S7-200 PLC工业机器人自动分拣控制系统的设计.docx

毕业设计工业机器人自动分拣控制系统的设计所在学院专业班级姓名学号指导老师合作导师202X年12月本次毕业设计任务是工业机器人自动分拣控制系统的设计。针对两种不同材质，例如铁质和铝质进行分拣，针对两种颜色，例如白色和黑色进行分拣。传送带运行，检测到传送到位，进行材质判断，机器手下降，下降到位执行抓取，抓取完成，执行上升，上升到位，根据判断得到的不同的材质，右行到不同的材质位置，执行下降，下降到位，执行释放，释放完成，执行上升，上升到位执行左行，同时启动相应材质的传送带，左行到位，没停止的话，自动循环运行。设计中采用西门子公司具有高性价比的小型可编程控制器S7-226系列PLC,实现自动分拣的控制。系统充分利用了可编程控制器（PLC）多方面的设计知识和方法,精确的实现了机器人从原点下降、抓取、上升、右行、下降、释放、上升、左行同位等一系列的动作。关键词：机器人；可编程控制器；自动分拣AbstractThegraduationdesigntaskistheindustrialrobotautomaticsortingcontrolsystemdesign.Forthetwokindsofdifferentmaterials,suchasironandaluminumaresorted,accordingtotwokindsofcolors,suchaswhiteandblacksorting.Theconveyorbeltrunning,detectedtransferinplace,materialjudgment,machinehanddown,fallinginplacetograb,grab,executerise,riseinplace,accordingtothejudgmentofthedifferentmaterials,differentmaterialstotherightposition,executivedecline,fallingintoplace,performreleasereleasecompleteexecution,rise,riseinplaceleft,atthesametimestartthetransferofthecorrespondingmaterialbelt,leftinplace,didnotstop,automaticcycleoperation.ThedesignusesSIEMENScompanywithhighcostperformanceofthesmallprogrammablecontrollerS7-226seriesPLC,automaticsortingcontrol.Thesystemmakesfulluseoftheprogrammablecontroller(PLC)designknowledgeandmethodsinmanyaspects,therealizationoftherobotfromtheorigin,rise,decline,grabandtherighttodrop,release,rise,leftbackpositionandaseriesofactions.Keywords:Robot;ProgrammableController;AutomaticSorting目录摘要2ABSTRACT3目录4第1章绪论5Ll机器人简介5L2机器人应用简况5L3机器人发展趋势61.4本文解决的主要问题8第2章设计要求9第3章硬件设计103. 1PLC型号的选择和确定103.2主电路设计103. 3控制电路图123.4I/O地址分配133. 5PLC接线图14第4章程序设计164. 1内部地址164.2 PLC梯形图164.3 语句表程序29第5章系统测试和仿真405. 1S7-200仿真软件介绍405.2系统调试与仿真405.2.1 原位指示405.2.2 传送带1运行415.2.4 下降41第6章总结与展望44参考文献45致谢46第1章绪论1.1机器人简介工业机器人是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机器人的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务,在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机器人作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。机器人是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机器人被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机器人的发展，使得机器人能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机器人虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机器人已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。机器人技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域,是一门跨学科综合技术。机器人是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。机器人一般分为三类：第一类是不需要人工操作的通用机器人。它是一种独立的不附属于某一主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定的操作。它的特点是具备普通机械的性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工才做的，称为操作机。它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是用专用机器人，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件送。这种机器人在国外称为“MechanicalHand”，它是为主机服务的，由主机驱动；除少数以外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。