plc控制的二维立体搬运装置设计
【】本文所设计介绍的基于PLC控制的二维立体搬运装置，是一款集编程、布线、拆卸于一体的二维搬运实训系统。在企业的产品自动化生产过程中少不了搬运系统，本二维搬运系统运用到了PLC控制技术、电机控制技术、气动驱动技术等，都是我们在学校所学习的重要课程。本文设计的装置系统配合一些简单的教学，通过有效地编程使我们的系统能够实现企业产品的二维搬运。整个系统通过传感器，伺服驱动器控制的伺服电机等构成的运动机构，气动装置，控制系统等来构成二维立体搬运装置。该系统应用于企业将会节省劳动力，大大提高工作效率。
目录
引言 1
一、二维立体搬运装置的机械结构设计 2
（一）二维立体搬运装置系统的设计要求 2
（二）气动机械装置的构成 2
（三）X轴运动机构的分析 4
（四）Y轴运动机构的分析 6
二、控制系统设计 7
（一）PLC的选型 7
（二）按钮盒及继电器的选用 8
（三）控制端子排分配 8
（四）TAC伺服驱动器原理 9
（五）气动回路图 11
（六）急停回路图 12
三、二维立体搬运装置的功能说明 12
（一）设备装置功能 12
（二）设备技术参数 13
（三）二维立体搬运装置的特点 13
总结 14
谢辞 15
参考文献 16
附表1：I/O地址表 17
附录：电气图 18
引言
伴着工业自动化的快速推广，许多的企业都将自动化生产设备运用到生产上，使得自动化生产逐渐取代人工生产。许多公司生产的大设备光靠人来搬运是不可能完成的，这时候就需要搬运装置来完成人难以完成的搬运工作。本论文介绍的二维搬运系统采用通过传感器技术、电机控制技术，气动控制技术，在PLC的控制下灵活有序准确的搬运货物。本系统采用可编程逻辑控制器作为系统的控制，PLC控制系统稳定抗干扰性强，编程容易上手非常适合学习。而本文重点介绍了系统的装置结构、工作原理、设备参数等。在本文的设计过程中我需要深刻了解PLC的工作原理，电动机的控制参数及驱动设计要求，在运用了平时上课所学
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习的知识以外，还查阅了公司的相关资料手册说明书等等。在企业师傅和论文指导老师的悉心指导下，我也熟练的掌握了相关气动元件、传感器、三相异步电动机驱动、常见低压开关等硬件的技术参数等知识，以及利用这些元器件搭建整个系统过程。在系统搭建完成后我还需要进行机械装置的调试，传感器的位置、距离调试等工作。
一、二维立体搬运装置的机械结构设计
（一）二维立体搬运装置系统的设计要求
本系统选用一台PLC控制，两台电动机作为动力，采用多种传感器进行精准定位，采用字符驱动器作为电机驱动。设备总装图如图11所示 。本系统的机械结构部分可以分为机构运动单元，驱动单元。机构运动单元分为吸盘、X/Y轴机构、汽缸、搬运平台、原点开关、极限开关组成。本系统机械结构如图12所示。
图11 二维立体搬运装置
图12 运动机构单元
（二）气动机械装置的构成
气动部分汽缸机械结构装置实物图如下图13所示,该装置气动部分由一个双杆汽缸再加一个吸盘构成，在气缸两端凹槽限位部分装有两个限位传感器急磁感式接近开关。通过调试限位开关的位置来确定气缸的伸出缩回两个极限位置的精准度。本装置的工作原理，当系统启动，需要搬运的货物运动至指定位置时，汽缸伸出，一个当真空吸盘完全接触货物表面时，气阀接通真空吸盘向上吸气产生一个向上的吸力，吸住货物。当气阀动作并成功吸住后气缸回位。 为了确保装置运行过程中不出现的掉落损坏货物的情况，需要在汽缸的后面装上节流阀并调节好，使得气缸平稳运行。之后当缩回传感器检测到汽缸完全缩回，二维搬运平台会将气动机械装置移动到放置位置。之后等待片刻，当装置平稳后，汽缸伸出，伸出到位后，吸盘排气阀断开气阀供气，货物从吸盘上放下之后气缸缩回，搬运平台返回初始状态，等待下一次货物搬运。
图13 实物图
