基于PLC的机械手自动送料系统设计
摘要：本论文旨在探讨并设计一种基于可编程逻辑控制器（PLC）的机械手自动送料系统，以应对现代工业玻璃生产中对自动化和效率的迫切需求。该系统的设计旨在提高生产线的自动化程度，减少人工干预，从而提高生产效率和降低成本。首先，论文介绍了自动送料系统的背景和意义，指出了自动化生产线在提升工业生产效率和质量方面的重要作用。随后，详细描述了系统的整体设计思路、硬件组成和软件程序设计，包括传感器模块、PLC控制器、执行机构（机械手）和人机界面（HMI）等关键组件。在系统设计方面，强调了系统稳定性、可靠性和灵活性的重要性，以确保系统能够在各种工作环境下稳定运行并适应不同的生产需求。
关键词：PLC，机械手，自动送料，系统设计
Design of automatic feeding system of manipulator based on PLC
Abstract:This paper aims to discuss and design an automatic feeding system of manipulator based on programmable logic controller (PLC), in order to meet the urgent needs of automation and efficiency in modern industrial production. The system is designed to increase the automation of the production line and reduce manual intervention, thereby increasing production efficiency and reducing costs. Firstly, the paper introduces the background and significance of automatic feeding system, and points out the important role of automatic production line in improving industrial production efficiency and quality. Then, the overall design idea, hardware composition and software program design of the system are described in detail, including sensor module, PLC controller, actuator (manipulator) and human-machine interface (HMI) and other key components. In terms of system design, the importance of system stability, reliability and flexibility is emphasized to ensure that the system can operate stably in various working environments and adapt to different production needs.
Key words: PLC, manipulator, automatic feeding, system design
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题背景 1
1.2课题研究的目的及意义 2
1.3国内外技术现状及发展趋势 3
1.4设计的研究内容 5
第二章机械手控制单元的方案设计 6
2.1机械手组成结构设计 6
2.1.1 吸盘设计与材料选择 6
2.1.2驱动方式与安全考虑 6
2.1.3 电机驱动与双重安全机制 6
2.1.4 结构与功能图示 7
2.1.5 总结 8
2.2 系统框架及工艺要求 8
第三章 硬件的选型分析 9
3.1 PLC的选型 10
3.2电机的选型 13
3.3 空压机的选型 15
3.4 电磁阀的选型 17
3.5 传感器的选型 18
3.6 主电路设计 20
第四章软件的设计 22
4.1机械手单元的控制流程 22
4.2 博图软件介绍 23
4.3梯形图编写 24
第五章 机械手系统组态设计 28
5.1 人机界面设计 28
5.2 系统的仿真 29
第六章 结论 31
致 谢 32
参考文献 33
毕业设计附录目录 34
第一章 绪论
1.1选题背景
随着全球工业自动化技术的快速发展，机械自动化在提升工业生产效率和安全性方面起到了至关重要的作用。特别是在我国的钢铁制造业中，机械手的应用已成为推动行业现代化的重要力量。我国的钢铁产量长期居世界首位，高效的生产流程离不开精密的机械自动化技术。本次介绍的机械手应用主要针对钢铁行业的炉料搬运，这一环节是钢铁生产中的关键步骤。
我国的钢铁产业链在近年来持续发展，从2015年开始，钢铁企业开始大规模引入机械手技术，以提升搬运效率并减少工人的劳动强度。2019年我国的粗钢产量已经达到了1亿吨，显示了巨大的生产能力和行业的发展潜力。随着技术的进步，机械手的引入不仅提高了生产效率，还大大降低了工作场所的事故率。事故的主要原因包括手动搬运中的操作失误以及设备的机械故障。在使用机械手进行炉料搬运时，可以通过精确的控制系统来避免超载和操作错误，从而减少事故的发生。市场规模统计图如图1-1所示。
然而，传统的接触器控制系统在复杂和高负载的运行环境中容易发生故障，一旦出现问题，修复时间长，影响生产效率。因此，现代钢铁工业越来越多地采用先进的传感器和自动化控制系统，这些系统能更好地适应高负荷环境，提高机械手的运行可靠性和效率。除此之外，实时的可视化监控系统也被引入，使操作者能够实时监控搬运过程，确保操作的精确性和安全性。
参考文献
[1]杨学坤。电气自动化中的PLC控制系统的应用[J].南方农机，2020,50（01）：164.
[2]倪昊文。PLC技术在电气工程自动化PID的应用[J].南方农机，2020,50（01）：177.
[3]梁新平。基于PLC的消防控制系统软件设计[J].电子设计工程，2021,27（02）：109-112.
[4]倪骏程。PLC技术在电气设备自动化控制中的应用[J].电子制作，2022（02）：82-83.
[5]程欢，蔡振宇，赵巧荣。基于PLC和HMI的控制系统开发与应用[J].电子测试，2022（01）：37-38+7.
[6]赵江涛。PLC在电气自动控制中的应用实践[J].科技风，2024（04）：61.
[7]马剑。机电一体化系统中PLC的应用研究[J].科技风，2023（04）：76.
[8]谢东辰，郭胜东，朱振江。PLC技术中变频器电气工程自动化中应用[J].科技风，2021
[9]刘守操.可编程序控制器技术与应用[M].北京:机械工业出版社,2022.
[10]陈良银。基于PLC与HMI程序设计的系统设计[J].设备管理与维修，2022（01）：111-113.
[11]汤雅楠。PLC技术在电气工程及其自动化控制中的运用分析[J].南方农机，2022,50（01）：161.
