机械手的PLC设计 毕业论文.docVIP

目 录 摘 要 3 引 言 4 1 机械手简介 5 1.1 概述 5 1.2 机械手的组成 5 1.3 机械手的分类 5 1.4 机械手的应用 5 2 机械手的控制方案与选择 6 2.1 控制要求 6 2.2 机械手的控制系统设计方案的比较 7 3 PLC的简介 7 3.1 PLC的产生 7 3.2 PLC的定义和特点 7 3.2.1 PLC的定义 7 3.2.2 PLC的特点 8 3.3 可编程控制器的主要性能指标 8 3.4 可编程控制器的分类 8 3.5 PLC系统的组成 9 3.5.1 PLC的硬件结构 9 3.5.2 PLC的软件 9 3.6 可编程控制器的工作方式 10 3.7 PLC的编程语言 10 3.8 FX2N系列PLC 11 3.8.1 FX2N系列PLC的内部资源 11 3.8.2 FX2N系列PLC的基本顺控指令 11 3．9 PLC的应用领域 12 4 PLC对机械手的控制 13 4.1 PLC的选型 13 4.4.1 I/O总点数的确定 13 4.4.2 I/O点信号性质分析 13 4.4.3 用户存储器容量的估算 14 4.2 PLC的梯形图 14 4.2.1程序的总体结构设计 14 4.2.2 初始化程序 14 4.2.3 手动程序 15 4.2.4 回原位程序 15 4.2.5 自动程序 16 4.3 指令程序 17 4.4 I/O接线图 18 4.5相关电气设备选择和校验 20 4.5.1 系统调试 20 4.5.2 程序的运行与调试 21 4.6 材料清单 21 4.7 不足和改进 22 5 毕业设计总结 23 6 致谢 24 参考文献 25 摘 要 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、等机械器件组成；电气方面有交流电机、变频器、传感器、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、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输出三路脉冲，分别驱动横轴、竖轴变频器，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；位置信号由接近开关反馈给PLC主机，通过交流电机的正反转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：机械手 PLC 变频器 交流电机 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，对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。该装置机械部分有滚珠丝杠、滑轨、机械抓手等；电气方面由交流电机、变频器、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。 由于时间仓促和个人水平限制，我的设计存在着许多还没来得及解决的问题，希望广大老师、同学能够给予批评指正并予以解决。 1 机械手简介 1.1 概述 机械手首先是美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个