资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共65页)
编号：481497
类型：共享资源
大小：4.16MB
格式：ZIP
上传时间：2015-10-24
上传人：毕业设计****498...
IP属地：江苏
80
积分
- 关 键 词：
-
plc
控制
节制
移置
机械手
设计
- 资源描述：
-
PLC控制的移置机械手的设计,plc,控制,节制,移置,机械手,设计
- 内容简介：
-
1 1 nts nts nts nts 无锡职业技术学院 毕业设计说明书 题 目 PLC 控制的移置机械手的设计 英文并列题目 THE DESIGN OF DISPLACEMENT MANIPULATOR BASED ON PLC CONTROL 学生姓名 刘 洁 专 业 机电一体化技术 指导老师 陆 伟 职 称 副 教 授 毕业设计说明书提交日期 2013 年 4 月 9 日 地址： 控制技术学院 nts目录 I 目录 第一章 绪论 . 1 1.1 选题研究意义 . 1 1.2 PLC 起源 . 1 1.3 PLC 的发展 . 2 1.4 PLC 工作原理 . 2 1.5 PLC 功能特点 . 3 第二章 PLC 的结构及基本配置 . 5 2.1 PLC 的 CPU 的地位 . 5 2.2 PLC 的 CPU 功能 . 5 2.3 PLC 的存储器 . 6 2.4 PLC 的外部设备 . 7 2.5 PLC 的选型及工作过程 . 7 第三章 机械手发展概况 . 10 3.1 机械手国内发展现状 . 10 3.2 机械手的国外发展现状 . 11 3.3 各类机械手的比较 . 12 第四章 总体方案的设计与分析 . 15 4.1 机械手设计的总体方案 . 15 4.2 手指的夹紧力的计算 . 16 4.3 手臂结构设计 . 17 第五章 液压缸主要参数的确定 . 18 5.1 夹紧缸夹紧力的计算 . 18 5.2X 方向移动的受力计算 . 18 5.3 Z 方向移动的受力计算 . 19 5.4 Y 方向移动的受力计算 . 19 第六章 液压系统主要参数计算 . 21 6.1 选择系统的工作压力 . 21 6.2 确定执行元件的几何参数 . 21 nts目录 II 6.2.1 确定夹紧缸机构尺寸 . 21 6.2.2 X 方向移动缸结构尺寸 . 21 6.2.3 Y 方向横移缸机构尺寸计算 . 22 6.2.4 Z 方向升降缸机构尺寸计算 . 22 第七章 拟定液压系统原理图 . 24 7.1 系统运动回路的设计 . 24 7.1.1 X 方向运动回路的设计 . 24 7.1.2 Y 方向运动回路的设计 . 24 7.1.3 Z 方向升降运动回路的设计 . 24 7.1.4 夹紧缸动作回路的设计 . 25 7.2 拟定液压系统原理图 . 25 第八章 液压元件的选择 . 27 8.1 选择液压泵 . 27 8.1.1 确定液压泵的最大工作压力 . 27 8.1.2 确定液压泵的流量 . 27 8.2 确定液压泵驱动电机功率 . 27 8.3 选择辅助元件 . 28 8.4 确定油箱的容量 . 28 8.5 液压阀的选择 . 29 第九章 液压系统的性能验算 . 30 9.1 回油路压力损失的验算 . 30 9.2 局部压力损失验算 . 30 9.3 计算液压系统的发热温升 . 31 9.4 重要连接部位螺钉强度的校核 . 32 第十章 PLC 控制系统的设计 . 33 10.1 设计该机械手控制程序 . 33 10.2 PLC 机械手控制程序设计 . 34 10.2.1 机械手控制的公用程序 . 36 10.2.2 PLC 手动程序 . 37 10.2.3 PLC 自动程序 . 39 10.2.4 自动回原点程序 . 40 第十一章总结 . 41 nts目录 III 附录 . 44 nts无锡职业技术学院毕业设计任务书 IV 毕 业 设 计 任 务 书 毕业设计题目 PLC 控制的移置机械手的设计 指导教师 陆伟 职称 副教授 专业名称 机电一体化技术 班级 机电 21001 学生姓名 刘洁 学号 2060100116 设计要求 1、 课题研究 的目的意义； 2、 PLC 控制的移置机械手的功能需求分析 ； 3、 PLC 控制的移置机械手 的控制要求与控制系统构成 ； 4、 PLC 梯形图的程序设计； 5、项目总结 完成毕业课题的计划安排 序号 内容 时间安排 1 分组、发放任务书 1 月 22 日至 1 月 25 日 2 调查研究 ,确定总体设计方案 1 月 26 日至 3 月 7 日 3 进行技术设计 ,绘制出原理图 . 3 月 8 日至 3 月 25 日 4 绘制梯形图 3 月 26 日至 4 月 1 日 5 写论文，资料整理 4 月 2 日至 4 月 15 日 答辩提交资料 说明书，设计任务书，外文翻译 ,调研报告，原 理图及梯形图 计划答辩时间 2013 年 4 月 15 日 无锡职业技术学院机电工程系 2013 年 1 月 22 日nts调研报告 V 毕业设计调研报告 随着现代科学技术的发展，机械手的应用也越来越广泛。在机械工业中，大量应用于铸、锻、焊、冲、热处理、机械加工以及装配等工种。在其他部门，如轻工业、建筑业、国防工业等工种中也均有应用。 在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下： 1.可以提高生产过程的自动化程度。 