸和起重 运动直油 气 缸驱动 并且基本上和导向装置构成 驱动机构的直线运动 通常使用的机架 马达加斯加汽缸油 齿轮来实现的 而线性往气缸或复油缸 可区分为以下几种 1 双作用单活塞杆油缸 它是由机械手手臂的来回运动用得很多的一种手臂的结构 其原理就是在 有呀的作用下 使活塞进行来回运动 2 双作用双活塞杆油缸 当要求很大的行程 一般我们可以选用伸缩式双活塞杆油缸 不但满足行 程要求 而且油缸的体积又小 美中不足是次行程有两种速度 本论文中的机械手的手臂不要求特大的行程但要求来回的直线运动 经过 各种各样的需求 选用缸体固定活塞杆运动的双作用单活塞杆气缸最为适合 主要其构造的简单和设计的便宜 而导向装置机械手的手臂在运行伸或缩运作时 要求设有导向装置的配置 精品文档 1010欢迎下载 不仅可以提高行动的精度 还可以为防止手臂沿伸缩方向向中轴线转动 使其 加大承载能力 3 3 3 机座结构的选择 机座是机械手的基础部分 是支撑起机械手全部重量的构件 所以对其结 构的要求是刚性好 占地面积小 操作维修方便和造型美观 按照本机械手的设计要求机座在停下来时要求能够刹车定位 所以可采用 可移动式的机座 3 4 机械手的驱动系统的分析与选择 机械手的驱动系统是驱动执行机构运动的传动装置 目前选用的大多数都 是电气 液压 气压这三种驱动方式 液压驱动 其不足就是工作时候声音较大 要求配有油源 价格较高 而 且油液容易泄露 污染空气和环境 其好处就是可实现多次平稳的换向和变速 功率和质量比较大 电气驱动 电气驱动主要是成本很贵 一般很少会用到这种驱动模式 气压驱动 气压驱动这个模式最主要成本低 而且对环境无污染 稳定性 强 另外 由于其元器件性能的不断提高 生产成本的不断降低 气动技术越 来越成熟 现在成为主流的一种技术了 表表 3 43 4 各种控制方式的比较各种控制方式的比较 精品文档 1111欢迎下载 清洁度清洁可能有污染清洁较清洁 维护简单比气动复杂需要专门的技术简单 价格一般稍高高一般 技术要求较低较高最高较低 控住自由度大大中小 危险性几乎无问题注意着火一般没问题无特殊问题 经过分析和对比 本论文采用的是气动驱动的模式 3 5 传感器的选择 传感器是将被检测对象的各种物理变化量变为电信号的一种变换器 它主 要被用于检测系统本身与作业对象 作业环境的状态 为有效地控制系统的动 作提供信息 本设计选择的开关主要用于检测工件的材质 颜色 以及检测各 个气缸动作的位置 下面主要介绍本系统涉及的接近开关类型 3 5 1 位置检测装置 在本设计中 当机械手执行左旋 右旋 前伸 回缩 上升 下降等动作时 应有相应的位置检测装置检测动作是否到位 常用的位置检测装置是行程开关 行程开关又称限位开关 是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器 用于控制机械设备的行程及限位保护 在实际生产中 将行程开关安装在预先 安排的位置 当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时 行程开关的 触点动作 实现电路的切换 行程开关按其结构可分为直动式 滚轮式 微动 式和组合式 本设计中采用直线接触式行程开关检测机械手动作是否到位 当运动到指 定位置时 碰到行程开关 终结上一个动作 准备执行下一个动作 3 5 2 光纤传感器 光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光信号经过光纤送入调制器 使待测参数与进入调制区的光相互作用后 导致光的光学性质 如光的强度 波 精品文档 1212欢迎下载 长 频率 相位 偏振态等 发生变化 成为被调制的信号源 在经过光纤送入 光探测器 经解调后 获得被测参数 传感器朝着灵敏 精确 适应性强 小巧和智能化的方向发展 它能够在 人达不到的地方 如高温区或者对人有害的地区 如核辐射区 起到人的耳目 作用 而且还能超越人的生理界限 接收人的感官所感受不到的外界信息 3 5 3 电感式传感器 电感式传感器相对于电容式电感器 虽然只能识别金属物质的工件 但是它 具有体积小 定位精度高 抗干扰性能好等特点 普遍的利用于各种自动化生 产线 机电一体化设备及石油 化工 科研等多种行业 由铁心和线圈构成的将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化的传感 器 又称电感式位移传感器 这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定 的 其电感量的变化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的 当把线圈接入测量电路并接通激励电源时 就可获得正比于位移输入量的电压 或电流输出 在本设计 选择 PR18 8N 电感式传感器着为识别工件的金属和非金属的 装置 光纤传感器识别物料黑和白 便于 PLC 控制系统的简单化 控制系统更 容易实现 3 6 气缸装置 气缸是一种可将压缩空气的能量转化成机械能的元器件 是应用非常普遍 的气动执行部件 气缸式的执行机构运作相对稳定 容易维修 控制比较简单 故该材料分拣系统执行机构选择气缸推动式 9 3 7 触摸屏选择 MT4300 是触摸屏 HMI 当中 最为稳定的一系列的产品 该 MT4300 HMI 采用了 5 4 尺寸和 8 5 的薄膜晶体管 TFT 液晶显示屏 具有 更加清晰的显示效果 