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PLC机械手操作控制系统

PLC机械手操作控制系统
PLC机械手操作控制系统

摘要

在现代工业中,生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等。已经随处可见。同时,现代生产中,存在着各种各样的生产环境,如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等,这写恶劣的生产环境不利于人工进行操作。

工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术,是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物。并以为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和身效益的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合,应用得更为广泛。在我国,近几年来也有较快的发展,并取得一定的效果,受到机械工业和铁路工业部门的重视。

机械手是在自动化生产过程中发展起来的一种新装置。广泛应用于工业生产和其他领域。PLC已在工业生产过程中得到广泛应用,应用PLC控制机械手能实现各种规定工序动作,对生产过程有着十分重要的意义。论文以介绍PLC在机械手搬运控制中的应用,设计了一套可行的机械手控制系统,并给出了详细的PLC程序。设计完成的机械手可以在空间抓放、搬运物体等,动作灵活多样。

整个搬运机构能完成四个自由度动作,手臂伸缩、手臂旋转、手爪上下、手爪紧松。关键词:可编程控制器,PLC,机械手操作控制系统.

目录

第一章概述 (1)

1.1 PLC控制系统 (1)

1.1.1 PLC的产生 (1)

1.1.2 PLC的特点及应用 (2)

1.2 选题背景 (3)

1.2.1 机械手简介 (3)

第二章PLC控制系统设计 (6)

2.1 总体设计 (6)

2.1.1 制定控制方案 (6)

2.1.2 系统配置 (6)

2.1.3 控制要求 (9)

2.1.4 控制面板 (12)

2.1.5外部接线图 (13)

2.2.2 手动方式状态 (16)

2.2.3 回原点状态转移图: (19)

2.2.4 自动方式状态 (19)

第三章控制系统内部软组件 (21)

3.1内部软组件的概述 (21)

3.1.1 输入继电器 (21)

3.1.2 输出继电器 (21)

3.1.3 辅助继电器 (22)

3.1.4 状态组件 (23)

3.1.5 定时器 (23)

致谢........................................................................................................... 错误!未定义书签。参考文献 (24)

第一章概述

1.1 PLC控制系统

可编程控制器是以微处理器为基础,综合计算机技术,自动控制技术和通讯技术而展起来的一种新型工业控制装置,它将传统继电器控制技术和现代计算机信息处理两者的优点结合起来成为工业自动化领域中最重要,应用最多的控制设备,并已跃居工业生产自动化三大支柱(可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造)的首位。

可编程控制器(简称PLC)是在继电器控制和计算机技术的基础上开发了出来,并逐渐发展成以微处理器为核心,集计算机技术、自动控制技术及通讯技术于一体的一种新型工业控制装置。

可编程控制器以其可靠性高,组合灵活,编程简单,维护方便等独特优势被日趋广泛应用于国民经济的各个控制领域,它的应用深度和广度已成为一个国家工业先进水平的重要标志。

由于早期的可编程控制器只是用来取代继电器控制执行逻辑运算、计时、计数等顺序控制功能,因此人们称之为可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC。

1.1.1 PLC的产生

PLC是在激烈的市场竞争中产生的,20世纪60年代么末,美国汽车制造业竞争激烈。为适应生产工艺不断更新的需要,美国通用汽车公司(GM)对控制系统提出要求为:(1)能替代由各种继电器、定时器、接触器及其主令电器等按一定的逻辑关系用导线连接起来的控制系统,由传统的继电——接触器控制,它简单易懂,价格低廉,能够满足生产工艺改动频繁的需要;(2)编程简单;(3)模块式结构;(4)输入、输出电压为交流115V(美国标准),输出能直接驱动继电器和电磁阀;(5)抗电磁干扰强;(6)具有数据通信功能。就是把继电——接触器控制的优点与计算机的功能齐全、灵活性、通用性强的特点结合起来,用计算机的编程软件逻辑易于修改来代替继电——接触器控制的硬接线逻辑不易

修改。美国数字设备公司(DEC)在1969年根据上述要求,研制出世界上首台可编程控制器,并在美国通用汽车公司的汽车装配现上应用成功,实现了生产装配线的自动控制。

1.1.2 PLC的特点及应用

PLC能适应工业现场的恶劣环境,可靠性高(平均无故障工作时间可达数万小时,甚至十几万小时)。在工业生产中一般要求控制设备具有很强的抗干扰能力(例如:抗振频率《=16HZ,振幅为3mm;工作温度为10~55摄氏度;湿度为35%~90%RH,无凝结)。而PLC 在这方面由独到之处:硬件上采用光电隔离装置以防止输出对输入的反馈干扰;采用屏蔽措施防止空间电磁干扰(对高频干扰信号起到良好的抑制作用,抗干扰强度为:峰值《=1000V,脉宽为10us的矩形波》;设置滤波环节,以消除外部干扰和各模块之间的影响;采用连锁及互锁控制、自诊断电路和模块式结构等措施,以提高硬件的可性及模块的互换性;在软件上采用了故障自检测、自诊断等措施。

PLC软件简单易学。它用梯形图编程语言编程,类似于继电器控制线路图。

1. PLC使用方便。PLC品种繁多,系统扩展灵活。它采用积木式结构,具有各种I/O 模块和A/D、D/A模块等,便于根据需要配置成各种不同规模上的分布式或集中式的控制系统。PLC的端子上接相应的输入、输出信号线即可,使用非常方便。当控制要求改变时,要变更控制系统的功能,可用编程器修改程序。同一PLC装置还可用于不同的受控对象,只是输入、输出组件和应用的软件不同而已。PLC的输入、输出可直接与电压为交流220V 或直流24V的强电相连,并有较强的带负载能力(如继电器输出电流为2A)。

2. PLC体积小,重量轻,便于安装。它还配有自检和监控功能,能检测出自身的故障,并随时显示给操作人员:能动态地监视控制程序的执行情况,为现场的调试和维护提供了方便,此外由于接线少,维修时之需更换插入式模块,维护方便。

3. PLC的应用范围广阔,目前已经应用于汽车装配、数控机床、机械制造、电力石化、冶金钢铁、交通运输、轻工纺织等各行业。归纳起来,主要应用有5个方面:(1)开关量逻辑控制:即代替继电——接触器控制系统,如冶金行业中的高炉上料系统,轧钢机、连铸机、飞剪等的控制系统;机械工业中各种自动生产线、自动加工机床、机械手、龙门羡铣床等的控制;轻工业中的注塑机、包装机、食品机械的控制以及日常生活中的电梯控制等;化工行业重的各种泵、电磁阀的控制等。(2)模拟量过程控制:各种生产规程的自动控制中对温度、压力、流量等连续变化的模拟量进行的监测、调节控制。;(3)

