自动扒渣机械手控制系统研究

论文摘要

随着科技水平的提高,冶金行业不断进行自动化改造和结构升级。国内冶金行业的大部分企业工人的工作环境恶劣且效率低下,因而机器人自动化应运而生。本课题研究运用机器人技术解决铝液浇铸生产线中铝液废渣自动清除的问题。本文主要对基于“PLC（可编程逻辑控制器）+变频器+交流异步电机”的控制系统进行了研究。文中首先对铝液浇铸机械手的组成、应用状况以及发展趋势进行了论述。然后对铝液浇铸机生产线的基本概况进行了介绍,通过对自动扒渣机械手控制流程的分析明确了自动扒渣机械手的功能需求和动作流程,提出了自动扒渣机械手的结构方案。运用AUTO CAD和CATIA设计软件,完成自动扒渣机械手的零部件设计和自动扒渣机械手的三维模型建立。为降低成本,机械手控制系统采用以西门子公司S7-200 PLC为主控制器,普通交流异步电机与变频器作为执行单元的控制方案。最后完成了PLC的硬件接线和运动控制程序的开发与调试。目前,该自动扒渣机械手已经在铝铸件生产企业应用运行。使用结果表明,本文采用的“PLC+变频器+交流异步电机”控制系统方案能满足铝液废渣自动清除要求,并具有可靠性好、成本低的特点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究的目的及意义
• 1.3 扒渣机器手概述
• 1.4 本文主要内容
• 2 自动扒渣机械手总体方案设计
• 2.1 浇铸机生产线概况
• 2.2 自动扒渣机械手的功能分析与动作流程
• 2.3 自动扒渣机械手总体设计方案选择
• 2.4 本章小结
• 3 自动扒渣机械手机械结构
• 3.1 自动扒渣机械手机械总体设计
• 3.2 自动扒渣机械手X 方向机械结构
• 3.3 自动扒渣机械手Z 方向机械结构
• 3.4 本章小结
• 4 自动扒渣机械手控制系统硬件设计
• 4.1 控制系统总体介绍
• 4.2 控制系统PLC 控制器
• 4.3 控制系统电源
• 4.4 控制系统传感器
• 4.5 控制系统操作界面
• 4.6 控制系统执行单元
• 4.7 控制系统驱动装置
• 4.8 控制系统PLC 与上位机通信接口
• 4.9 控制系统电气控制柜
• 4.10 控制系统电气抗干扰措施
• 4.11 本章小结
• 5 自动扒渣机械手控制系统软件设计
• 5.1 PLC 编程
• 5.2 系统主控制程序设计
• 5.3 自动循环控制程序设计
• 5.4 手动控制程序设计
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间发表学术论文目录