基于PL的四自由度机械手控制系统设计.doc

本科生毕业论文（设计） 基于PLC的四自由度机械手控制系统设计 二级学院 ： 信息科学与技术学院 专 业 ： 电气工程及其自动化 完成日期 ： 2014年5月10日  目录 1 绪论 1 1.1 设计背景 1 1.2 设计的目的和意义 2 1.2.1 可以提高生产过程的自动化程度 3 1.2.2 可以改善劳动条件、避免人身事故 3 1.3 研究现状及发展趋势 3 1.3.1 机械手的研究现状及发展趋势 3 1.3.2 PLC控制系统的研究现状及发展趋势 4 1.4 课题主要研究内容 5 2 基于PLC控制机械手方案的确定 5 2.1 整体设计 5 2.2 功能作用 5 2.3 各模块功能的简单介绍 6 3 系统硬件介绍 6 3.1控制系统接线图 6 3.2机械手设计内容 7 3.2.1 机械手结构示意图 7 3.2.2 机械手工作流程 7 3.2.3 控制要求 8 3.3 步进电机及其驱动 8 3.3.1 步进电机特点 8 3.3.2 四相步进电机的工作方式 8 3.3.3 步进电机原理图 8 3.4 PLC控制器选型 9 3.5 电气接线简图 9 4 系统软件设计 11 4.1 整体设计 11 4.1.1 总流程设计 11 4.1.2 手动功能设计 12 4.1.3 单步功能设计 13 4.1.4 循环功能设计 14 4.2程序设计 15 4.2.1 公用程序 16 4.2.2 自动操作程序 17 5 人机界面设计 19 5.1 组态MCGS软件的介绍 19 5.1.1 MCGS的优点 19 5.1.2 MCGS组态软件的整体结构 19 5.2 组态MCGS与plc通信 19 5.3系统的MCGS 组态环境 20 6. 调试 20 7. 结论与展望 22 参考文献： 22 附录 24 附录A 、梯形图 24 附录B、指令表 32 致谢 36 基于PLC的四自由度机械手控制系统设计 摘 要: 本文介绍一种基于PLC 的四自由度机械手控制系统设计方案。方案中实现了步进电机在机械手中的定位应用, 详细论述四自由度机械手控制系统的硬件结构及软件实现方法, 并建立MCGS 组态环境界面对系统的运行进行监控。 关键词: PLC; 四自由度; 机械手; 步进电机; MCGS 组态环境 Four dof manipulator control system design based on PLC Abstract: A four degree of freedom manipulator control system design, which based on PLC, is introduced in this thesis. The application of stepping motor in manipulator has been realized; the hardware structure and software implementation of four degree of freedom manipulator control system has been discussed in detail; the MCGS configuration interface to monitor operation of the system has been set up. Key words: PLC; four degrees of freedom; manipulator; stepping motor; MCGS configuration environment 1 绪论 1.1 设计背景 1969年美随着现代工业技术的发展，工业自动化技术越来越高，生产工况也有趋于恶劣的态势，这对一线工人的操作技能也提出了更高的要求，同时操作工人的工作安全也受到了相应的威胁。工人工作环境和工作内容也要求理想化简单化，对于一些往复的工作由机械手远程控制或自动完成显得非常重要。这样可以避免一些人不能接触的物质对人体造成伤害，如冶金、化工、医药、航空航天等。 在机械制造业中，机械手应用较多，发展较快。目前主要应用于机床、模锻压力机的上下料以及焊接、喷漆等作业，它可以按照事先制定的作业程序完成规定的操作，有些还具备有传感反馈能力，能应付外界的变化。如果机械手发生某些偏离时，会引起零部件甚至机械本身的损坏，但若有了传感反馈自动，机械手就可以根据反馈自行调整。应用机械手，有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，