基于PLC的注塑机自动给料系统设计
摘要：本文是一个基于PLC的注塑机自动给料系统的设计，是利用一只机械手进行的全自动、无人工、智能化的全自动注塑机给料系统，我的这项设计将给注塑机行业带来十足的冲击，所以尤为重要。我会在本文中完成这只机械手的设计，自由度和导轨的选择，最后实现我所需要的动作。首先我会设计这只机械手，然后使用PLC仿真程序，最后看是否符合预期完成设计，我将着重于plc与气动方面，这是重中之重。现在我已经完成了机械手动作实现的PLC仿真，气动系统的设计，安装导轨的选择，能够熟料掌握西门子PLC的操作和使用，这其中离不开老师的大力支持与帮助。这篇课题的完成，使我明白了自动化、智能化是现在机械革命发展的大势所趋，谁掌握了这些，谁就能变得富强。注塑机自动给料系统的设计完成，将会使高额的人工成本下降，工人繁重的任务得到缓解，这对于我们生产生活都是及其有益的。
关键词：注塑机；机械手；自动给料；PLC；气动
Design of automatic feeding system for injection molding machine based on PLC
Abstract: This article is a PLC-based injection molding machine automatic feeding system design, is the use of a manipulator for fully automatic, no labor, intelligent automatic injection molding machine feeding system, my design will bring full impact to the injection molding machine industry, so it is particularly important. In this article, I will complete the design of this manipulator, the choice of degrees of freedom and the selection of the guides, and finally achieve the actions I need. First I will design the manipulator, then I will use the PLC simulation program, and finally see if the design is as expected, I will focus on the PLC and pneumatic aspects, which is the most important. Now I have completed the PLC simulation realized by mechanical manual operation, the design of pneumatic system, the selection of installation rails, and can master the operation and use of Siemens PLC, which is inseparable from the strong support and help of the teacher. The completion of this topic made me understand that automation and intelligence are the general trend of the development of the mechanical revolution, and whoever masters these can become rich and strong. The design of the automatic feeding system of the injection molding machine will reduce the high labor cost and alleviate the heavy tasks of workers, which is beneficial to our production and life.
Keywords: injection molding machine; Manipulator; Automatic feeding; PLC; Pneumatic
目录
摘要 Ⅰ
第一章 绪论 8
1.1自动进料装置的发展过程及趋势 8
1.2课题的研究背景与意义 8
1.3课题主要内容 9
第二章 给料装置 9
2.1给料装置的种类和特点 9
2.2工厂所用给料装置 10
第三章 注塑机给料装置设计 11
3.1 机械手的组成与分类 11
3.2机械手的手部结构方案 13
3.3机械手的手臂结构方案 13
第四章 主传动运动系统设计 14
4.1机械手的驱动结构方案 14
4.2传动系统设计 14
4.2.1手腕自由度 14
4.2.2手腕的驱动力距计算 14
4.2.3手部钳式夹取设计 15
4.2.4手臂升降/伸缩结构 16
4.3导轨设计 16
1.龙门支架2.X轴3.Y轴 17
第五章 硬件选型 18
5.1伺服电动机的选型 18
5.2传感器选型 19
5.3触摸屏选型 20
第五章 给料行程程序设计 22
6.1 SIMATIC PLC 22
6.1.1PLC特点 22
6.1.2指令介绍 23
6.2 s7-200PLC与威纶通触摸屏通信 24
6.3注塑机给料装置任务流程 26
结论 27
致谢 27
参考文献 28
附录 29
第一章 绪论
1.1自动进料装置的发展过程及趋势
目前，自动给料系统的发展状况可谓是非常先进，可以满足各式各样的工业自动化生产的要求。自动给料系统可以实现对原材料的自动分拣、计量分配、自动上料等功能。其中，机器人自动给料系统的技术应用最为广泛，其可以精准无误地完成各种特定的操作，可以大大提高生产效率，并减少劳动力成本。此外，自动给料系统也在结构设计上有了很大的进步与提升，使得设备更加紧凑节约，更具有灵巧性，可以满足各种设备的不同生产需求。另外，自动给料系统也在控制技术PLC方面进行了很大的改进，使得生产设备更加可靠耐用，上手操作变得更加便捷，从而可以使用户可以更加快捷地完成各种自动化机械上的生产任务。总的来说，自动给料系统的发展情景非常优秀，可以满足各种工业智能自动化生产的需求。此技术的发展也将推动国内自动给料系统的发展，从而促进与提高自动化生产的普及。
1.2课题的研究背景与意义
现代的工业技术正在从传统自动化生产走向智能化整合的道路上，物联网技术也在逐步融合到各行各业的生产生活当中，工业4.0概念的最终目地也是完成工业智能化升级，“十九大“的召开更是再一次着重提及了工业智能化改造这一重点项目。智能化的给料系统如今已是现代注塑机改造进程中不可缺少的一部分，很久以前的注塑机的生产加工都是用人工的方式进行生产加工，这样的生产生活方式不仅安全保障系数低而且经济效益极其低下，随着高智能化科技、市场经济的发展，国内外的竞争的日益激烈，如今注塑机产业面对饱和的压力越来越大，它的经营与发展必会面对劳动力的缺乏以及人工成本的增加等一系列问题，传统的人工给料方式已经完全不能满足普通注塑机的基本给料需求。
1.3课题主要内容
此次课题所设计的给料装置是专门应用于注塑机上的装置。本论文是根据注塑机的基本参数设计了夹取式机械手用来给料，确定了机械手的导轨和自由度等机械参数，并通过这些参数得出其在运动过程中的转动力矩等，最后再用这些数据来设计出一个机械手臂用来实现注塑机的自动给料这一过程。此次论文的完成，也将为“自动给料装置”的后期平台创造和完善优化给予了很多参考经验，同时经过这类项目的开发实践，也能够使我的机械制造与自动化知识快速与工程实际结合，进一步提高我的工程动手操作能力。
本课题将要完成的主要任务如下:
1.设计一只注塑机专用机械手，专门用来给注塑机进行给料；
2.选取机械手基座的导轨和自由度；
3.完成机械手的手部、手臂等部件的设计与仿真。
参考文献
[1]王佞.液压驱动机械臂设计及其仿真研究[D].北京:华北电力大学,2011.
[2]杨军.变抓取力欠驱动机械手控制系统研究[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2008.
[3]薛晴.基于PLC和电量传感器的大工业用户无线监测控制系统设计[D].太原:太原理工大学,2021.
[4]周鹏.基于PLC控制器的气动机械手设计[J].机床与液压，2018，46(13).
[5]顾宇辉.基于PLC的气动机械手控制系统设计[J].南方农机，2019,50(17).
[6]齐爱霞.气动机械手臂的关键技术特点及控制方式研究[J].农机使用与维修，2019(7).
[7]邓瑜，张闯开.气动机械手控制系统设计分析与研究[J].内燃机与配件，2020(8).
[8] 赵璐，陈冰.基于PLC的气动机械手控制系统研究分析[J.南方农机，2019，50(6).
[9]赵忠玉，王得宏.基于单片机控制的气动机械手设计与研究[J].现代制造技术与装备，2020.
[10]周晓娟，台畅.基于PLC的四自由度气动机械手控制系统设计研究[J].中国设备工程，2022.