应用机械手有利于在自动生产线中实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换、以及机器的装配等的自动化程度，从而提高劳 动生产率，降低生产成本。 2.可以改善劳动条件，避免人身事故。 在高温、高压、低温、低压、噪声、臭味、有放射性物质的环境场合，用人手直接操作是很危险的甚至是不可能的。而应用机械手即可部分或者全部代替人完成作业，使劳动条件得以改善。 3.可以减少人力，并便于有节奏的生产。 应用机械手代替人手进行作业，这是直接减少人力的一个侧面，同时应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一方面。因此，在自动化机床和综合加工自动线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的生产。 4.用 PLC 系 统来控制机械手，比一般的机械控制具有更好的稳定性，并且控制的精确度更高。 5.运用机械手可以实现连续的生产，而大大提高在生产线的工作的时间，从而能大幅提高劳动的生产率。 综上所述，有效地应用机械手，是使发展工业的必然趋势。 在我国，汽车工业仍然是工业机械手主要的使用领域。但我国在工业机械手生产企业中，年产销量在 100 台以上、产值过 5000 万元的规模企业非常少，国外大型公司年产量都达 5000到 10000 台，销售额为数十亿美元。工业机械手应用前景极为广阔。 虽然目前国内生产工业机械手的企业并不多，很多产品的生产 技术还主要依靠进口，高科技的技术主要还掌握在国际龙头厂商手里。我国本土企业生产的机械手产品还主要流通在中低端市场，因此决定了很多本土生产企业在争夺市场时主要还是采取价格战。随着技术的进步，日臻成熟，会有更多的厂商加入此行业。我国目前比较大的生产企业有上海 ABB 工程nts调研报告 VI 有限公司、沈阳新松机器人自动化股份有限公司、柯马（上海）汽车设备有限公司、青岛欧地希机电 (青岛 )有限公司等。 我国机械手的应用主要集中在汽车、摩托车、工程机械、铁路机车等几个主要行业。汽车是焊接机械手的最大用户，也是最早用户。由于我国基础设施建设的 高速发展带动了工程机械行业的繁荣，工程机械行业也成为较早引用焊接机械手的行业之一。近年来由于我国经济的高速发展，能源的大量需求，与能源相关的制造行业也都开始寻求自动化焊接技术，焊接机械手逐渐崭露头角。铁路机车行业由于我国货运、客运、城市地铁等需求量的不断增加，以及列车提速的需求，机械手的需求一直处于稳步增长态势。 我国国家“ 863”机械手技术主题自成立以来一直重视机械手技术在产业中的推广和应用，长期以来推进机械手技术以提升传统产业，利用机械手技术发展高新产业。 目前，政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在 市场中占据的份额，并提供优惠措施鼓励更多企业使用机械手及技术以提升技术水平。国内越来越多的企业在生产中采用了工业机械手，各种机械手生产厂家的销售量都有大幅度的提高。 在国外机械制造业中机械手的应用非常的广泛，发展的非常快，目前主要应用于机床，横锻断压力机的上下料，以及点焊，喷漆等作业，它可以按照事先指定的工作程序来完成规定的操作。 此外，国外机械手的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手，使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。如位移发生少许偏差时，即能更正和自行检测，重点是研究视觉功能 和触觉功能，目前已经取得相当的成果。 视觉功能即在机械手上安装有电视照相机和光学测距仪（即距离传感器）以及微型计算机。工作是电视照相机将物体形状变成视频信号，然后送给计算机，以便分析物体的种类，大小，形状以及位置，并发出指令控制机械手进行工作。 触觉功能即是在机械手上安装触觉反馈控制装置。工作时机械手首先伸出手指寻找工作，通过安装在手指内部的压力敏感元件产生触觉作用，然后伸向前方，抓住工件。手指的抓力大小通过安装在手指内的敏感元件来控制，达到自动调节握力的大小。总之，随着传感技术的发展机械手装配能力将进一步 加强。 控制系统：控制系统的性能进一步提高，已由过去控制标准的 6 轴机器人发展到现在能够控制 21 轴甚至 27 轴，并且实现了软件伺服和全数字控制。人机界面更加友好，基于图形操作的界面也已问世。编程方式仍以示教编程为主，但在某些领域的离线编程已实现实用化。 传感系统：激光传感器、视觉传感器和力传感器在机器人系统中已得到成功应用，并实现了焊缝自动跟踪和自动化生产线上物体的自动定位以及精密装配作业等，大大提高了机器人的作业性能和对环境的适应性。日本 KAWASAKI、 YASKAWA、 FANUC 和瑞典 ABB、德国 KUKA、nts调研报告 VII REIS 等公司皆推出了此类产品。 网络通信功能：日本 YASKAWA 和德国 KUKA 公司的最新机器人控制器已实现了与 Canbus、Profibus 总线及一些网络的联接，使机器人由过去的独立应用向网络化应用迈进了一大步，也使机器人由过去的专用设备向标准化设备发展。 可靠性：由于微电子技术的快速发展和大规模集成电路的应用，使机器人系统的可靠性有了很大提高。过去机器人系统的可靠性 MTBF 一般为几千小时，而现在已达到 5 万小时，几冬天可以满足任何场合的需求。 更重要的是将机械手，柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本 改变目前机械制造系统的人工操作状态。nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 VIII 摘 要 机械手是在机械化、自动化过程中发展起来的一种新型装置。它能模仿人手部分动作，按照预先设定的程序，轨迹或其他要求，实现抓取，搬运工件或操纵工具的机械化装置。在现代生产中，机械手被广泛应用于自动生产线，机器人的研究和生产已经成为高科技领域内，迅速发展起来的一门新兴的技术，它促进了机械手的发展，使得机械手能更好的与机械化、自动化有机结合。 本文的移置机械手的设计，采取直角坐标式运动形式的机械手，液压驱动的方式，通过液压缸，阀，油泵，油箱等实现运动。同时采用 PLC 控制电磁换向阀，控制油缸的进油，从而控制机械手的直线移置运动，进而实现其自动化，具有提高生产效率，实现实时控制的意义。 关键词：机械手； PLC；液压缸；电磁换向阀nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 IX Abstract Manipulator is one kind of new model device automating to develop in process in mechanization.It can imitate humens hand action. According to the predetermined programme, track and other requirements. Realize grabing carrying workpieces and operating tools by a Mechanization device. In the production of now, manipulators are widely used in automatic production line. Robot in the research and production has become a new developing rapidly technology in a high-tech area. It has promoted the development of manipulator .Especially,making manipulator can better implementation and mechanization, automation organic integration. The writing of moving manipulator design,Adopt dyadic motion of right angle coordinate form manipulator, way that hydraulic pressure drives, by the hydraulic cylinder , valve , oil pump,the fuel tank and so on to realizing motion. at the same time ,Adopt PLC to control electromagnetism changing-over valve. controlling oil moving forward to oil jar, So as to control of the manipulator linear movement of sports, and achieve its automation, With increasing production efficiency, realizing the significance of the real-time control. Key words: Manipulator； PLC； Hydraulic cylinder； Electromagnetism changing-over valvnts无锡职业技术学院毕业设计说明书 1 第一章 绪论 1.1 选题研究意义 随着现代科学技术的发展，机械手的应用也越来越广泛。在机械工业中，大量应用于铸、锻、焊、冲、热处理、机械加工以及装配等工种。在其他部门，如轻工业、建筑业、国防工业等工种中也均有应用。 在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下： 1、可以提高生产过程的自动化程度。 应用机械手有利于在自动生产线中实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换、以及机器 的装配等的自动化程度，从而提高劳动生产率，降低生产成本。 2、可以改善劳动条件，避免人身事故。 在高温、高压、低温、低压、噪声、臭味、有放射性物质的环境场合，用人手直接操作是很危险的甚至是不可能的。而应用机械手即可部分或者全部代替人完成作业，使劳动条件得以改善。 3、可以减少人力，并便于有节奏的生产。 应用机械手代替人手进行作业，这是直接减少人力的一个侧面，同时应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一方面。因此，在自动化机床和综合加工自动线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便 于有节奏的生产。 4、用 PLC 系统来控制机械手，比一般的机械控制具有更好的稳定性，并且控制的精确度更高。 