机械件位置控制:主要是指PLC使用专用的位置控制模块来控制逼近电动机或伺服电动机,从而实现对各种机械构建的运动控制,如控制构件的速度、位移、运动方向等。PLC 的位置控制典型应用有:及其人的运动控制、机械手的位置控制、电梯运动控制等;PLC 还可与计算机数控装置组成数控机床,以数字控制方式控制零件的加工、金属的切削等,实现了告警度的加工。(4)现场数据采集处理::数据处理通常用于诸如柔性制造系统、机器人和机械手的控制系统等大、中型控制系统中;(5)通信联网、多级控制:PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机之间通信,要采用其专用通信模块,并利用RS——232C或RS——422A接口,用双绞线或同轴电缆或光缆将他们练成网络。由一台计算机与多台PLC组成的分布式控制系统进行“集中管理、分散控制”,建立工厂的自动化网络。PLC还可以连接CRT显示器或打印机,实现显示和打印。

1.2 选题背景

1.2.1 机械手简介

随着工业生产自动化程度的不断提高,制造系统的飞跃发展,自80年代柔性制造系统进入实用阶段以来,使机械加工的面貌发生了质的变化,随着柔性制造技术、计算机辅助技术和信息技术的发展,当今机械加工业已进入全盘自动化的时代,然而,装配技术远落于加工技术,两者已形成了明显的反差,装配工艺已称为现代化生产的薄弱环节,现代制造技术的发展已使传统的手工装配工艺面临严峻的挑战,因此,发展机械手进行装配势在必行并日趋柔性化发展,工业机械手被越来越多的应用在涂漆、包装、焊接、装配等生产环节来代替人工完成恶劣环境下的劳动。

图1 机械手搬运机构

机械手就是能模仿任何手臂的某些动作功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化,能在有害环境下操作以保护人身安全,因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和源自能等部门。

机械手主要有手部和运动机构组成,手部是用来抓持工件(或工具)的部件。根据被抓持物件的形状、尺寸、重量材料和作业要求而有多种结构形式,如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构使手部完成各种机械转动(摆动)或移动或复合运动来实现规定的动作,改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降和伸缩、旋转和独立等运动方式称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体,需要六个自由度。自由度是机械手设计的关键参数,自由度越多,机械手的灵活性越大,通用性越广,其结构也越复杂。一般专用机械手有2~3个自由度

机械手的种类,按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手;按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种;按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。

机械手常用作机床或其他机器的附加装置,如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件,在加工中心中更换刀具等,一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人

来直接操作,如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也称为机械手。

机械手可在空间抓放物体,动作灵活多样,适用于可变换生产的中、小批量自动化生产。

机械手势工业控制领域中经常用到的一种控制对象,应用PLC控制机械手实现各种规定的工序动作,可以简化生产线路,节省成本,提高生产效率。在自动装配生产线上,机械手往往势必不可少的设备。它模拟人和手臂的部分动作,按预定的程序、轨迹和要求,实现抓取、搬运和装配。在减轻人的劳动强度,提高装配质量和装配效率方面的效果是显而易见的。

第二章PLC控制系统设计

2.1 总体设计

2.1.1 制定控制方案

(1)为机械手控制系统制定如下控制方案:

(2)用初始状态设定来决定控制系统的自动运行和手动运行方式;

(3)在初始状态设定后,系统自动进入所设置的运行方式。

(4)系统在非自动运行方式允许分别设置。

(5)系统在任何时刻都可以通过按下急停开关来是系统停车。

2.1.2 系统配置

机械手自动操作系统为单机控制系统。PLC的输入点,有上限位开关、下限位开关、左…等,包括启动、停止按钮,一共17点;输出点 5点。

1. 搬运机构

手爪提升气缸:提升气缸采用双向电控气阀控制,气缸伸出或缩回可任意定位。

磁性传感器:检测手爪提升气缸处于伸出或缩回位置。(接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”)

手爪: 抓取物料由单向电控气阀控制,当单向电控气阀得电,手爪夹紧磁性传感器有信号输出,指示灯亮,单向电控气阀断电,手爪松开。

旋转气缸:机械手臂的正反转,由双向电控气阀控制。

接近传感器:机械手臂正转和反转到位后,接近传感器信号输出。(接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”、黑色接输出)

双杆气缸:机械手臂伸出、缩回,由双向电控气阀控制。气缸上装有两个磁性传感器,检测气缸伸出或缩回位置。(接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”)

缓冲器:旋转气缸高速正转和反转到位时,起缓冲减速作用。

2. 气动原理

本装置气动主要分为两部分:一、气动执行元件部分有单出杆气缸、单出双杆气缸、

旋转气缸。二、气动控制元件部分有单控电磁换向阀、双控电磁换向阀、磁性限位传感器。

图2气路原理图

1)气缸电控阀使用

图3 气缸示意图

注:气缸的正确运动使物料分到相应的位置,只要交换进出气的方向就能改变气缸的伸出(缩回)运动,气缸两侧的磁性开关可以识别气缸是否已经运动到位。

图4 双向电磁阀示意图

注:双向电控阀用来控制气缸进气和出气,从而实现气缸的伸出、缩回运动。电控阀内装的红色指示灯有正负极性,如果极性接反了也能正常工作,但指示灯不会亮。

图5 单相电磁阀示意图

注:单向电控阀用来控制气缸单个方向运动,实现气缸的伸出、缩回运动。与双向电控阀区别在双向电控阀初始位置是任意的可以随意控制两个位置,而单控阀初始位置是固定的只能控制一个方向。

2)气动手爪控制图:

图中手爪夹紧由单向电控气阀控制,当电控气阀得电,手爪夹紧。当电控气阀断电

后手爪张开。

图6 手爪控制示意图

2.1.3 控制要求

(1)机械手的上升和下降,左移和右移的执行结构均采用双线圈的二位电磁阀驱动液压装置完成,每个线圈完成一个动作。

(2)抓紧和放松由单线圈二位电磁阀驱动液压装置完成,线圈通电时执行抓紧动作,线圈断电时执行放松动作。

(3)机械手的上升、下降、左移、右移动作均由极限开关控制

(4)抓紧动作由压力继电器控制。当抓紧时,压力继电器动合触点闭合,放松动作由定时器控制。

搬运机械手控制系统示意图如下所示:

图7 机械手控制系统示意图

机械手每个工作臂上都有上、下限位和左、右限位开关,而其夹持装置不带限位开关。一旦夹持开始,定时器便会启动,定时器结束,夹持动作随即完成,机械手到达B 点后,将工件松开的时间也是由定时器控制的,定时器结束时,表示被抓工件已松开。

其示意图如下所示:

图8 机械手控制系统示意图

机械手一个周期内的工作过程如下所示:

第一步:按下启动按钮,机械手开始从原点下降,碰到下限位开关X1接通,下降停止,第一步工作完成。

第二步:定时器接通开始工作,机械手开始夹紧工件,定时1s结束,夹紧完成,第二步工作完成。

第三步:机械手开始上升,上升到顶部时,碰到上限位开关X2接通,上升停止,第三步工作完成。

第四步:机械手右移,至碰到右限位开关X3接通,右移停止。第四步工作完成。

第五步:机械手开始下降,下降到底时,碰到下限位开关X1接通,下降停止。

第五步工作完成。

第六步:定时器接通开始工作,机械手开始放松工件,定时1s结束,放松工件,工作完成。第六步工作完成。

第七步:机械手开始上升,上升到顶部,碰到上限位开关X2,上升停止。第七步工作完成。

第八步:机械手开始左移,直到左移到原点碰到左限位开关X4接通,左移停止。第

八步工作完成。于是机械手动作的一个周期结束。

机械手控制系统工作流程图如下所示:

