自动物料分拣机控制系统设计含CAD图纸优秀毕业课程设计论文.doc
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1、 购买设计文档后加Q-1459919609免费领取图纸本科生毕业论文(设计) 题 目 自动物料分拣机控制系统设计 系 别 机械工程系 专 业 机械设计制造及其自动化技术 学生姓名 学 号 100920508 年级 2010级 指导教师 二0一四 年 四 月 三十 日摘 要可编程序控制器(PLC)是一种新型的通用的自动控制装置,它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体,是功能加强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点。PLC的应用领域已经拓宽到了各个领域,PLC的发展历程在工业生产过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保
2、护动作的控制,及大量离散量的数据采集。在传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。PLC最基本最广泛的用于开关量的逻辑控制,它取代传统的继电器电路,实现逻辑控制,顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机,印刷机,订书机,组合自动物料分拣机,磨床,包装等。目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁,石油,化工,电力,建材,机械制造,汽车,轻纺,交通运输,环保及文化娱乐等各个行业,使用广泛。如今伴随着信息时代的到来,人们的生活水平日益提高,方便、快捷、 自动、智能成为时代的主题,在现代家庭生活环境中,居家环境早已不仅 仅局限在物理空间上,人们更为关注的是一个安全
3、方便、舒适的环境,自动化的电子产品自然成为人们追求的目标。本设计将以PLC为核心设计了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案,在保留了原始物料分拣机的基本功能的同时又增加了一系列的实用功能并简化其电路结构,其将以控制方便,灵活,只要改变输入PLC的控制程序,便可改变分拣机的顺序,从而来达到控制灵活,一机多用的目的,实现工业的智能化。关键字:PLC;自动物料分拣机;系统结构图absraoteWith development of all kind of science technology and global economy, Pneumatic manipulator is
4、 a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something,aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environme
5、nts to protect the personal safety.Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy toreasonablepneumatiatcompressedneceengththdirectionprocedurework.Theinvertedpendulumisatypicalhighordersystem,withmultivariable,non-linear, strong-coupling,fleetan
6、dabsolutelyinstable.Itisrepresentativeasanidealmodeltoprovenewcontroltheoryandtechniques.Duringthecontrolprocess,pendulumcaneffectivelyreflectmanykeyproblemssuchasequanimity,robust,follow-upandtrack,therefore.Thispaperstudiesacontrolmethodofdoubleinvertedpendulum.Firstofall,themathematicalmodelofthe
7、doubleinvertedpendulumisestablished,thenmakeacontroldesigntodoubleinvertedpendulumonthemathematicalmodel,anddeterminethesystemperformanceindexweightmatrix,byusinggeneticalgorithminordertoattainthesystemstatefeedbackcontrolmatrix.Finally,thesimulationofthesystemismadeby.Afterseveraltestmatrixvaluethe
