坐标式机械手的控制系统设计.doc

电气控制与PLC 课程设计 题 目: 坐标式机械手的控制系统设计 目 录 1 系统描述及控制要求 1 1.1 系统描述 1 1.2 控制要求 2 1.3 注意事项 3 2 设计方案 3 2.1 方案论证 3 2.2 原器件选择 4 3 I/O分配表 5 4 外部接线图 6 4.1 I/O接线图 6 4.2 主电路图 7 5 梯形图 8 6 系统调试 11 设计心得 13 参 考 文 献 14 1 系统描述及控制要求 1.1 系统描述 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。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点机械手可在空间抓、放、搬运物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。在机械制造业中，机械手已被广泛应用，从而大大地改善了工人的劳动条件，显著的提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。机械手一般由耐高温，抗腐蚀的材料制成，以适应现场恶劣的环境，大大降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。机械手是工业机器人的重要组成部分，在很多情况下它就可以称为工业机器人。，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用例如：机床加工工件的装卸，特别是在自动化车床、组合机床上使用较为普遍。在装配作业中应用广泛，在电子行业中它可以用来装配印制电路板，在机械行业中它可以用来组装零部件。宇宙及海洋的开发。军事工程及生物医学方面的研究和试验。可在劳动条件差，单调重复易子疲劳的工作环境工作，以代替人的劳动可在危险场合下工作，如军工品的装卸、危险品及有害物的搬运等。利用PLCA处下限位→从A处夹紧物体后上升至上限位→右移至右限位→机械手下降至B处下限位→将物体放置在B处后→上升至上限位→左移至左限位（原点）为一个循环。 （2）上限、A、B下限、左限、右限分别由限位开关控制；机械手设立起动和停止开关。 （3）机械手夹紧或松开的工作状态以及到达每一个工位时，均应有状态显示。 （4）机械手的夹紧和放松动作均应有1s延时，然后上升；机械手每到达一个位置均有0.5s的停顿延时，然后进行下一个动作。 （5）若机械手停止时不在原点位置，可通过手动开关分别控制机械手的上升和左移，使之回到原点。 （6）要求循环工作1小时时，判断机械手是否夹有物体，若没有，则立即自动停止工作并警铃报警；若夹有物体，则继续工作至物体放置到B位后自动停止工作并警铃报警。 1.3 注意事项 （1）上升和下降 机械手上升或下降的动作都要到位，否则不能进行下一个工作步。上升或下降的动作用两个带线圈的电磁阀控制。 （2）夹紧和放松 机械手夹紧和放松的动作必须在两个工位处进行，且其动作都要到位。为了确保夹紧和放松的动作可靠性，需对这两个动作进行定时。加紧和放松动作由单线圈的电磁阀控制，电磁阀线圈的得电为夹紧，失电为放松。 （3）左行和右行 自动方式时，机械手的左、右运动必须在压动上限位开关后才能进行；机械手的左、右运动都必须到位，以确保在左工作台取到工件并在右工作台下放下工件。可使用上限位开关、左上限位开关和右上限位开关进行控制。左行、右行的动作由双线圈电磁阀控制。 （4）自动运行 自动方式下误操作的禁止：自动方式时，按一次起动按钮自动运行方式开始后，再按别的操作按钮错误操作，程序对错误操作不予响应。 （5）手动运行 手动运行时，只有按下单步上升、单步下降、单步左行、单步右行、手动夹紧放松时机械手会动作，同样再按别的操作按钮错误操作，程序对错误操作不予响应。 2 设计方案 2.1 方案论证 对于该系统的设计，控制器较常用的是选择PLC控制或单片机控制。对于PLC，随着PLC的出现，逐渐取代了继电器电路，随着计算机的发展和渗透，PLC技术也在不断提高和完善PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。PLC技术有以下优点：。单片机现今的单片机正向着提高工业环境下控制系统的可靠性和灵活方便地构成应用系统界面的方向发展，并且控制功能越来越丰富。在