机器人课程设计说明书

课程设计说明书设计名称：机器人课程设计题目：自动分货机学生姓名：专业：机械设计制造及其自动化班级： 13机械3班学号：指导教师：日期： 2016 年 1 月 15 日课程设计任务书机械设计制造及其自动化专业 13 年级机械3 班一、设计题目自动分货机二、主要内容利用德国慧鱼公司的“智能创意教具”模型，设计、装配出较有创意的机构或机械设备模型，使用可编程控制器PLC编写控制程序，实现对模型工作状态的正确控制。

三、具体要求1．查阅资料，复习先修课程（如：机电传动控制，数控技术、机械原理、机械设计等）；2．熟悉慧鱼模型组件，设计装配出较有创意的机构模型；3．学习可编程控制器PLC相关内容；4．编制ＰＬＣ控制程序，实现对模型的正确控制；5．整理和撰写设计说明书（不少于1500字，图表除外）。

四、进度安排本课程设计的计划时间为2周，按10个工作日计算，进度安排如下：1、查阅资料，熟悉模型组件，设计装配出较有创意的机构模型2天2、学习可编程控制器PLC相关内容2天3、完成机械模型与PLC的接线设计，编制控制程序3天4、完成整体调试0.5天5、撰写设计说明书2天6、验收及其它0.5天五、完成后应上交的材料1．设计说明书1份，主要内容如下：●课程设计的主要内容和任务；●机构模型的原理图（或实体图），以及模型的工作原理；●机械模型与PLC的接线设计，PLC的程序设计；●结论及心得体会；●参考文献。

2．将设计程序和模型图片，或模型工作过程的录像（最佳）整理好，刻录光盘统一上交。

六、总评成绩指导教师签名日期年月日系主任审核日期年月日目录一、自动分货机的设计简介 (1)1.1 主要内容 (1)1.2任务分析 (1)1.3设计理念 (1)二、自动分货机的设计流程及工作原理 (2)2.1总体工作流程 (2)2.2 进料检测部分 (2)2.3履带传送与颜色检测部分 (3)2.4升降机的升降部分 (4)2.5 卸料板部分 (5)2.6 灯光部分 (5)三、PLC系统控制的工作原理 (6)3.1 PLC在慧鱼接口板的接线 (6)3.2 PLC对模型的接线 (6)3.3 PLC的控制程序 (7)3.4 PLC与模型的调试 (10)四、结论及心得体会 (13)五、参考文献 (14)一、自动分货机的设计简介1.1 主要内容利用德国慧鱼公司的创意模型设计、装配出有创意的机构或机械设备模型，在模型完成之后应用PLC（可编程控制器）编程以及对程序的调试最终能完成对模型的各种功能的控制和模型的各种实现功能。

1.2任务分析学习机械机构，机械原理，自动分炼机原理，自动生产线原理，PLC的命令运用和基本知识，收集各种慧鱼模型的知识来设计出有创意的慧鱼机械模型，运用PLC 的编程软件来实现设计的慧鱼模型来进行各种机械运动。