8、resultsarenotsatisfactoryresponse,thenweoptimizematrixbyusingGeneticAlgorithm.Simulationresultsshow:ThesystemresponsecanmeetthedesignrequirementseffectivelyafterGeneticAlgorithmoptimization.Small twisted paper broken machine for ordinarhome, not only can be used for minced meat.thesystemstatefeedbac
9、kcontrolmatrix.Key word: PLC; cylinder; pneumatic loop;system strucer 购买设计文档后加Q-1459919609免费领取图纸 目 录1概述.11.1 物料分拣装置的发展历史.11.2 物料分拣装置的发展意义.21.3 物料分拣装置在机械中的应用.3 1.3.1国内的应用.6 1.3.2国外的应用.81.4物料分拣装置的发展趋势.122基于PLC物料分拣装置结构设计15 2.1 物料分拣装置概述.15 2.2 系统的技术指标15 2.3 系统的设计要求153基于PLC物料分拣装置控制系统硬件设计1错误!未定义书签。 3.1控制系
10、统设计18 3.1.1 电机及减速器的选型计算18 3.2确定i/o点数15 3.3 PLC的选择154自动物料分拣机PLC控制系统软件的设计.30 4.1 PLC简介19 4.1.1 PLC的定义20 4.1.2 PLC的用途23 4.2 控制系统程序的设计.24 4.3.1 急停.24 4.3.2 计数器复位.24 4.3.3 正常停止.24 4.3.4 供料电机控制.24结论.24参考文献.25致谢.261概述1.1物料分拣装置的发展历史 工业机器人一般可理解为:在工业自动化应用领域中的一种自动控制、可重复编程、多功能、多自由度的操作机(固定式的或是移动式的),用于搬运材料、工件、操持工
11、具或检测装置,完成各种作业。近年来随着工业自动化的发展物料分拣装置逐渐成为一门新兴的学科,并得到了较快的发展。物料分拣装置广泛地应用于锻压、冲压、锻造、焊接、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业。特别是在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中,物料分拣装置由于其显著的优点而受到特别重视上料物料分拣装置是典型的机电一体可自动地为机床抓取工件,取代操作人员频繁取料,降低劳动强度,提高工作效率。本课题所涉及的上下料物料分拣装置自1999 年投入运行, 工作安全可靠, 效果良好, 可用做自动上料设备和生产线上的自动抓取设备。1.2物料分拣装置的发展意义 物料分拣装置的迅速发展是由于它的
12、积极作用正日益为人们所认识:其一它分地代替人工操作;其二、它能按照生产工艺的要求,遵循的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸;其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配。从而大大地改善工人的劳动条件,显著地提高劳动生产率,加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而,受到各先进工业国家的重视,投入大量的人力物力加以研究和应用。近年来随着工业自动化的发展物料分拣装置逐渐成为一门新兴的学科,并得到了较快的发展。物料分拣装置广泛地应用于锻压、冲压、锻造、焊接、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业。特别是在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中,物料分拣装置由于其显著的优点而受到特别重视。
13、机床上料物料分拣装置是典型的机电一体化设备,它可自动地为机床抓取工件,取代操作人员频繁取料,降低劳动强度,提高工作效率。总之,物料分拣装置是提高劳动生产率,改善劳动条件,减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段,国内外都很重视它的应用和发展。1.3 物料分拣装置在机械中的应用1.3.1 国内应用 国内在金属切削加工中,用物料分拣装置来完成刀具的自动更换。如北京第二机床厂,北京扬州市职业大学机械工程学院第八机床厂,上海第二机床厂,上海第八机床厂,宁夏大河机床厂等单位研制的自动换机床,均用物料分拣装置自动更换刀具。在生产自动线上,用物料分拣装置完成的传递和上下料,如:沈阳水泵厂深井泵体加