在汽缸尾部的节流阀上装有连接气管接头以及旋转装置，连接气管时只需要将其连接处磨光滑插入接头中即可。汽缸原理图如下图14所示。转动B调节回归速度，转动A调节伸出速度。实物图22右部所示。
图14 节流阀实物图和调整原理图
汽缸上有四条凹槽，在使用时会在凹槽中装两个磁性接近开关。实物图如下图15所示。当开关接入电路中时，每当磁性物体接近到一定范围内，传感器即发亮。在汽缸内部活动滑杆上的两端装有磁性物质，这样由于本气缸在运动时只有两个极限位置，而在气缸两端安装有两个磁性传感器，即可时刻检验气缸的工作状态。在调节传感器的过程中，磁性开关的位置是可调的，在磁性开关中间偏下部分有一个小的螺栓，当需要改变位置时，再缓慢松开螺栓防止滑丝，即可使传感器在汽缸内自由活动，当调节到信号刚好消失的一刻及是最佳位置，另一个一样操作即可。
磁性开关的接线原理如下图16所示，如图15中所示，该磁性开关尾部有两根线，一根蓝色接低电平，一根棕色接入信号使能端。在PLC电路中，需要将蓝色线接入PLC输入端的公共端，将棕色线接入PLC的输入信号端。
图15 磁性开关
图16 磁性开关内部电路
（三）X轴运动机构的分析
本文中的二维立体搬运装置的传动机构，由X轴运动机构和Y轴运动机构组成，其中X轴运动机构如下图17所示。该X轴运动装置由X轴伺服电机，丝杆，原点开关，联轴器，相关固定支架，以及两个限位开关组成。丝杆长度确保气动装置在伸出状态下，能够吸取货物并留有一定余量。初始位置在原点正方向附近，系统启动，回原点动作开始。伺服电机以一缓慢速度向原点回归，完成复位后，等待货物到达指定位置后，PLC控制伺服电机动作，带动丝杆转动使平台移动，从而实现X轴方向的搬运。当货物搬运完成后在按照如上的反运动，即可完成货物的放置动作。当设备运行发生故障，例如调试时脉冲过大且速度过快，或者编码器故障时，当平台运动到两端极限位置时会触碰硬件限位开关，断开回路电源从而使得电机停止转动，保护设备及人身安全。
图17 X轴运动机构
在X轴运动机构增加的原点开关是为了每次运行都能精准定位，例如系统运行时，x轴伺服电机复位至工作原点，原点开关检测得到信号电机立即停止。X轴运动机构中的原点传感器是电容式传感器，X轴原点传感器实物图如图18所示。
目录
引言 1
一、二维立体搬运装置的机械结构设计 2
（一）二维立体搬运装置系统的设计要求 2
（二）气动机械装置的构成 2
（三）X轴运动机构的分析 4
（四）Y轴运动机构的分析 6
二、控制系统设计 7
（一）PLC的选型 7
（二）按钮盒及继电器的选用 8
（三）控制端子排分配 8
（四）TAC伺服驱动器原理 9
（五）气动回路图 11
（六）急停回路图 12
三、二维立体搬运装置的功能说明 12
（一）设备装置功能 12
（二）设备技术参数 13
（三）二维立体搬运装置的特点 13
总结 14
谢辞 15
参考文献 16
附表1：I/O地址表 17
附录：电气图 18
引言
伴着工业自动化的快速推广，许多的企业都将自动化生产设备运用到生产上，使得自动化生产逐渐取代人工生产。许多公司生产的大设备光靠人来搬运是不可能完成的，这时候就需要搬运装置来完成人难以完成的搬运工作。本论文介绍的二维搬运系统采用通过传感器技术、电机控制技术，气动控制技术，在PLC的控制下灵活有序准确的搬运货物。本系统采用可编程逻辑控制器作为系统的控制，PLC控制系统稳定抗干扰性强，编程容易上手非常适合学习。而本文重点介绍了系统的装置结构、工作原理、设备参数等。在本文的设计过程中我需要深刻了解PLC的工作原理，电动机的控制参数及驱动设计要求，在运用了平时上课所学
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
习的知识以外，还查阅了公司的相关资料手册说明书等等。在企业师傅和论文指导老师的悉心指导下，我也熟练的掌握了相关气动元件、传感器、三相异步电动机驱动、常见低压开关等硬件的技术参数等知识，以及利用这些元器件搭建整个系统过程。在系统搭建完成后我还需要进行机械装置的调试，传感器的位置、距离调试等工作。
