机械毕业论文

1、毕 业 论 文论文名称 PLC机械手控制 姓 名 学 号 学 校 指导老师 2014年12月目 录1.前言12.PLC概述12.1 PLC结构12.1.1中央处理单元(CPU) 12.1.2存储器22.1.3电源 22.1.4接近开关传感器22.2 PLC分类22.3 PLC的应用与前景22.3.1 PLC的应用22.3.2 PLC的发展前景22.4 PLC编程语言33.机械手33.1机械手的分类33.2机械手的组成33.3 机械手的现状44.PLC机械手控制44.1电器元件、设备的选择44.2输入/输出的点数：44.3电源模块的选择：54.4步进电动机的选择：54.5控制流程图55.小结6参

2、考文献6摘要：PLC是以现代微处理器技术为核心的控制器，作为一种通用的工业控制器，其可靠性高、抗干扰能力强；PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性，此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息；PLC采用光电隔离和滤波技术技术有效抑制外部干扰源对PLC的影响，此外PLC还可在强、通用性好；开发周期短，功耗小。本课题对现代工业的的发展具有很重要的意义。关键词：意义，应用，前景，编程语言，设计Summary：plc with modern technology is the microprocessor

3、controller as a general control of the industry, its reliability and anti-interferenceability ； plc with the use of modern lsi adopt strict production process and internal circuit adopted advanced anti-interference technology, with very high reliability, in addition, plc with a hardware failure and

4、detection capabilities, the failure of information to the timely alarm；plc the photoelectric isolation and technical skills filtering is effective in the area of the plc external to the influence of the plc, there is also in the strong, the common good ； development cycles, TDP. this subject to the

5、modern industrial development has a very important.Keywords：significance, application, prospect，the programming language，designed.PLC机械手控制设计1 前言机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代科技的一个重要组成部分。机械手的积极作用正日益为人们所认识，它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。因此，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。 PLC控制的机械手最主要是应用

6、于自动化生产中，如何综合地运用前面学过知识点，根据实际工程要求合理组合成控制系统。 2 PLC概述2.1 PLC结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如图所示：图5-12.1.1中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。 2.1.2存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。2.1.3电源 PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良

7、好的、可靠得电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。2.1.4接近开关传感器1 接近开关传感器的概念 在各类开关中，有一种对接近它物件有“感知”能力的元件位移传感器。利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通或断的目的，这就是接近开关。2.2 PLC分类PLC的种类繁多，其规格和性能也各不相同，对PLC的分类，通常根据其形式的不同、功能的差异和I/O点数的多少等进行大致分类.根PLC的结构形式可将PLC分为整体式和模块式两类；根据PLC所具有的功能不同，可将

8、PLC分为低，中，高档次；根据PLC的I/O点数的多少，可将PLC分为小型，中型和大型三类2.3 PLC的应用与前景2.3.1 PLC的应用PLC在问世以来,在美、德国等工业发达国家已成为重要的产业之一，世界总销售额不断上升，生产厂家不断涌现，品种不断翻新，产量产值大幅度上升而价格则不断下降。目前，世界上有200多个厂家生产PLC。较多的有美国：AB通用电气、莫迪康公司；日本：松下、三菱、富士、欧姆龙等；德国：西门子公司；法国：TE施耐德公司。韩国：三星、LG公司等。2.3.2 PLC的发展前景（1）产品规模多方向发展（2）PLC在闭环过程中应用日益广泛；（3 不断加强通讯功能；（4）新器件和

9、模块不断推出2.4 PLC编程语言    PLC编程语言按IEC61131-3国际标准来分主要包括图形化编程语言和文本化编程语言。图形化编程语言包括:梯形图(LD-Ladder Diagram)、功能块图(FBD-Function Block Diagram)、顺序功能图(SFC-Sequential Function Chart)。文本化编程语言包括:指令表(IL-Instruction List)和结构化文本(ST-Structured Text)。这些语言是基于WINDOWS操作系统的编程语言.而SFC编程语言则在两类编程语言中均可使用。3机械手3.1机械手

10、的分类工业机械手的种类很多，关于分类的问题，目前在国内尚无统一的分类标准，在此暂按使用范围、驱动方式和控制系统等进行分类。按用途分机械手可分为专用机械手和通用机械手两种;按驱动方式分液压传动机械手、气压传动机械手、机械传动机械手、电力传动机械手;按控制方式分点位控制、连续轨迹机械手。3.2机械手的组成机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。各系统相互之间的关系如方框图1-1所示。图1-1机械手组成方框图3.3 机械手的现状现在的机械手大多采用液压传动，液压传动存在以下几个缺点:(1)液压传动在工作过程中常有

