毕业论文：基于PLC的搬运机械手设计

泰山学院本科毕业论文基于PLC的搬运机械手设计所在学院机械与工程学院专业名称机械设计制造及其自动化年级二〇一〇级（3+2）学生姓名、学号王新文2010170051指导教师姓名、职称曹会国副教授完成日期二〇一二年五月三十日摘要I摘要机器人是科技发展的产物，现在发展趋势正朝着智能化、微型化的方向发展，在工业、国防、农业等各个领域得到广泛应用。机械手是机器人工作的主要部分，最接近于人类手臂的构造。在高温高压、易腐蚀等的危险工作环境中，机械手可以延伸到人类无法触及到的领域，代替人类的工作。而基于PLC的机械手，更得到广泛的应用。编程逻辑控制器（PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，是控制系统的关键设备。基于PLC的机械手，主要是应用PLC的编程控制，实现机械手的夹紧、松开、左行、右行、上行、下行。PLC的机械手，未来发展的一个趋势，不仅简单易学，而且更加普遍，易于操作。关键词：PLC机械手,顺序控制,编程控制AbstractIIABSTRACTTherobotistheproductofdevelopmentofscienceandtechnology,andthedevelopmenttrendsaretowardnowintelligent,miniaturizationthedirectionofdevelopment,industry,agriculture,nationaldefense,invariousfieldssuchaswidelyused.Robotmanipulatoristhemainpartofthework,themostsimilartohumanarmstructure.Inhightemperatureandhighpressure,easytocorrosionofdangerousworkenvironment,manipulatorcanbeextendedtothehumantouchnottofield,insteadoftheworkofman.BasedonPLCandthemanipulatoristhemorewidelyuse.Programminglogiccontroller(PLC),itUSESaprogrammablememory,usedforitsinternalstorageprocedures,toperformthelogicoperation,sequencecontrol,timing,countingandarithmeticoperation,thecustomer'sinstructions,andthroughthedigitaloranaloginput/outputcontrolvarioustypesofmachineryorproductionprocess,itisthekeyequipmentcontrolsystem.BasedonPLCmanipulator,mainlyistheapplicationofPLCprogrammablecontrol,realizetheclampingmanipulator,loosen,left,right,up,down.PLCrobotsisatendencyofthedevelopmentofthefuture,notonlyeasytooperate,andmoregenerally,easytooperate.KeyWords:PLCmanipulator,Sequencecontrol,Programmingcontrol目录III目录1.引言.........................................................................................................................11.1课题研究的目的和意义.....................................................................................11.2机械手的现状及发展趋势.................................................................................21.2.1机械手的现状..........................................................................................21.2.2机械手的发展趋势…………………………………………………………..….22.总体方案设计.............................................................................................................42.1PLC的基本结构组成.........................................................................................42.2PLC的工作原理.................................................................................................52.3PLC的特点.........................................................................................................62.4PLC的应用领域………………………………………………………………..73．