【正文】 is widely used in the electronics industry, packaging machinery, printing and dyeing machinery, food machinery, agricultural machinery and other fields.
Programmable logic controller (PLC) environment as an industrial puter control devices, because of its high reliability and its application is extremely convenient, both at home and abroad is rapidly increasing, and the rapid development of increasingly mechanical and electrical control and process control can not be the lack of the core ponents. In the industrial production line, the use of pneumatic robot can accurately, quickly and goods handling, greatly reduced labor intensity, degree of automation of production is improved. The PLC technology and aerodynamic technology, you can more easily control the realization of mechanicalelectrical integration.KEYWORDS: Five degrees of freedom manipulator PLC Pneumatic Transmission Electrical Control System Sequential Function Chart Sequence Control Step instructions Automatic Control目 錄第0章 緒 論 4 第一章 瓷磚及生產(chǎn)介紹 5 陶瓷墻地磚的品種 5 陶瓷墻地磚性能指標(biāo)及檢測方法 5 第二章 瓷磚包裝中的機(jī)械手 7 瓷磚包裝設(shè)備的發(fā)展 7 自動包裝線的分類 8 機(jī)械手在自動包裝中的應(yīng)用 9 第三章 機(jī)械手控制方式的比較 11 繼電器控制方式 11 單片機(jī)控制方式 11 微型計(jì)算機(jī)控制方式 12 PLC控制方式 12 選擇PLC的原因 13 第四章 控制模型的設(shè)計(jì) 14 14 總體方案的設(shè)計(jì) 15 機(jī)械手控制系統(tǒng)實(shí)例分析 16 第五章 PLC設(shè)計(jì) 21 PLC的簡介 21 PLC的硬件組成 21 PLC控制I/O分配明細(xì) 22 PLC的I/O電氣接線圖 25 軟件的設(shè)計(jì) 26 第六章 典型電路 32 主電路設(shè)計(jì) 32 手動啟動電磁閥電路 32 氣動回路圖 33 第七章 元器件的選擇 34 PLC的選擇 34 電磁鐵的選擇 35 電磁閥的選擇 35 接近開關(guān) 37 組合開關(guān)、斷路器的選擇 38 第八章 電氣控制裝置工藝設(shè)計(jì) 39 第九章 總 結(jié) 41 第十章 經(jīng)濟(jì)分析 42 目標(biāo)成本 42 初步計(jì)算成本 42 經(jīng)濟(jì)分析及市場前景預(yù)算 42 致 謝 43 參考文獻(xiàn) 44 附錄 附表1 元件清單附表2 電磁閥狀態(tài)表附圖1 控制面板布置示意圖附圖2 電氣箱元件排列圖0 緒 論近年來，建陶制造從華東和佛山等中高檔建陶集中產(chǎn)區(qū)向全國遷移；優(yōu)質(zhì)建陶企業(yè)通過產(chǎn)業(yè)遷移加快產(chǎn)業(yè)區(qū)域布局，同時(shí)，優(yōu)質(zhì)建陶企業(yè)的遷移也帶動新建陶產(chǎn)區(qū)由低檔建陶生產(chǎn)向中高檔建陶生產(chǎn)提升。美國金融海嘯對中國建陶行業(yè)有影響，但并沒有想象的那么大，也沒有那么可怕。建筑陶瓷制品由于主要用于內(nèi)墻建筑或裝飾，對于產(chǎn)品輻射防護(hù)的安全性顯得尤為重要。不施釉的保溫節(jié)能磚，表面粗糙，具有古樸典雅、返古歸真的效果。②抗靜電磚；在人們?nèi)粘９ぷ骰顒又袝a(chǎn)生靜電。降低了生產(chǎn)成本，解決了微晶玻璃鋪貼不便的問題。拋晶磚采用釉下裝飾、高溫?zé)?、釉面?xì)膩、高貴華麗，屬高檔產(chǎn)品。莫氏硬度：將試樣正面朝上、放平，然后手持實(shí)驗(yàn)用礦物質(zhì)施力均勻的在試樣正面刻畫，再用肉眼觀察其劃痕情況；莫氏硬度越大，瓷磚的質(zhì)量越好。光澤度：將具有一定要求的黑玻璃的反光能力與被測此片的反光能力相比較，國家標(biāo)準(zhǔn)≥55度。瓷磚包裝機(jī)械設(shè)備加工精度高，定位準(zhǔn)確，選用控制精度高的機(jī)械手依照最佳方案設(shè)計(jì)、制造出各種一體化瓷磚自動包裝線方案，因而能保證瓷磚包裝的質(zhì)量與工作效率。每分鐘能達(dá)到6盒的工作頻率，以每盒4塊600600mm的陶瓷磚計(jì)，連續(xù)工作22小時(shí)則可包裝11400㎡?？