基于PLC简单机械手控制系统设计

基于PLC简单机械手控制系统设计论文的框架：PLC控制机械手运动系统背景意义软件系统设计PLC选型机械手的基本机构调试仿真总结背景意义•随着工业自动化程度的不断发展，越来越多的工作由机械手去完成。极大的提高了生产的安全性和生产的效率。•PLC在工业上的应用已经很成熟，有着操作简单、可靠性高、通用灵活、使用寿命长等一系列的优点。使用PLC控制的的机械手灵活、安全可靠，成为机械手的一个发展趋势。机械手的基本构造•机械手的结构可以分为两个部分：执行机构和驱动机构。其中执行机构分为手部、腕部、臂部。•机械手的驱动方式有四种：液压驱动、气压驱动、电气驱动、机械传动。•液压驱动：抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。但对密封装置要求严格。•气压驱动:其主要特点是介质来源极方便、气动动作迅速、结构简单、成本低，稳定性差。•电气驱动：由特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动，因为不需要中间的转换机构，故机械结构简单。•机械传动：它的主要特点是运动准确可靠、动作频率高，但结构较大，动作程序不可变。•机械手在工业中的使用实例如下图所示：选型•考虑到需要控制量的输入输出的点数以及实验室现有的设备，选用日本欧姆龙公司生产的型号为CPM1A-40CDR-A的PLC。•对于CPM1A-40CDR-A各个参数的含义为：40为总的输入输出点数（24点输入，16点输出）;C表示CPU单元；D表示混合型，有输入也有输出；R表示继电器输出；A表示工作电压为交流电压。•电源电压：100～220V50～60Hz电源保持：10ms以上•中断处理：外部中断（响应时间0.3ms一下）•通信接口：RS232C•内置功能：高速计数（5KHz）脉冲输出（2KHz）•CPM1A-40CDR-A的CPU特性如下图所示：软件系统设计PLC程序系统设计控制要求程序编写通讯I/O分配控制要求•控制流程图如下所示：1、机械手有四种工作方式：单周运动、连续运动、单步运动、手动方式。2、开始运动后机械手依次经过下降、夹紧、上升、右行、下降、放松、上升、左行完成一个周期的运动回到原位。3、当机械手在原位时原位指示灯亮；当机械手夹紧工件时夹紧指示灯亮；当机械手放松工件时放松指示灯亮。I/O分配•机械手的下降、上升、右行、左行位置由限位开关确定；上升和下降由一个双线圈的电磁阀控制；夹紧和放松由一个单线圈电磁阀控制。知道需要14个输入点，8个输出点。I/O分配如下表所示：输入输出0.00开始0.07升降选择1.00下降电磁阀0.01停止0.08松紧选择1.01上升电磁阀0.02下降限位开关0.09左右选择1.02松紧选择0.03上升限位开关0.10手动方式1.03右行选择0.04右行限位开关0.11单步方式1.04左行选择0.05左行限位开关0.12单周方式1.05原位指示灯夹0.06光电开关0.13连续方式1.06夹紧指示灯1.07放松指示灯•PLC外部接线图简图如下所示：-L1L20001020304050607080910111213+comcom0001020304050607CPM1A-40CDR-AL1L8+InOut220v通讯•CPM1A-40CDR-A自带的编程电缆为FS-CIF02，由于它的另一端是COM口，所以用一个USB2.0转RS232通用串口线与PC机通讯。程序编写•程序总体框架如下图，跳转指令的触发条件为off。•自动运行程序流程图为机械手停在原位启动机械手下降下降到位夹紧工件夹紧？机械手上升机械手右行右行到位？右位工件检测机械手下降右位有工件？下降到位？上升到位？工件松开？松开工件机械手上升机械手左行左行到位？上升到位？否是否是否是否是有无否是否是否是否是•自动程序的实现主要是靠移位寄存器，它的梯形图符号为•其中I（IN)代表数据输入端；P(SP)是一移位脉冲输入端；R是复位端；st是移位开始通道号；E是移位结束通道号。•当复位端R为off时，在P端的每个移位脉冲上升沿时刻st到E通道中所有数据按位依次左移移一位，E通道中数据的最高位溢出丢失，st通道中最低为则移进IN端的数据，当复位端R为on时st到E所有通道均复位为零，且移位指令不执行。调试仿真总结•学习了利用PLC编程控制运动的一些基本知识，了解了控制的原理和基本的流程。但是由于条件的限制，没有用PLC连接电机，进行真正的实物控制，只是利用小彩灯模拟机械手的动作，所以在实际的应用中很多的问题都没有涉及到，这是本次设计的最大的缺陷。谢谢！