还剩24页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
苏州工业园区职业技术学院2013-2014-2机电专业学期项目(如机电设备控制系统构建与维护)项目报告选题机械手搬运装配装置设计学生姓名智林朱振陈晨毛佳桧吉钰嘉班级机电12304指导教师孙丽娜机电工程系制目录TOC\o1-3\h\z\uHYPERLINK\l_Toc17450项目简介1HYPERLINK\l_Toc26870
一、项目总体方案3HYPERLINK\l_Toc8957
(一)系统总体方案概述3HYPERLINK\l_Toc10515
(二)控制要求3HYPERLINK\l_Toc12803
二、电气原理设计4HYPERLINK\l_Toc24206
(一)硬件设计4HYPERLINK\l_Toc
307301、主电路4HYPERLINK\l_Toc
119492、PLCI/O接口电路与辅助电路5HYPERLINK\l_Toc8236
(二)软件设计6HYPERLINK\l_Toc
285211、I/O地址分配表6HYPERLINK\l_Toc
109392、控制流程图设计7HYPERLINK\l_Toc
2773、PLC梯形图7HYPERLINK\l_Toc6851
(三)电器元件选型16HYPERLINK\l_Toc
57521、主要元件选型16HYPERLINK\l_Toc
113412、元件明细表18HYPERLINK\l_Toc26213
三、电气安装工艺设计19HYPERLINK\l_Toc16904
(一)电器元件布置图19HYPERLINK\l_Toc23377
(二)电气元件接线图20HYPERLINK\l_Toc27915
(三)操作盘接线与布置图22HYPERLINK\l_Toc14471
四、项目总结23HYPERLINK\l_Toc18377
五、参考文献24项目简介现代工业中,生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决但在机械工业中,加工、装配等生产是不连续的专用机床是大批量生产自动化的有效办法;程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法但除切削加工本身外,还有大量的装卸、搬运、装配等作业,有待于进一步实现机械化机械手的出现并得到应用,为这些作业的机械化奠定了良好的基础机械手是一种具有人体上肢的部分功能,工作程序固定的自动化装置机械手具有结构简单、成本低廉、维修容易的优势,但功能较少,适应性较差目前我国常把具有上述特点的机械手称为专用机械手,而把工业机械人称为通用机械手简而言之,机械手就是用机器代替人手,把工件由某个地方移向指定的工作位置,或按照工作要求以操纵工件进行加工机械手一般分为三类第一类是不需要人工操作的通用机械手,也即本文所研究的对象它是一种独立的、不附属于某一主机的装置,可以根据任务的需要编制程序,以完成各项规定操作它是除具备普通机械的物理性能之外,还具备通用机械、记忆智能的三元机械第二类是需要人工操作的,称为操作机(Manipulator)它起源于原子、军事工业,先是通过操作机来完成特定的作业,后来发展到用无线电讯号操作机械手来进行探测月球等工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴第三类是专业机械手,主要附属于自动机床或自动生产线上,用以解决机床上下料和工件传送这种机械手在国外通常被称之为“MechanicalHand”,它是为主机服务的,由主机驱动除少数外,工作程序一般是固定的,因此是专用的对于现代智能机械手而言,还具有智能系统,主要是感觉装置、视觉装置和语言识别装置等
[1]目前研究主要集中在赋予机械手“眼睛”,使它能识别物体和躲避障碍物,以及机械手的触觉装置机械手的这些组成部分并不是各自独立的,或者说并不是简单的叠加在一起,从而构成一个机械手的要实现机械手所期望实现的功能,机械手的各部分之间必然还存在着相互关联、相互影响和相互制约
一、项目总体方案
(一)系统总体方案概述现有自动化机械手,主要由一台2相混合部进电机做底座,六台伺服电机驱动,根据加工需要,要求PLC对机械手进行改造本机械手包括水平滑台底座和六关节的机械手臂两部分组成其中水平滑台底座由一台2相混合式步进电机驱动,通过丝滚珠丝杠传动(轴上装有光电编码器)机械手臂的六个关节分别由一台伺服舵机(简易的伺服电机)驱动,可以实现空间上六个自由度的运动
[2](伺服舵机已经配有专用的控制板和编程软件)水平滑台左端零点上侧A点放置零件一,左端零点下侧B点放置零件二,由机械手先抓取零件一搬运到滑台右端150mm处上侧C点,再拾取零件二搬运并安放到零件一上
(二)控制要求:
(1)控制模式分为“手动”,“自动”,“搬运组装”三种
(2)“手动”模式下,按下“前进”或“后退”按钮,水平滑台向左或向右运动,松开按钮,则停止
(3)“自动”模式下,机械臂从左侧运动,抓取物件然后返回左侧零位,然后放下物件,任意按下停止按钮,工作结束
(4)“搬运组装”模式下,机械手在左侧A零点抓取零件,水平滑台向右运动到终点位置放下物件后归位,然后在左侧B零点位置抓取零件,向右运动到终点位置放在物件一上面,完成装配,然后返回初始位,完成一个周期任意按下停止按钮,工作结束
二、电气原理设计
(一)、硬件设计
1、主电路主轴电机旋转电机机械手电机图
