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毕业论文(设计)
基于 PLC 的工业搬运机器人设计
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年月
日
2
摘要:随着科技的不断发展,自动化技术的智能化越来越能体现出在工业生产当中的重要性,
提高了我们的生产效率。自动化控制的设备可以代替人工进行全天候不间断工作,很大程度上解放
了劳动力降低了人工成本。机器人一直以来都是科技发展前沿自动化产品,也是工业生产中比较有
特点的代表产物。在本次设计中通过自动化控制的手段完成对气动搬运机器人的集成控制,通过 PLC
可编程控制器完成对气动搬运机器人的系统控制。对气动搬运机器人进行机构的设计以及运行原理
的设计,对机器人的工艺要求和运行流程进行制定。对搬运机器人的 PLC、气缸、电机、传感器、
触摸屏等硬件的选型分析,完成并制订出 I/O 分配表。通过编程软件中的 LAD 梯形图完成程序的编
写,并进行相应的仿真调试。结合组态软件对气动搬运机器人实时监测反馈,用户可以实时了解搬
运机器人的实时运行情况,同时也方便气动搬运机器人的后期维护维修。
关键词:可编程控制器;气动;搬运机器人
目录
1 绪论 ....................................................................1
1.1 目的意义 ...........................................................1
1.2 国内外的研究现状 ...................................................1
2 气动搬运机器人的设计方案 ................................................2
2.1 气动搬运机器人结构设计 .............................................2
2.2 机器人控制方案设计 .................................................3
2.3 搬运机器人组态方案设计 .............................................5
3 系统硬件设计 ............................................................5
3.1PLC.................................................................5
3.1.1I/O 端口点数的估算.............................................5
3.1.2 编程功能的选择................................................7
3.1.3PLC 型号选择...................................................7
3.2 组态触摸屏的选择 ...................................................8
3.3 传感器的选择 .......................................................9
3.3.1 气缸限位传感器................................................9
3.3.2 物体检测传感器................................................9
3.4 气动硬件的选择 ....................................................10
3
3.4.1 气缸的选择...................................................11
3.4.2 电磁阀选择...................................................11
3.5 电机的选择 ........................................................12
4 系统软件设计 ...........................................................12
4.1 搬运机器人控制流程 ................................................12
4.2 搬运机器人的梯形图设计 ............................................14
4.2.1 主程序的设计.................................................14
4.3 程序的调试与仿真 ..................................................15
4.4 组态软件设计 ......................................................15
4.4.1MCGS 组态窗口属性设置.........................................16
4.4.2MCGS 组态画面设计.............................................16