图1——3

2.1.4 控制面板

图9 控制面板

由图10操作面板图可见,此机械手可分为三种控制方式:手动控制方式、自动控制方式、半自动(单周期)运行方式。

手动控制方式:用各自的按钮使各个负载单独接通或断开的方式,使按动回原点按钮时,被控制的机械自动向原点回归。

自动运行方式:连续运行,只要在原点位置按启动按钮,设备就连续循环运行,若中途按停止按钮,动作将继续到原点为止。

半自动运行方式:在原点位置按启动按钮后,设备就自动运行一个循环,并在原点停止;若在中途按动停止按钮设备就中断运行,再按动启动按钮,则将从断点处继续运行,回到原点自动停止。

表1 输入输出表

名称符号输入点名称符号输出点

下限位S14 X1 下降电磁阀KM1 Y0

上限位S15 X2 夹紧电磁阀KM2 Y1

右移限位S16 X3 上升电磁阀KM3 Y2

左移限位S17 X4 右移电磁阀KM4 Y3

上升S3 X5 左移电磁阀KM5 Y4

下降S4 X10

右移S5 X6

左移S6 X11

夹紧S1 X12

放松S2 X7

手动S12 X20

单步运行S9 X27

单周期S11 X23

自动S13 X24

原点S7 X25

启动S8 X26

停止S9 X27

2.1.5外部接线图

图10 PLC控制接线图

2.2 程序设计

2.2.1 初始状态设定

表2 具有连续编号的输入点

输入功能输入功能

X20手动X24全自动

X21回原点X25回原点启动

X22单步运行X26自动开始

X23半自动运行X27停止

S0:手动操作初始状态

S1:回原点初始状态

S2:自动操作初始状态

此指令的结果直接影响了M8040、M8041、M8042、M8047的状态,这条指令等效于图12所示电路。

M8042 为输入启动时的起始脉冲.

M8040 为禁止转移辅助继电器,此辅助继电器接通后就禁止所有状态转移,所以它ON状态总是出现在手动状态中.

M8047 为ON状态元件监控有效标志辅助继电器,当它为ON状态时,状态S0~S899中正在动作的状态号从最低号开始顺序存入特殊数据寄存器D8040~D8047,最多可存8个状态号

图11 初始化状态

根据操作面板所设,可将状态转移图分成四块:即自动方式状态、手动方式状态、回原点初始状态、初始化状态。如图12所示

对状态转移图中几处特殊辅助继电器即特殊功能说明如下:

1. M8044(原点位置条件):此元件在检测到原点时动作,它由原点的个传感器驱动,ON状态作为自动方式时的允许状态转移的条件。

2.M8041(状态转移开始)它是一个状态转移标志元件。当它为ON状态时,表示自动方式时从初始状态开始转移。

3.M8043(回原点完成)它是一个标志元件。当它为ON时,表示原点状态结束,会员店初始状态的状态元件S10~S19都将回零操作。

4.M8000(RUN)监控。只要RUN按钮动作,他就一直ON,用此信号来监控PLC的动作。

由初始状态设定可知该初始化电路状态为:

图 12 初始化电路

MANUAL OPERATION

0 LD X4

1 AND X2

2 ANI Y1

3 OUT M8044

5 LD M8000

6 FNC 60

X20

S20

S27

2.2.2 手动方式状态

图13 手动方式状态ZERO RETURN

13 STL S0

14 LD X12

15 SET Y1

16 LD X7

17 RST Y1

18 LD X5

19 ANI Y0

20 OUT Y2

21 LD X10

22 ANI Y2

23 OUT Y0

24 LD X6

25 AND X2

26 ANI Y3

27 OUT Y4

28 LD X11

29 AND X2

30 ANI Y4

31 OUT Y3

(RET)

32 STL S1

33 LD X25

34 SET S10

36 STL S10

37 RST Y1

38 RST Y0

39 OUT Y2

40 LD X2

41 SET S11

43 STL S11

44 RST Y3

45 OUT Y4

46 LD X4

49 STL S12

50 SET M8043

52 RST S12

(RET)

54 STL S2

55 LD M8041

56 AND M8044

57 SET S20

59 STL S20

60 OUT Y0

61 LD X1

62 SET S21

64 STL S21

65 SET Y1

66 OUT T0

K10

69 LD T0

70 SET S22

72 STL S22

73 OUT Y2

74 LD X2

75 SET S23

77 STL S23

78 OUT Y3

79 LD X3

80 SET S24

82 STL S24

83 OUT Y0

84 LD X1

85 SET S25

87 STL S25

89 RST Y1

90 OUT T1

K10

PLC控制的工业机械手设计

学院 课程设计说明书 题目:基于PLC控制的工业机械手 专业:机电一体化技术 班级: 学号: 姓名: 指导老师: 二○一○年十一月三日

摘要 机械手在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。它可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳动。可以实现生产的机械化和自动化,能在有害环境下操作以保护人身安全,因此被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 本文在纵观了近年来机械手发展状况的基础上,结合机械手方面的设计,对机械手技术进行了系统的分析,提出了用气动驱动和PLC控制的设计方案。采用整体化的设计思想,充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化。对物料分拣机械手的整体结构、执行结构、驱动系统和控制系统进行了分析和设计。在其驱动系统中采用气动驱动,控制系统中选择PLC的控制单元来完成系统功能的初始化、机械手的移动、故障报警等功能。最后提出了一种简单、易于实现、理论意义明确的控制策略。 通过以上部分的工作,得出了经济型、实用型、高可靠型工业机械手的设计方案,对其他经济型PLC控制系统的设计也有一定的借鉴价值。 关键词:机械手,气动控制,可编程控制器(PLC),自动化控制。

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毕业设计任务书 机电工程系机电一体化技术专业 学生姓名学号 一、毕业设计题目:PLC控制的工业机械手设计 二、毕业设计时间 2010 年11月1日至2010年 11 月 28日 三、毕业设计地点: 四、毕业设计的内容要求: 1、系统的电路原理图。 2、元器件的明细表。 3、毕业设计说明书包含工作原理、系统结构、控制过程、控制流程图机控制程序等,字数不少于6000字。 4、设计格式按照要求完成。 指导教师年月日