2.1主电路控制原理KM1,KM2分别控制步进电机正反转,KM3KM4分别控制转向电机左右旋转,KM5KM6分别控制机械手上下夹取工件
2、PLCI/O接口电路与辅助电路图
2.2PLC输入输出接口电路PLC控制电路的各种运行工作过程分析设备电源QF接通,按下开关SB1按下选择SB3处于手动模式按下选择开关SB4处于自动模式按下选择开关SB5,处于搬运组装模式按下停止按钮SB2设备停止运动按下暂停按钮SB6设备暂停运动按下前进开关SB7设备前进按下后退开关SB8设备后退图
2.3辅助电路
(二)、软件设计
1、I/O地址分配表INPUT输入)号
[3]输入信OUTPUT输出)输出信号X0SB1启动按钮Y0KA1步进电机前进X1SB2停止按钮Y1KA2步进电机后退X2SB3手动模式按钮Y2KA3转向电机左转X3SB4自动模式按钮Y3KA4转向电机右转X4SB5搬运组装Y4KA5机械手下降抓取物件X5SB6暂停按钮Y5KA6机械手上升X6SB7前进按钮X7SB8后退按钮X12传感器X14传感器X15传感器X16传感器X17传感器
2、控制流程图设计开始SB1↓模式选择↓按下手动按钮SB2按下自动按钮SB3按下搬运组装按钮SB4↓
[4]↓↓按下SB5按下SB6电机前进机械手向左摆动↓↓↓↓步进电机步进电机到最右处抓取工件正传反转↓↓机械手摆动机械手回到初始位抓取工件↓↓回到最左侧↓电机向右运动放下工件↓机械手向左摆动↓放下工件↓机械手回到初始位置↓电机向左运动↓机械手向右摆动↓抓取工件↓机械手向左摆动↓电机向右运动↓机械手向左摆动↓放下工件↓机械手回到初始位↓电机向左运动回到初位
3、PLC梯形图
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
(三)电器元件选型
1、主要元件选型
(1)PLC选型
1.灵活的配置除了具有满足特殊需求的大量特殊模块外6个基本单元中的每个单元可扩展至256I/O
2.高速运算基本指令:
0.08us/指令应用指令:
1.52至几百us/指令
3.突出的寄存器容量FX2N系列包括8K步内置RAM寄存器用一个寄存器盒可扩展到16RAM或EEPROM
4.丰富的元件资源3072点辅助继电器256点计时器235点计数器8000数据存储器plc技术参数FX2N系列是小型化,高速度,高性能和所有方便都是相当于FX系列中最高档次的超小形程序装置除输入出16--25点的独立用途外,还可以适用于在多个基本组件间的连接,模拟控制,定位控制等特殊用途,是一套可以满足多样化广泛需要的PLC系统配置既固定又灵活在基本单元上连接扩展单元或扩展模块,可进行16--256点的灵活输入输出组合备有可自由选择,丰富的品种可选用16/32/48/64/80/128点的主机,可以采用最小8点的扩展模块进行扩展可根据电源及输出形式,自由选择令人放心的高性能程序容量内置800步RAM(可输入注释)可使用存储盒,最大可扩充至16K步
(2)步进电机的选择步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的
2、元件明细表代号元件名称型号规格数量M1步进电机57BYG250AC380V
2.75A1M2机械手130MB100A-011000AC380V5A1M3转向J52-47KW380V
15.2A1QF断路器DZ473PD40AC380V40A1PLC可编程控制器FX2N-48MR1FU熔断器RL6-63/3512KM交流接触器CJ20-16/22AC380V16A3SB1~SB8按钮LAY3380V3A绿色7SB2按钮LAY3380V3A红色1KA中间继电器OZ-SS-105LM124v,3A6SQ行程开关LXW5http://www.renminkaiguan.com/switch/travel-switch/lxw5-series-micro-switch380v,10w5
三、电气安装工艺设计
(一)、电器元件布置图
[14]
(二)电气元件接线图
[15]
(三)、操作盘布置图与说明
[16]操作板说明SB1开始按钮SB2停止按钮SB3:手动模式按钮SB4:自动模式按钮SB5:搬运组装模式按钮SB6:暂停按钮SB7:前进按钮SB8:后退按钮
四、项目总结在本项目总我们遇到了一些问题
①、PLC程序的设计,因为在做此项目时用到许多陌生的指令所以编程时遇到了问题,首先我们通过查找资料,最后我们通过问指导老师解决了此问题
②、步进电机部分设计,因为我们对步进电机了解的不过深入,我们也通过查找资料和向老师请教解决了问题在此过程中我们也学到了很多
①、我们能够完整的对一个机械设备的设计;
②、我们学会了使用一些软件,比如电气制图软件,Visio画图软件等
五、参考文献
[1]主编徐兵;《机械基础》,中国轻工业出版社,2004
[2]主编:吴卫荣;《传感
[17]器与PLC技术》,中国轻工业出版社,2006
[3]主编刘小年;《机械制图》第二版,机械工业出版社,2005
[4]主编吴卫荣;《气动技术》,中国轻工业出版社2005
[5]主编吴卫荣;《MPS技术》实训,2003
[6]主编吴卫荣;《ModularProductionSystem》2006
[7]《FESTO气动元件》产品样品,FESTO(中国)有限公司
[8]《SMC气动元件》产品样品SMC(中国)有限公司^1^2^3^4^5^6^7^8^9^10^11^12^13^14^15^16^17。