基于PLC机械手臂的设计毕业论文(DOC 37页).doc

-工业大学基于PLC的机械手臂的设计院 部:专 业:班 级:姓 名: ***** 学 号: ****** 指导教师:摘要机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，本文介绍的是机械手模型基于PLC的控制系统设计首先，对可编程控制器进展相应的介绍，选择了PLC的型号然后，通过对机械手的各功能实现形式和控制方式研究，给出各局部的实现方案并确定了控制系统的器材最后，进展PLC控制系统的硬件构造和软件程序设计关键字： 可编程控制器PLC 机械手步进电机ABSTRACTRobots are a kind of automatic positioning control and can be programmed to change to the multi-function machine are introduced in this paper, the model of the manipulator based on PLC control system design.First, the programmable controller to introduce, make corresponding choice model of the PLC. Then, based on the function of the manipulator realization and control methods are studied, and the scheme of realization of the control system and the equipment. Finally, the PLC control system, the hardware structure and software design.Key words:PLC programmable controller ManipulatorStepping motor. . word.zl-. -目录摘要IABSTRACTII第1章绪论11.1 课题背景11.2 机械手的定义与分类11.3 机械手应用及组成构造21.4 机械手的开展趋势31.5 总体设计要求3第2章 PLC的介绍与选择52.1 PLC的特点52.2 PLC的选型52.3 三菱FX系列的构造功能7第3章各功能实现形式与控制方式93.1 本机械手模型的机能和特性93.2 夹紧机构93.3 躯干93.4 旋转编码盘10第4章控制系统设计114.1 控制系统硬件设计114.1.1 PLC梯形图中的编程元件114.1.2 PLC的I/O分配114.1.3 机械手控制系统的外部接线图124.2 控制系统软件设计134.2.1 公用程序134.2.2 自动操作程序154.2.3手动单步操作程序204.2.4 回原位程序234.3 PLC程序的上载和下载254.3.1 PLC程序的上载254.3.2 PLC程序的下载25第5章设计小结27致28参考文献29. . word.zl-. -第1章绪论1.1 课题背景随着现代工业技术的开展，工业自动化技术越来越高，生产工况也有趋于恶劣的态势，这对一线工人的操作技能也提出了更高的要求，同时操作工人的工作平安也受到了相应的威胁。

工人工作环境和工作容也要求理想化简单化，对于一些往复的工作由机械手远程控制或自动完成显得非常重要这样可以防止一些人不能接触的物质对人体造成伤害，如冶金、化工、医药、航空航天等在机械制造业中，机械手应用较多，开展较快目前主要应用于机床、模锻压力机的上下料以及焊接、喷漆等作业，它可以按照事先制定的作业程序完成规定的操作，有些还具备有传感反应能力，能应付外界的变化如果机械手发生某些偏离时，会引起零部件甚至机械本身的损坏，但假设有了传感反应自动，机械手就可以根据反应自行调整应用机械手，有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产本钱，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术近些年，随着计算机技术、电子技术以及传感技术等在机械手中越来越多的应用，机械手已经成为工业生产中提高劳动生产率的重要因素借助PLC强大的工业处理能力，很容易实现工业生产的自动化基于此思路设计的机械手，在实现各种要求的工序前提下，大大提高了工业过程的质量，而且大大解放了生产力，改善了工作环境，减轻了劳动强度，节约了本钱，提高了生产效率，具有十分重要的意义。

同时，借助组态软件的辅助作用，大大提高了系统的工作效率因此，在自动化机床和综合加工自动生产线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确地控制生产的节拍，便于有节奏地进展生产工业机械手是近几十年开展起来的一种高科技自动化生产设备工业机械手是工业机器人的一个重要分支它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其表达了人的智能和适应性机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的开展前景综上所述，有效地应用机械手是开展机械工业的必然趋势1.2机械手的定义与分类机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作机械手的迅速开展是由于它的积极作用正日益为人们所认识其一，它能局部代替人工操作；其二，它能按照生产工艺要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三，它能操作必要的机具进展焊接和装配因此，它能大改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐因而，受到各先进工业国家的重视，并投入了大量的物力和财力加以研究和应用。

