PLC控制机械手自动分检大小球系统

青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）

摘 要

进入二十一世纪之后，随着人类对科学技术知识的掌握达到了一个新的高度，越来

越多的知识转化为实际生产力后，一大批新技术，新设备开始应用在各个领域的生产中。为了节省生产资料和人工成本，工业机器人及其自动控制系统开始大量装备在工厂里的生产流水线上。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，其积极作用正日益为人们所认识，它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。许多发达国家十分对它重视，并投入了大量的人力物力加以研究和应用。在我国，自主研发的工业机器人在近几年来也有较快的发展，并取得一定的成果。在生产过程中，经常要对流水线上的产品进行分捡，为了提高生产效率，本设计拟开发物料搬运机械手，采用的德国西门子S7-200系列PLC，对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制，来设计一种用于分捡大小球的机械装置。我们利用可编程技术，结合相应的硬件装置，控制机械手完成各种动作，目标是使此系统具有自动化程度高、运行稳定、精度高、易控制的特点,可根据不同对象,稍加修改本系统即可实现要求。

关键词：PLC 大小球 机械手

I

青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）

Abstract

Enter after twenty-first Century, along with human knowledge of science and technology has reached a new height, more and more knowledge into practical productivity, a large number of new technology, new equipment applied in various fields of production. In order to save the production data and labour cost, industrial robots and automatic control system to begin a large number of equipment in the factory production line. The manipulator is the earliest industrial robot, is the earliest modern robot, it can replace people arduous labor to realize the production mechanization and automation, its positive role is increasingly recognized, it can partially replace human labor and can meet the production process requirements, follow certain program, time and location to complete workpiece transfer. Many developed countries are on it seriously, and put a lot of manpower and material resources to study and apply. In our country, the independent research and development of industrial robot in recent years have rapid development, and achieved certain results. In the production process, often on assembly line products of sorting, in order to improve production efficiency, this design aims to develop a manipulator, by German Siemens S7-200series PLC, the mechanical hand on, around and grabbing motion control, to design the size of the ball for sorting machine. We use the programmable technology, combined with the corresponding hardware device, control manipulator to complete a variety of actions, the target is to make this system has a high degree of automation, stable operation, high precision, easy to control, according to different object, minor modifications to the system can reach the requirements.

Key words: PLC size of spherical manipulator

II

青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）

目 录

摘 要 ................................................ I Abstract ............................................... II 1 绪论 ................................................. 1

1.1 课题的背景意义 ........................................ 1

1.2 课题的目的及要求 ................................................. 4

1.3 课题目前的发展状况 .............................................. 4 1.4 设计内容及要求 ................................................... 5

2 可编程控制器概述 ..................................... 6

2.1 PLC的产生与定义 ................................................. 6 2.2 PLC的基本组成及其作用 .......................................... 7 2.3 PLC的发展 ....................................................... 10 2.4 PLC的应用领域 .................................................. 15 2.5 PLC的特点 ....................................................... 17

3 大小球分拣系统的控制系统设计 ......................... 19

3.1 PLC控制系统设计的原则与内容 ................................... 19 3.2 PLC的选型 ....................................................... 19 3.3 大小球分拣系统的功能 ........................................... 20 3.4 设计思想 ......................................................... 20 3.5 系统的结构 ...................................................... 21 3.6 I/O编址 ......................................................... 22 3.7 机械手分拣系统的接线图 ......................................... 23

4 大小球分拣系统的软件程序 ............................. 24

4.1 自动分拣大小球系统控制程序工作框图 ........................... 24 4.2 梯形图概述 ...................................................... 25 4.3 机械手分拣大小球控制程序的梯形图(见附录) .................... 26

结 论 ............................................... 27 致 谢 ............................................... 28 参考文献 ............................................... 29 附 录 ............................................. 30

青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）

1 绪论

1.1 课题的背景意义

自动分拣系统（Automated Sorting System)是二次大战后率先在美国、日本的物流中心中广泛采用的一种自动化作业系统，该系统目前已经成为发达国家大中型物流中心不可缺少的一部分。该系统的作业过程可以简单描述如下：流动中心每天接收成百上千家供应商或货主通过各种运输工具送来的成千上万种商品，在最短的时间内将这些商品卸下并按商品品种、货主、储位或发送地点进行快速准确的分类，将这些商品运送到指定地点(如指定的货架、加工区域、出货站台等)，同时，当供应商或货主通知物流中心按配送指示发货时，自动分拣系统在最短时间内从庞大的高层货架存储系统中准确找到要出库的商品所在位置，并按所需数量出库，将从不同储位上取出的不同数量的商品按配送进点的不同运送到不同的理货区域或配送站台集中，以便装车配送。