物料分拣机械手自动化控制系统设计

物料分拣机械手自动化控制系统设计 摘要 机械手在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。它可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳动。可以实现生产的机械化和自动化,能在有害环境下操作以保护人身安全,因此被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 本文在纵观了近年来机械手发展状况的基础上,结合机械手方面的设计,对机械手技术进行了系统的分析,提出了用气动驱动和PLC控制的设计方案。采用整体化的设计思想,充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化。对物料分拣机械手的整体结构、执行结构、驱动系统和控制系统进行了分析和设计。在其驱动系统中采用气动驱动,控制系统中选择PLC的控制单元来完成系统功能的初始化、机械手的移动、故障报警等功能。最后提出了一种简单、易于实现、理论意义明确的控制策略。 关键词:机械手;可编程控制器;自动化控制;物料分拣

目录 第一章前言 (1) 1.1研究的目的及意义 (1) 1.2主要研究的内容 (1) 第二章控制系统的组成结构和性能要求 (2) 2.1控制系统的组成结构 (2) 2.2控制系统的性能要求 (2) 第三章传感器的选择 (4) 第四章控制系统PLC的选型及控制原理 (6) 4.1 PLC控制系统设计的基本原则 (6) 4.2 PLC种类及型号选择 (10) 4.3 I/O点数分配 (10) 4.4 PLC外部接线图 (11) 4.5机械手控制原理 (12) 第五章 PLC程序设计 (14) 5.1总体程序框图 (14) 5.2初始化及报警程序 (15) 5.3手动控制程序 (16) 5.4自动控制程序 (16) 第六章总结与展望 (19) 参考文献 (20) 谢辞 (21)

机械手运动控制系统设计

机械手运动控制系统设计 基于S7200PLC村机械于的运动进行一系列控制,这些运动包括手臂上下、左右直线运动,手腕旋转运动,手爪夹紧动作和机械手整体旋转运动等。所采用的动力机构是步进电机,能够做到精确控制。在多个行程开关传感器的保护下,保证了这些运动万无一失。 工业机械手(以下简称机械手)是近代自动控制领域中出现的一项新技术,并已成为现代制造生产系统中的一个重要组成部分,越来越多地被研究和应用。本设汁的控制系统采用小型可编程控制器S7200PLC,具有编程简单、修改容易、可靠性高等优点。 1机械手的选择根据古典力学的观点,物体在三维空间内的静止位置是由三个坐标或围绕三轴旋转的角度来决定的。因此,物体的位置和方向(即关节的角度)能从理论上求得。在实际生产生活中,机械手的自由度不是盲目模仿人手的动作来确定的,而是根据实际需要的动作,设计出最少自由度的机械手来满足作业要求。所以一般专用机械手(不包括握紧动作)通常只具有2~3个自由度。而通用机械手则一般取4~5个自由度。本设计采用的机械手共有5个自由度。 这五个自由度为机械手能够做出手臂伸缩、手臂上下摆动、手臂左右摆动、手腕回转、手指抓紧,该机械手示意图如图1所示。 工业机械手要求精度非常高,所以本设计采用的是步进电机,步进电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数。当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为步距角,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数宋控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。 不过步进电机需要在驱动器的作用下才能正常工作,所以还要选择驱动器,本设计选择的是价格便宜而又方便使用的中美合资SH系列步进电动机驱动器,主要由电源输入部分、信号输入部分、输出部分等,实物图和接线原理图分别如图2和图3所示。

基于PLC的机械手控制系统及组态设计

PLC课程设计报告题目:基于PLC的机械手控制系统及组态设计 二级学院:电气与电子工程学院 班级: 14电气实验班 姓名:李浩文 学号: 组员: 指导老师: 成绩: 日期: 2017年4月

基于PLC的机械手控制系统及组态设计 摘要 随着21世纪的发展,技术科技的不断完善,人们对于机械手的控制系统运用越来越成熟,机械自动化逐步代替了人工操作,这意味着将解放人类劳动力,一些简单重复的动作将会有机器代替运作,并且在某些场所,例如高温高压,有毒气体以及威胁到人类生命安全的环境。为了适应社会需求的变化,人类不断实践和探索,机械手应运而生,相应的各种难题迎刃而解。 本设计主要介绍了国内外机械手研究现状及可编程控制器S7-200 PLC的研究发展趋势,基于PLC编程可知,组态王可以实现与S7-200编程器相结合,组建简单的仿真界面,通过仿真软件可以清晰的了解到机械手的操作,包括上移、下移、左移、右移。实验表明,由S7-200PLC和Kingview6.55构成的控制系统人机界面简单、易于操作、经济实用、可靠性高、稳定性高。 关键词:S7-200PLC;组态王Kingview6.55;机械手

目录 1绪论 (1) 1.1研究该课题的重要性 (1) 1.2国内外机械手研究现状 (1) 1.3该课题研究的内容 (2) 2组态王Kingview 6.55和可编程控制器的介绍 (3) 2.1组态王Kingview 6.55的介绍 (3) 2.1.1组态王的历史 (3) 2.1.2组态王的结构 (3) 2.1.3组态王的基本配置 (5) 2.1.4组态王软件产生的背景 (8) 2.1.5组态软件的发展方向 (8) 2.2可编程控制器的介绍 (10) 2.2.1可编程控制器的概述 (10) 2.2.2可编程控制器的历史 (10) 2.2.3 PLC的基本结构 (11) 2.2.4 PLC的工作原理 (12) 2.2.5 PLC的基本配置 (12) 3机械手控制系统的设计 (15) 3.1机械手控制方式的选择 (15) 3.1.1机械手控制方式的分类 (15) 3.1.2 PLC与IPC和DCS的比较 (15) 3.2 PLC的控制电路程序设计 (16) 3.2.1 PLC的I/O分配表 (16) 3.2.2编程指令的选择 (17) 3.2.4 机械手的动作实现过程 (19) 3.2.5 PLC控制机械手的模拟工作图 (19) 3.2.6 PLC梯形图设计 (21) 3.3 PLC程序的调试 (30) 3.3.1 PLC控制的安装与布线 (30) 3.3.2机械手控制程序的调试 (31) 4组态王Kingview 6.55在机械手控制系统中的应用 (32) 4.1工程的建立与结构变量的定义 (32) 4.1.1工程的建立 (32) 4.1.2建立结构变量的步骤 (33) 4.1.3设备与组态王的连接 (35) 4.2动画的连接 (38)

气动机械手的PLC控制系统的设计

毕业设计报告 课题:气动机械手PLC控制系统的设计 系部:电气工程系 专业:机电一体化技术 班级:机电092 姓名:XXX 学号:XXXXXXX 指导老师:XXXX 2011.3

江苏信息职业技术学院毕业设计报告 目录 摘要 (3) 第一章机械手的简介 (4) 1.1 概述 (4) 1.2 机械手的组成 (4) 1.3 机械手的应用 (4) 1.4 机械手应用 (4) 第二章机械手机械设计 (5) 2.1 机械手总体结构设计 (5) 2.2 机械手的工作原理 (6) 2.3 机构模块化设计 (7) 2.4 手部结构设计 (8) 第三章机械手机械控制设计 (10) 3.1 工作过程与控制要求 (10) 3.2 气动驱动设计的简述 (11) 3.3 PLC控制系统设计 (12) 结束语 (20) 谢辞 (21) 参考文献 (22)