尤其在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛机械手一般分为三类第一类是不需要人工操作的通用机械手，它是一种独立的不附属于某一主机的装置它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定工作它的特点是除具备普通机械的物理性能外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械第二类是需要人工操作的，称为操作机它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来开展到用无线电信号操作机械手来进展探测月球、火星等第三类是专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用于解决机床上下料和工件传送这种机械手在国外称为“Mechanical Hand〞，它是为主机效劳的，由主机驱动，除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的本工程要求设计的机械手模型可归为第一类，即通用机械手1.3机械手应用及组成构造目前工业机械手主要用于流水线传送、焊接、装配、机床加工、铸造、热处理等方面，无论数量、品种和性能方面都能满足工业生产开展的需要在国主要是开展各方面的机械手，逐步扩大应用围，以减轻劳动强度，改善作业条件在应用专用机械手的同时，相应地开展通用机械手，专用条件还要研制示教机械手、组合机械手等将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构，以及用于不同类型的夹紧机构，设计成典型的通用机构，以便根据不同的作业要求，选用不同的典型部件，即可组成不同用途的机械手，即便于设计制造，又便于改换工作，扩大了应用的围。

同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以更好地发挥机械手的作用机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统构成执行机构包括手部、手臂和躯干手部装在手臂前端，可以转动、开闭手指机械手手部的构造系统模仿人的手指，分为无关节、固定关节和自由关节三种手指的数量又可以分为二指、三指、四指等，其中以二指用得最多可根据夾持对象的形状和大小配备多种形状和尺寸的夹头，以适应操作的需要本设计采用二指的构造手臂的作用是引导手指准确地抓住工件，并运送到所需要的位置上为了使机械手能够正确地工作，手臂的三个自由度都需要准确地定位总之，机械手的运动离不开直线移动和转动二种，因此它采用的执行机构主要是直线液压缸、摆动液压缸、电液脉冲马达、伺服液压马达、交流伺服电动机、直流伺服电动机和步进电动机等躯干是安装手臂、动力源和各种执行机构的机架驱动机构主要有四种：液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动其中以电气、气动用得最多，占90％以上，液压、机械驱动用得较少液压驱动主要是通过液压缸、阀、油箱等实现传动气压驱动所采用的元件为气压缸、气马达、气阀等一般采用4～6个大气压，个别到达8～10个大气压本设计的手爪局部采用气压驱动电气驱动时，直线运动可以采用电动机带动丝杠、螺母机构。

通用机械手那么考虑采用步进电动机、直流或交流的伺服电动机、变速箱等本设计采用步进电动机驱动手臂运动，直流电动机驱动手爪和机械手的底盘旋转运动机械驱动只适用于动作固定的场合机械手控制的要素包括工作顺序、到达位置、动作时间、运动速度和加减速度等机械手的控制分为点位控制和连续轨迹控制两种，目前以点位控制为主，占90％以上控制系统可以根据动作的要求，设计采用数字顺序控制，它首先要编制程序加以储存，然后再根据规定的程序，控制机械手工作对动作复杂的机械手那么采用数字控制系统、小型计算机或微处理机控制的系统本设计的控制系统采用小型可编程控制器实现，具有编程简单、修改容易、可靠性高等1.4机械手的开展趋势机械手自二十世纪六十年代初问世以来，经过40多年的开展，现在已经成为制造业生产自动化中重要的机电设备目前，机械手技术有了新的开展：出现了仿人型机械手、微型机械手和微操作系统〔如细小工业管道机械手移动探测系统、微型飞行器等〕、机械手化机器、智能机械手〔不仅可以进展事先设定的动作，还可按照工作状况相应地进展动作，如回避障碍物的移动，作业顺序的规划，有效的动态学习等〕机械手的应用领域正在向非制造业和效。