基于PLC的机械手设计与仿真--程磊介绍.doc

电子课程设计报告 题 目： 基于PLC的机械手设计与仿真 学生姓名： 程磊 学生学号： 1214050202 年 级： 12级 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 2 指导教师： 缪玉桂 机械与电气工程学院制 2015年3月 目 录 1、引言 3 2、机械手的概述 3 3、机械手的结构 4 3.1传动机构 4 3.1.1.螺旋机构 4 3.1.2.滑动螺旋机构 4 3.1.3．滚动螺旋机构 5 3.2 机械手夹持器和机座的结构 6 3.2.1夹持器 6 3.2.2机座结构 6 4、PLC及其应用 7 4.1 PLC的定义 7 4.2 PLC的工作原理和特点 8 4.2.1 PLC的特点 8 4.2.2 PLC工作原理 8 5、设计方案 12 5.1 PLC的I/O口分布 12 5.2 PLC程序的调试 12 5.3 PLC的安装与接线 12 5.4 机械手控制系统的外围接线图以及梯形图 13 5.5 机械手实现过程 14 6、参考文献 16 附录 17 PLC控制机械手 学生：程磊 指导老师：缪玉桂 机械与电气工程学院 电气工程及其自动化专业 1、引言 在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代工业企业中的重要支柱,例如无人车间、无人生产流水线等等生产源，已经遍及很多地方。同时，现代生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工操作。除了这些，还有大量的装卸、搬运、装配等作业。所以一种新的技术也就随之而然诞生了，那就是工业机械手? 工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛，在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的成果，受到国家工业部门的重视 2、机械手的概述 机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结?构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的?升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度。控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。控制系统的核心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。? 机械手通常是机床或其他机器的附加装置，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。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。机械手的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、等机械器件组成；电气方面有交流电机、变频器、传感器、等电子器件组成。该装置涵盖了可编程控制技术，位置控制技术、检测技术等，是机电一体化的典型代表仪器之一。机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。? ??机械手的主要经历分为三代：?第一代机械手主要是靠人工进行控制，控制方式为开环式，没有识别能力；改进的方向主要是将低成本和提高精度；第二代机械手设有电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把接收到的信息反馈，使机械手具有感觉机能；第三代