2881 基于PLC的自動化車間物料搬運裝置的控制設計

2881 基于PLC的自動化車間物料搬運裝置的控制設計,基于,plc,自動化,車間,物料,搬運,裝置,控制,節(jié)制,設計 第一章 引 言- 1 -第一章 引 言1.1 課題的背景和意義近 20 年來，氣動技術的應用領域迅速拓寬，尤其是在各種自動化生產線上得到廣泛應用。電氣可編程控制技術與氣動技術相結合，使整個系統(tǒng)自動化程度更高，控制方式更靈活，性能更加可靠；氣動機械手、柔性自動生產線的迅速發(fā)展，對氣動技術提出了更多更高的要求。自從機械手問世以來，相應的各種難題迎刃而解。能 模 仿 人 手 和 臂 的 某 些動 作 功 能 ， 用 以 按 固 定 程 序 抓 取 、 搬 運 物 件 或 操 作 工 具 的 自 動 操 作 裝 置 。 它可 代 替 人 的 繁 重 勞 動 以 實 現 生 產 的 機 械 化 和 自 動 化 ， 能 在 有 害 環(huán) 境 下 操 作 以保 護 人 身 安 全 ， 因 而 廣 泛 應 用 于 機 械 制 造 、 冶 金 、 電 子 、 輕 工 和 原 子 能 等 部門 。通用機械手因具有獨立的控制系統(tǒng)、程序可變、可在空間抓、放、搬運物體，動作靈活多樣，適用于可變換生產品種的中、小批量自動化生產，廣泛應用于柔性自動線。近年來隨著氣動技術的迅速發(fā)展，氣動元件及氣動自動化技術已越來越多地應用于機械手中，構成氣動機械手。氣動機械手的全部動作由電磁閥控制的氣缸驅動。其中,上升、下降和左移、右移分別由雙線圈兩位電磁閥控制,機械手的放松、夾緊也由雙線圈兩位電磁閥(夾緊電磁閥)控制。機械手一般由執(zhí)行系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和人工智能系統(tǒng)組成,主要完成移動、轉動、抓取等動作。本課題來源于實驗課題，模擬生產線由六站組成，各站可獨立，可容易的連接在一起組成一條自動加工生產線，。該課題要求設計搬運站，搬運機械手將工件從上料檢測站搬至加工站。搬運過程中能實現抓取、提升、回轉、下降、松開等動作，且動作順序、動作速度可調。用氣動驅動，PLC 控制。包括總體設計，各執(zhí)行機構設計，氣動系統(tǒng)設計、計算，控制系統(tǒng)設計。技術要求有以下幾點：a.裝卸、調整方便；b.結構簡單，工作安全可靠；c.設計合理，盡量使用標準件，以降低制造成本；d.用 PLC 對機械手進行控制?？傮w設計思路：a.確定總體結構的組成、框架及各部分的功能與工作目標。b.根據設計任務書的要求，初步計算各工藝參數和結構參數。第一章 引 言- 2 -c.設計機體分級部分的結構及主要零件結構。d.主要分級結構部分的主要零件強度和剛度，檢查其加工工藝性和裝配工藝性。e.保證與其它部分的接口合理。f.根據設計結果，修正設計參數。1.2 課題國內外發(fā)展現狀國外機器人領域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢:a.工業(yè)機器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)，而單機價格不斷下降，平均單機價格從91年的10.3萬美元降至97年的65萬美元。b.機械結構向模塊化、可重構化發(fā)展。例如關節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化:由關節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構造機器人整機;國外已有模塊化裝配機器人產品問市。c.工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、網絡化;器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結構:大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。d.機器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機器人還應用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術來進行環(huán)境建模及決策控制;多傳感器融合配置技術在產品化系統(tǒng)中已有成熟應用。e.