菩胚_(dá)自主研發(fā)的精明眼檢測生產(chǎn)線，一經(jīng)問世，便引發(fā)了陶機(jī)裝備業(yè)的又一次轟動。同時(shí)，用戶可按企業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)自行設(shè)定參數(shù)，設(shè)備將根據(jù)客戶設(shè)定的分級尺寸范圍，對產(chǎn)品進(jìn)行分級處理，保證出廠產(chǎn)品尺寸完全符合設(shè)定要求。它能使被包裝物品和包裝材料按預(yù)定的包裝要求和工藝順序，經(jīng)由各包裝機(jī)完成包裝的全過程。是包裝工業(yè)的發(fā)展方向。②柔性自動包裝線。既保證了高生產(chǎn)率，投資又不過大。②并聯(lián)自動包裝線。③混聯(lián)自動包裝線。 機(jī)械手在自動包裝中的應(yīng)用 機(jī)械手概況機(jī)械手是工業(yè)自動控制領(lǐng)域中經(jīng)常用到的一種能夠自動抓取、操作的裝置。控制系統(tǒng)是機(jī)械手的指揮系統(tǒng),它通過控制驅(qū)動系統(tǒng),讓執(zhí)行器按照規(guī)定的要求進(jìn)行工作,并檢測其正確與否。機(jī)械手控制系統(tǒng)越來越多的由可編程控制器(即PLC)來實(shí)現(xiàn)，用它控制機(jī)械手來完成各種規(guī)定 機(jī)械手整體設(shè)計(jì)的基本要求對機(jī)器使用功能方面的要求:實(shí)現(xiàn)預(yù)定的使用功能是機(jī)械設(shè)計(jì)的最基本的要求，好的使用性能指標(biāo)是設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。要求在預(yù)定的工作期限內(nèi)正?？煽康墓ぷ鳎瑥亩ＷC機(jī)器的各種功能的正常實(shí)現(xiàn)。 手部結(jié)構(gòu)機(jī)械手手部(末端執(zhí)行器)結(jié)構(gòu)形式多樣，但總的設(shè)計(jì)都有如下幾點(diǎn)基本要求:一、應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動力，手指握力(夾緊力)大小要適宜，力量過大則動力消耗多，結(jié)構(gòu)龐大，不經(jīng)濟(jì)，甚至?xí)p壞抓取物體。四、要求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高，在保證自身剛度、強(qiáng)度的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，以利于減輕手臂的負(fù)載。除此之外，隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，使用繼電器電路構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)的缺陷不斷暴露出來。因此，單片機(jī)只、需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。盡管如此，其硬件制作質(zhì)量和抗干擾措施很難達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)，且其環(huán)境適應(yīng)能力差，難以在惡劣的工作條件下工作。而PLC控制方式對操作人員的要求一般，不用學(xué)習(xí)專門的計(jì)算機(jī)語言，不需要用到較專業(yè)的軟件知識，只是需要了解較簡單的梯形圖語言、操作系統(tǒng)等。模擬量運(yùn)算PID功能及更高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，它體積小，重量輕，能耗少；系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作量小，維護(hù)方便，便于維修和改造。 選擇PLC的原因次設(shè)計(jì)選擇PLC是因?yàn)樗兴陨淼膬?yōu)點(diǎn)：(1) 好的通用性。一方面 PLC在硬件上采用了諸如隔離、濾波、屏蔽、接地等一系列抗干擾措施 , 在模板機(jī)箱進(jìn)行了完善的電磁兼容性設(shè)計(jì) , 對元器件進(jìn)行了精心的挑選。PLC不僅具有邏輯運(yùn)算和控制 , 以及順序控制等功能 , 而且還具有模擬轉(zhuǎn)換、數(shù)模轉(zhuǎn)換、高速計(jì)數(shù)、速度控制、位置控制、模擬量調(diào)節(jié) (如 PID 控制 )以及遠(yuǎn)程通訊、生產(chǎn)監(jiān)控等功能。在PLC出現(xiàn)之前，大多數(shù)控制設(shè)備是用硬接線邏輯設(shè)備。這大大縮短了生產(chǎn)周期，效率得到了明顯的改善。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。模塊式機(jī)械手是將一些通用部件，根據(jù)作業(yè)的要求，選擇必要的能完成預(yù)定機(jī)能的單元部件，以底座為基礎(chǔ)進(jìn)行組合，配上與其相適應(yīng)的控制部分，即成為能完成特殊要求的機(jī)械手。圖41 機(jī)械手各模塊的組成 總體方案的設(shè)計(jì)本課題目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)瓷磚連續(xù)自動包裝,并且運(yùn)動中速度要調(diào)節(jié),運(yùn)動總體方框圖見圖42。