气动机械手PLC控制系统的设计 气动机械手PLC控制系统的设计 摘要:气动技术具有一系列显著优点,在工业生产中得到越来越广泛的应用,己成为自动化不可缺少的重要手段。进入 90 年代后,气动技术更突破传统死区,经历着飞跃性进展。再者,冲压自动化是解决冲压生产成本及安全问题、提高冲压生产企业效益的必然选择,而冲压机械手是冲压自动化的重要组成部分。但是,目前冲压机械手高昂的价格却使国内众多的中小冲压企业望而却步。 PLC是以现代微处理器技术为核心的控制器,作为一种通用的工业控制器,其可靠性高、抗干扰能力强;PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性,此外,PLC带有硬件故障自我检测功能,出现故障时可及时发出警报信息;PLC采用光电隔离和滤波技术技术有效抑制外部干扰源对PLC的影响,此外PLC还可在强、通用性好;开发周期短,功耗小。本课题对现代工业的的发展具有很重要的意义。 关键词:意义,应用,原理,plc,机械手,气动控制技术

机械手的PLC控制 PLC课程设计

一、要求 机械手的PLC控制 1.设备基本动作:机械手的动作过程分为顺序的8个工步:既从原位开始经下降、夹紧、上升、右移、下降、放松、上升、左移8个动作后完成一个循环(周期)回到原位。并且只有当右工作台上无工件时,机械手才能从右上位下降,否则,在右上位等待。 2.控制程序可实现手动、自动两种操作方式;自动又分为单工步、单周期、连续三种工作方式。 3.设计既有自动方式也有手动方式满足上述要求的梯形图和相应的语句表。 4. 在实验室实验台上运行该程序。 二参考 1. “PLC电气控制技术——CPM1A系列和S7-200” 书中212页“8.1.3机械手的控制” 2. “机床电气控制”第三版王炳实主编 书中156页“三、机械手控制的程序设计”。 3.“可编程控制器原理及应用”宫淑贞徐世许编著人民邮电出版社书中P168—P175例4.6。其中工作方式时手动、自动(单步)、单周期、连续;还有自动工作方式下的误操作禁止程序段(安全可靠)。 注解: “PLC电气控制技术——CPM1A系列和S7-200”书中212页“8.1.3机械手的控制”例中只有手动和自动(连续)两种操作模式,使用顺序控制法编程。PLC 机型选用CPM2A-40型,其内部继电器区和指令与CPM1A系列的CPM有所不同。 “机床电气控制”第三版王炳实主编书中156页“三、机械手控制的程序设计”。本例中的程序是用三菱公司的F1系列的PLC指令编制。有手动、自动(单工步、单周期、连续)操作方式。手动方式与自动方式分开编程。参考其编程思想。 “可编程控制器原理及应用”宫淑贞徐世许编著人民邮电出版社书中P168—P175例4.6。其中工作方式有手动、自动(单步)、单周期、连续;还有自动工作方式下的误操作禁止程序段(安全可靠)。用CPM1A编程。 这里“误操作禁止”是指当自动(单工步、单周期、连续)工作方式时,按

(完整版)基于plc的机械手控制系统设计

前言 随着我国工业生产的飞跃发展,自动化程度的迅速提高,实现工件的装卸、转向、输送或操持焊枪、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等作业的自动化,已愈来愈引起人们的重视。 机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来,随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用,机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术,它更加促进了机械手的发展,使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。 机械手是模仿着人手的部分动作,按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。机械手虽然目前还不如人手那样灵活,但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点,因此,机械手已受到许多部门的重视,并越来越广泛地得到了应用,生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率;可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中,它代替人进行正常的工作,意义更为重大。 本文将通过西门子PLC控制机械手,PLC是可编程控制器(Programmable Logic Controller)的简称,是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用的工业自动化控制装置。随着电子技术和计算机技术的迅猛发展,PLC的功能也越来越强大,更多地具有计算机的功能。目前PLC已经在智能化、网络化方面取得了很好的发展。该系统利用西门子PLC,在步进电机驱动下,完成对机械手在搬运过程中的下降、夹紧、上升、右旋、下降、放松、上升、左旋等全过程自动化控制,并对非正常情况实行自动报警和自动保护,实现企业的机电一体化,提高企业的生产效率。

基于西门子S7_200PLC控制的机械手项目技术报告

概要 本文介绍了用PLC S7-200为控制电路主元件,外加电器系统,输入输出电路,构成了整体的实训项目。通过PLC控制机械手来模拟工业生产过程中机电设备的工作原理。工业机械手的任务是搬运物品,要求把物品从一个工位搬到另一个工位,如下图所示。机械手的全部动作由气缸驱动,而气缸又由相应的电磁阀控制,这样使我们能更近距离地了解工业生产过程。 左移

目录 前言 第一章机械手简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 1.1 机械手概念 1.2 机械手总体结构 第二章PLC介绍. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 2.1 PLC发展史 2.2 PLC应用 2.3 PLC特点 第三章汽缸简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 3.1汽缸概念与汽缸分类 3.2汽缸结构与工作原理 第四章相关元气件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 4.1电磁阀介绍 4.2传感器介绍 第五章项目的实施. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 5.1机械手的控制要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .11 5.2机械手总体设计方案. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .11

示教机械手控制系统设计

百度文库- 让每个人平等地提升自我 0前言 / 机械手的积极作用正日益为人们所认识,其一,它能部分地代替人的劳动并能达到 生产工艺的要求,遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。因为,它能大大地 改善工人的劳动条件,加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此,受到各先进单 位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪声的 场合,应用得更为广泛。在我国,近代几年来也有较快的发展,并取得一定的成果,受 到各工业部门的重视。在生产过程中,经常要对流水线上的产品进行分捡,本课题拟开 发物料搬运机械手,采用的德 结束语 目录 0前言 0 1 课程设计的任务和要求 ...................................................................... 1 课程设计的任务 ............................................................................ 1 课程设计的基本要求 (3) 2总体设计 (3) PLC 的选型 端子分配图 3 PLC 程序设计 设计思想... 顺序功能图 4程序调试说明 参考文献

国西门子S7-200系列PLC对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。我们利用可编 程技术,结合相应的硬件装置,控制机械手完成各种动作。 机电传动以及控制系统总是随着社会生产的发展而发展的。单就机电而言,它的发展大体上经历了成组拖动,单电动机拖动和多电动机拖动三个阶段。所谓成组拖动,就是一台电动机拖动一根天轴,再由天轴通过皮带轮和皮带分别拖动各生产机械,这种生产方式效率低,劳动条件差,一旦电动机放生故障,将造成成组机械的停车;所谓但电动机的拖动,就是用一台电动机拖动一台生产机械,它虽然较成组拖动前进了一步,但当一台生产机械的运动部件较多时,机械传动机构复杂;多电动机拖动,即是一台生产机械的每一个运功部件分别由一台电动机拖动,这种拖动的方式不仅大大的简化了生产 机械的传动机构,而且控制灵活,为生产机械的自动化提供了有利的条件。 、1课程设计的任务和要求 课程设计的任务 1)示教机械手控制系统设计 2)示教机械手系统示意图如下图所示