在传统的货物分拣系统中, 一般是使用纸制书面文件来记录货物数据, 包括货物名称、批号、存储位置等信息, 等到货物提取时再根据书面的提货通知单, 查找记录的货物数据,人工搜索、搬运货物来完成货物的提取。在这样的货物分拣系统中, 制作书面文件、查找书面文件、人工搬运等浪费了巨大的人力物力, 而且严重影响了物流的流动速度。随着竞争的加剧, 人们对物流的流动速度要求越来越高, 这样的货物分拣系统已经远远不能满足现代化物流管理的需要，于是新型的自动分拣系统开始被研发，应用于各个领域。

1.1.1现代自动分拣系统的分类

（1）根据定单分拣货物：如果定单定货数量比较大, 可以根据定单, 一个人一次提取大量定货。货物分拣者从无线射频终端进入服务器, 选择定单上各种货物,系统会通过射频终端直接向货物分拣者发送货物位置信息, 指导分拣者选择最优路径。货物分拣者在分拣前扫描货柜箱上的条形码标签, 如果与定单相符, 直接分拣。

（2）零星分拣货物：小的定单( 尤其是5 镑以下定货) 的分拣或者单一路线货物分拣, 直接将定单分组分派给货物分拣者, 每个分拣人负责3 ~ 4个通道之间的区域。货物分拣者在他或她负责的区域内, 携带取货小车进行货物分拣, 取货小车上放置多个货箱, 一个货箱盛放一个定单的货物。如果货架上的货物与定单相符, 就把货物放进小车上的货箱, 并且扫描货箱上条形码序列号。在货物包装站,打印的包装清单既包括货物条码也包括包装箱序列号。

（3）机械分拣机构：分拣机构作为传输设备的一部分, 是分拣机的主体在物品

1

青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）

的传输过程中采用计算机控制的机械动作方式把被分拣物品导入到指定的格口(路向)。分拣机构的种类很多, 有小车倾翻式、小车交叉带式、皮带闸门式、链板滑靴式等多种形式。

（4）计算机控制系统：分拣机的计算机控制系统主要控制分拣机的运行速度, 控制分拣导入机械的启动及运行的时间。早期的分拣机的控制系统国内外由于控制理念的不一样而有所差异。欧洲厂家在设计上, 习惯于对分拣机上的每一个载体小车进行固定的ID 编号, 识别后被分拣物品的路向信息与每一个小车的ID 编号相关联。而在同一个格口的译码装置要识别属于本格口不同的小车号码。我国则惯于被分拣物品的信息与相关的格口关联, 与小车本身的编号无关。相应每个格口的译码器仅认知属于本格口的ID 编号的被分拣物品。

（5）格口：容纳被分拣的物品可以是具有一定容量的滑槽或者是一段传输机构。其中, 传输方式有动力皮带或辊道方式。 1.1.2自动分拣系统中的传输部分

在物流系统中, 输送对自动分拣系统的影响在物流系统中传输系统内在分拣机之前的部分称之为输送。在邮政系统中称之为供件装置。供件装置一般设有人工辅助工位, 对物品进行整理以便于识别分拣信息, 控制作业节奏, 在一些高速分拣机多个供件装置之间的自动协调, 按着分拣机的要求能够控制物品的适度的间隔, 并可准确按着节拍同步将物品送到控制系统所规定的分拣机的相应位置, 在系统设计中供件系统的效率要充分保证分拣机的需求。

分拣机也是传输系统的一部分, 仅仅是在传输过程中可改变物品的路由方向。分拣机后面可以是多个传输系统在功能上起到传输与存贮两种功能: 如果按着铁路的运输系统进行比喻, 物流传输过程中分拣机的作用如同铁路的搬道叉的功能。它将使物品按着需要进入不同的路向进行输送。分拣输送设备有以下几种分类的方式:按承载装置的不同区分, 如小车翻盘式、皮带式(平、斜)、钢带式、滚轮分离式。适于普通包裹类及周转箱与盒式包装物品的分拣作业: 推式悬挂式、地面链式分拣机适于较重载荷的物品分拣作业: 按分拣尺寸大小分类, 如邮政领域里的小件分拣机、扁平件分拣机具有高的分拣效率: 按分拣机构的机械结构区分, 如交叉带式分拣机、滑块式分拣机、翻盘式分拣机、翻板式分拣机、斜行皮带式等: 按分拣过程的物流某种形态可区分为有落差和无落差两种分拣方式。按工艺流程布置的方式分类, 可分为环型布置的分拣机和直线布置的分拣机。

按工艺流程的可塑性分类, 可分为刚性分拣传输系统和柔性分拣传输系统。自动分拣传输系统的规划及选型应注意的问题在对分拣系统进行规划时要考虑以下几个因素首先是要根据企业总体业务需求。经过技术经济分析后, 注意先进

2

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/w9fv.html