旋轉(zhuǎn)、小臂五個(gè)位置的伸縮、手腕90176。臂部有3個(gè)自由度，即大臂45176。圖43 機(jī)械手的機(jī)構(gòu)組成 機(jī)械手的動作流程機(jī)械手的動作如圖44所示，它是一個(gè)水平/垂直位移和旋轉(zhuǎn)的機(jī)械設(shè)備，用來將瓷磚由右工作臺搬到左工作臺?！P(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)180176。—手腕旋轉(zhuǎn)90176?！蟊坌D(zhuǎn)45176?！种肝P斷開—放下第二塊瓷磚—大臂旋轉(zhuǎn)90176?！蟊坌D(zhuǎn)45176。—手指吸盤斷開—放下第三塊瓷磚—大臂旋轉(zhuǎn)90176?！种肝P吸合—手腕旋轉(zhuǎn)90176。—小臂伸出一個(gè)位置—手腕旋轉(zhuǎn)90176?；氐皆弧弧滞笮D(zhuǎn)90176?！蟊坌D(zhuǎn)45176?！”劭s回一個(gè)位置—腰關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)180176。例如，當(dāng)手腕向下旋轉(zhuǎn)電磁閥通電時(shí)，手腕旋轉(zhuǎn)，當(dāng)碰到限位開關(guān)SQ2時(shí)停止。2） 手腕旋轉(zhuǎn)90176。碰限位開關(guān)SQ3動作，旋轉(zhuǎn)結(jié)束，機(jī)械手腰開始動作。將第一塊瓷磚放入包裝箱1中。9） 重復(fù)步驟1）——5）。同時(shí)，向PLC發(fā)出信號，小臂收縮一個(gè)位置。將第三塊瓷磚放入包裝箱3中。17） 重復(fù)步驟1）——5）。同時(shí)，向PLC發(fā)出信號，小臂收縮一個(gè)位置。將第五塊瓷磚放入包裝箱5中。25） 完成五塊瓷磚的包裝，一個(gè)工作循環(huán)完畢。瓷磚通過傳送帶送到機(jī)械手，傳送帶為步進(jìn)式控制。傳送帶由電動機(jī)M1驅(qū)動，機(jī)械手腰部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動由氣動閥YY2控制，大臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動由氣動閥YY4控制，機(jī)械手的手指吸合與斷開由氣動閥Y5控制，小臂的伸縮運(yùn)動分別有氣動閥YYYYY10控制。例如當(dāng)選擇大臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)，按下按鈕，機(jī)械手大臂旋轉(zhuǎn)。連續(xù)操作：機(jī)械手從原點(diǎn)開始，按一下啟動按鈕，機(jī)械手的動作將自動地、連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。在中國市場上，歐洲的代表是西門子公司，日本的代表是三菱和歐姆龍公司，美國的代表是AB與GE公司。 PLC的硬件組成 PLC的硬件組成與微型計(jì)算機(jī)相似，其主機(jī)由CPU板、存儲器、輸入／輸出（I／O）接口、電源等幾大部分組成；可配備如編程器、圖形顯示器、通信接口等外部設(shè)備CPU也稱中央處理器，是由一片或幾片大規(guī)模集成電路芯片組成的，相當(dāng)于人的大腦，是PLC的核心部分；CPU的作用是可通過接口及軟件向系統(tǒng)的各個(gè)部分發(fā)出各種命令，同時(shí)對被測參數(shù)進(jìn)行巡回檢測、數(shù)據(jù)處理、控制運(yùn)算、報(bào)警處理及邏輯判斷等，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)PLC的工作過程進(jìn)行控制；目前大多數(shù)小型PLC都用8位或者16位單片機(jī)作CPU。常見的輸出形式有繼電器輸出、晶閘管（SSR）輸出、晶體管輸出。可編程控制系統(tǒng)可在不改變系統(tǒng)硬件接線的情況下，通過改變PLC的用戶程序來改變被控對象的運(yùn)行方式，大大地提高了控制系統(tǒng)的靈活性。執(zhí)行用戶程序時(shí)，需要各種現(xiàn)場信息，這些現(xiàn)場信息已接到PLC的輸入端。2）輸出信號為12 個(gè)開關(guān)量控制信號它們分別為：瓷磚進(jìn)料傳送帶A、手腕旋轉(zhuǎn)、小臂收縮、小臂伸張、小臂復(fù)位、大臂旋轉(zhuǎn)、腰旋轉(zhuǎn)、抓瓷磚和放瓷磚。 安排I/O端口及所用內(nèi)部元件地址 機(jī)械手控制系統(tǒng)I/O地址表見表 5—1表5—1 機(jī)械手PLC控制I/O地址表輸入輸出器件代號地址號功能說明器件代號地址號功能說明SQ0X0無瓷磚檢測開關(guān)KM1Y1手腕氣缸下旋轉(zhuǎn)SQ1X1手腕旋轉(zhuǎn)上限位KM2Y2手腕氣缸上旋轉(zhuǎn)SQ2X2手腕旋轉(zhuǎn)下限位KM3Y3大臂氣缸外旋轉(zhuǎn)SQ3X3大臂旋轉(zhuǎn)外限位KM4Y4大臂氣缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)SQ4X4大臂旋轉(zhuǎn)內(nèi)限位KM5Y5腰氣缸左旋轉(zhuǎn)SQ5X5腰旋轉(zhuǎn)左限位KM6Y6腰氣缸右旋轉(zhuǎn)SQ6X6腰旋轉(zhuǎn)右限位KM7Y7小臂收縮2位置SQ7