基于plc的机械手控制系统设计答辩已过学位论文.docx
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基于plc的机械手控制系统设计答辩已过学位论文
摘要…………………………………………………………………………………………..Ⅰ
Abstract…………………………………………………………………………...…………...Ⅱ
第1章绪论…………………………………………………………………………...………1
1.1课题研究目的及意义………………………………………………………...………….1
1.2国内外机械手研究概况……………………………………………………...………….2
1.3课题研究的内容……………………………………………………………...………….3
第2章方案设计与论证…………………………………………………………...…………..4
2.1方案设计………………………………………………………………............................4
2.2方案论证……………………………………………………………………...………….5
2.3方案确定………………………………………………………………...……………….7
第3章系统硬件设计…………………………………………………………...……………..8
3.1主电路设计…………………………………………………………………...….………8
3.1.1熔断器的选择……………………………………………………...……….…...…8
3.1.2热继电器的选择………………………………………………...……….……...…8
3.1.3接触器的选择…………………………………………………...……...……….…9
3.1.4系统主电路图………………………………………………………..………….…9
3.2传感器设计…………………………………………………………...…………………10
3.2.1传感器的选型…………………………………………………...…...……………10
3.2.2传感器的工作原理…………………………………………...……...……………11
3.3行程开关的设计………………………………………………...………………………11
3.3.1行程开关的选型…………………………………………...……….……………..11
3.3.2行程开关的工作原理………………………………………...…………………...12
3.4PLC控制电路设计………………………………………………………...…………….12
3.4.1PLC的基本结构……………………………………………...……………………12
3.4.2PLC的工作原理……………………………………………...……………………13
3.4.3PLC的扫描运行方式……………………………………...………………………13
3.4.4PLC的特点………………………………………………...………………………14
3.4.5PLC经济分析……………………………………………...………………………16
3.4.6PLC的发展趋势………………………………………………...…………………17
3.4.7PLC的控制系统的保护措施………………………………...……………………17
3.4.8PLC的选型........……………………………………………...……………………18
3.4.9PLC外部接线图…………………………………………...………………………20
第4章系统软件设计………………………………………………………………………….21
4.1PLC的软件部分…………………………………………………...…………………...21
4.2系统总体设计…………………………………………………...……………………..22
4.2.1机械手的动作实现过程……………………………………...…………………...22
4.2.2系统总体流程图………………………………………………...………………...23
4.2.3系统复位流程图……………………………………………...…………………...23
4.2.4机械手气夹夹紧流程图…………………………………...……………………...24
4.2.5机械手气夹放松流程图…………………………………...……………………...25
总结……………………………………………………………………...……………………26
参考文献………………………………………………………………...……………………27
致谢………………………………………………………………...…………………………28
附录A系统总电路图…………………………………………………………………………29
附录B系统梯形图…………………………………….………………………………………30
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,甚至于危及生命。
自从机械手问世以来,相应的各种难题迎刃而解。
机械手能代替人类完成危险、重复、枯燥的工作,减轻人类劳动强度,提高劳动生产力,因此机械手得到了越来越广泛的应用。
本设计主要由硬件设计和软件设计两大部分组成,其中硬件设计包括主电路、控制电路以及电气控制线路的设计,软件设计包括流程图和梯形图的设计。
主电路由电机、热继电器、熔断器、接触器构成;控制电路由PLC控制器、传感器、行程开关等构成。
本设计中由行程开关将位置信号传给PLC主机,PLC分别控制各个交流电机的正反转,从而控制机械手在横轴与竖轴的运动;接近开关将位置信号反馈给PLC主机,通过控制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。
本课题设计的物料搬运机械手可在空间抓放物体,动作灵活多样,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,传感器
Abstract
Intheindustrialproductionandotherfields,becauseoftheneedofjob,peopleoftenisaffectedbytheharmofhightemperature,corrosionandtoxicgases,thesefactorsincreaselaborintensityofworkers,andevenleadtolife-threatening.Sincethemanipulatorwasborn,thevariousdifficultproblemswereeasilysolved.Robotscanreplacehumanconsummatelydanger,repeattheboringwork,easehumanlaborintensityandimprovelaborproductivity,sorobotshavebeenappliedmoreandmore.
Thisdesignmainlyconsistofthehardwaredesignandsoftwaredesign.Amongthem,hardwaredesigncontainsthemaincircuit,controlcircuitandelectricalcontrolcircuitdesign,softwaredesigncontainsthedesignofflowchartandladder-diagram.Maincircuitconsistofmotor,thermalrelay,fuse,contactor;controlcircuitconsistofPLCcontroller,sensorsandtravelswitch,etc.Inthepaper,positionsignalissenttoPLChostbytravelswitch,PLCcontroltheacmotor'spositive&negativerespectively,soasitcancontrolthemovementofmanipulatoronthehorizontalaxisandvertivalaxis;positionsignalissenttoPLChostbyapproachswitch,PLChostcancontrolthepawsofmanipulatorandrealizetheopenandclosebythecontrolofacmotor'spositive&negative,soasitcanachievethefunctionofaccuratemotion.Thesubjectdesignmaterialshandlingmanipulatorcancatchandputobjectsinspace,maketheactionflexible,accordingtothechangesofworkpieceandthemovementprocessrequirements,itcanchangetherelatedparametersatanytime.
Keywords:
manipulator,PLC,sensors
第1章绪论
随着我国经济以及工业的不断发展,机械手在工厂的地位变得越来越重要,因为它能够在取代人工在高温、潮湿的环境下工作,更好的提高了工作效率,改善了工厂的收益。
本章主要从课题研究的背景、目的及其意义等方面对该设计作出简要概述。
1.1课题研究目的及意义
机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。
近年来随着工业自动化的发展机械手逐渐成为一门新兴学科,并得到了较快的发展。
机械手广泛地应用与锻压、冲压、锻造、焊接、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业。
特别是在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中,机械手由于其显著的优点而受到特别重视。
总之,机械手是提高劳动生产率,改善劳动条件,减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段。
国内外都十分重视它的应用和发展。
可编程序控制器(PLC)是专为在工业环境下应用而设计的实时工业控制装置。
随着微电子技术、自动控制技术和计算机通信技术的飞速发展,PLC在硬件配置、软件编程、通讯联网功能以及模拟量控制等方面均取得了长足的进步,已经成为工厂自动化的标准配置之一[1]。
由于自动化可以节省大量的人力、物力等,而PLC也具有其他控制方式所不具有的特殊优越性,如通用性好、实用性强、硬件配套齐全、编程方法简单易学,因此工业领域中广泛应用PLC。
机械手在美国、加拿大等国家应用较多,如用果实采摘机械手来摘果实、装配生产线上应用智能机器人等。
我国自动化水平本身比较低,因此用PLC来控制的机械手还比较少。
本次课题设计的机械手就是通过PLC来实现自动化控制的。
通过此次设计可以更进一步学习PLC的相关知识,了解世界先进水平,尽可能多的应用于实践[2]。
1.2国内外机械手研究概况
机械手自二十世纪六十年代初问世以来,经过40多年的发展,现在已经成为制造业生产自动化中重要的机电设备。
目前,正式投入使用的绝大部
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