二维立体搬运装置毕业设计(编辑修改稿)

二维立体搬运装置毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

气动控制回路。 PLC 接线与编程软件的学习项目： 系统接线的实训项目，电机正反转控制电路的连接与控制程序编写；电机调速控制电路的连接与控制程序编写；气动方向控制程序编写；气动顺序动作控制程序编写；气动机械手控制程序编写；二维综合实验板设备控制程序编写。 电机驱动器的使用项目： 学习电机驱动器的用途；熟悉驱动器主要 参数的功能；了解 驱动器控制端（ CN1）的多功能带驱动、方向、限位等功能 ； 掌握电机驱动器与电机的接线。 电气控制电路的安装和 PLC 程序编写项目： PLC 基本指令的学习、编写与调试；电动机正反转控制电路的连接与控制程序编写；电动机调速控制电路的连接与控制程序编写；实验平台顺序动作控制程序编写；气动方向控制程序编写；气动机械手控制程序编写；综合实验板的控制程序编写。 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 4 综合实验板的安装与调试项目 控制板的整体元件分布与模块的放置设计；控制板元件的安装与调试；电机传动装置同轴度的调整；实验平台元件的简单安装与调试。 机械构件的装配与调整能力；机电设备的安装与调试能力；电路 安装能力；气动系统的安装与调试能力；熟悉电机运动过程中，限位开关的保护作用；机电一体化设备的控制程序的编写能力；自动控制系统的安装与调试能力。 技术参数 输入电压：单相三线制 AC 220V 50Hz 工作电压： DC 24V 额定电流： 4 A 环境温度： 10～ +45℃ (工作 ) 20～ +40℃ (保存 ) 相对湿度 : 3585%(无冷凝 ) 安全保护：具有电压型漏电保护装置和电流型漏电保护装置， 安全性符合相关的国家标准。 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 2 第二节 装置 结构 二维立体搬运装置大体可 分为二个部分：二维立体搬运控制面板、二维立体搬运机构等组成，以下重点 介绍装置 各部件的使用说明。 二维立体搬运装置的机械部分主要配置： 运动机构单元、驱动器单元、控制组件单元 等 三单元 构成，图 21 二维立体搬运装置的机械机构组成。 图 21 二维立体搬运机构 运动机构单元 运动机构单元主要由 X 轴运动机构、 Y 轴运动机构、气动机械装置 、二维搬运平台以及各限位开关、原点开关等组成，如图 22所示。 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 3 图 22 运动机构单元 气动机械装置 该部分如图 23所示 , 用于工件的吸取、 放置功能，借助精确定位的位置控制实现工件的搬运。 主要由真空吸盘、双杆气缸、磁感应接近开关组成。 图 23 气动机械 装置 该部分的工作原理是：工件平放在二维搬运平台上，系统运行时，双杆气缸缩回、真空吸盘不工作；当运动机构精确运行至某一工件位上，双杆气缸伸出（使真空吸盘靠近工件），真空吸盘工作吸住工件，双杆气缸缩回，成功吸取工件；当运动机构精确运行至下一工件位上，双杆气缸伸出（使真空吸盘靠近下一工件位），真空吸盘不工作放掉工件，双杆气缸缩回，成功放置工件；实现工件的吸取、放置功能。 为了使气缸的动 作平稳可靠，气缸的作用气口都安装了限出型气缸截流阀。 气缸截流阀的作用是调节气缸的动作速度。 截流阀上带有气管的快速接头，只要将合适外常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 4 径的气管往快速接头上一插就可以将管连接好了，使用时十分方便。 图 24是一个双动气缸装有两个限出型气缸节流阀的连接和调节原理示意图，当调节节流阀 A 时，是调整气缸的伸出速度，而当调节节流阀 B 时，是调整气缸的缩回速度。 图 24 节流阀和调整原理示意 从图 23 上可以看到，气缸两端分别有缩回限位和伸出限位两个极限位置，这两个极限位置都分别装有一个磁感应接近开关（也叫做磁性开关 ）。 磁性开关的基本工作原理是：当有磁性物质接近时，磁性开关便会动作，并输出信号。 若在气缸的活塞（或活塞杆）上安装上磁性物质，在气缸缸筒外面的两端位置各安装一个磁感应式接近开关，就可以用这两个磁性开关分别标识气缸运动的两个极限位置。 