基于plc物料分拣机械手自动控制系统设计.doc

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基于PLC物料分拣机械手自动控制系统设计
摘要：机械手是一种按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。主要有手部、运动机构和控制系统三大部分组成。本文在阐述其结构和工作原理的基础上，提出了用气动驱动和PLC控制的设计方案。以三菱的FX2N系列可编程控制器为控制器设计机械手工作的控制系统，给出了输入输出分配表，并选择了相应的传感器，采用气动驱动，得到了可编程控制器外部硬件接线图，给出了相应的梯形图和指令表，实现对机械手的自动控制、故障报警等功能。
关键词：机械手；气动控制；PLC；自动化控制；物料分拣

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TheDesignontheAutomaticControlSystemoftheSortingMaterialsManipulatorBasedonPLC
Abstract：FetchingmanipulatorisakindofautomaticoperationdevicewhichcanmoveobjectsortoolsAccordingtofixedprogram.Itmainlycomposesofhand,movementmechanismandcontrolsystem.ThispaperputsforwardthedesigningschemeofpneumaticdriveandPLCcontrol,onthebasisofexpoundingitsstructureandworkingprinciple.WithMitsubishiFX2Nseriesprogrammablecontrollerworkforcontrollerdesignofmanipulatorcontrolsystem,itgivestheinputandoutputallocationtable,selectingthecorrespondingsensors,adoptingpneumaticdrive,gettingtheprogrammablecontrollerexternalhardwarewiringdiagramandladderdiagramandinstructionlistandrealizesoftheautomaticcontrolofthemanipulator,faultalarm,etc.
Keywords：manipulator;pneumatic-driven;programmablelogiccontroller;automaticcontrol;sortingmaterials

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引言
随着工业的高速发展，机械手作为前沿的产品应自动化设备更新时的需要，已经在工业生产中得到了广泛的应用。它可以搬运货物、分拣物品、用以代替人的繁重及单调劳动，实现生产的机械化和自动化；并能在高温、腐蚀及有毒气体等有害环境下操作以保护人身安全，被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工业和原子能等部门。
可编程控制器(PLC)是以中央处理器为核心，综合了电脑和自动控制等先进技术，具有可靠性高、功能完善、组合灵活、编程简单、功耗低等优点，已成为目前在机械手控制系统中使用最多的控制方式。使用PLC的自动控制系统具有体积小，可靠高，故障率低，动作精度高等优点。
在未来几年，传感技术，激光技术，工程网络技术将会被广泛应用在机械手工作领域，这些技术会使机械手的应用更为高效，高质，运行成本低。据猜测，今后机器人将在医疗、保健、生物技术和产业、教育、救灾、海洋开发、机器维修、交通运输和农业水产等领域得到应用。
随着机械手技术的飞速发展和机械手应用领域的不断深化，不仅要求其控制可靠性强、使用灵活性高和操作灵活性好，还要其成本低、可开发经济性强。
适应工业需要，本课题试图开发PLC对物料分拣机械手的控制，并借助必要的精密传感器，使其能够对不同颜色的物料按预先设定的程序进行分拣，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中小批量自动化生产，广泛应用于柔性生产线。采用PLC控制，是一种预先设定的程序进行物料分拣的自动化装置，可部分代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业，并且在产品变化或临时需要对机械手进行新的分配任务时，可以允许方便的改动或重新设计其新部件，而对于位置改变时，只要重新编程，并能很快地投产，降低安装和转换工作的费用。本设计主要完成机械手的硬件部分与软件部分设计。主要包括执行系统、驱动系统和控制系统的设计。

第1章绪论
1.1机械手在国内外现状和发展趋势
机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。机械手延伸和扩大了人的手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和