5、运用机械手可以实现连续的生产，而大大提高在生产线的工作的时间，从而能大幅提高劳动的生产率。 综上所述，有效地应用机械手，是使发展工业的必然趋势。 1.2 PLC 起源 1968 年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求； nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 2 1969 年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程逻辑控制器 PDP 14 ，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程逻辑控制 器，称 Programmable，是世界上公认的第一台 PLC。 1969 年，美国研制出世界第一台 PDP-14； 1971 年，日本研制出第一台 DCS-8； 1973 年，德国研制出第一台 PLC； 1974 年，中国研制出第一台 PLC。 1.3 PLC 的发展 20 世纪 70 年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器，使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方 便和反映可编程控制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为 Programmable Logic Controller（ PLC）。 20 世纪 70 年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、 PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 20 世纪 80 年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成 熟阶段。 20 世纪 80 年代至 90 年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长率一直保持为 3040%。在这时期， PLC 在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的 DCS 系统。 20 世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。 1.4 PLC 工作原理 当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，可编程逻辑控制器，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的 CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 3 一、输入采样阶段 在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入 I/O 映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化， I/O 映象区中的相应单元 的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 二、用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序 (梯形图 )。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统 RAM 存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在 I/O 映象区中对应位的状态；或者确定是否要 执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 即，在用户程序执行过程中，只有输入点在 I/O 映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在 I/O 映象区或系统 RAM 存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 在程序执行的过程中如果使用立即 I/O 指令则可以直接存取 I/O 点。即使用 I/O 指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更 新，程序直接从 I/O 模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。 三、输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间， CPU 按照I/O 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。 1.5 PLC 功能特点 可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点。 一、系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的 PID 回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如 DDC 和 DCS 等，实现 生产过程的综合自动化。 nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 4 二、使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。 三、能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。 nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 5 第二章 PLC 的结构及基本配置 和继电器控制系统类似， PLC 控制系统也是由输入部分、逻辑部分和输出部分组成。 一般讲， PLC 分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式 PLC，有一块 CPU板、 I/O 板、显示面板、内存块、 电源等，当然按 CPU 性能分成若干型号，并按 I/O 点数又有若干规格。对模块式 PLC，有 CPU 模块、 I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构类型的 PLC，都属于总线式开放型结构，其 I/O 能力可按用户需要进行扩展与组合。 2.1 PLC 的 CPU 的地位 PLC 中的 CPU 是 PLC 的核心，起神经中枢的作用，每台 PLC 至少有一个 CPU，它按 PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和 PLC 内部电路的工作状态和编程过程 中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。 2.2 PLC 的 CPU 功能 1）用扫描方式（后面介绍）接收现场输入装置的状态或数据，并存入输入映象寄存器或数据寄存器； 2）接收并存储从编程器输入的用户程序和数据； 3）诊断电源和 PC 内部电路的工作状态及编程过程中的语法错误； 4）在 PC进入运行状态后： a） 执行用户程序 产生相应的控制信号（从用户程序存储器中逐条读取指令，经命令解释后，按指令规定的任务产生相应的控制信号，去启闭有 关的控制电路） b） 进行数据处理 分时、分渠道地执行数据存取、传送、组合、比较、变换等动作，完成用户程序中规定的逻辑或算术运算任务 c） 更新输出状态 输出实施控制（根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容，再由输入映象寄存器或数据寄存器的内容，实现输出控制、制表、打印、数据通讯等） nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 6 2.3 PLC 的存储器 存储器包括系统程序存储器、用户存储器、功能存储器。 1. 系统程序存储器 存放系统工作程序（监控程序）、模块化应用功能子程序、命令、 解释、功能子程序的调用管理程序和系统参数 不能由用户直接存取。 2. 用户存储器 :用户程序存储器 存放用户程序。即用户通过编程器输入的用户程序。 3. 功能存储器（数据区） 存放用户数据。 注意： 系统程序直接关系到 PC 的性能，不能由用户直接存取，所以，通常 PC 产品资料中所指的存储器形式或存储方式及容量，是指用户程序存储器而言。 与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是 PLC 不可缺少的组成单元。 CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。 CPU 的运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。 CPU 的寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。 CPU 虽然划分为以上几个部分，但 PLC 中的 CPU 芯片实际上就是微处理器，由于电路的高度集成，对 CPU 内部的详细分析已无必要，我们只要弄清它在 PLC 中的功能与性能，能正确地使用它就够了。 CPU 模块的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。一般讲， CPU 模块总要有相应的状态指示灯 ，如电源显示、运行显示、故障显示等。箱体式 PLC的主箱体也有这些显示。它的总线接口，用于接 I/O 模板或底板，有内存接口，用于安装内存，有外设口，用于接外部设备，有的还有通讯口，用于进行通讯。 CPU 模块上还有许多设定开关，用以对 PLC 作设定，如设定起始工作方式、内存区等。 I/O 模块： PLC 的对外功能，主要是通过各种 I/O 接口模块与外界联系的，按 I/O 点数确定模块规格及数量， I/O 模块可多可少，但其最大数受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。 I/O 模块集成了 PLC 的 I/O 电路，其输入 暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。 