PLC机械手操作控制系统

摘要 在现代工业中 , 生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等。已经随处可见。同时,现代生产中,存在着各种各样的生产环境,如高温、放射性、有 毒气体、有害气体场合以及水下作业等,这写恶劣的生产环境不利于人工进行操作。工 业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术,是现代控制理论与工业生产自动 化实践相结合的产物。并以为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械 手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和身效益的有效手段之一。尤 其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合,应用得更为广泛。在我国, 近几年来也有较快的发展,并取得一定的效果,受到机械工业和铁路工业部门的重视。 机械手是在自动化生产过程中发展起来的一种新装置。广泛应用于工业生产和其他领域。PLC已在工业生产过程中得到广泛应用,应用 PLC控制机械手能实现各种规定工序动作,对生产过程有着十分重要的意义。论文以介绍 PLC在机械手搬运控制中的应用,设计了一套可行的机械手控制系统,并给出了详细的 PLC程序。设计完成的机械手可以在空间抓放、搬运物体等,动作灵活多样。 整个搬运机构能完成四个自由度动作,手臂伸缩、手臂旋转、手爪上下、手爪紧松。关键词:可编程控制器 ,PLC, 机械手操作控制系统 .

目录 第一章概述 (1) 1.1 PLC 控制系统 (1) 1.1.1PLC 的产生 (1) 1.1.2PLC 的特点及应用 (2) 1.2选题背景 (3) 1.2.1机械手简介 (3) 第二章PLC 控制系统设计 (6) 2.1总体设计 (6) 2.1.1制定控制方案 (6) 2.1.2系统配置 (6) 2.1.3控制要求 (9) 2.1.4控制面板 (12) 2.1.5 外部接线图 (13) 2.2.2手动方式状态 (16) 2.2.3回原点状态转移图: (19) 2.2.4自动方式状态 (19) 第三章控制系统内部软组件 (21) 3.1 内部软组件的概述 (21) 3.1.1输入继电器 (21) 3.1.2输出继电器 (21) 3.1.3辅助继电器 (22) 3.1.4状态组件 (23) 3.1.5定时器 (23) 错误!未定义书签。致谢 ........................................................................................................... 参考文献 (24)

基于PLC的机械手臂设计

毕业设计(论文) 题目: 机械手的PLC控制 专业: 机电一体化 班级: 学号: 姓名: 指导老师: 成都电子机械高等专科学校 xxxx年x月

摘要 机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构,是机器人的关键部件之一。机械手的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、等机械器件组成;电气方面有交流电机、变频器、传感器、等电子器件组成。该装置涵盖了可编程控制技术,位置控制技术、检测技术等,是机电一体化的典型代表仪器之一。本文介绍的机械手是由PLC输出三路脉冲,分别驱动横轴、竖轴变频器,控制机械手横轴和竖轴的精确定位,微动开关将位置信号传给PLC主机;位置信号由接近开关反馈给PLC 主机,通过交流电机的正反转来控制机械手手爪的张合,从而实现机械手精确运动的功能。本课题拟开发的物料搬运机械手可在空间抓放物体,动作灵活多样,可代替人工在高温和危险的作业区进行作业,并可根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数。 关键词:机械手 PLC 变频器交流电机

Abstract Manipulator industrial robot systems traditional mandate, Robot is one of the key components. Manipulator using the mechanical structure of screw-ball, slider, and other mechanical devices composition; Electric have AC motor, inverter, sensor, and other electronic device components. The device covers a programmable control technology, position control technology, detection technology, Mechatronics is a typical representative of one of the machines. This paper presents a manipulator by three PLC output pulse, driving horizontal, the vertical axis transducer, control manipulator axis horizontal and vertical positioning precision, micro-switches position signal transmission will host PLC; location close to the switching signal from the feedback from the mainframe to the PLC, through the exchange of Motor reversion to control the manipulator gripper Zhang, thus achieving accurate manipulator movement functions. The topics to be developed by the Manipulator grasping be up in space objects, movements flexible, diverse, can replace the artificial heat and dangerous operation conducted operations, According to the workpiece can change the campaign process and the requirements of any changes to the relevant parameters. Key Words: Manipulator PLC Inverter AC motor

基于PLC控制的机械手设计(毕业论文)第一章绪论

第一章绪论 1. 1 PLC简介 可编程控制器简称PLC(Progrsmmable Logic Controller, PLC),它是以微处理器为基础服务夫人通用工业控制装置。国际电工委员会(IEC)在1985年的PLC标准草案第3稿中,对PLC作了如下定义:“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令,并通过数字式、模拟式的输出和输入,控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备,都应按易于工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。”可编程控制器是一种通用的工业控制计算机。它的程序是可以控制不同的对象。具有更大的灵活性,再加上体积小、工作可靠性高、抗干扰能力强、控制功能完善,适应性强,安装接线简单等众多优点,它可以方便地应用在各种场合,PLC釆用了典型的计算机结构,主要是山微处理器(CPU)、存储器(RAM/R0M)、输入输出接口(I/O)电路、通信接口及电源组成。 中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时,首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据,并分别存入I/O映象区,然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后,最后将I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行。 PLC的主要特点,可靠性高、抗干扰能力强功能完善、应用领域广编程简单,易学易用系统安装简单、体积小、价格低可编程控制器的应用领域PLC在钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业的应用也越来越广泛,主要有以下儿个方面的控制,开关量的逻辑、控制模拟量控制、运动控制过程控制、数据处理通信及联网。PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信。随着现代社会计算机技术的提高,网络通讯技术的不断发展,它也将和其他的工业控制计算

机械手的控制方式及控制系统设计

机械手的控制方式及控制系统设计 机械手在工业科技中的应用时间较长,随着工业生产的不断发展进步,机械手的控制技术也得到了较为快速的发展。人们在很早以前就希望能够借助其他的工具替代人类自身的手去从事重复性的工作,或者具有一定危险性的工作,从而提高工业的生产效率,同时也能规避人们在生产实际生产中碰到的危险情况。此外,在一些特殊的场合中,必须要依靠机械手才能加以完成。未来机械手在工业生产中将发挥更大的作用,本文主要对机械手的控制方式及控制系统设计方法进行了较为详细的分析。 2 机械手原理概述 机械手具有很多的优点,比如机械手比人的手具有更大的力气,能够干很多人手所无法干的事情,这样也能提高工业生产中的效率,同时采用机械手进行工业生产时的成本相对而言也会得到一定程度上的降低。机械手通常由三部分组成,即机械部分,传感部分和控制部分。其中,手部安装在手臂的前端,用来抓持物件,这是执行机构的主体,可根据被抓持物件的形状、重量、材料以及作业要求不同而具有多种结构形式。控制部分包括控制系统和人机交互系统。对于机器人基本部件的控制系统,控制系统的任务是控制机械手的实际运动方式。 机械手的控制系统有开环和闭环两种控制方式,如果工业机械手没有信息反馈功能,那么它就是一个开环控制系统。如果有信息反馈功能,它是一个闭环控制系统。对于机器人基本组成的人机交互系统,人机交互系统是允许操作员参与机器人控制并与机器人通信的装置。总之,人机交互系统可以分为两类:指令给定装置和信息显示装置,机械手的控制主要是通过软件程序加以实现。随着科学技术的发展,机械手相关的技术也得到了快速的发展,先进的控制方式和先进的控制技术在机械手的控制领域中也具有一定的采用。现在机械手不仅广

