X-Y螺钉装配机械手控制----谭庭虎.doc

工学院毕业设计 X-Y螺钉装配机械手控制系统 专 业: 电气自动化 班 级: 自动化1021 学 号: 1001215108 学生姓名: 谭庭虎 校外指导教师: 孙正杰 校内指导教师: 杨帆 二零一三年四月 目录 摘 要 1 1 概述 2 1.1 X-Y螺钉装配机械手控制的设计背景 2 1.2 X-Y螺钉装配机械手控制系统介绍 2 2 X-Y螺钉装配机械手控制系统的工作原理 3 2.1 硬件布置图 3 2.2 电气接线原理图 3 2.3 系统配置图 4 3 X-Y螺钉装配机械手控制系统的硬件配置 5 3.1系统配置清单 5 3.2 系统控制器配置 5 3.3触摸屏的选型 6 3.4步进电机的选型 7 4 X-Y螺钉装配机械手控制系统 9 4.1 X-Y螺钉装配机械手控制系统变量 9 4.2 X-Y螺钉装配机械手控制系统介绍 10 4.3 X-Y螺钉装配机械手控制系统梯形图 11 5 X-Y螺钉装配机械手控制系统的人机界面 14 5.1 主画面 14 5.2 画面创建 15 6 结论 16 参考文献 17 附录1样品照片 18 附录2 X-Y螺钉装配机械手控制系统程序 19 摘 要:本设计的控制器是三菱的FX（1N）-24MT，通过西门子Smart700触摸屏来控制X-Y螺钉装配机械手系统的运行。硬件部分主要是由变压器、步进电机、丝杠、三菱控制器及机械手组成。控制部分主要是西门子Smart700触摸屏控制。在整个系统内，设置了手动控制和自动控制2种模式。在Smart700触摸屏内，可以控制要去的位置和工件的启动停止以及急停来模拟真实的的丝杠运行位置。文中详细介绍了X-Y螺钉装配机械手控制的硬件设计、网络结构、软件编程以及画面组态。 关键字：PLC；步进电机；变压器；触摸屏1 概述 1.1 X-Y螺钉装配机械手控制的设计背景 自动或半自动化生产是当今社会的一大课题，是贯彻落实科学发展观的要求，也是建设资源节约型社会和环境友好型社会的任务。 机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。 机械手主要由手部和运动机构组成。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。 机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。 机械手通常用作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，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。 1.2 X-Y螺钉装配机械手控制系统介绍 X-Y螺钉装配机械手控制系统包括三菱的FX（1N）-24MT PLC，西门Smart700触摸屏，变压器，步进电机，丝杠及机械手等硬件设施。 该系统设计先在笔记本中设计好触摸画面，在将画面传输到触摸屏中，然后将编译好的程序下载至PLC中，再将触摸屏与PLC进行通信。 在该系统中通过Smart700的触摸屏画面中的24个位置来控制双丝杠的动作位置，当到按下换面的启动按钮后系统处于待运行状态，在选取24个位置的任意位置。系统开始运行，当运行完一个过程后，回到起始位置。画面的停止按钮和急停按钮，停止按钮按下是完成整个动作后停止，而急停按钮按下是动作立马停止。 2 X-Y螺钉装配机械手控制系统的工作原理 2.1 硬件布置图 X-Y螺钉装配机械手控制系统在硬件接线上由2个变压器分别为步进电机和吸盘供电，由触摸屏给一个信号然后传输到PLC上，通过程序，然后反应到步进电机上，步进电机按照程序给的步数作出反应控制双丝杠的位置到达指定的工作点，吸盘吸取模拟机械手动作。最终返回原点，动作结束。 接线上的注意点： 1）由于接线数量多一定要标线号； 2）步进电机能双向控制，接到控制器上要2个输出点。 图2.1 硬件布置图 2.2 电气接线原理图 X-Y螺钉装配机械手控制系统主要采用PLC、触摸屏，按钮控制，其中PLC是三菱的FX（1N）-24MT PLC、触摸屏采用的西门子的Smart700，步进电机的型号为HB-4020M，来实现半自动流程的控制。 图2.2 电气接线原理