3 7 触摸屏特点 如表如表 3 73 7 触摸屏特点触摸屏特点 精品文档 1313欢迎下载 型号 MT4300C 显示尺寸 5 6TFT 113 28 84 7mm 分辨率320 234 像素 显示色彩65536 彩色 亮度 300cd m 2 背光灯 LED 触摸屏4 线 精密电阻网络 液晶寿命50000 小时 CPU32 bit 400MHz RISC 存储器 8M FLASH 16M SDRAM RTC 256KB 实时时钟 打印端口DB15 串口 以太网不支持 程序下载1 个 USB SLAVE 接口 通讯端口 COM0 RS232 RS485 2 RS485 4 COM1 RS232 RS485 2 RS485 4 COM2 RS232 3 8 变频器的选择 在功率较低机电控制系统中 可编程控制器 PLC 与变频器 xxxF 最为 契合的通讯方法是 利用双绞线把变频器 xxxF 和可编程控制器 PLC 连接 起来 采用 Rs 485 的串行通信的方式来实行通讯 3 8 1 硬件准备和接线 PLC 选用 FX2N 64MR PLC 通信件选用 FX2N 485 BD 变频器选用 FR E540 通信电缆选用 10Base t 的电缆 终端的电阻和通讯接线的分配器 变频 器端接在 PU 接口上 PLC 端接在 FX2N 485 BD 接口中 3 8 2 可编程控制器的初始设定 精品文档 1414欢迎下载 可编程控制器 PLC 的初始参数的设定 其协议设定选用无协议的通讯 而数据长度一般为 7 位 停止位一般为 1 位 传输速率一般为 9600bps H W 类型选用 RS 485 其以项不用更改 3 8 3 变频器的初始设定 Pr117 的变频器站号设定为 00 31 而 Pr118 的波特率设定与 PLC 的设 定内容致采用 9600bps Pr119 的数据长度 停止位设定为 10 数据长度 Pr120 的奇偶校验设定为 2 偶校验 7 位 停止位 1 位 Pr123 的等待 时间设定为 9999 Pr124 的有无 CR LF 指令设定为 1 Pr79 的运行模式 设定为 0 Pr122 的通信检查时间间隔设定为 9999 上电时外部运行模 式 3 8 4 通讯用到的指令 可编程控制器与变频器之间的通信选用 EXTR FNC 180 EXTR 指令按照通 信的功能分为 EXTR K10 EXTR K11 EXTR K12 EXTR K13 四种 4 4 控制系统设计控制系统设计 4 1 控制系统流程图 对自动分拣系统的流程设计如下 A 将料盘上的物料推送至料仓出口物料检测位置 物料检测传感器检测是 否有料 若检测有料执行步骤 B B 机械手搬运物料 机械手动作顺序如下 伸缩机械手臂伸出至前限位一 一垂直机械手臂下降到下限位一一启动手指抓取物料一一垂直机械手臂上升到 上限位一一伸缩机械手臂缩回到后限位一一旋转机械手臂右转到右限位一一伸 缩机械手臂伸出到前限位一一垂直机械手臂下降至下限位 气动手指释放物 料 执行步骤 C C 气动手指释放物料后 落料口物料检测传感器检测是否有料 同时机械 手返回原点位置等待抓料 返回顺序如下 垂直机械手臂上升至上限位一一伸 缩机械手臂缩回至后限位一一旋转机械手臂左转至左限位 若正在处理的物料 精品文档 1515欢迎下载 未分拣完 即使检测到料仓出口处有料 机械手亦不动作 若落料口检测传感器检测有料 则执行步骤 D D 气动的手指释放物料后 落料口物料的检测传感器检测是否有料 同时 机械手返回原点位置等待抓料 返回顺序如下 垂直机械手臂上升至上限位一 一伸缩机械手臂缩回至后限位一一旋转机械手臂左转至左限位 若正在处理的 物料未分拣完 即使检测到料仓出口处有料 机械手亦不动作 其流程图图 4 1 所示 精品文档 1616欢迎下载 开始 PLC上电初始化 回原位模式 是否有料 机械手将物体抓 到传送带 传送带是否有 料 停止左转 上升后缩传送带转动 检测是否金属检测是否白色检测是否黑色 气缸1动作气缸2动作气缸3动作 N Y N NN Y YY Y N 如图如图 4 14 1 分拣的流程图分拣的流程图 精品文档 1717欢迎下载 4 2 系统输入和输出点的 I O 点数分配 根据机械手动作流程分析及 I O 点数确定 应考虑该模块同时接通的点数 一般不要超过输入点数的 60 PLC 的 I O 点数的多少 在很大程序上反映了 PLC 系统的功能要求 因此可在 I O 点数确定的基础上 再加 20 到 30 的 裕量 并实现 PLC 内外信号的电气隔离 可以确定电气控制系统的 I O 点分配 如表 4 2 所示 表表 4 24 2 机械手控制输入和输出点分配表机械手控制输入和输出点分配表 输入 功能描述输出功能描述 X0 急停的按钮 Y0 运送物料电机 X1 启动的按钮 Y1 组合警示灯 红色 X2 停止的按钮 Y2 组合警示灯 绿色 X3 单步的按钮 Y3 黄色指示灯 X4 回原位的按钮 Y4 气动手指抓紧 X5 传送带落料口物料检测 Y5 气动手指释放 X6 料仓出料口物料检测 Y6 旋转机械手左转 X7 金属工件检测 Y7 旋转机械手右转 X10 白色工件检测 Y10 伸缩机械手伸出 X11 黑色工件检测 Y11 伸缩机械手缩回 X12 旋转机械手左限位 Y12 垂直机械手上升 X13 旋转机械手右限位 Y13 垂直机械手下降 X14 伸缩机械手前限位 Y14 A杆气缸电磁阀 X15 伸缩机械手后限位 Y15 B杆气缸电磁阀 X16