机械手包装单元(联机)

信息与电气工程学院课程设计说明书（2015/2016学年第一学期）名称：工业监控系统工程设计题目：机械手包装单元（联机）专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计周数：2设计成绩：2015年12月31日1目录一、课程设计的目的.................................................................2二、课程设计正文.....................................................................22.1课程设计的原始数据和主要任务.................................22.2技术要求.........................................................................32.3实验原理.........................................................................32.4I/0地址分配表.............................................................32.5梯形图设计.....................................................................42.6程序设计.........................................................................62.7系统运行画面如下图所示：.........................................72.8组态控制程序：..........................................................10三、课程设计总结...................................................................13四、参考文献............................................................................132一、课程设计的目的本课题是为普通车床配套而设计的上料机械手。机械手在当今工业中有着举足轻重的作用，是工业生产的必然产物，能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置，是自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和欢迎。实践证明，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。通过机械手可以显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。课程设计是学生完成本学期的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义。其主要目的：培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力;培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识;培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法;培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。二、课程设计正文2.1课程设计的原始数据和主要任务机械手包装是通过对步进电机以及气缸的控制实现对工件的装配工作。工件先在之前的单元用颜色识别检测出来颜色，然后输送到本单元进行不同颜色的底座装配包装，包装完成后输送到传送装置的末端，完成一个工件的机械手包装任务。机械手包装本体部分包括搬运机械手、旋转料库、装配台、传送带4部分组成。手爪采用气动结构，用电磁阀的得电和失电来控制气缸的动作，从而来控制3手爪的张开和夹紧。通过步进电机和手爪的组合来实现实验样件的夹取和搬运等动作。动作要求：传送带上传感器检测到有工件通过时，阻拦杆放下，拦截，等待机械手搬运。通过包装平台的转动和颜色传感器配合，找到与工件相同颜色的底座，如果没有相同颜色的进行报警，把已找到相同颜色的通过机械手（大）抓取到待包装平台，再通过机械手（小）把传送带上的合格工件装配到底座中，底座再抓取的过程中配合升降动作。最后把包装好的整体工件放回到传送带上。2.2技术要求（1）、按照动作要求编写plc程序。（2）、按照设备形状和动作画出监控画面以及动作同步。（3）、实现力控和plc的通信，达到画面与实际动作同步。2.3实验原理机械手包装是通过对步进电机以及气缸的控制实现对工件的装配工作。工件先在之前的单元用颜色识别检测出来颜色，然后输送到本单元进行不同颜色的底座装配包装，包装完成后输送到传送装置的末端，完成一个工件的机械手包装任务。机械手包装本体部分包括搬运机械手、旋转料库、装配台、传送带4部分组成。手爪采用气动结构，用电磁阀的得电和失电来控制气缸的动作，从而来控制手爪的张开和夹紧。通过步进电机和手爪的组合来实现实验样件的夹取和搬运等动作。2.4I/0地址分配表本实验中用到的机械手包装单元PLC部分输入输出点配置表如下表所示：输入点信号说明输入状态ONOFFI0.0CEMG启动有效无效I0.1PWR-ON停止有效无效I0.2CEMG急停有效无效I0.3M/A手/自动有效无效I0.4PWR-ON上电有效无效I0.51ORG旋转料库的原点信号光电开关有效无效I0.6ELP2搬运机械手正向限位机械微动开关有效无效I0.7ELN2搬运机械手正向限位光电开关I1.0SEN1传送带工件输入对射开关有效无效I1.1SEN2传送带工件输出对射开关有效无效4I1.2SEN3旋转料库工件检测反射开关有效无效输出点信号说明输出状态Q0.01CP旋转料库脉冲信号Q0.12CP搬运机械手脉冲信号Q0.21DIR旋转料库脉冲方向信号有效无效Q0.32DIR搬运机械手脉冲方向信号有效无效Q0.5ASTART联机启动有效无效Q0.6HLALM报警指示灯有效无效Q0.7M3传送带电机有效无效Q2.0YV1搬运机械手垂直升降气缸电磁阀有效无效Q2.1YV2搬运机械手旋转气缸电磁阀有效无效Q2.2YV3搬运机械手大手爪气缸电磁阀有效无效Q2.3YV4搬运机械手小手爪气缸电磁阀有效无效Q2.4YV5装配台升降气缸电磁阀有效无效Q2.5YV6传送带气挡电磁阀有效无效2.5梯形图设计562.6程序设计72.7系统运行画面如下图所示：89102.8组态控制程序：111213三、课程设计总结本次课程设计使我们加深了对组态软件的了解，熟悉组态软件对机械手控制系统的设计、画面的设计、参数变量的设定、程序的编制，运行，调试与改进、机械手控制系统的动画连接。通过本次课程设计，我们把所学理论知识和生产实际很好的联系起来,真正做到了学以致用，方才觉着自己几年毕竟没白学，能切切实实的解决一些实际问题了，从设计之初的模糊、困惑到设计完成之后的豁然开朗，真正地可谓是脱胎换骨。之前对供电设计系统的认识是如何设计使系统能正常工作，通过设计才认识到之前的观念是片面的，因为系统所处的环境是不断变化的，某一正常工作的系统在特定情况下是不稳定的甚至是不正常的，那么对工厂监控系统的设计就不仅仅是使其能正常工作，恰恰相反，设计的核心是系统在环境不正常的情况下如何工作以避免、减小事故。通过对机械手包装单元的设计，我进一步巩固了自己的plc和力控的基础知识，并学会了如何将这些课本知识运用到实际。在此过程中遇到了许多的难题及很多的疑惑，但最后都通过各种手段得以解决，特别是在查阅相关资料这一方面。这次课程设计帮助我们更加深刻地了解和掌握了一些关于组态软件的应用知识和方法，在这个学习调试运行的过程中我也遇到很多问题，但经过老师和同学们的帮助，最终解决了这些问题，成功地调试出结果，完成了本次课程设计，达到了预期的效果和目标，这也使我更加深刻地体会到对于这门课程还有多东西没有完全掌握也认识到这门课程的重要性，使我受益匪浅。在此对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！四、参考文献[1]廖常初．PLC编程及应用[M]．北京：机械工业出版社，2004：198—210；[2]何立新．PLC控制技术实践教学的改革[J]．实验室研究与探索，2005，24(52)：30—32；14[3]刘彬，杜金翔．关于建立PLC立体教学实验新体系的探讨[J]．实验技术与管理，2005，22(8)；[4]常斗南．可编程控制其原理、应用、实验[M]．北京：机械工业出版社，1998；[5]北京亚控科技有限公司．组态王电子参考手册EZ]．2003；[6]柔性生产线控制教学系统实验指导书。课程设计成绩指导教师（签字）年月日