11、较多的能量损失(摩擦损失、泄露损失等):液压传动易泄漏，不仅污染工作场地，限制其应用范围，可能引起失火事故，而且影响执行部分的运动平稳性及正确性。(2)工作时受温度变化影响较大。油温变化时，液体粘度变化，引起运动特性变化。(3)因液压脉动和液体中混入空气，易产生噪声。(4)为了减少泄漏，液压元件的制造工艺水平要求较高，故价格较高;且使用维护需要较高技术水平。4.机械手的PLC控制设计考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制.当机械手的动作流程改变时，只需改变PLC程序即可实现，非常方便快捷。4.1电器元件、设备的选择根据被控对象对PLC控制系

12、统的功能要求，可进行PLC型号的选定。进行PLC选型时，基本原则是满足控制系统的功能需要，同时要兼顾维修、备件的通用性。对开关量控制的系统，当控制速度要求不高时，一般的PLC都可以满足要求，如对小型泵的顺序控制、单台机械的自动控制等。当控制速度要求较高、输出有高速脉冲信号等情况时，要考虑输入/输出点的形式，最好采用晶体管形式输出。对带有部分模拟量控制的装置等。4.2输入/输出的点数：I/O点数可以衡量PLC规模的大小。准确统计被控对象的输入信号和输出信号的总点数并考虑今后系统的调整和扩充，在实际统计I/O点数基础上，一般应加上10%-20%的备用点数本设备控制的对象是一个开关量控制的系统，同时

13、利用脉冲控制步进店动机的运转，故应采用晶体管形式的输出。松下FPO系列小型PLC具有性价比高、功能完善、指令丰富等优点，能满足本对象各项控制性能要求，因此，本系统采用松下FPO系列的FPOC16T作为基本模块，能输出两路脉冲信号进行步进电动机的控制。由于输入输出点不够，扩展一个FPOE16RS模块。4.3电源模块的选择：采用Dm150系列开关电源。其特点是输出功率大，体积小，重量轻，可靠性高，适应宽范围的输入电压波动，具有完备的过电压、过电流保护功能。主要参数：输入交流电压：110220V/50Hz、60Hz输出直流电压：24V/6.5A最大功率：156W工作环境：-1040度4.4步进电动机

14、的选择：采用二相八拍混合式步进电动机，主要特点：体积小，具有较高的起动和运行频率，有定位转矩等特点。4.5控制流程图机械手工作流程图如下图所示。把可编程序控制器主机上的RUN-PROG的开关拨在RUN上，如果机械手不在初始位置上，步进电动机开始运转（横轴向手爪那边移动，竖轴向上移动）。归位后首先横轴步进电动机工作，横轴前伸；前伸到位后，手抓电动机得电带动手爪旋转；当传感器检测到限位磁头时，电动机停止，PLC控制电磁阀动作，手张开；延时一段时间，竖轴步进电动机工作，竖轴下降；下降到位后，电磁阀复位，手爪加紧；延时过后，竖轴上升，同时横轴缩回、底盘都到位后，横轴前伸；到位后手爪旋转，然后竖轴下降，

15、电磁阀动作，手张开；延时后竖轴上升复位；然后开始下一周期动作。图4.1机械手控制流程图5.设计小结经过一段时间的设计，可编程控制器和机械手的设计完毕，机械手的模型已设计完毕，其功能基本达到要求。整个系统稳定性好，而且只要修改控制程序，就可以让机械手作出不同的动作，控制的柔性很好。系统的分析与设计过程也是对学习的总结过程，更是进一步学习与探索的过程。在这个过程中，我对利用可编程控制器进行控制系统的设计与开发有了深刻的认识，对机械手的工作原理有了进一步的掌握，对控制系统的分析与设计有了切身的认识和深刻的体会，并在学习和实践过程中增长了知识、丰富了经验。控制系统的开发设计是一项复杂的系统工程，必须严格按照系统分析、系统设计、系统实施、系统运行于调试的过程来进行。系统的分析和设计是一项既复杂又辛苦的工作，同时也是一个充满乐趣的过程，在设计过程中，要边学习，边实践，遇到新的问题就不断探索和努力直到问题得到解决。在设计中，体会到理论必须和实际相结合。虽然收集了大量的资料，但在实际应用中却有很多差异，出现了许多意想不到的问题。许多问题都是书本上是这样，而在实际运用中却很不一样，在经过多次分析修改后，才设计出达到要求的系统。参 考 文 献【1】主编 王卫兵可编程序控制器的原理及应用 机械工出版社 【2】主编 常斗 可编程序控制器的原理应用试验 机械工版社 【3】主编 程宪