电源模块：有些 PLC 中的电源，是与 CPU 模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为 PLC 各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供 24V 的工作电源。电源以其输入类型有：交流电源，加的为交流 220VAC 或 110VAC，直流电源，加的为直流电压，常用的为 24V。 nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 7 底板或机架：大多数模块式 PLC 使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使 CPU 能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。 2.4 PLC 的外部设备 外部设备是 PLC 系统不可分割的一部分，它有四大类 1. 编程设备：有简易编程器和智能图形编程器，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC 及 PLC 所控制的系统的工作状况。编程器是 PLC 开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，但它不直接参与现场控制运行。 2. 监控设备：有数据监视器和图形监视器。直接监视数据或通过画面监视数据。 3. 存储设备：有存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器，用于永久性地存储用户数据，使用户程序不丢失，如 EPROM、 EEPROM 写入器等。 4. 输入输出设备：用于接收信号 或输出信号，一般有条码读人器，输入模拟量的电位器，打印机等。 PLC 的通信联网： PLC 具有通信联网的功能，它使 PLC 与 PLC 之间、 PLC 与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。现在几乎所有的 PLC 新产品都有通信联网功能，它和计算机一样具有 RS-232 接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。 当然， PLC 之间的通讯网络是各厂家专用的， PLC 与计算机之间的通讯，一些生产厂家采用工业标准总线，并向标准通讯协议靠拢，这将使不同机型的 PLC 之间、 PLC 与计算机之间可以方便地进行通讯与联网。 2.5 PLC 的选型及工作过程 考虑到机械手工作的稳定性、可靠性以及各种控制元器件连接的灵活性和方便性，采用PLC 作为核心控制器，各控制对象都必须在 PLC 的统一控制下协同工作，所以 PLC 采用德国西门子 S7-200 系列 PLC。西门子 S7-200 系列 PLC 运行稳定，使用简单方便，价格便宜，很适用于小型控制系统。 A.初始操作（上电处理） PLC 未进入正式运行前，首先应确定自身的完好性。这就是接通电源后的初始操作（见图）。通电后，消除各元件的随机状态，进行清零 或复位处理，检查 I/O 单元的连接是否正确（ I/O 总线）。 B.运行 PLC 的工作方式 （顺序）周期循环扫描 nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 8 扫描 按分时操作的原理，每一时刻执行一个操作，顺序进行，这种分时操作的过程称“ CPU 对程序的扫描” 工作特点 集中输入，集中输出（小型 PLC） C.PLC 运行过程 1.四大类操作（ 1）公共操作 故障诊断及处理（自检），一般故障，只报警，不停机 （ 2） I/O 操作 联系现场的数据输入及控制信号的输出 （ 3）执行用户程序 顺序循环扫描 （ 4）服务外设 2.I/O 处理过程 输入采样 执行用户 程序 输出刷新 I/O 处理过程如图 1所示： I/O 处理过程图 数据输入 /输出 I/O 状态刷新 输入映像存储器及其刷新 对应于输入端子状态的数据区 PLC 中的 CPU 是不能直接从与外部接线端子打交道的。在输入采样阶段，首先扫描所有输入端子，经过输入调理电路（光电隔离、电平转换、滤波处理等）后进入输入缓冲器等待采样。没有 CPU 的采样“允许” ，外界的输入信号是不能进入内存的。 当 CPU 采样时，输入信号便进入输入映像存储器 刷新。接着进入程序的执行阶段，直至信号的输出。在此期间，输入映像存储器将现场 与 CPU 隔离，无论输入信号如何变化，输入映像存储器中的内容保持到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新采样新的信号，即：输入映像存储器每周期刷新一次。 这样，是否会影响对现场信息的反应速度？由于， PLC 扫描周期一般仅几十 mS，两次采样之间的间隔时间很短，对一般的开关量而言，可以认为采样是连续的。 a.输出映像存储器及其刷新 CPU 数据处理的中间结果和最终结果的存放区域 同理， CPU 不能直接驱动负载，处理的结果存放在输出映像存储器中，直至所有程序执行完毕，才将输出映像区的内容经输出锁存器（称为输出状态刷新）送 到输出端子上驱动外执行用户程序输入端子输入调理电路输入缓冲器输入映像存储器输出映像存储器输出锁存器输出驱动电路输出端子生 产 现 场输 入 信 号受 控元 件允 许（ 输 入 刷 新 ）允 许（ 输 出 刷 新 ）nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 9 部负载。即：输出映像存储器 随时刷新 b.