自动螺钉装配机械手论文VIP

成都理工大学工程技术学院毕业论文自动螺钉装配机械手控制系统设计作者姓名：李海霞专业名称：电气工程及其自动化指导教师：孙莉莉 讲师自动螺钉装配机械手控制系统设计-I-摘要随着电力电子技术、自动控制技术、信息通信技术的迅速发展，螺钉输送机及二维机械手的应用也越来越广泛。单片机、可编程序控制器 PLC 等自动控制仪器运用已十分普遍，它们的特点是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，尤其体现了人的智能和适应性。论文研究以螺钉输送机和 X-Y 装配机械手为研究主体，利用可编程控制器(PLC)作为控制系统的主要控制单元，结合伺服控制以及触摸屏等工业控制技术，实现螺钉装配机的全自动控制。采用步进电机和伺服电机相结合的控制方法实现拧螺钉，使得装配螺钉的速度快，定位精确，拧螺钉效率高；触摸屏和 PLC 的结合，让控制系统的性能更加安全可靠，使得整套设备成为操作方便、高效自动化的机电一体化产品。论文首先简要介绍了自动螺钉装配机械手的控制系统及其实现，然后对各部分的结构、功能、工作流程以及基本参数进行了说明，最后完成电气原理图的设计制作、自动螺丝输送机及平面二维移动机械手的 PLC 控制编程及控制系统的实现。自动控制技术在当今工业生产中起着极其重要的作用，自动机械手作业的准确性和在各种环境中完成作业的能力，使其在国民经济各领域有着广阔的发展前景。关键词 ：机械手 自动控制 PLC 控制编程自动螺钉装配机械手控制系统设计-II-AbstractWith the development of power electronic technology, automatic control technology, information and communication technology rapid development, application of screw conveyor and planar manipulator is more and more widely. Single chip, programmable controller PLC automatic control instrument used has been very popular, they are characterized by a variety of programming to complete the desired tasks, in the structure and performance of both people and machines to their respective advantages, especially the peoples intelligence and adaptability.Based on screw conveyor and X-Y assembly manipulator as the research subject, the use of programmable logic controller (PLC) as the main control unit control system, the servo control and touch screen, industrial control technology, automatic control screw assembly machine. Control method of the step motor and servo motor are combined into the screw, the screw assembly of fast, accurate positioning, high efficiency of screw; combined with touch screen and PLC, so the performance of the control system is safe and reliable, which makes the whole equipment become convenient operation, high automation, electromechanical integration products.The paper briefly introduces the control system of automatic screw assembly manipulator and its implementation, and then on the part of the structure, function, work flow and basic parameters are described, finally complete the implementation, the design of the electric principle diagram of the automatic screw conveyor and the planar mobile manipulator PLC control programming and control system.Automatic control technology plays a very important role in todays industrial production, the accuracy of automatic mechanical hand operation and the ability to complete the work in various environments, which make it 自动螺钉装配机械手控制系统设计-III-have wide development