在国外，目前主要是搞第一类通用机器人，国外称为机器人。本课题所做的机器人是属于第三类机器人。L2机器人应用简况现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。因此，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机器人就是为实现这些工序的自动化而产生的。有资料统计：美国偏重于毛坯生产，日本偏重于机械加工。随着机器人技术的发展，应用的对象还会有所改变。机器人在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。国内机器人工业、铁路工业中首先在单机、专机上采用机器人上下料，减轻工人的劳动强度。国外铁路工业中应用机器人以加工铁路车轴、轮等大、中批零件。并和机床共同组成一个综合的数控加工系统。采用机器人进行装配更始目前研究的重点，国外已研究采用摄象机和力传感装置和微型计算机连在一起，能确定零件的方位达到镶装的目的。1.3机器人发展趋势目前工业机器人主要用于机床加工、铸造、热处理等方面，无论数量、品种和性能方面还是不能满足工业发展的需要。在国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸造、热处理方面的机器人，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专用机器人的同时，相应的发展通用机器人，有条件的还要研制示教式机器人、计算机控制机器人和组合机器人等。将机器人各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构以及根据不同类型的加紧机构，设计成典型的通用机构，所以便根据不同的作业要求选择不同类型的基加紧机构，即可组成不同用途的机器人。既便于设计制造，有便于更换工件，扩大应用范围。同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好的发挥机器人的作用。此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能的机器人，并考虑与计算机连用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。在国外机械制造业中工业机器人应用较多，发展较快。目前主要用于机床、横锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先指定的作业程序来完成规定的操作。止匕外，国外机器人的发展趋势是大力研制具有某种智能的机器人。使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。如位置发生稍许偏差时，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。目前已经取得一定成绩。视觉功能即在机器人上安装有电视照相机和光学测距仪（即距离传感器）以及微型计算机。工作是电视照相机将物体形象变成视频信号，然后送给计算机,以便分析物体的种类、大小、颜色和位置，并发出指令控制机器人进行工作。触觉功能即是在机器人上安装有触觉反馈控制装置。工作时机器人首先伸出手指寻找工作，通过安装在手指内的压力敏感元件产生触觉作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小通过装在手指内的敏感元件来控制，达到自动调整握力的大小。总之，随着传感技术的发展机器人装配作业的能力也将进一步提高。更重要的是将机器人、柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。随着科学技术的发展，机器人也越来越多的地被应用。在机械工业中，铸、焊、钾、冲、压、热处理、机械加工、装配、检验、喷漆、电镀等工种都有应用的实理。其他部门，如轻工业、建筑业、国防工业等工作中也均有所应用。在机械工业中，应用机器人的意义可以概括如下：1、以提高生产过程中的自动化程度应用机器人有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。2、以改善劳动条件，避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机器人即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机器人代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。3、可以减轻人力，并便于有节奏的生产应用机器人代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机器人可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都没有机器人，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。综上所述，有效的应用机器人，是发展机械工业的必然趋势。1.4本文解决的主要问题论文是以西门子S7-200系列PLC控制机器人完成自动分拣的任务，主要介绍PLC、机器人的基本知识、性能及特点、PLC编程方法、控制原理、硬件设计。达到减少人力物力的投入，大大提高生产效率，提高生产利润。通俗易懂只要稍微了解过着专业方便的知识就能看懂，通过了模拟仿真软件的测试，有着很强的工厂适用性，灵活性，稍加改装可以发展为其他工业生产设备。第2章设计要求（1）当输送机处于起始位置时，上限位开关和左限位开关被压下。（2）启动装置后，传送带1运行，检测到物料传送到位，停止传送带1。（3）判断检测到的是铁质，铝质，黑色，白色，或者其他的物料，执行下降。（4）执行下降到位，执行抓取（5）抓取时间到，执行上升（6）上升到位，执行右行，（7）根据检测到的物料，假设检测到铁质，则右行到铁质位置，假设检测到铝质，则右行到铝质位置，假设检测到黑色物料，则右行到黑色物料位置，假设检测到白色物料，则右行到白色物料位置，假设检测到其他物料，则右行到其他位置，（8）右行到位，执行下降，（9）下降碰到下限位开关后，执行释放，（10）释放时间到，执行目标位上升（11）目标位上升到位，执行左行返回到原位。同时启动检测到的相应材质的传送带，相应材质的传