1.3设计理念运用慧鱼模型和PLC应用，进行设计出慧鱼模型各个部分，在设计的自动分货机中，运用PLC进行对自动分货机的各种状态，在模型中设计出一个按钮来进行对物料的分配方法，在模型设计中有两层来进行物料存放，通过传感器进行红色和黑色的物料的判别，从而进行分配物料的分配，在物料进来时先通过光电传感器进行对物料的识别，（以初始状态为例：黑色物料放在上层储物层，红色放在原始储物层）如果有物料进入，光电传感器就有反应，进而控制挡板的打开来卸货，从而起到了一个卸货的保护状态，如物料已经通过挡板落到履带传送时，履带会带物料送到卸料板上面，通过光敏传感器时，如放下的是黑色物料，则会产生反应，升降机会把物料送到上层，然后，卸料会运动上升把物料卸到储物板上，卸料完成后，卸料板会复位，和升降也会复位，在复位过程中如果有物料进来也不会送料的，必须要复位成功后才可以进行送料，从而避免物料输送出错问题，在挡料系统，升降系统和卸料系统工作时都会触动信号灯，从而可以判断出各系统的正常运行，自动分货机共有四种状态，设计用一个按钮来进行四种状态的切换，初始状态是黑色物料在上层，红色物料在原此层，按切换按钮一次，切换到第二状态，第二状态是黑色和红色都在原此层卸料，从而进行了物料的全部卸货到原此层，再按一次，切换到第三状态，第三状态是黑色和红色都在上层卸料，从而进行了物料的全部卸货到上层，再按一次，切换到第四状态，第四状态是和初始状态相反，黑色物料在原始层卸料，红色物料在上层卸料，如果再按一按钮，状态切换到初始状态，从而进行了状态的循环，在此设备不仅可以有效和精准的分配物料并且可以根据使用者的需求来选择自己需要的状态来运行设备。

二、自动分货机的设计流程及工作原理2.1总体工作流程设计的模型，分四个流程来实现，总流程是在物料进入分货机时，开始触动光电传感器，然后经过履带输送到分货梯中进而实现分货，顺序为：① 检测物料挡料板运动机构 ② 履带运输机构 ③ 升降机运动机构 ④ 卸料板运动机构 ⑤信号灯运用，共五部分，自动分货机模型图如图1所示图1 模型实体图1、进料检测部分2、履带传送与颜色检测部分3、升降机部分4、卸料板部分 2.2 进料检测部分如图2所示，其工作原理是当光电传感器3检测到有物料进入到进料口时，会控制电机M I 5正转传动，通过减速器减速带动挡料板2会往后退放下物料，当挡料板2顶到限位开关1后，电机M I 5反转传动，通过减速器减速带动挡料板2会运动回初始状态，当顶到限位开关后，停止电机M I 5 停止，让挡料板复位到初始状态。

1234图2 进料检测部分1、限位开关2、挡料板3,、光电传感器4、减速器5、电机M I2.3履带传送与颜色检测部分如图3与图4所示，物料通过后，落在输送带上面，电机M II 3正转传动，通过减速器2减速带动传动齿轮1经过传动轴6来带动履带5运转，当物料经过传感器7时会识别物料的颜色（不同的颜色会在不同的储物层卸料）。

图3 履带输送部分1、传动齿轮2、减速器3、电机M II4、挡板5、履带6、传动轴图4 颜色检测部分7、光敏传感器 8、红色灯光2.4升降机的升降部分如图5所示，其工作原理是当物料通过履带输送到卸料板时，通过传感器识别到的颜色经过PLC（可编程控制器）的程序来实现物料的分放，电机M III3正传传动通过减速器2减速带动卸料板上升到限位开关1时停止上升来卸料，卸料完成后再会到初始层碰到限位开关2时停止电机M III3运转。

7图5 升降机部分1、上限位开关2、初始限位开关3、电机M III4、减速器5、初始储料架6、上储料架7、齿条2.5 卸料板部分如图6所示，工作原理是当物料放在卸料板上，达到要求后，卸料板的电机M IV 7传动，通过减速箱减速推动推杆4当顶到上限位开关1时卸料完成后，使电机M IV 7反转下降会复位到初始状态。

图6 卸料机构1、上限位开关2、固定梁3、下限位开关4、推杆5、减速器6、卸料板7、电机M IV2.6 灯光部分如图7所示，在模型的最顶部有一个信号灯，此信号灯的工作是由进料部分，升降机的升降部分和卸料板的卸料部分工作时，信号灯就会亮，从而可以检测到整系统是否可以正常的运行。

图7 灯光部分1、信号灯三、PLC系统控制的工作原理3.1 PLC在慧鱼接口板的接线选用PLC（可编程控制器）的型号是三菱的FX2N-32MR，由于模型的电机供电为9V所以，必须在慧鱼接口板中的9V电源接到PLC的Y端的COM端中，在PLC中有四COM端，由于要实现电机的正反转，所以，在接线时必须要有COM端接到电原的正反端上。

