基于plc的機械手控制系統的研究與設計(完整版)

　　

【正文】 老師平日里工作繁多，但在我做畢業設計的每個階段，傾注了大量的心血和汗水，無論是在論文的選題、構思和資料的收集方面，還是在論文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了 *老師悉心細致的教誨和無私的幫助，特別是她廣博的學識、深厚的學術素養、嚴謹的治學精神和一絲不茍的工作作風使我終生受益，在此表示真誠地感謝和深深的謝意。還有在控制方面本課題是采用步進電機來傳動的，所以定位還不是很精確，在軟件系統方面，本科課題沒有調試記憶功能，所以對調試起來不是很方便。如高速脈沖輸出口 Y000 或 Y001 或 Y003；方便指令中初始狀態指令等。晶體管輸出一般用于高速輸出，如伺服、步進等，動作頻率高的輸出。 圖 3. 1 PLC 控制系統設計步驟流程圖 PLC 的輸出方式 PLC 包括繼電器輸出和 晶體管輸出兩種輸出方式。 2)確定輸入、輸出設備。這就要求設計者在系統設計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確保控制系統安全可靠。同時在三個方向的另一端添加超程限位開關，使機械手到達極限位置后能鎖定其繼續前行運動， 只能反向運動，以實現因故障或其他原因造成的超程保護功能。 4）最大細分 10000 步 /轉，有 16 種細分模式可以選擇。在電機選型過程中，必須首先計算出負載通過機械傳動系統對電機軸的折算扭矩 折T ，下面就幾中常見的機械傳動方式介紹折算扭矩 折T 的計算過程。 tfa MMMM ??? （ 23） ? ? ????? T nJJM tma （ 24） 式中： aM 電機啟動加速力矩（ mN? ) mJ 、 tJ 電機自身慣量與負載慣量 ( 2scmKg ?? ) n電機所需達到的轉速（ r/min） T電機升速時間（ s） 2102 ????? isWuM f ?? （ 25） 式中： fM 導軌摩擦折算至電機的轉矩（ mN? ) U 摩擦系數 η 傳遞效率 2102 ??? ispM tt ?? （ 26） 式中： tM 切削力折算至電機力矩（ mN? ) tp 最大切削力（ N） 負載起動頻率估算。一般地說最大靜力矩 maxMj 大的電機，負載力矩大。甚至更小，精度容易保證，起動和運行頻率較高，但功耗較大，效率較低。永磁式步進電動機由四相繞組組成。 步進電機 的選擇 及其驅動器 設定 步進電動機 (stepping motor)是一種將電脈沖信號轉化為角位移的執行機構。現就兩者作以下分析： (1)絲杠螺母機構：位移較準確、降速比大，運平穩、無噪音、易自鎖，但高精度的絲杠制造比較困難，傳動效率低。 本設計中手爪 結構 本設計中被夾持的工件是“工”字輪，是有凹槽回轉體，且滿輪的“工”字輪重量比較重，所以在機械機構方面對手爪做如圖 的設計。 PLC 程序設計 （ 1)手動程序 —— 通過控制臺 上的按鈕，手動對機械手進行各個方向的控制和機械手夾的加緊和放松動作。 控制要求 (1）定位精確性 —— 步進電機和步進電機驅動器作為動力驅動設備，采用開環控制，滿足定位要求，用脈沖信號來控制機械手各方向的行程。可以簡化控制線路，節省成本，進一步提高勞動生產率。 4）系統的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。可以用于各種規模的工業控制場合。可編程控制器簡稱 PLC，是指以計算機技術為基礎的新型工業控制裝置，是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。本課題的機械手貼近鋼絲繩工業的生產要求，具有很強的可行性、實用性和經濟性。 6 月 6 日前 畢業論文定稿 － 準備和進行畢業論文答辯 學系意見 系主任簽名： __ ______年 ___月 ___日 南通大學杏林學院 畢 業 設 計（論文） 杏林學院信息學部自動化系 2021 年 02 月 題 目 ： 基于 PLC 的機械手控制系統的研究與設計 作 者： 陳周凱 專 業： 工業電氣自動化 班 級： 工電 081 指導教師： 陳艷艷、陳娟 I 摘 要 目前，鋼絲繩行業在我國仍屬于傳統制造業，其生產工藝流程具有典型的“三高”特點：高能耗，高污染，高作業強度。 基 礎 條 件 基本電氣、檢測與控制方面知識的培訓；機械手研制所包含的電氣和機械設備的提供； 機械設計與制作方面的配合；真實工況環境下的測試。 課題來源 企業技改項目 課題類別 應用 該課題對學生的要求 熟悉 PLC編程邏輯，以及主流 PLC的產品和指令系統 了解步進電機的工作原理 了解常用的執行機構的工作原理 了解常用的傳感檢測產品 學系意見 同意立題（ ） 不同意立題（ ） 學系主任簽名： ______________ ________年 ________月 ________日 注： 此表一式三份，學系、教務處、學生檔案各一份。 本 科 畢 業 論 文 作 者 ： 專 業 ： 工業電氣自動化 班 級 ： 指導教師 ： 題 目 基于 PLC 的機械手控制系統的研究與設計 原 創 性 聲 明 本人聲明：所呈交的論文是本人在導師指導下進行的研究成果。參與機械手系統架構的設計與制作以及成品的調試與安裝。 課題的研究方法和技術路線 廣泛查閱關于機械手設計的文獻資料；深入生產一線，體驗鋼絲繩生產的操作流程，根據特定的工況明確本文機械手設計的基本功能；設計機械手控制系統的軟體與硬體；不斷測試和改進機械手功能，增強產品的適用性和普及性。 5 月 25 日 交畢業論文草稿 － 修改完善畢業論文，進行畢業設計成果演 示和驗收。s robot control system. This paper analyzed the PLCbased control system Manipulator the position, and described in detail in the PLC as the core on the basis of the Stepping Motor control of the integrated software and hardware of the method. The system used by the Stepping Motor unit pulse of step with the characteristics of the same distance from their point of using openloop control. To its starting point as a reference point, through the pulse by counting purposes at the location, manually operated mechanical hand movement from the point of reference points to the purpose, the purpose of preserving points of the parameters. The robot control system in the actual operation can be reliable and stable operation. Key words: Programmable Logic Controller, Manipulator, Positioning Control I 目 錄 摘 要 .................................................... I ABSTRACT ................................................... II 第一章 前言 ................................................. 1 研究的目的和意義 ................................................................................................................. 1 主要研究內容及需要解決的關鍵問題和思路 ..................................................................... 2 課題研究內容 ............................................................................................................... 2 硬件選擇 ....................................................................................................................... 3 控制要求 ....................................................................................................................... 3 輸入 /輸出設備 ....................................