14、工自动线,无锡柴油机厂和甘肃汽车齿轮厂的齿胚的加工自动线都采用了物料分拣装置。大连工矿车辆厂的800Kg侧架的加工,采用物料分拣装置抓取、传递和安放并与一些机床组合成侧架切削加工自动线,提高效率10倍。1.3.2 国外应用 美国制造155毫米的钢弹体洛克福特军械厂,从胚料加工开始到加工毕直包装都自动进行,不用人手去接触,达到全自动生产。工业物料分拣装置还能用来代替人工进行打磨、抛光、去毛刺和清理切屑等工作。例如,瑞典一家工厂打磨和 抛光锈钢子弯头时,采用ASEA机 械 手,提 高 加 工 效 率30%以上,不 伤害工人。又 如:瑞典沃尔沃公司在物料分拣装置上装了三个环形磨轮装置,用来对传动箱外
15、表面去毛刺,比手工方法节省工时50%。1.4物料分拣装置的发展趋势 国内应加强物料分拣装置基础性能的实验以及基础理论研究,克服和解决制造技术及其它存在的问题。提高物料分拣装置运动速度。尤其是应用于冲压行业中的物料分拣装置,以适应提高生产率和符合生产节拍的需要。要研究解决物料分拣装置的运动速度和缓冲、定位技术。引进国外先进技术,培训专门技术人才,普及物料分拣装置有关知识。尽快解决物料分拣装置的定型设计、定点、定量生产以及配套件的生产和供应问题,推进物料分拣装置设计制造中的现代化(CAD/CAM)准化、系列化工作,以满足国内外市场的需求。目前工业物料分拣装置的应用逐步扩大,技术性能不断提高,其发展
16、趋势是:扩大物料分拣装置在工业上的应用、提高工业物料分拣装置的工作性能、发展组合式物料分拣装置、研制具有“视觉”和“触觉”的“智能机器人”。2基于PLC物料分拣装置结构设计2.1 物料分拣装置概述 动物料分拣机主要由井道式下料机、检测传输机、双位置推送荷重机和电动滑台分拣机、PLC控制模块与上位机组态、步进电机等部分组成。利用PLC控制来实现物料分拣的目的。2.2 系统的技术指标 推送行程140mm、荷重台量程10KG、荷重台检测精度1g。 输入电压:AC360400V DC24V 消耗功率:1000W环境温度范围:-540 气源:大于0.2MPa切小于0.85Mpa2.3 系统的设计要求 系
17、统的设计要求主要包括功能要求和控制要求,进行设计之前,首先应分析控制对象的要求。3基于PLC物料分拣装置控制系统硬件设计3.1控制系统设计 在井道式下料机的料仓内放入待检工件(最多放六个),少于2个系统自动报警。目标工件可以自动连续落料,落料检测使用微动开关。工件落到传送带上,检测工件到位,启动传输器,依次检测工件工位、高度、材质、颜色后,进行双位置推送。先推送至荷重工位进行重量检测,再推送至电动滑台托板,待分拣。最后通过气动推送装置将工件分拣至指定滑道。仓储滑道数量5个。按下启动按钮,系统开始运行、按下停止按钮,系统停止运行。重新启动设备前,先按下复位按钮,使程序内部参数复位。3.1.1电机
18、及减速器的选型计算 已知整个装置上工件与零件的重量,我们取总重量为3Kg,范围为50mm300mm,移动速度为12r/min。即:具体的步进电机设计计算如下:1、确定运行时间本次设计加速时间 负载速度(m/min)有速度可知每秒上升50mm,电机转速 3.负载转矩式中:4.负载惯量上下垂直运动丝杆螺母惯量式中总惯量5.电机转矩启动转矩必须转矩S为安全系数,这里取1.0。 根据以上得出数据,我们选用直流无刷电机型号为92BL-A,此无刷直流步进电机厂家为南京森宇机电的产品。根据电机的特性曲线以及参数表如下: 根据计算和特性曲线以及电机基本参数表,我们选用直流无刷电机型号为92BL-4030H1-
19、LK-B,电机额定功率为0.4KW,额定转矩为1.3N.m,最大转矩为2.6N.m,额定转速为 3000r/min。电机大致图如下:外形尺寸92x92x86,电机输出轴径为14mm。3.2确定i/o点数根据控制要求,采用触摸屏控制,PLC的输入信号全部来自传感器,光电传感器2个,电容式接近开关传感器3个,电感式接近开关传感器1个,机械手各动作到位检测传感器5个,A、B气缸动作到位检测传感器4个,共计15个。输出包括指示灯3个,供料电机1个,皮带电机1个,机械手控制气缸动作的电磁阀7个,控制A、B气缸动作的电磁阀4个,共计16个。输入输出共需要I/O点31个。下面列出了物料自动分拣机的PLC的输
20、入输出点分配表,见表3.33.3 PLC的选择根据上面所确定的I/O点数,且该材料分拣装置的控制为开关量控制。因此,选择一般的小型机即可满足控制要求。本系统选用三菱公司的FX2N系列48MR型PLC。它有24个输入点,24个输出点,满足本系统的要求。根据表3.3和如上所述,画出自动物料分拣机PLC控制接线图如图3.5所示:4自动物料分拣机PLC控制系统软件的设计4.1 PLC简介4.1.1 PLC的定义PLC即可编程控制器(ProgrammableLogicController),是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会(International Electric
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