一、二维立体搬运装置的机械结构设计
（一）二维立体搬运装置系统的设计要求
本系统选用一台PLC控制，两台电动机作为动力，采用多种传感器进行精准定位，采用字符驱动器作为电机驱动。设备总装图如图11所示 。本系统的机械结构部分可以分为机构运动单元，驱动单元。机构运动单元分为吸盘、X/Y轴机构、汽缸、搬运平台、原点开关、极限开关组成。本系统机械结构如图12所示。
图11 二维立体搬运装置
图12 运动机构单元
（二）气动机械装置的构成
气动部分汽缸机械结构装置实物图如下图13所示,该装置气动部分由一个双杆汽缸再加一个吸盘构成，在气缸两端凹槽限位部分装有两个限位传感器急磁感式接近开关。通过调试限位开关的位置来确定气缸的伸出缩回两个极限位置的精准度。本装置的工作原理，当系统启动，需要搬运的货物运动至指定位置时，汽缸伸出，一个当真空吸盘完全接触货物表面时，气阀接通真空吸盘向上吸气产生一个向上的吸力，吸住货物。当气阀动作并成功吸住后气缸回位。 为了确保装置运行过程中不出现的掉落损坏货物的情况，需要在汽缸的后面装上节流阀并调节好，使得气缸平稳运行。之后当缩回传感器检测到汽缸完全缩回，二维搬运平台会将气动机械装置移动到放置位置。之后等待片刻，当装置平稳后，汽缸伸出，伸出到位后，吸盘排气阀断开气阀供气，货物从吸盘上放下之后气缸缩回，搬运平台返回初始状态，等待下一次货物搬运。
图13 实物图
在汽缸尾部的节流阀上装有连接气管接头以及旋转装置，连接气管时只需要将其连接处磨光滑插入接头中即可。汽缸原理图如下图14所示。转动B调节回归速度，转动A调节伸出速度。实物图22右部所示。
图14 节流阀实物图和调整原理图
汽缸上有四条凹槽，在使用时会在凹槽中装两个磁性接近开关。实物图如下图15所示。当开关接入电路中时，每当磁性物体接近到一定范围内，传感器即发亮。在汽缸内部活动滑杆上的两端装有磁性物质，这样由于本气缸在运动时只有两个极限位置，而在气缸两端安装有两个磁性传感器，即可时刻检验气缸的工作状态。在调节传感器的过程中，磁性开关的位置是可调的，在磁性开关中间偏下部分有一个小的螺栓，当需要改变位置时，再缓慢松开螺栓防止滑丝，即可使传感器在汽缸内自由活动，当调节到信号刚好消失的一刻及是最佳位置，另一个一样操作即可。
磁性开关的接线原理如下图16所示，如图15中所示，该磁性开关尾部有两根线，一根蓝色接低电平，一根棕色接入信号使能端。在PLC电路中，需要将蓝色线接入PLC输入端的公共端，将棕色线接入PLC的输入信号端。
图15 磁性开关
图16 磁性开关内部电路
（三）X轴运动机构的分析
本文中的二维立体搬运装置的传动机构，由X轴运动机构和Y轴运动机构组成，其中X轴运动机构如下图17所示。该X轴运动装置由X轴伺服电机，丝杆，原点开关，联轴器，相关固定支架，以及两个限位开关组成。丝杆长度确保气动装置在伸出状态下，能够吸取货物并留有一定余量。初始位置在原点正方向附近，系统启动，回原点动作开始。伺服电机以一缓慢速度向原点回归，完成复位后，等待货物到达指定位置后，PLC控制伺服电机动作，带动丝杆转动使平台移动，从而实现X轴方向的搬运。当货物搬运完成后在按照如上的反运动，即可完成货物的放置动作。当设备运行发生故障，例如调试时脉冲过大且速度过快，或者编码器故障时，当平台运动到两端极限位置时会触碰硬件限位开关，断开回路电源从而使得电机停止转动，保护设备及人身安全。
图17 X轴运动机构
在X轴运动机构增加的原点开关是为了每次运行都能精准定位，例如系统运行时，x轴伺服电机复位至工作原点，原点开关检测得到信号电机立即停止。X轴运动机构中的原点传感器是电容式传感器，X轴原点传感器实物图如图18所示。
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