当气缸的活塞杆运动到哪一端时，哪一端的磁性开关就动作并发出电信号。 在 PLC 的自动控制中，可以利用该信号判断推料及顶料缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或气缸是否返回。 在磁性开关上设置有 LED 显示用于显示它的信号状态，供调试时使用。 磁性开关动作时，输出信号“ 1”， LED 亮 ；不动作时，输出信号“ 0”， LED 不亮。 磁性开关的安装位置可以调整，调整方法是松开磁性开关的紧定螺栓，让它顺着气缸滑动，到达指定位置后，再旋紧紧定螺栓。 图 25 磁性开关 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 5 磁性开关有蓝色和棕色 2根引出线，使用时蓝色引出线应连接到 PLC输入公共端，棕色引出线应连接到 PLC 输入端子。 磁性开关的内部电路如图 26 虚线框内所示，为了防止实训时错误接线损坏磁性开关（请将棕色线接 PLC 的输入端，蓝色线接 OV端）。 接好线时，请务必检查连线。 图 26 磁性开关内部电路 X 轴 运动机 构 该部分如图 27 所示 , 以 气动机械装置的双杆气缸伸出 点为基准点，通过 X 轴原点开关的初试定位，采用 伺服电机的“位置控制 方式 ” 实现运动机构的 精确定位，完成 两工件位之间 搬运 的位置控制功能。 包括 X 轴伺服电机运动机构、 联轴器、 丝杆（导程为 4mm）、 X 轴的左右限位开关、 X 轴原点开关 （电感传感器） 及固定机架等 组成。 图 27 X 轴 运动机构 该部分的工作原理是：工件平放在 二维搬运平台 上，系统运行时， X轴电机复位常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 6 至各自的工作原点，当运动机构精确运行至某一工件位上， 气动机械装置 成功吸取工件；再根据两工件位的 距离，由运动机构精确运行至下一工件位上，实现工件的搬运功能。 为了使电机的运行平稳可靠，在二维立体搬运装置的运动机构中，添加了原点、限位开关等，确保系统稳定运行。 （ 1） X轴原点开关（电感传感器） 系统运行中， X/Y 轴伺服电机复位至各自的工作原点，当原点开关检测得信号，电机立即停止，即两轴复位工作点完成；如图 28所示 X轴原点定位电感传感器。 图 28 电感传感器 接线方法：该传感器有棕、蓝、黑三根引线。 可分为 PNP、 NPN 两种。 PNP 为高电平输出（ 24V） ， NPN 为低电平（ 0V）。 用与不 同 PLC 时加以选择。 输入为高电平选择 PNP 型 ,输入为低电平选择 NPN 型。 其棕色线接 +24V，蓝色线接 0V，黑色线接 PLC输入端。 当单独测试时按以上接线检测黑色线与 0V 或者与 24V 之间电压为 22V— 24V之间。 务必不能短接，否则会损坏元件。 注意：电感传感器只能检测到金属物体。 （ 2）丝杆 采用导程为 4mm 的传动丝杆。 当伺服电机旋转一周，带动丝杆传动也旋转一周，气动机械装置向前 /向后移动 4mm。 （ 3） X轴的左右限位开关 系统运行中，由程序的编写问题，原点传感器检测到信号而没有立即停止时，电机会继续运行 —— 直 到碰上限位开关，以免电机运行出错而撞上设备，以免损坏元器件及造成不必要的人身伤害。 该限位开关带有滚轮、弹簧自动复位，具有多重保护功能。 如图 29所示 X轴限位开关。 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 7 图 29 限位开关 接线方法：此限位开关内部有一对常闭触点和一对常开触点，设备上引出限位开关的常闭触点，连接到各轴电机驱动器的左、右限位开关上，同时设置电机驱动器的左右限位参数时生效。 Y 轴运动机构 该部分如图 210 所示 , 以气动机械装置的双杆气缸伸出点为基准点，通过 Y 轴原点开关的初试定位，采用伺服电机的“位置控制 方式” 实现运动机构的精确定位，完成两工件位之间搬运的位置控制功能。 包括 Y轴伺服电机运动机构、联轴器、丝杆（导程为 4mm）、 Y 轴的左右限位开关、 Y轴原点开关（磁性开关）及固定机架等组成。 