基于PLC的工业机械手控制系统设计

基于PLC的工业机械手控制系统设计 摘要 机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。近年来随着工业自动化的发展机械手逐渐成为一门新兴学科,并得到了较快的发展。机械手广泛地应用与锻压、冲压、锻造、焊接、装配、搬运、喷漆、热处理等各个行业。特别是在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中,机械手由于其显著的优点而受到特别重视。总之,机械手是提高劳动生产率,改善劳动条件,减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段。 本设计描述了基于PLC的机械手控制系统设计,重点介绍了机械手控制系统中的硬件选择方法,软件的设计过程,以及PLC控制装置的工作过程。 本设计实现了机械手在搬运装配线上,通过S7-200PLC控制机械手完成从A传送带搬运物件至B传送带中,然后进入下一个工作流程。机械手的上升/下降和左转/右转的执行,分别由双线圈二位电磁阀控制气缸的运动实现;夹紧/放松则是由单线圈的二位电磁阀控制气缸的运动来实现。 【关键词】机械手;PLC;电磁阀

Based on plc industrial manipulator control system design Abstract In the field of industrial automation manipulator is often met in a control object. In recent years, with the development of industrial automation manipulator gradually become a new subject, and with the rapid development. Manipulator widely application and forging, stamping, forging, welding, assembling, handling, spray paint, heat treatment, etc. Especially in heavy, high temperature, toxic and dangerous, radioactive, dust and so on bad work environment, manipulator because of its significant advantages by pay special attention to. In a word, the manipulator is to improve the labor productivity, improve working conditions, reduce labor intensity and realize industrial production automation is an important means. This design based on PLC describes the manipulator control system design, introduced the manipulator control system, the hardware selection method, the software design process, and the working process of the PLC control device. The design and implementation of the manipulator in the handling assembly line, manipulator controlled by the S7-200PLC complete conveyor belt carrying objects from A to B conveyor, and then go to the next workflow. The implementation of the up / down and left / right of the manipulator, respectively, to achieve control movement of the cylinder by a double coil solenoid valve; clamp / unclamp cylinder is controlled by a single coil solenoid valve movement. 【Key Words】Manipulator;PLC;solenoid valve

-机械手电气控制系统设计.doc

机械手电气控制系统设计

目录 一、机械手设计任务书 (1) 1机械手结构、动作与控制要求 (1) 2设计任务 (1) 二、电器控制部分 (2) 1.电器元件目录表 (2) 2.机械手主电路接线图 (3) 3.继电器控制电路 (4) 4.接线图 (4) 5.电器板元件布置图 (5) 6.控制面板 (5) 三、PLC控制部分 (6) 1.PLC的选型 (6) 2.PLC I/O图 (6) 3.状态转移图 (7) 4.梯形图 (7) 5.指令表 (10) 四、参考文献 (14) 一、机械手设计任务书 1机械手结构、动作与控制要求

机械手在专用机床及自动生产线上应用十分广泛,主要用于搬动或装卸零件的重复动作,以实现生产的自动化。本设计中的机械手采用关节式结构。各动作由液压驱动,并由电磁阀控制。动作顺序及各动作时间的间隔采用按时间原则控制的电气控制系统,动作时间需要可调。 以镗孔专用机床加工零件的上料、下料为例,机械手的动作顺序是:由原始位置将以加工好的工件卸下,放回料架,等待料架转过一定角度后,再将未加工零件拿起,送到加工位置,等待镗孔加工结束,再将加工完毕工件放回料架,如此重复循环。 设计要求 1.1加工中上料和下料各动作采用自动循环。 1.2各动作之间应有一定的延时(由时间继电器调定) 1.3机械手各部分应单独动作,以便调整及维修。 1.4液压泵电动机(Y100L2-4.3KW)及各电磁阀运行状态应有指 示。 1.5应有必要的电气保护与联锁环节。 2设计任务: 2.1绘制电气控制原理线路图,选用电器元件,制订元件目录表。 2.2设计并绘制以下工艺图样中的一种: 电器板元件布置图与底板加工零件图;电器板接线图;控制面 板元件布置图、接线图及面板加工图;电气箱及系统总接线图。 2.3编制设计,使用说明书,设计小结,列出设计参数资料目录。

搬运机械手运动控制系统设计范本

搬运机械手运动控制系统设计

搬运机械手运动控制系统设计 第一部分:题目设计要求。 一、搬运机械手功能示意图 二、基本要求与参数 本作业要求完成一种二指机械手的运动控制系统设计。该机械手采用二指夹持结构,如图1所示,机械手实现对工件的夹持、搬运、放置等操作。以夹持圆柱体为例,要求设计运动控制系统及控制流程。机械手经过升降、左右回转、前后伸缩、夹紧及松开等动作完成工件从位置A 到B 的搬运工作,具体操作顺序:逆时针回转(机械手的初始位置在A 与B 之间)—>下降—>夹紧—>上升—>顺时针回转—>下降—>松开—>上升,机械手的工作臂都设有限位开关SQ i 。 A B 工SQ 1 SQ 2 SQ 3 SQ 4 SQ 5 SQ 6 夹松

设计参数: (1)抓重:10Kg (2)最大工作半径:1500mm (3)运动参数: 伸缩行程:0-1200mm; 伸缩速度:80mm/s; 升降行程:0-500mm; 升降速度:50mm/s 回转范围:0-1800 控制器要求: (1)在PLC、单片机、PC微机或者DSP中任选其一; (2)具备回原点、手动单步操作及自动连续操作等基本功能。 三、工作量 (1)驱动及传动方案的设计及部件的选择; (2)二指夹持机构的设计及计算; (3)总体控制方案及控制流程的设计; (4)设计说明书一份。 四、设计内容及说明 (1)机械手工作臂及机身驱动部件的选择及设计,需设计出具体的驱动及传动方案,画出方案原理框图。 (2)末端夹持机构设计,该结构需保证抓取精度高,重复定

位精度和运动稳定性好,并有足够的抓取能力。设计应包括确定夹持方案、计算夹持范围、计算夹紧力及驱动力,完成夹持机构设计图。 (3)控制系统设计,包括确定控制方案、核心功能部件的选择、主要功能模块的实现原理、绘制控制流程框图。 第二部分:设计过程 搬运机械手运动控制系统设计

基于plc的机械手控制系统设计(毕业设计)

