机械手自动控制系统的PLC实现方法研究设计有cad源图+开题报告+文献综述等软件部分.docx

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机械手自动控制系统的PLC实现方法研究设计有cad源图+开题报告+文献综述等软件部分

毕业设计说明书

题目：

机械手自动控制系统的PLC实现方法研究

---软件部分

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，甚至于危机生命。

机械手就在这样诞生了,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、气缸等机械器件组成；电气方面有步进电机、驱动模块、传感器、开关电源、电磁阀、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、气动技术、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输出两路脉冲，分别驱动横轴、竖轴步进电机驱动器，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；直流电机拖动手爪和底盘旋转，位置信号由旋转码盘和接近开关反馈给PLC主机；电磁阀控制气开阀的开关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：

可编程控制器PLC；机械手；脉冲；步进电机驱动器；步进电机；直流电机；传感器、限位开关。

Abstract

Inindustrialproductionandotherfields,asaresultoftheneedtowork,peopleareoftensubjectedtohightemperature,corrosionandtoxicgasesandotherfactorsthatincreasethelaborintensityoftheworkers,evenlifecrisis.Therobotarmwasbirthinthisenvironment.Therobotarmisthetraditionaltask-operatingcomponentintheindustrialrobotsystem,andisoneofthekeycomponents.Themachinestructureconsistsofthebeadcurlpole,slipperypoleandcylinder.Theelectricalaspectsconsistofsteppingmotor,driverparts,sensor,switchpowersupply,electromagnetismvalve,andetc.Thisequipmentiscomposedoftheprogrammablecontroltechnique,thepositioncontroltechnique,airdrivingtechnique,themonitortechnique,andisoneofthetypicalrepresentationoftheintegrationofmechanismandelecticity.TheintroductiverobotarmofthistextcanoutputtwolinespulsesbythePLC,drivingthehorizontalstalk,andtheperpendicularstalktodrivetheelectricalengineeringactuatorrespectively,tocontroltherobotarmprecisionofthehorizontalstalkandperpendicularstalkatthefixedposition,tinymoveswitchinputthepositionsignaltothePLC.Thedirectcurrentmotordragsalongtobegintheclawandbedrockstorevolve,thepositionsignalfromrevolvethecodedishandneartotheswitchfeedbacktohostofPLC;Theelectromagnetismvalvecontrolthemachinehandopenandclose,thuscarryoutthefunctionofthemachinehandprecisionwork.Thistopicdrawupthematerialporteragethemachinehandofthedevelopmentandcangrasptoputtheobjectinthespace,actvividanddiverse,thecommutabilityartificialcarriesonthetaskintheareaoftheheatanddanger,andatanytimechangetherelatedparameteraccordingtothedifferenceoftheworkplaceandtherequestoftheproductprocesses.

Keywords:

ProgrammablecontrollerPLC;Robotarm;Pulse;Steppingmotordriver;Steppingmotor;Directcurrentmotor;Sensor.、Limitswitcheslocation。

引言…………………………………………………………………………………1

第一章机械手移动工件控制系统的控制要求………………………………2

一、机械手自动化控制系统的PLC实现方法中的基本原则、机械手移动工件的工作流程和工作原理……………………………………………………2

基本元件及其内部原理…………………………………………………2

机械手移动工件时的简单工作流程……………………………………………4

机械手移动的工作原理………………………………………………………5

二、设备控制要求……………………………………………………………5

正常运行…………………………………………………………………………5

第二章机械手PLC控制系统的PLC资源配置………………………………6

一、控制系统构成图…………………………………………………………6

控制系统图，如图所示……………………………………………………………6

二、I/O地址分配……………………………………………………………7

第三章机械手PLC控制系统的程序设计和调试………………………………7

一、LC软件功能测试…………………………………………………………8

二、硬件的调试………………………………………………………8

步进电机驱动程序调试………………………………………………………………9

两个步进电机的连动的驱动程序调试…………………………………………11

测试电磁阀控制爪的抓、松……………………………………………………13

两直流电机的驱动程序的调试…………………………………………………14

复位指令的调试…………………………………………………………………16

三、程序的流程图、构成……………………………………………………20

流程图……………………………………………………………………………20

程序的构成………………………………………………………………………20

第四章机械手移动工件控制系统PLC程序……………………………………20

一、系统的I/O资源的分配…………………………………………………20

数字量输入部分…………………………………………………………………20

数字量输出部分……………………………………………………………24

定时器部分………………………………………………………………24

内部继电器………………………………………………………………………25

二、源程序………………………………………………………………………25

源程序梯形图………………………………………………………………………25

源程序的指令表…………………………………………………………………29

二、发现并存在的问题……………………………………………………33

测试一路脉冲连续两次输出……………………………………………………33

测试一路脉冲两次输出………………………………………………………34

采用调用子程序输出多次脉冲…………………………………………………34

采用调用子程序输出两次次脉冲………………………………………………36

参考文献……………………………………………………………………………39

附录：

FX2N系列可编程控制器简介………………………………………………39

谢辞…………………………………………………………………………………41

引言

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，这些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，并以成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、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。

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。

本课题拟开发物料搬运机械手，采用日本三菱公司的FX2N系列PLC，对实验室现有的TVT—99D机械手模型进行开发。

该装置机械部分有滚珠丝杠、滑轨、汽缸、气控机械抓手等；电气方面由步进电机、驱动模块、传感器、开关电源、电磁阀、旋转码盘、操作台等部件组成。

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。

本课题是有我和徐立同同学合作共同完成,在整个设计过程中徐立同同学主要负责硬件方面如接线、画各个电气设备的电路接线图等；而我则是主要负责软件部分,在实际的设计调试过程中我主要负责PLC的接线编程、调试等工作。

当然了硬件和软件是不分家的，谁也离不开谁，因此，在整个设计过程中各种方案的敲定与实施均是由我们俩个在指导老师的帮助下共同研究、推敲、讨论试验调试中确定的。

为了能够实现机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。

再加上本课题开发的机械手采用的日本三菱公司的FX2N系列PLC控制，是一种按预先设定的程序进行工件的搬运的自动化装置，可部分代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业，并要实现根据工件的简单的变化要求随时更改相关控制参数。

为达到这些要求，我们设计的控制