图 210 X 轴运动机构 该部分的工作原理是：工件平放在 二维搬运平台 上，系统运行时， Y轴电机复位至各自的工作原点，当运动机构精确运行至某一工件位上， 气动机械装置 成功吸取工件；再根据两工件位的距离，由运动机构精确运行至下一工件位上，实现工件的搬运功能。 为了使电机的运行平稳可靠，在二维立体搬运装置的运动机构中， 添加了原点、限位开关等，确保系统稳定运行。 （ 1） Y轴原点开关（磁性开关） 统运行中， X/Y 轴伺服电机复位至各自的工作原点，当原点开关检测得信号，电常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 8 机立即停止，即两轴复位工作点完成；如图 211所示 Y 轴原点定位电感传感器。 图 211 磁电开关 其接线方法：图中有棕和蓝两根引线。 当所使用 PLC 输入为高电平（ 24V） 时，棕色线接 24V 蓝色线接 PLC 输入端。 当所使用 PLC 输入为低电平（ 0V） 时，蓝色线接 0V 棕色线接 PLC 输入端。 如要单独测试磁电开关好坏，在回路中必须串如负载。 否则会损 坏元件。 （ 2）丝杆 采用导程为 4mm 的传动丝杆。 当伺服电机旋转一周，带动丝杆传动也旋转一周，气动机械装置向前 /向后移动 4mm。 （ 3） Y轴的左右限位开关 系统运行中，由程序的编写问题，原点传感器检测到信号而没有立即停止时，电机会继续运行 —— 直到碰上限位开关，以免电机运行出错而撞上设备，以免损坏元器件及造成不必要的人身伤害。 该限位开关带有滚轮、弹簧自动复位，具有多重保护功能。 如图 212所示 Y轴限位开关。 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 9 图 212 限位开关 接线方法：此限位开关内部有一对常闭触点和一对常开触点，设备上引出限 位开关的常闭触点，连接到各轴电机驱动器的左、右限位开关上，同时设置电机驱动器的左右限位参数时生效。 二维搬运平台 由标准三角几何支撑的搬运平台包括平台面板、支撑机架等组成。 可模拟与现实象棋残局一致的棋盘，如下图 213所示。 0 45 90 13 5 18 0 22 5 27 00459013 518 0XY二 维 搬 运 平 台相士士帅马兵车炮卒 图 213 残局棋盘 由 图 213 可知，无论是 X轴或 Y 轴，两工件位之间的距离都是 45mm，而 X/Y 轴丝杆的导程为 4mm。 故，要使 X/Y 轴运动机构向前或向后移动一个工件位，电机需旋转 45/4=常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 10 （周）。 驱动器单元 伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的 U/V/W 三相形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目前值进行比较，调整转子转动的角度。 伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。 MS 系列交流伺服介绍（和利时） (1) 伺服放大器构成 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 11 （ 2） 控制信号输入接口 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 12 （ 3） 控制信号输 出 接口 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 13 （ 4）位置脉冲模式指令接口 （ 5）参数更改编辑示例 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 14 （ 6） 参数载入工厂设定值 注意：①设置驱动器参数时，带“★”的 参数代号需断电后重新上电才能生效。 ②采用 JOG 运行控制方式，先执行参数载入工厂设定值，操作如下： ③ off 电源，待驱动器“显示部”熄灭时，再 ON 电源，重新配置参数。 （ 7） JOG运行参数设置 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 15 （ 8）位置控制方式下的相关参数 c。