输出锁存器 每周期刷新一次（刷新后的输出状态一直保持到下一次刷新） 同样，两次刷新的间隔仅几十 mS，即使考虑电路的电气惯性（延迟）时间，仍可认为输出是及时的。 c.输入 /输出状态表 状态 RAM 表 I/O 映像存储器的内容，在 CPU 中构成 I/O 状态表，其内容是 CPU 处理用户程序及数据的依据。 注意 ：输入状态表 采样时刷新 输出状态表 随时刷新（中间值和最终结果） 输出端子的接通或开断 输出锁存器决定 （ 3）执行用户程序 a.监控定时器 WDT（ WATCH DOG TIMER） 即监控定时器 t1 正常：执行完用户程序所需的时间应不超过 t1。执行程序前，复位 t1，执行程序开始 t1计时，完毕后立即复位 t1，表示程序执行正常。 异常：因某些原因，程序进入死循环，执行程序时间超出 t1 值， WDT 发出警告，程序重新开始执行，同时复位 t1。若因偶然因素，则重新执行程序将正常，否则，系统自动停止执行用户程序，切断外部负载，并发出故障信号等待处理。 b.执行用户程序 （ 4） 执行外设命令 每次执行完用户程序，输出后，就进入服务外设命令的操作，如没有外设命令，自 动循环扫描。 nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 10 第三章 机械手发展概况 机械手是机械、电子、计算机压传动等多学科高新技术融合的成果，是当代技术进步的典型范例。机、液压液力与气械手通常用作机床或其它机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手。 专用机械手经过几十年的发展，如今已进入以通用机械手为标志的时代。由于通用机械手的应用发展，进而促进了智能机器人的研制。智能机器人涉及的知识内容，不仅包括一般的机械、 液压、气压传动等基础知识，而且还应用一些电子技术、电视技术、通讯技术、计算技术、无线电控制、仿生学和假肢工艺等，因此它是一项综合性较强的新技术。目前国内外对发展这一新技术都很重视。 气动技术作为机器人中的驱动功能已有部分被工业界所接受，而且对于不太复杂的机械手，用气动元件组成的控制系统已被接受。由于气动技术与电子技术的结合，以及周边技术的成熟，在工业自动化领域里，气动机械手、气动机器人的实用性已经充分体现出来。因为气动伺服定位技术一出现，就受到工业界和学术界的高度重视，同时为气动机器人、气动机械手大规模进入 工业自动化领域开辟了十分宽广的前景。 研制具有一定“感触”和“智力”的智能机器人。这种机器人，具有各种传感装置，并配备有计算机。根据仿生学的理论，用计算机充当起“大脑”，使它能“思考”、能“分析”、能“记忆”。用电视摄像机、测距仪、纤维光学传感器、导光管或其它光敏元件作为“眼睛”，在其“视野”的范围内能“看”。用听筒和声敏元件等作“耳朵”能“听”。用扬声器等作“嘴”能“说话”进行“应答”。用热电偶和电阻应变仪等作“触觉”能“感触”。用滚轮或双足式的行走机构作为“脚”来实现自动移位。这样的智能机器人，可以由人 用特殊的语言对其下达命令，布置任务。受令后的智能机器人，即可根据现场环境的各种条件或信息，独立地“分析”和“判断”并自编或自变程序的进行工作；能够自找（选择）物件的方位，字调握力的大小，自找传送路线以避开障碍物。因此，它将成为“无人化”系统的重要组成环节之一，也将是世界科家研究的重点 1 。 3.1 机械手国内发展现状 在我国，汽车工业仍然是工业机械手主要的使用领域。但我国在工业机械手生产企业中，nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 11 年产销量在 100 台以上、产值过 5000 万元的规模企业非常少，国外大型公司年产量都达 5000到 10000 台，销售额为 数十亿美元。工业机械手应用前景极为广阔。 虽然目前国内生产工业机械手的企业并不多，很多产品的生产技术还主要依靠进口，高科技的技术主要还掌握在国际龙头厂商手里。我国本土企业生产的机械手产品还主要流通在中低端市场，因此决定了很多本土生产企业在争夺市场时主要还是采取价格战。随着技术的进步，日臻成熟，会有更多的厂商加入此行业。我国目前比较大的生产企业有上海 ABB 工程有限公司、沈阳新松机器人自动化股份有限公司、柯马（上海）汽车设备有限公司、青岛欧地希机电 (青岛 )有限公司等。 我国机械手的应用主要集中在汽车、摩托车、工 程机械、铁路机车等几个主要行业。汽车是焊接机械手的最大用户，也是最早用户。由于我国基础设施建设的高速发展带动了工程机械行业的繁荣，工程机械行业也成为较早引用焊接机械手的行业之一。近年来由于我国经济的高速发展，能源的大量需求，与能源相关的制造行业也都开始寻求自动化焊接技术，焊接机械手逐渐崭露头角。铁路机车行业由于我国货运、客运、城市地铁等需求量的不断增加，以及列车提速的需求，机械手的需求一直处于稳步增长态势。 我国国家“ 863”机械手技术主题自成立以来一直重视机械手技术在产业中的推广和应用，长期以来推进机械手 技术以提升传统产业，利用机械手技术发展高新产业。 目前，政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额，并提供优惠措施鼓励更多企业使用机械手及技术以提升技术水平。国内越来越多的企业在生产中采用了工业机械手，各种机械手生产厂家的销售量都有大幅度的提高。 3.2
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号