plc的工业卷边机智能上下料机械手设计(附件)【字数:10074】
摘 要摘 要随着社会的不断进步、现代生产技术的发展、人工成本的上升及新一代劳动力制造业就业意愿的下降,我国制造业的国际竞争力受到了巨大制约,越来越多的工厂提出了机械换人的要求。实现制造业生产的自动化智能化已成为当今社会发展的主流趋势。因此本文主要设计了一套工业卷边机智能上下料控制系统。首先了解系统控制要求并对系统进行了整体方案论证与确定,确立机械结构,电气控制模块、以及控制方法;其次,对控制系统进行流程图的绘制及程序的编写,采用西门子S7-200可编程控制器编写了上下料机械手的运动控制程序,通过步进电机、电磁吸盘、气缸以及机械装置等组成的自动控制系统来对卷边机进行准确的上下料控制,从而实现了工业卷边机自动上下料的要求。为了直观的获得机械手臂的一个运动过程,采用了触摸屏对控制系统进行实时监控同时也便于现场进行调试。经过对本系统进行软硬件联合调试,该系统能够实现对卷边机快速准确的上料与下料、实时监控机械手的运动情况。测试结果表明此系统运行平稳,且上下料快速可靠,可实现工业生产的自动化,智能化。关键词PLC;冲床机械手;步进控制;触摸屏;生产线
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景与意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3主要研究内容 2
1.4本章小结 3
第二章 系统整体方案设计 4
2.1 系统整体方案设计 4
2.1.1控制要求 4
2.1.2系统方案论证与确定 5
2.1.3系统总体框图 5
2.2系统动作路径设计 6
2.3系统运行方案的确定 7
2.4本章小结 8
第三章 系统硬件设计 9
3.1系统硬件整体布局 9
3.2系统机械结构设计 9
3.2.1元器件选型 9
3.2.2 机械图纸设计 12
3.2.3 3D模型的建立 14
3.3电气控制系统设计 15
3.3.1 控制器选择 15
3.3.2 PLC的I/O地址分配表 16
3.3.3电气控制系统原理图 16
3.4本章小结 18 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景与意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3主要研究内容 2
1.4本章小结 3
第二章 系统整体方案设计 4
2.1 系统整体方案设计 4
2.1.1控制要求 4
2.1.2系统方案论证与确定 5
2.1.3系统总体框图 5
2.2系统动作路径设计 6
2.3系统运行方案的确定 7
2.4本章小结 8
第三章 系统硬件设计 9
3.1系统硬件整体布局 9
3.2系统机械结构设计 9
3.2.1元器件选型 9
3.2.2 机械图纸设计 12
3.2.3 3D模型的建立 14
3.3电气控制系统设计 15
3.3.1 控制器选择 15
3.3.2 PLC的I/O地址分配表 16
3.3.3电气控制系统原理图 16
3.4本章小结 18 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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第四章 系统软件设计 19
4.1系统运行流程图 19
4.2系统控制程序设计 22
4.2.1 程序通信设置 22
4.2.2 步进电机控制程序设计 24
4.2.3 安全性程序设计 32
4.3上位机系统设计 34
4.3.1 触摸屏的选择 34
4.3.2 触摸屏程序设计 34
4.4本章小结 36
第五章 安装与调试 37
5.1系统调试 37
5.1.1硬件的组装 37
5.1.2硬件的调试 38
5.1.3程序的调试 38
5.1.4触摸屏的调试 39
5.2系统使用注意事项及解决方案 40
5.3 最终成果展示 40
5.4本章小结 41
结 论 42
致 谢 43
参考文献 44
第一章 绪论
1.1课题研究背景与意义
工业4.0,又可以称之为第四次工业革命,这是相对于前三次工业革命而言的。信息技术与工业技术的高度融合,使得其改变了制造业的生产模式,并在全球持续刮起工业4.0风。
随着我国劳动力供给减少、人工成本上升和新一代劳动力制造业就业意愿的下降,我国制造业的国际竞争力受到了巨大制约。有数据显示,中国沿海地区劳动力综合成本已经与美国本土部分地区接近。客观上说,推进“工业化和信息化”融合,抢先进入“工业4.0”时代,以保持第一大支出产业制造业竞争力,是中国无法不选择的道路。
机械手是一种模拟人手操作的自动化机械。它能够按照指定程序完成某些特定操作,例如抓取,搬运物件或操持工具。工业机械手通常用作机床的附加装置,如在自动机床或自动化生产线上装卸和传递工件,在加工中心中更换刀具等[1]。本系统研究的工业卷边机智能上下料系统就是利用特制的机械手实现对卷圆机的上料和下料操作,实现了机床的自动化,提高生产效率。传统的机械手自动控制系统由继电器接触器控制组成,存在故障多,可靠性差,工作寿命短和不易检修等缺点。但是随着PLC的普及和完善,以及PLC本身所具有的高可靠性,易编程修改等特点,使用可编程控制器来实现工业机械手取得了更加良好的效果[2]。
本系统是利用PLC,触摸屏,伺服电机,各类传感器,现场控制设备,来实现对工业卷圆机自动上下料的功能。对于冲压等重复性、危险性、节拍高的加工行业,在节约人力劳动成本,提高人工及设备安全性,保持产品产能、质量、工艺稳定性等方面具有无可比拟的实际使用价值,是现代工业自动化的一个重要发展方向也是当今时代发展的潮流。
1.2国内外研究现状
目前国内机械手主要用于机床加工、铸锻、热处理等方面,机械手数量、品种、性能等方面都不能满足工业生产发展的需要[3]。所以,在国内,机械手发展的方向主要是逐步扩大应用范围,重点改进铸造、热处理方面的耐用性,以减轻劳动强度,改善作业条件,在应用专用冲床机械手的同时,相应的发展通用机械手,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机械手等。与此同时,冲床机械手要提高速度,减少冲击,正确定位,以便更好的发挥冲床机械手的作用。此外还应大力研究伺服型、记忆再现型机械手,以及具有触觉、视觉等性能的机械手,并考虑与计算机连用,逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。
同时,国内外已经有很多应用在机床上的机械手产品,各有优缺点,但是主要定位于中高端应用。而且现有的装夹机械手为了达到所要求的通用性,在结构、控制以及最后的制造上往往比较复杂,价格也比较昂贵[4]。
纵观国内外机械手的研究工作,发现其主要集中在智能型、高速度、高精度的机器人上,相对的,对于中小企业所需的经济、简单实用型机器人的研究不够重视。
1.3主要研究内容
本课题主要设计了一个卷边机智能上下料系统,通过人机界面的编写设计,方便有效的输入工作位置,实现对上下料位置的准确定位。本系统易于扩展可方便的与其它控制系统形成一条完整的生产加工线。
本文的主要研究内容和文章结构大致可以分为以下五个章节:
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