虛擬現實技術在機器人中的作用已從仿真、預演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機器人操作者產生置身于遠端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機器人。f.當代遙控機器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機器人的人機交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機器人走出實驗室進入實用化階段。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機器人就是這種系統(tǒng)成功應用的最著名實例。g.機 器 人 化 機 械 開 始 興 起 。 從 94 年 美 國 開 發(fā) 出 “虛 擬 軸 機 床 ”以 來 ，這 種 新 型 裝 置 已 成 為 國 際 研 究 的 熱 點 之 一 ， 紛 紛 探 索 開 拓 其 實 際 應 用 的 領 域 。我 國 的 工 業(yè) 機 器 人 從 80 年 代 “七 五 ”科 技 攻 關 開 始 起 步 ， 在 國 家 的 支 持 下 ，通 過 “七 五 ”、 “八 五 ”科 技 攻 關 ， 目 前 己 基 本 掌 握 了 機 器 人 操 作 機 的 設 計制 造 技 術 、 控 制 系 統(tǒng) 硬 件 和 軟 件 設 計 技 術 、 運 動 學 和 軌 跡 規(guī) 劃 技 術 ， 生 產 了部 分 機 器 人 關 鍵 元 器 件 ， 開 發(fā) 出 噴 漆 、 弧 焊 、 點 焊 、 裝 配 、 搬 運 等 機 器 人 ;其第一章 引 言- 3 -中 有 130 多 臺 套 噴 漆 機 器 人 在 二 十 余 家 企 業(yè) 的 近 30 條 自 動 噴 漆 生 產 線 (站 )上獲 得 規(guī) 模 應 用 ， 弧 焊 機 器 人 己 應 用 在 汽 車 制 造 廠 的 焊 裝 線 上 。 但 總 的 來 看 ，我 國 的 工 業(yè) 機 器 人 技 術 及 其 工 程 應 用 的 水 平 和 國 外 比 還 有 一 定 的 距 離 ， 如 :可靠 性 低 于 國 外 產 品 :機 器 人 應 用 工 程 起 步 較 晚 ， 應 用 領 域 窄 ， 生 產 線 系 統(tǒng) 技術 與 國 外 比 有 差 距 ;在 應 用 規(guī) 模 上 ， 我 國 己 安 裝 的 國 產 工 業(yè) 機 器 人 約 200臺 ， 約 占 全 球 已 安 裝 臺 數 的 萬 分 之 四 。 以 上 原 因 主 要 是 沒 有 形 成 機 器 人 產 業(yè) ，當 前 我 國 的 機 器 人 生 產 都 是 應 用 戶 的 要 求 ， “一 客 戶 ， 一 次 重 新 設 計 ”，品 種 規(guī) 格 多 、 批 量 小 、 零 部 件 通 用 化 程 度 低 、 供 貨 周 期 長 、 成 本 也 不 低 ， 而且 質 量 、 可 靠 性 不 穩(wěn) 定 。 因 此 迫 切 需 要 解 決 產 業(yè) 化 前 期 的 關 鍵 技 術 ， 對 產 品進 行 全 面 規(guī) 劃 ， 搞 好 系 列 化 、 通 用 化 、 模 塊 化 設 計 ， 積 極 推 進 產 業(yè) 化 進 程 .我國 的 智 能 機 器 人 和 特 種 機 器 人 在 “863”計 劃 的 支 持 下 ， 也 取 得 了 不 少 成 果 。其 中 最 為 突 出 的 是 水 下 機 器 人 ， 6000m 水 下 無 纜 機 器 人 的 成 果 居 世 界 領 先 水平 ， 還 開 發(fā) 出 直 接 遙 控 機 器 人 、 雙 臂 協(xié) 調 控 制 機 器 人 、 爬 壁 機 器 人 、 管 道 機器 人 等 機 種 :在 機 器 人 視 覺 、 力 覺 、 觸 覺 、 聲 覺 等 基 礎 技 術 的 開 發(fā) 應 用 上 開展 了 不 少 工 作 ， 有 了 一 定 的 發(fā) 展 基 礎 。 但 是 在 多 傳 感 器 信 息 融 合 控 制 技 術 、遙 控 加 局 部 自 主 系 統(tǒng) 遙 控 機 器 人 、 智 能 裝 配 機 器 人 、 機 器 人 化 機 械 等 的 開 發(fā)應 用 方 面 則 剛 剛 起 步 ， 與 國 外 先 進 水 平 差 距 較 大 ， 需 要 在 原 有 成 績 的 基 礎 上 ，有 重 點 地 系 統(tǒng) 攻 關 ， 才 能 形 成 系 統(tǒng) 配 套 可 供 實 用 的 技 術 和 產 品 ， 以 期 在“十 五 ”后 期 立 于 世 界 先 進 行 列 之 中 。