3.2 PLC对模型的接线如表1所示的PLC接线说明按图8中的PLC与模型的接线图接线，PLC对模型的限位开关、传感器和电机的接线为，如图8所示电机实现正反转必须在电机的两个输入点上接两条线，由PLC的编程来控制启动各相关的Y触点来实现电机的正反转，在图8中PLC的X端的接线方法为，所有的开关，传感器都要有一条线接到X 端的COM端中，另一条线接到PLC的X端中，当开关和传感器一有反应就会触动X 端的触点，从而有信号输入到PLC中，实现控制。

表1 PLC接线说明图8 PLC与模型接线图3.3 PLC的控制程序按3.2 PLC对模型的接线完成后，在PLC编程软件中编程的程序如下复位所有状态当进料部分、升降部分和卸料部分运动时就会触动信号灯的亮起。

当感应到黑色计数器C2会计数一次让所有的C2常开闭合常闭断开。

当挡料板复位后，履带开始运行。

升降机上升。

初始状态。

第二级状态。

第三级状态。

当上升到上限位开关时，会停止上升并且开始运行卸料板进行卸料。

卸料板碰到限位开关时停止卸料，并且复位到初始状态。

3.4 PLC 与模型的调试运用PLC 控制模型前，首先对程序进行一次模拟的调试，当程序调试好之后，在通过PLC 控制模型的各个部分来进行调试，在调试过程中，必须先从模型的第一部分的进料部分与PLC 控制的调试，把物料放进进料口，光电传感器有反应后，PLC 的X 端输入端的X1有反应，如有反应并且实现挡料板后退碰到限位为开关X11后成功进料，挡料板会回到初始状态X10有反应后会停止就证明PLC 能够成功控制进料检测部分。

第二部分是PLC 控制履带输送与颜色选择的调试，物料经过传感器是会识别黑色与红色，到达第三部分会跟状态来分放物料，如图9所示为初始状态，初始状态为程序黑色物料卸到上层，红色物料卸到初始层。

按一下状态开关会触动X17的触点转换到第一状态，如图10所示为第一状态设计的程序是黑色物料与红色卸料完成后，升降机下降。

在初始层卸料。

第二级状态 初始状态碰到初始限位开关，升降机下降停止。

物料卸到初始层。

再按一下状态开关，转换到第二状态，如图11所示为第二状态设计的程序是黑色物料与红色物料卸到上层。

再按一下状态开关，转换到第三状态，如图12所示为第三状态设计的程序是黑色物料与红色物料卸到上层。

如果再按行程开关一次就会返回初始状态。

最后对整个程序进行整体调试。

图9：初始状态流程图图10：第一状态流程图 检测黑色 检测红色原始层放红色 原始层放黑色图11：第二状态流程图图12：第三状态流程图 检测黑色 检测黑色 检测红色检测红色上层放红色 上层放红色上层放红色 原始层放黑色四、结论及心得体会在这两周的课程设计中，我在开始课程设计时对课程设计的相关资料在网上和图书馆查找了一些资料，对机械设计，机械原理，PLC程序与命令的运用和慧鱼创意模型的相关资料都认真的复习。

在最开始我们在塔建模型时遇到很多意见不一的问题，所以开始我们第一天先每个人先建一个自己的模型，第二天在那个模型比较好在从好的那个模型继续改进，我们就选择搭建一个分货的流水线这样不仅可以运用到各种的传感器并且还与以后分货设备有关联，在塔建模型过程遇到很多零件不足，导致我们事先想好的部分要不断的修改，最后模型分四个部分组合，第一部分是进料检测部分，第二部分是履带传送与检测部分，第三部分是升降机部分，第四部分是卸料板部分到了第三天上午把模型继续加固后，检测所有的运行部分是否能够正常的运行。