Xinyu University 毕业设计(论文) 基于PLC的机械手控制系统设计 学生姓名:何友良 学号:1201231016 专业:电气工程及其自动化 指导教师:谢富珍副教授 学院:电气与电子工程 江西·新余

独创性声明 本人郑重声明: 所呈交的毕业设计(论文)是本人在指导教师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。其中除加以标注和致谢的地方,以及法律规定允许的之外,不包含其他人已经发表或撰写完成并以某种方式公开过的研究成果,也不包含为获得其他教育机构的学位或证书而作的材料。其他同志对本研究所做的任何贡献均已在文中作了明确的说明并表示谢意。 本毕业设计(论文)成果是本人在新余学院期间在指导教师指导下取得的,成果归新余学院所有。 特此声明。 作者签名(手写):签名日期:年月日 版权使用授权书 本毕业设计(论文)作者及指导教师完全了解新余学院有关保留、使用毕业设计(论文)的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业设计(论文)的复印件和磁盘,允许毕业设计(论文)被查阅和借阅。 作者签名(手写):指导教师签名(手写): 日期:年月日日期:年月日

摘要 论文题目:基于PLC的机械手控制系统设计 专业:电气工程及其自动化 学生姓名:何友良 指导教师:谢富珍副教授 摘要 随着现代工业技术的发展,工业自动化技术越来越高,生产工况也有趋于恶劣的态势,这对一线工人的操作技能也提出了更高的要求,同时操作工人的工作安全也受到了相应的威胁。工人工作环境和工作内容也要求理想化简单化,对于一些往复的工作由机械手远程控制或自动完成显得非常重要。这样可以避免一些人不能接触的物质对人体造成伤害,如冶金、化工、医药、航空航天等。 在机械制造业中,机械手应用较多,发展较快。目前主要应用于机床、模锻压力机的上下料以及焊接、喷漆等作业,它可以按照事先制定的作业程序完成规定的操作,有些还具备有传感反馈能力,能应付外界的变化。应用机械手,有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度,从而可以提高劳动生产率,降低生产成本,加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。 本文主要论述了基于PLC设计的机械手控制系统。首先,对可能用到的可编程控制器进行了相关的介绍,再选择设计所用到的PLC型号。然后,通过对机械手的控制方式及各功能的实现方式进行研究,确定各功能的实现方案和设计控制系统所用到的器材。最后,对PLC控制系统的软件程序和硬件结构进行设计。 关键词:工业自动化;可编程控制器;机械手;远程控制;传感反馈

PLC机械手基本控制设计

1.0引言?本文以某物流控制中的机械手控制为例,分析了PLC与步进驱动装置的控制方法,本系统涉及的主要硬件是S7-200 PLC和SH-2H057步进驱动器。 (1)S7-200 PLC系列是西门子公司的可编程控制器,这一系列产品可以满足多种多样的自动化控制要求,由于具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令,使得S7-200 PLC可以满足小规模的控制要求。此外,丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时,具有很强的是适用性。 1台S7-200 PLC包括一个单独的S7-200CPU,或者带有各种各样的可选扩展模块。S7-200 CPU模块包括一个中央处理单元(CPU)、电源以及数字量I/O点,这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。 l CPU负责执行程序和存储数据,以便对工业自动化控制任务或过程进行控制; l 输入和输出是系统的控制点:输入部分从现场设备中采集信号,输出部分则控制泵、电机、以及控也过程中的其他设备; l 电源向CPU 及其所连接的任何设备提供电力; l通讯端口允许将S7-200 CPU同编程器或其他一些设备连起来;?l 状态信号灯显示了CPU 的工作模式(运行或停止),本机I/O的当前状态,以及检查出来的系统错误;?l通过扩展模块可提供其通讯性能; l通过扩展模块可增加CPU的I/O点数(CPU 221不扩展);?l 一些CPU有内置的实时时钟,或添加实时时钟卡;?lEEPROM卡可以存储CPU程序,也可以将一个CPU中的程序送到另一个CPU中; 2)SH l 通过可选的插入式电池盒可延长RAM中的数据存储时间;?l最大I/O配置。?( -2H057驱动器输入信号共有三路,他们是:步进脉冲信号CP、方向电平信号DIR、脱机电平信号FREE.他们在驱动器内部分别通过270Ω的限流电阻接入光耦的负输入端,且电

机械手控制系统设计(完整版).doc

机械手控制系统设计 摘要 在工业生产和其他领域内,由于工作的需要,人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害,增加了工人的劳动强度,甚至于危及生命。自从机械手问世以来,相应的各种难题迎刃而解。 本次设计根据课题的控制要求,确定了搬运机械手的控制方案,设计控制系统的电气原理图,对控制系统进行硬件和软件选型,完成PLC(可编程控制器)用户程序的设计。设计中使用了德国西门子公司生产的S7-200系列的CPU 226。该系列PLC具有功能强大,编程方便,故障率低,性价比高等多种优点。机械手的开关量信号直接输入PLC,使用CPU 226来完成全部的控制功能,包括:手动/自动控制切换,循环次数设定,状态指示,手动完全操控等功能。机械手完成下降、伸出、加紧工件、上升、右旋、再下降、放松工件、缩回、放松、左旋十个动作。通过模拟调试,有序的控制物料从生产流水线上安全搬离,提高搬运工作的准确性、安全性,实现一套完整的柔性生产线,使制造过程变的更有效率。 通过本次毕业设计,对PLC控制系统的设计建立基本的思想:能提出自己的应用心得;可巩固、深化前续所学的大部分基础理论和专业知识,进一步培养和训练分析问题和解决问题的能力,进一步提高自己的设计、绘图、查阅手册、应用软件以及实际操作的能力,从而最终得到相关岗位和岗位群中关键能力和基本能力的训练。 关键词:机械手;PLC(可编程控制器);CPU;梯形图

II The Design of Manipulator Control System ABSTRACT In industrial manufacturing and other fields, due to the demand of work, many workers are compelled to expose in harmful circumstance like high temperature, corrosion, toxic gases harm and so on, that increased labor intensity, even imperial their lives. However, since the manipulator came out, many knotty problems are smoothly solved. The design requirements under the control of the subject to determine the handling robot control program, designed control system electrical schematic diagram, the control system hardware and software selection, complete the design of the user program in the PLC (programmable controller). Design used in the German company Siemens S7-200 series CPU 226. The series PLC with powerful, easy programming and low failure rate, and cost advantages. Robot switch signal input to the PLC, the CPU 226 to complete all the control functions, including: manual / automatic control switch, set the number of cycles, status indicator, manual complete control and other functions. the production line on the safe move out, so that the manufacturing process becomes more efficient. The graduation project, the design of PLC control system to establish the basic idea: to make their own application experience; can strengthen and deepen the most of the former continued the basic theory and professional knowledge, further training and training to analyze and solve problems the ability to further improve their design, drafting, inspection manuals, application software, as well as the actual ability to operate, and ultimately related jobs and job base in key skills and basic skills training. Key Words: Manipulator;PLC;CPU;Ladder-diagram

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