基于plc的機(jī)械手控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(更新版)

　　

【正文】 ....................................................................... 3 PLC 選擇 ....................................................................................................................... 3 I/O 點(diǎn)數(shù)分配 .............................................................................................................. 3 PLC 程序設(shè)計 ............................................................................................................ 3 第二章 硬件設(shè)計 ............................................. 5 機(jī)械手夾持結(jié)構(gòu) ..................................................................................................................... 5 夾緊機(jī)構(gòu) —— 手爪 ...................................................................................................... 5 本設(shè)計中手爪結(jié)構(gòu) ...................................................................................................... 5 傳動系統(tǒng) ................................................................................................................................ 6 傳動定位機(jī)構(gòu) ............................................................................................................... 6 傳動方式 ....................................................................................................................... 6 步進(jìn)電機(jī)的選擇及其驅(qū)動器設(shè)定 ............................................................................... 6 輔助系統(tǒng) .............................................................................................................................. 11 原點(diǎn)定位及超程保護(hù) ................................................................................................ 11 操作臺 ........................................................................................................................ 13 第三章 軟件設(shè)計 ............................................ 14 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計及 I/O 口分配 ................................................................................... 14 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 ................................................................................. 14 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計步驟 ............................................................................................. 14 PLC 的輸出方式 ......................................................................................................... 15 II I/O 點(diǎn)數(shù) ....................................................................................................................... 16 程序設(shè)計 .............................................................................................................................. 18 控制原理圖 .......................................................................................................................... 20 初始化程序 .......................................................................................................................... 21 回原點(diǎn)程序 .......................................................................................................................... 22 手動程序 .............................................................................................................................. 24 自動程序 ............................................................................................................................... 25 第 4 章 結(jié)語 ................................................ 40 參考文 獻(xiàn) ................................................... 41 致謝 ....................................................... 42 南通大學(xué)杏林學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第一章 前言 研究的目的和意義 本課題是基于 PLC 控制器的機(jī)械手的控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計，目的是在于通 PLC 可編程控制器和各種傳感器來對機(jī)械手臂的運(yùn)動進(jìn)行有效的控制，來達(dá)到人們想要的運(yùn)動效果，從而代替一些由人來重復(fù)操作的機(jī)械的枯燥乏味的動作。可編程控制器因其優(yōu)良的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代機(jī)械手的控制系統(tǒng)中。 2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC 發(fā) 展至今，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。為不熟悉電子電路、不懂計算機(jī)原理和匯編語言的人使用計算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。本設(shè)計運(yùn)用于鋼絲繩生產(chǎn)流水線中埝股車上“工”輪的裝卸和搬運(yùn)，可代替工人在高溫和危險的作業(yè)區(qū)進(jìn) 行作業(yè)，可抓取重量較大的工件，采用 PLC 控制，和傳統(tǒng)繼電器控制相比較，具有穩(wěn)定性高，接線簡單，抗干擾能力強(qiáng)，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。 （ 4) 操作臺布置 —— 盡力人性化處理，顯示實(shí)時工作狀態(tài)及故障報警。優(yōu)先分配特殊 I/O 點(diǎn)，注意相關(guān)指定輸入輸出端歸類分布。 設(shè)計過程中應(yīng)根據(jù)需要，對機(jī)械手的運(yùn)行速度、加速度、夾持物體重量、慣性和沖擊力、開口尺寸進(jìn)行校核，且能夠自鎖，防止斷電或設(shè)備故障造成被抓物掉落。選用步進(jìn)電機(jī)作為動力，選用絲杠螺母機(jī)構(gòu)或齒輪齒條機(jī)構(gòu)作為傳動機(jī)構(gòu)。脈沖信號數(shù)是來控制機(jī)械手的行程的，而頻率是來控制其移動速度的，更重要的是步進(jìn)電機(jī)能夠達(dá)到比較高的重復(fù)定位精度，沒有累積誤差。 (2)磁電式步進(jìn)電動機(jī)主要有永磁式、反應(yīng)式和永磁感應(yīng)子式 3 種形式。～15176。在實(shí)際工作過程中，各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。 南通大學(xué)杏林學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 ???????? ??????????221 221 ?sgWJJiJJ St （ 22） 式中： tJ 折算至電機(jī)軸上的慣量 ( 2scmKg ?? ) 1J 、 2J 齒輪慣量 ( 2scmKg ?? ) sJ 絲桿慣量 ( 2scmKg ?? ) W 工作臺重量（ N） S 絲桿螺距（ cm） 3)計算電機(jī)輸出的總力矩 M 。 步進(jìn)電機(jī)和交流伺服電機(jī)是運(yùn)動控制系統(tǒng)中最常用的兩種執(zhí)行電動機(jī)。 3）最大輸出驅(qū)動電流 （有效值，峰值達(dá) 13A）， 16 擋電流選擇，適用多型號步進(jìn)電機(jī)。 在三個方向的初始位置添加限位開關(guān)，當(dāng)三個方向的限位開關(guān)都觸及時發(fā)出已達(dá)原點(diǎn)指令，系統(tǒng)對機(jī)械手進(jìn)行校零，使各個寄存器的參數(shù)清零或復(fù)位。 2. 保證 PLC 控制系統(tǒng)安全可靠 保 證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則。 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計步驟 1)分析被控對象，提出控制要求。 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計過程的具體流程圖如圖 所示。 晶體管輸出型原理是 PLC 通過光耦合使晶體管通斷，以控制外部的直流負(fù)載，響應(yīng)時間快（約 甚至更小）。 I/O 口分配原則： 1)特殊、特定 I/O 點(diǎn) 優(yōu)先分配。當(dāng)然本課題所設(shè)計的東西也還不是最完美最好的，也存在這一些不足，在機(jī)械方面的不足主要就是這個機(jī)械手的機(jī)械跨度比較大，占用了大量的空間。 在這里首先要感謝我的論文指導(dǎo)老