PLC搬运机械手设计................................................................................................83.1PLC搬运机械手的工作流程示意.....................................................................83.2PLC搬运机械手运动梯形图设计...................................................................12结论…………………………………………………………………………………….21参考文献.........................................................................................................................23致谢..............................................................................................................................24泰山学院本科毕业论文（设计）11.引言随着科技的发展，特别是机器学的发展，用机器人代替人类完成工作已成为可能。在工业生产、国防科技、医学制药等行业，机器人得到广泛的应用。PLC机械手综合了机械设计、PLC编程及应用、电动机控制等知识，通过对机械手的程序控制操作，工业生产的效率得到了提高，实现了人类所无法完成的精度。在未来的社会发展中，PLC机械手会越来越多的得到应用。1.1课题研究的目的和意义研究目的：通过对PLC搬运机械手的研究，主要目的是能把机械手应用于生产与生活中，代替人类从事复杂、危险、往复的工作，以节约人力劳动。研究意义：一、提高生产过程中的自动化程度应用PLC机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。二、使工作条件更加人性化，避免人身伤亡事故当人类至于有毒、有害的环境中工作，会给其健康与生命造成很大的威胁，而应用PLC机械手可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。三、具有很高的精确度，易于操作在生产中，PLC机械手有着人类所无法比拟的精度与效率，用PLC机械手代替人类从事一些高、精、尖的生产活动，不仅提高了生产效率，而且能够生产出高质量的产品。由于采用了可视化的操作界面，操作容易，适用性强，使用范围广阔。综上所述，有效的应用PLC机械手，是工业化生产发展的一个大方向[1]。泰山学院本科毕业论文（设计）21.2机械手的现状及发展趋势1.2.1机械手的现状早在几十年前，工业生产中就开始使用机械手来生产。中间经历了简单的人力机械手、半自动机械手、自动机械手、智能化机械手等环节。机械手的制作，包括了电子技术、液压传动、机械自动化、机器人学等各种学科。机械手已经越来越涵盖更多的知识领域。国内机械手的发展，从开始试用到现在的认可与普及，也显示出国家对机械手的重视。总之，目前机械手的主要经历分为三代：*W4d0Z4_2y'最初的一代机械手主要是用手动进行操作调节，主要是帮助人类做一些辅助的工作；这代机械手，操作比较复杂，还是需要大量的人力参与。随着科学技术的飞速增长，各种门类齐全的学科的建立，机械手进入到下一代，此时的机械手不仅仅是做简单的操作动作，具有了感知外部环境变化的能力，并开始逐步代替人类工作，而可以完成较为复杂的工种。从20世纪70年代到现在，机械手进入了第三代，功能已具有高度感知外界变化、高度复杂化和可视化操作界面等特点。智能化已成为其发展的趋势[2]。1.2.2机械手的发展趋势现在，国内机械手的发展还不是很先进。主要用在机械锻造、成批次的生产零件上。工业生产中，主要有通用机械手和专用机械手两类。在发展专用机械手的同时，将机械手的运动系列化，程序化，进而改进发展成通用型机械手。这样，既可以大批量生产，又便于在机械手的零部件出现故障时，能够快速的更换。无论是哪类机械手，都与计算机相紧密联系。运用计算机的高精度，易于操作执行的特点，实现了机械手的智能化、小型化、可视化。PLC机械手以其易于编程和操作，已是机械手发展的重要分支。应用PLC编程与机械制造技术的结合，使机械手可以按照预定的程序来完成工作。可视化的操作界面，使人们更加容易的进行操纵。泰山学院本科毕业论文（设计）3总之，PLC机械手的发展，已经从特殊领域的专用，扩展到通用领域的应用。已经从复杂的结构，简化成结构简单，可视化高的操作程序控制。泰山学院本科毕业论文（设计）42.总体方案设计2.1PLC的基本结构组成图1PLC外部示意图图1为可编程序控制器的外部示意图。它的基本组成主要有以下几个部分：CPU；输入输出模块（I/O模块）；编程器；电源；一、CPU模块如果将PLC控制系统比作人体的话，CPU模块就相当于人体的控制与动力机构—大脑与心脏，PLC的核心是CPU，PLC之所以能够正确的完成各项工作，也是因为CPU的正确指挥与操作。它从外部获取的信号进行执行，经过运行再将结果输出出去。存储器主要是用来储藏程序。二、输入输出模块（I/O模块）(I/O模块)相当于人类的耳朵、手臂、眼睛等。输入模块接收的主要是输入信号；输出模块主要控制的是系统中的输出设备。输入输出模块的抗干扰的能力比较强，在工业生产中，存在着各种各样的信号，而输入输出模块能泰山学院本科毕业论文（设计）5更好的满足它们之间的匹配。三、编程器编程器，主要是用来进行程序编写的。它根据运行步骤进行程序编写。检查程序的正确与否，在编写过程中可以进行检查、修改等操作。可编程序控制器，是一台计算机，它的设计