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1、 高等教育自学考试本科毕业论文基于 PLC 的货物搬运自动控制系统设计考生姓名： 准考证号： 专业层次： 本 科 院 （系）：机械与动力工程学院指导教师： 职 称： 讲 师 重庆科技学院二 O 一四年九月一日高等教育自学考试本科毕业论文基于 PLC 的货物搬运自动控制系统设计考生姓名： 准考证号： 3 专业层次： 本 科 指导教师： 院 （系）：机械与动力工程学院重庆科技学院二 O 一四年九月一日摘 要PLC 应用技术具有多变性、综合性、典型性、实践性和运用性等特点，广泛应用于传统的顺序控制、闭环控制、运动控制、数据处理及复杂的分布式控制系统、工厂自动化网络等，因此在工业生产中具有广泛的应用前
2、景。它较好地解决了工业领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。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。机械手可在空间抓放物体，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，广泛应用于柔性自动线。物料工件传送机械手，采用 PLC 控制，是一种按预先设定的程序进行工件工件传送加工的自动化装置。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 PLC 控制的设计方案。采用整体化的设计思想，充分考虑
3、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 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：物料搬运，可编程控制器（PLC） ，自动化，限位开关Boiler temperature control system design based on PLCABSTRACTVariability, integrated application technology, typical, practice and
4、 application characteristics, widely used in traditional sequential control and closed-loop control, motion control, data processing, and complex networks of distributed control systems, factory automation and therefore has a wide range of applications in industrial production. General interest to t
5、he it industry can be solved with reliable, secure, flexible, convenient, economical, and so on.Robots play an important role in the field of advanced manufacturing. It can transport goods, sorting objects, instead of peoples hard work. Mechanization and automation of production can be achieved, abl
6、e to operate in hazardous circumstances to protect the personal safety, so it is widely used. Manipulator in the space grasp objects, movement is flexible, applicable to transform production of medium and small volume production automation, widely used in flexible automatic lines. Artifacts of mater
7、ial transfer robot, controlled by PLC, is a pre-determined program of automated processing workpiece workpiece transfer device. This paper throughout the recent development of manipulator based on combining robot design, system analysis of the robot technology, presented by PLC control design. Idea
8、of a holistic, fully consider the characteristics of software and hardware and to optimize their complementarity. On sorting manipulators overall structure, implementation structures, drive systems and control system analysis and design. It adopts pneumatic drive system drive, select the PLC control
9、 system of the control unit to complete the initialization of the system function, robotic moves, fault alarm function. Concludes with a simple, easy to implement, a clear theory of control strategies.Keywords: Material handling，Programmable logic controller (PLC)， automatization， limit switch目 录摘 要
10、I ABSTRACT.II 1 绪论 .1 1.1 课题背景及研究目的和意义 1 1.2 国内外研究现状 .1 2 系统的总体设计方案 .3 2.1 系统总体思路 .3 2.2 搬运机械手的动作过程 3 2.3 工件传送机械手的设计分析 3 3 搬运机械手的硬件设计 .5 3.1 机械手的结构 .5 3.2 控制系统设计的分析 5 3.3 机械手的控制要求 .6 3.4 控制面板及动作说明 .7 3.5 执行机构 I/O 分配 7 3.6 PLC 的 I/O 分配 8 4 搬运机械手的软件设计 .10 4.1 程序的总体结构 .10 4.2 各部分程序的设计 .10 4.3 PLC 控制程序指
11、令 15 5 系统的调试分析 .20 51 PLC 常用语言设计简介 20 52 调试准备工作 .21 6 工件搬运机械手的优缺点分析 .23 61 工件搬运机械手的优点 .23 62 工件搬运机械手的缺点 .23 7 结论 .24 致致 谢谢 .25 参考文献 .26 论文原创性声明 .271 绪论1.1 课题背景及研究目的和意义随着现代社会的高速发展，PLC 的运用越来越广，工业自动化的普及和发展，控制器的需求量逐年增大，搬运机械手的应用也逐渐普及，主要在汽车，电子，机械加工、食品、医药等领域的生产流水线或货物装卸调运, 可以更好地节约能源和提高运输设备或产品的效率，以降低其他搬运方式的限
12、制和不足，满足现代经济发展的要求。本系统主要实现工业自动化程度的提高，随着工业自动化程度的提高，机械手的应用已经越来越广泛。工业现场的很多高温、高压、易燃、易爆、有反射性、有毒性污染物等高危及重体力劳动场合必将由机器人所代替。在一些动作简单但又重复作业的操作中，以机械手代替人手进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。一方面可以减轻工人的劳动强度，另一方面可以大大提高劳动生产率。因此怎样使机械手精确、高效、环保运行，成为科研人员研究的重点。由于机械手能从事人无法从事的工作和代替工人进行重复性工作，因此机械手对人生安全的保障和现代化生产都有着重要的意义。1.2 国内外研究现状目前国内
13、工业机械于主要用于机床加工、铸锻、热处理等方面，数量、品种、性能方面都不能满足工业生产发展的需要。因此，国内主要是逐步扩大机械手应用范围，重点发展铸锻、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件。在应用专用机械手的同时，相应地发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合式机械手等。将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构，以及适于不同类型的夹紧机构，设计成典型的通用机构，以便根据不同的作业要求，选用不用的典型部件，即可组成各种不同用途的机械手。既便于设计制造，又便于改换工作，扩大了应用的范围。同时要提高精度，减少冲击，定位精确，以更好地发挥机械手的
14、作用。此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能地机械手，并考虑于计算机联用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。在国外机械制造业中，工业机械手应用较多，发展较快。目前主要用于机床、模锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业中，它可按照事先制定的作业程序完成规定的操作，但是还不具备任何传感反馈能力，不能应付外界的变化。如发生某些偏离时，就将引起零部件甚至机械手本身的损坏。为此，国外机械手的发展趋势是大力研制具有某些智能的机械手，使其拥有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，做出相应的变更。如位置发生稍些偏差时，即能更正，并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。视觉功能即
15、在机械手上安装有电视照相机和光学测距仪（即距离传感器）以及卫星计算机。工作时，电视照相机将物体形象变成视频信号，然后传送给计算机，以便分析物体的种类、大小、颜色和方位，并发出指令控制机械手进行工作。触觉功能即在机械手上安装有触觉反馈控制装置。工作时机械手先伸出手指寻找工件，通过装在手指内的压力敏感元件产生触感作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小可通过装在手指内侧的压力敏感元件来控制，达到自动调整握力的大小。总之，随着传感技术的发展，机械手的装配作业的能力将进一步提高。现今机械手的发展更主要的是将机械手和柔性制造系统以及柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。对于搬
16、运物体类的机械手的基本要求是能快速、准确地拾放并且能搬运物件，这就要求具有较高的精度、快速反应、一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自由度及在任意位置都能自动定位等特性。设计气动机械手的原则是：充分分析作业对象和环境，明确工作的结构形状和材料特性，定位精度要求，抓取、搬运时的受力特性、尺寸和质量参数等，从而进一步确定对机械手结构及运行控制的要求，尽量选用定型的标准组件，简化设计制造过程，兼顾通用性和专用性，并能实现柔性转换和编程控制。本次设计的机械手是通用拾取轴类零件的机械手，是一种适合于成批或中、小批生产的、可以改变动作程序的自动搬运或操作设备，它可以用于操作环境恶劣，劳动强度大和操作单调频繁的生产场合2 系统的总体设计方案2.1 系统总体思路本文通过红外线传感器检测有无工件产生电信号，传送给 FX2N-64MRPLC,由PLC 主控系统进行运算和处理，再由调控器
