机电传动控制课程设计仓储机器人搬运控制设计Word文档格式.docx
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3.1PLC选型·
5
3.2端子分配图·
3.3顺序功能图·
6
3.4梯形图·
7
4.程序模拟调试说明·
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5.结束语·
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6.参考文献·
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前言
工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业,或是危险、恶劣环境下的作业,例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上,以及在原子能工业等部门中,完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。
20世纪50年代末,美国在机械手和操作机的基础上,采用伺服机构和自动控制等技术,研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置,并将其称为工业机器人;
60年代初,美国研制成功两种工业机器人,并很快地在工业生产中得到应用;
1969年,美国通用汽车公司用21台工业机器人组成了焊接轿车车身的自动生产线。
此后,各工业发达国家都很重视研制和应用工业机器人。
由于工业机器人具有一定的通用性和适应性,能适应多品种中、小批量的生产,70年代起,常与数字控制机床结合在一起,成为柔性制造单元或柔性制造系统的组成部分。
从90年代初期起,我国的国民经济进入实现两个根本转变时期,掀起了新一轮的经济体制改革和技术进步热潮,我国的工业机器人又在实践中迈进一大步,先后研制出了点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等各种用途的工业机器人,并实施了一批机器人应用工程,形成了一批机器人产业化基地,为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。
虽然中国的工业机器人产业在不断的进步中,但和国际同行相比,差距依旧明显。
从市场占有率来说,更无法相提并论。
工业机器人很多核心技术,当前我们尚未掌握,这是影响我国机器人产业发展的一个重要瓶颈。
1.课程设计的任务及要求
1.1课程设计的任务
根据要求,设计出一套plc控制系统,并且控制机器人实现搬运工件的目的,画出端子分配图、顺序功能图,设计并调试PLC控制梯形图。
1.2课程设计的基本要求
有A、B两个3层储物架存放工件,每层储物架都有一个检测传感器,两
个储物架中间有搬运机器人,机器人可以实现上升、下降、正转180度、
反转180度、手臂伸出、手臂缩回、手臂微抬、手臂微降等动作。
机器人
可以把A储物架的某层工件取出,放到B储物架的某层,也可以把B储物
架的某层工件取出,放到A储物架的某层,例如A1--B3或者B2--A3,可
以通过一个选择开关选择方向,即A--B或者B--A,通过4位拨码开关选
择状态,即1--1、1--2、1--3、2--1、2--2、2--3、3--1、3--2、3--3,
根据方向选择和状态选择,决定机器人的动作过程。
选择好后,按启动按
钮,机器人开始工作。
自己设定机器人的初始位置。
2.设计思路
根据任务要求,我画出了题目示意图,并且确定了机器人有如下几个动作:
上升、下降、伸手、缩手、夹紧工件、松开工件、旋转、手臂微降、手臂微抬。
其中,我用货架各层检测传感器来控制机器人上升的位置,用工件位置传感器来控制机器人手臂伸出位置,用机器人手臂缩回传感器来检测手臂缩回,用机械手上压力传感器来控制夹紧或松开工件,用旋转限位开关控制机器人旋转。
图1示意图
3.程序设计
3.1PLC选型
选择PLC的机型,选择时主要包括机型、容量、I/O模块和电源的选择。
这个机器人搬运控制系统有15个输入,8个输出,因此选择CPU216比较好。
PLC主机:
选择S7-200系列PLC作为机器人搬运控制系统的主机,型号为
CPU216。
a.23个输入/8个输出共31个数字量I/O点。
b.13KB的程序和数据存储区空间。
c.6个100ms定时器,完全满足本设计需要。
3.2端子分配图
如图2所示,为机器人搬运控制系统的端子分配图
图2端子分配图
3.3顺序功能图
根据题目要求,画出顺序功能图如图3所示
图3顺序功能图
按下启动按钮,M1.0有效,输出Q0.0机器人上升,M0.2步为活动步输出Q0.2机器人微降,M0..4为活动步时输出Q0.3加紧工件,定时器开始定时1s,M0.5为活动步时输出Q0.4机器人微抬手臂,M0.6为活动步时输出Q0.5机器人缩手,M0.7为活动步时输出Q0.6机器人旋转,M1.0为活动步时输出Q0.1机器人伸手,M1.1动步时输出Q0.2机器人微降,M1.2为活动步时输出Q0.7机器人松开工件并且1S后转回。
3.4搬运控制系统梯形图
根据顺序功能图,画出该系统的梯形图如图4所示。
图4搬运系统控制梯形图
当输出Q0.0时,机器人上升,当输出为Q0.1时,机器人伸手,当输出为Q0.3时夹紧工件,1S后手臂微抬,输出Q0.5时机器人缩手,输出Q0.6时机器人旋转,输出Q0.7时机器人松开工件,1s后返回原位。
图5手动控制梯形图
按下I1.7机器人上升,按下I2.0机器人伸手,按下I2.4机器人缩手,按下I2.1机器人手臂微降,按下I2.3机器人手臂微抬,按下I2.2工件夹紧,按下I2.6工件松开,按下I2.5机器人旋转。
4.程序模拟调试说明
双击桌面V4.0STEP7MicroWINSP3图标进入编程界面,编写程序。
编写程序好了以后,对程序进行初步编译,提示没有错误和警告后将程序导出。
使用S7_200汉化仿真V2.0对导出程序进行仿真模拟。
按下启动按钮I0.0后断开,机器人上升,按下选择开关I0.4,I0.5或者I0.6后断开,机器人伸手,按下I1,2机器人微降,然后按下I1.3后,机器人夹紧工件并且1s后微抬,按下I0.4缩手,按下I1.4后旋转,按下I1.5后伸手,按下I1.6后微降,按下I1.3后松开工件并且1s后旋转。
5.结束语
本学期《机械传动控制基础》学习结束了,在老师的悉心教导下,学习这门课程收获了许多工程应用知识。
在课程的最后进行两周的课程设计,让我受益匪浅,特别是对PLC这个工业控制装置有了比较深入的理解并学会了一下PLC的基本应用和对一些简单PLC控制可以进行设计。
平时我们的学习都处于理论的学习状态,没有训练实际应用的自行设计能力。
通过这次的课程设计,也知道自己掌握的知识还是不够熟练和全面,在课程设计时遇到许多麻烦,期间查阅了许多参考书,也培养了自己查找资料的能力,加深了对知识的掌握。
同时谢谢任老师的悉心指导,帮我解决了许多课程设计中遇到的问题,使得课程设计得以顺利完成,在这里表示衷心感谢!
6.参考文献
[1]陈白宁,段智敏,刘文波.机电传动控制基础[M].沈阳:
东北大学出版
社,2008.
[2]陈白宁,任晓虹.机电传动控制实验指导书,沈阳理工大学机械工程学
院2007.
[3]郑凤翼,金沙.图解西门子S7-200系列PLC应用88例.电子工业出版社,
2009.
[4]王阿根.西门子S7-200PLC编程实例精解.电子工业出版社,2011.
[5]王阿根.PLC控制程序精编108例.电子工业出版社,2009.