基于PLC的机械手设计.docx
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基于PLC的机械手设计
本科毕业设计（论文）
（2013届）
论文题目基于ＰＬＣ的机械手控制系统设计
（英文）ThedesignofmachinehandcontrolsystembasedonPLC
所在学院电子信息学院专业班级电气工程及其自动化
学生姓名xxx学号2009017141
指导老师xxx
完成日期xxxx年x月x日
基于PLC的机械手控制系统设计
xxx
（浙江万里学院电子信息学院电气工程及其自动化094班）
xxx年x月
摘要随着自动化技术的不断发展，实现了绝大部分的机械设备的自动控制，工业中的机械手就是其中之一。
由于机械手的出现,它代替了一些在恶劣环境下、工作强度大，甚至有生命危险的工人工作；又因其能按照一定的程序、时间和位置来完成货物产品的传送和装卸大大节约了劳动力，在现代工业中的使用率越来越频繁。
而机械手的自动化实现有很多方式，PLC控制就是其中的一种。
PLC是一种以微处理器为核心的工控装置它采用可以编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑、顺序、计时、计数和算数运算等操作的指令，并能通过数字、模拟的输入输出控制各类设备的运行。
本设计的机械手所涉及到的运动过程，将通过对PLC软件编程驱动机械手上的步进电机运动，经过不断地编程调试使其能完成上升、下降，左右移动，加紧和放松物件的运动。
关键词：
机械手；PLC；步进电机
Abstract
Withthecontinuousdevelopmentofautomationtechnology,realizestheautomaticcontrolofmostofmachineryandequipment,machineryindustryistheonehandappeared,itreplacessomeworkinharshenvironment,highintensity,andevenlife-threateningworkers;andbecausethecaninaccordancewithcertainprocedures,timeandlocationtocompletethetransferandloadingandunloadingofgoodsproductgreatlysaveslaborinthemodernindustryintheuseofmoreandmorefrequently.Automaticmechanicalhandhasmanyways,aPLCcontrolisoneofthe.PLCisakindofindustrialcontroldevicewithmicroprocessorasthecoreofthememorycanbeprogrammed,usedtoimplementlogic,sequence,timing,countingandarithmeticoperationinitsinternalstorageinstructions,andthroughdigital,analoginputandoutputofthecontrolofvarioustypesofequipmentoperation.Thedesignoftherobotmotionprocessinvolved,willbethroughthePLCsoftwareprogrammingtodrivethemanipulatoronthesteppermotor,throughcontinuousprogramminganddebugging,sothatitcancompletetherise,decline,andmovearound,steppingupandrelaxtheobjectmotion.
KeyWords:
Machinehand;PLC;Steppermotor
1引言·····························································1
1.1课题研究的目的与意义··········································1
1.1.1机械手的概况················································1
1.1.2机械手在国内外的发展状况····································2
2控制方案
2.2可编程逻辑控制器（PLC）的概述·································3
2.2.1PLC的结构··················································3
2.2.2PLC的特点··················································3
2.2.3PLC的发展趋势··············································4
3机械手控制系统的硬件介绍·········································6
3.1机械手本体····················································6
3.2机械手电气控制部分············································6
3.2.1步进电机····················································6
3.2.2步进电机驱动器··············································7
3.2.3传感器······················································9
3.2.4直流电机与直流电机驱动模块·································9
3.3PLC控制单元··················································10
3.3.1PLC的I/O分配·············································11
3.4以上硬件接线图················································12
3.5触摸屏·······················································12
4机械手控制系统的软件制作过程····································13
4.1西门子触摸屏SMART700的编程流程····························13
4.2西门子PLC的编程流程·········································16
4.2.1手动动作流程···············································16
4.2.2手动程序仿真··············································17
4.2.3PLC对机械手的自动控制梯形图·······························26
4.2.4自动程序仿真···············································27
4.2.5PLC的高数计数器PTO程序运用·······························35
4.3机械手的运行流程·············································36
5结论····························································38
致谢·······························································41
参考文献···························································42
附录1机械手控制程序·············································43
1引言
1.1课题研究的目的与意义
机械手的出现目的是为了减轻工人的劳动力，提高劳动生产率，以及代替劳动者在高温、高压、噪声、等对人体有危害的场合工作，随着工业生产机械化和自动化，越来越多的行业已经开始大规模的使用机械手了，如：
焊接、搬运、装配等等。
再加上微电子技术在机械手中的应用，特别是计算机技术的融入，机械手的发展和应用水平也进一步的提高，在军事、海洋探测、航天、医疗、农业······领域中得到了广泛的使用。
总而言之，机械手是提高劳动率，改善劳动条件，减轻劳动强度和实现工业自动化的一个重要手段，在国内外对其的应用和发展十分的重视。
可编程序控制器（PLC）是其中一个控制机械手能在工业环境下能够运行的工业控制装置。
由于其其编程简单，可在现场修改编程；通用性好，能扩展；实用性强，硬件配套齐全在工业领域中广泛应用[1]。
本次课题设计的机械手就是通过PLC来自动化控制机械手的运行，通过这次的设计来提高对PLC的相关知识了解，将所知道的PLC内容能应用到本次的课题当中，将理论能更好的应道实践当中。
1.1.1机械手的概况
机械手自20世纪60年代问世以来，经过多年的发展已成为制造业生产自动化中重要的机电设备。
在现代工业中，正式在使用的机械手很多属于第一代的机械手，这些机械手基本上采用点位控制系统，主要用于焊接、喷漆和搬运。
第二代机械手是安装有接触类传感器的程序控制机械手，能够根据外部环境的信息对控制程序进行校正[2]。
随着科学技术的不断发展，第三代机械手在第一、二代的基础上发展起来，它是能感知外部环境与对象，并具有对复杂信息能够处理，能对自己行为作出自主决策的智能化机械手，具有专家知识，语音功能和自学能力等人工智能[3]。
1.1.2机械手在国内外发展状况
在新世纪的曙光下的人们追求更舒适的工作条件，恶劣危险的劳动环境下的工作都由机器人代替人工，因此世界工业机械手的数目每年在递增。
随着机器人应用的深化和渗透，工业机械手在不同行业不断的开辟新用途。
机械手的发展也已经由最初的液压，气压控制开始向人工智能化转变，并随电子技术的发展和科技的进步，该项技术将日益完善。
我国的工业机械手是从80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的大力支持下，通过“75”“85”科技攻关，目前国内生产了部分机器人关键元件，开发出点焊，装配，搬运等机械手。
但相较于国外的工业机械手技术我国还有一定的距离，如：
可靠性低于国外产品，机械手应用工程起步晚，应用领域窄，生产线系统技术低。
国外的工业机械手发展趋势：
机械手性能不断提高而且价格不断下降；机械结构模块化、
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