基于PLC的机械手控制系统设计

文华学院毕业设计(论文)基于PLC的机械手控制系统设计学生姓名：张昭飞学号：120304021117学部（系）：机械与电气工程学部专业年级：12级电气工程及其自动化5班指导教师：杨泽富职称或学位：副教授2015年5月11日文华学院毕业设计（论文）1目录摘要.........................................................3关键词.................................................................................................................3Abstract.............................................................................................................41.可编程控制器PLC..........................................................................................51.1PLC简介...............................................51.2PLC内部结构...........................................51.2.1中央处理器CPU.....................................61.2.2存储器.............................................61.2.3输入输出单元.......................................61.2.4电源部分...........................................81.3PLC的选型.............................................82.机械手概况...................................................................................................102.1机械手的起源与发展.....................................102.2机械手的工作原理.......................................103.机械手控制系统...........................................................................................113.1基于PLC的机械手控制系统的研究意义.....................113.2基于PLC机械手设计的优点...............................113.3机械手实现的功能.......................................124.基于PLC机械手控制系统设计...............................134.1I\O点分配............................................134.1.1电器元件的选择...................................13文华学院毕业设计（论文）24.1.2I\O分配.........................................134．2.硬件接线图...........................................144.2.1电气主接线........................................144.2.2PLC输入接线......................................154.2.3PLC输出接线.....................................164．3控制流程图...........................................174．4程序梯形图...........................................174．5人机界面设计..........................................22结束语...............................................................................................................24参考文献...........................................................................................................26致谢.................................................................................................................27文华学院毕业设计（论文）3基于PLC的机械手控制系统设计摘要随着社会的进步，工业自动化发展尤为瞩目，各种机械自动化设备的产生，逐步取代了传统手工制作。自动化流水线的产生，不仅大大提高了工作效率，也让许多人工操作存在安全隐患的流程被机械设备替代，让现代工业变得更具人性化。机械手在当代自动化流行中起着重要的作用，一方面其能够在高温、腐蚀性、有毒等恶劣环境下持续工作，另一方面其在完成抓取、转移、旋转、释放等动作时候精确度也较高。机械手的动作是由精确的控制系统来控制完成的，从早期的继电器控制系统发展到如今的PLC控制系统，机械手技术的更新就是控制系统的发展和完善。本次课题是选用三菱公司的FX系列PLC，完成对电动工具电机的抓取转移以及零件的压装动作。电气设备有PLC、触摸屏、传感器、直流电源等。通过可编程控制器的程序设计，完成相应的动作，实现控制功能。关键词：机械手；PLC；控制；设计文华学院毕业设计（论文）4ThedesignofcontrolsystemofmanipulatorbasedonPLCAbstractAlongwithsocialprogress,industrialautomationdevelopmentisparticularlyattention,produceavarietyofmachineryautomationequipment,andgraduallyreplacedthetraditionalhand-made.Automatedassemblylineproduction,notonlygreatlyimprovetheworkefficiency,butalsotomanyunsafemanualprocessesarereplacedbymachineryandequipment,sothatmodernindustrytobecomemorehumane.Roboticautomationplaysincontemporarypopularanimportantrole,ontheonehanditcancontinuetooperateathightemperatures,corrosive,toxicandotherharshenvironments,ontheotherhanditscompletecapture,transfer,rotation,andothermovementsreleasetimeaccuracyalsohigher.Arobotiscontrolledbyaprecisesystemcontroliscompleted,fromtheearlydevelopmentoftherelaycontrolsystemtotoday'sPLCcontrolsystem,thedevelopmentofrobottechnologyupdateisthecontrolsystemandperfect.TheissueisthechoiceofMitsubishiFXseriesPLC,thecompletionofthepress-fitelectricpowertoolsandpartofthetransferoperationcrawl.ElectricalequipmentPLC,touchscreen,sensors,DCpowersupplies.ByPLCprogramming,completetheappropriateactionstoachievethecontrolfunction.KeyWords：manipulator;PLC;control;design文华学院毕业设计（论文）51可编程控制器PLC1.1PLC简介可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC）由上世纪60年代提出，首先是为了取代继电器控制装置。经过了半个世纪的发展，PLC的应用范围也变得更加的广泛。随着数字时代的到来，信息技术的飞速发展从而带动了各个行业的自动化进程。PLC其强大的开关量控制以及逻辑控制，使得自身在现代化行业中的作用变得尤为突出。PLC是汽车行业发展所催生出来的。早期的汽车行业自动化进程中，控制主要来自继电器控制。继电器控制一方面控制电路复杂，一旦产生故障，检修十分困难；另一方面继电器控制效率较为低下，汽车行业作为自动化应用最为突出的表行业，继电器控制系统逐渐满足不了更为复杂的逻辑控制要求。顺应了社会的发展，PLC的出现逐步迎来了一个蓬勃的发展时期。PLC拥有着强大的逻辑运算、定时、计数和计算等功能，其输入和输出都是采用数字量的方式，从而控制电气设备进行动作。人们首先将逻辑控制程序写入到PLC中，PLC以连续扫描的方式，给相应的输出端一定的电信号，电信号控制了外部电路的通断，从而逐步完成所预想的动作指令。PLC在逐步扫描的过程中，计数器会记录相应的步数，PLC完成一次扫描动作所需要的时间就是其扫描周期。世界首台PLC于1969年产生于美国，现在美国和欧盟以生产大型PLC为主，日本、德国等生产中小型PLC为主，我国在经历了漫长的摸索，也有一些自己的品牌出现，但是其核心技术仍以掌握在PLC生产大国手中，我国的PLC自主之路仍充满着挑战。随着工业自动化，PLC控制系统逐步应用于各行各业，其运算速度快、体积小等特点愈发起到了不可替代的作用。在早期PLC功能的基础上，一些新的功能如网络通讯功能得以添加，使PLC的功能更加完善。我国工业化相较于西方国家起步较晚，但是自改革开放以来，工业化进程步伐十分迅速，工业自动化发展在短短几十年走完其他国家百年走过的路程，基于PLC的控制系统成为了自动化领域的主流。PLC可靠性高，控制系统稳定，同时在半世纪的发展和总结中，已经形成了完善的功能，具有很强的适应性。PLC的编程语言相较于其他编程语言更加简单，从而使得系统设计周期较短，维护也更加方便。PLC众多的功能模块，极大的丰富了PLC的控制领域，能够满足在不同情况下的控制要求。1.2PLC内部结构PLC的的内部结构如图2-1所示，组要由CPU、存储器、输入输出接口、电源等组成。文华学院毕业设计（论文）6图1-1PLC内部结构1.2.1中央处理器CPU中央处理器是对数据进行处理的最重要部件，其作用就相当于人体的大脑，在PLC系统中处于中枢地位[1]。CPU能够接收输入单元的信号，并对信号进行识别和处理，同时通过给输出单元施加电信号，从而实现输入输出