prospect in the field of national economy.Keywords: manipulator ,automatic control,PLC,control programming自动螺钉装配机械手控制系统设计-IV-目录摘要 .IAbstract.II目录 .IV前言 .VI1 绪论 .11.1 选题的目的和意义 .11.2 机械手的发展概况 .12 可编程控制器 .22.1 概述 .22.2 PLC 的结构组成 .22.2.1 PLC 的物理结构 .22.2.2 PLC 的软硬件结构 .32.3 PLC 的工作方式和编程语言 .42.3.1 PLC 的工作方式 .42.3.2 PLC 的编程语言 .42.4 PLC 的特殊性 .42.4.1 PLC 的特点 .52.4.2 PLC 的性能指标 .52.4.3 PLC 的应用领域 .63 系统设计要求 .73.1 设计对象 .73.2 自动螺钉输送机 .73.3 X-Y 螺钉装配机械手 .104 电气元件选择 .134.1 PLC.134.1.1 自动螺钉输送机 PLC1.134.1.2 螺钉装配机械手 PLC2.144.1.3 高速计数器 .164.2 自动螺钉输送机 .174.3 装配机械手 .174.4 步进电机 .18自动螺钉装配机械手控制系统设计-V-4.5 磁性开关 .194.6 接近开关 .204.7 旋转编码器 .214.8 控制系统结构 .215 软件设计 .245.1 自动螺钉输送机的操作 .245.2 X-Y 机械手的操作 .265.3 系统初始归零 .275.4 机械手 X 轴定位 .295.5 机械手 Y 轴定位 .305.6 装配完成回零 .315.7 PLC 的通信 .325.7.1 通信的基本概念 .325.7.2 通信程序设计 .33总结 .34致谢 .35参考文献 .36自动螺钉装配机械手控制系统设计-VI-前言随着社会生产不断进步和人们生活节奏不断加快，人们对生产效率也不断提出新要求。由于微电子技术和计算软、硬件技术的迅猛发展和现代控制理论的不断完善，使机械手技术快速发展。机械手的积极作用正日益为人们所认识，它能大大地改善工人的劳动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此，受到各先进单位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。在我国，近代几年来也有较快的发展，并取得一定的成果，受到各工业部门的重视。因此，才有了这次论文的设计，希望能够改善机械手在工业方面的运用。此次毕业设计第一阶段的主要工作是，学习有关 PLC 控制技术的基本知识，了解与其相关的技术，并在此基础上学习了 PLC 控制机械手和其他类似机器的工作原理。第二阶段是在指导教师的指导下，进行系统的学习掌握如何用PLC 控制机器和此次设计的各个部分的工作流程，学会了对电气原理图的设计制作、自动螺丝输送机及平面二维移动机械手的 PLC 控制编程及控制系统的实现。通过教师的悉心指导和自己的努力，完成了毕业设计的各项任务，成功编制了控制机械手的程序，基本实现了各项功能。论文正文主要包括以下几部分：第 1 部分，绪论对选题的和意义进行了概括，以及对机械手的发展状况进行了总体阐述。第 2 部分，对 PLC 的概述，包括它的定义、结构、工作方式和编程语言，以及它的特点、发展趋势和应用领域。第 3 部分，对此次设计的要求和目标的叙述，即自动螺钉输送机和 X-Y 螺钉输送机需要完成的动作。第 4 部分，对此次设计所需要的电器元件进行分别的阐述，如PLC 需要用的是和利时 LM 系列的；还有就是步进电机、磁性开关、自动螺钉装配机械手控制系统设计-VII-接近开关、旋转编码器的定义和它们的电气接线图以及对整个系统的配电控制进行了分析。第 5 部分，此次论文的软件设计，即设计的中各个部分的操作流程说明简介，使论文的操作更加的清楚明了。最后，对系统中操作各个部分的程序进行了说明和引用，让 PLC 的程序透明化，并且，还有对 PLC 通信的基本概念和程序的叙述。最后论文对设计的内容和结果进行了总结。自动螺钉装配机械手控制系统设计-1-1 绪论1.1 选题的目的和意义随着电力电子技术、自动控制技术、信息通信技术的迅速发展，螺钉输送机及二维机械手的应用也越来越广泛。它是近年发展起来的一种高科技自动化生产设备，机械手是工业机器人的一个重要的分支。它的特点是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，尤其体现了人的智能和适应性。机械手的积极作用正日益为人们所认识，它能大大地改善工人的劳动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此，受到各先进单位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。机械手作业的准确性和在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发展前景。1.2 机械手的发展概况目前国内机械手主要用于机床加工、铸锻、热处理等方面，数量、品种、性能方面都不能满足工业生产发展的需要。所以，在国内逐步扩大应用范围，重点发展铸造、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专用机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等。同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好的发挥机械手的作用。并考虑与计算机连用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。国外机械手在机械制