4.4.3MCGS 组态属性设计.............................................16
4.4.4MCGS 组态仿真运行.............................................16
结论 .....................................................................16
参考文献 .................................................................18
4
1 绪论
1.1 目的意义
在当代科技水平得到质的飞跃,科技的提高让人们的生活更加的智能化,在工业生
产当中也提高其效率。搬运机器人作为当代自动化工业的典型产物,可以实现不同生产
作业当中搬运的工艺要求。搬运机器人主要是通过机械结构以及集成控制完成机器人对
货物的短距离运输。对于不同的搬运产品对应有不同设计的搬运机器人,这就使得市场
上的搬运机器人种类繁多,更多智能化、可靠性高的搬运机器人得到了市场的青睐。目
前市场对于货物自动搬运的需求非常的大,不仅是规模大的自动化流水线企业,还是小
型的加工厂企业都有搬运机器的应用。早期人们搬运货物都是通过人力搬运,这种搬运
不仅效率会大大降低,同时人工成本也会比较高。最初的接触器控制无法完成对搬运机
器人这种要求工艺高的控制系统要求。直到集成控制器的出现让更多智能化的控制得以
实现,搬运机器人可以有更多的执行功能、实现的工业要求更复杂、执行效率更高。搬
运机器人的应用领域非常的广有物流、工业生产、运输等,搬运机器人的需求空间就非
常大,更加高性能和功能多样化的机器人会成为未来市场的主流。从商业利益的角度上
看,解放高昂的人工成本提高效率,已经成为目前企业和厂家的先决条件。先进的企业
厂家对于一些的陈旧的设备需要更新换代,跟上现代自动化发展的进程。自动搬运机器
人的市场前景非常的可观,不仅顺应时代的发展而却得到广大用户的认可。本次设计的
是气动搬运机器人实现小型箱体的运输功能,通过气动搬运机器人对箱体从初始位置搬
运至指定的位置。气动搬运机器人是属于电气自动化机械设备中的一类,在现代智能化
控制中有着重要的地位。现在人力搬运货物逐渐的减少,逐渐被自动化控制的机器代替,
这也体现出自动化控制设备是现代工业生产当中不可缺少的。本次主要完成是通过气动
搬运机器人把箱体从初始位置搬运到指定位置,同时采用气动元件作为搬运机器人的主
要执行机构。气动元件是现代电气自动化中重要的一部分,凭借的价格便宜、可靠性高
等优点广受设计者的喜爱。通过 PLC 完成对气动搬运机器人的集成控制,可以让其控制
的流程更加的可靠。结合组态完成对搬运机器人的实时检测反馈,方便用户了解其运行
的情况。该气动搬运机器人可以全天候不间断进行搬运,提高了其搬运的工作效率可以
实现无人管理的搬运。对于一些货物流动性比较大的企业和厂家,气动搬运机器人可以
实现更大的效益。
1.2 国内外的研究现状
我国的搬运机器人的发展规模还是比较小的,由于起步发展的时间比较晚和西方一
5
些国家有着较大的差距。我国货物搬运正处于人力劳动过渡自动搬运的阶段。由于国内
研发搬运机器人的周期比较的长,不能及时的满足市场的需求。国内现代化先进的企业
在设备更新换代以及生产规模的扩展上,对于设备的提升和更换都有很大的缺陷。对于
一些小型的厂家则不会投入太大的资金去更换这种搬运机器人,只有在产业规模变大的
过程中才会考虑搬运机器人的投入。随着我国工业产值不断的提升,各种中高端产业得
以发展。企业厂家迫切需要高性能的搬运机器人代替人工劳动并提高其生产效率。在国
际多元化的促使下,更多的先进技术流入国内,使得该种搬运机器人更加的多元化,国
内的技术与国外技术得到交融促进搬运机器人的发展。国外的工业机器人发达国家主要
有美国、日本、德国等。日本和美国都是世界上比较先进的机器人应用的国家,日本早
在 80 年代处就有一套完善的工业体系,在 90 年代初日本开始发展中高端产业。这就使
得工业机器人在很早就得到日本工业的重视,其中搬运机器人也得到很大的发展。日本
对于搬运机器人的研发和应用都是非常重视的,研发成功会尽快更换原有的设备。这就
使得日本生产效率极高,这还是得益于日本工业发展的体系。在 2005 年后日本的搬运
机器人技术就一直处于世界的顶端,发展至今已经有一套完善的体系,这也使得其搬运
机器人功能更加多样化、执行工艺更加复杂、工作更加可靠、效率更高。PLC 是一种以
微处理器为核心,综合了计算机技术、电器控制技术成长的一类新的、通用的自动控制
装置。PLC 具有如下特点:(1)高可靠性;(2)编程简单、易于使用;(3)控制功能特
别强;(4)扩展机与外部连接极为方便。随着计算机科学技术的逐步完善和工业自动化
越来高的需求,使得编程技术得到了飞快的发展。只将 PLC 理解为开关量控制已经落后,
PLC 以良好的性能满足了工业生产的大量需要,并且已经让通信技术和信息处理技术合
二为一,其功能也越来越成熟。以后 PLC 将向着两个方向发展:一是向超小型专用化和
价格低廉发展;二是往快速多功能以及分布式自动化网络方向进步。
2 气动搬运机器人的设计方案
2.1 气动搬运机器人结构设计
本次设计的气动搬运机器人主要是用来搬运小型箱体,气动搬运机器人在搬运通道
内进行移动搬运。搬运的货物分为入口左、右、下三个通道,搬运货物的终点也是为 3
个出口分为左、右、上三个通道。如下图 1 所示为搬运通道布局图。
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