基于PLC的5自由度气动机械手控制系统仿真设计.doc

本科生毕业论文（设计） 基于PLC的5自由度气动机械手控制系统的仿真设计 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 ： 2015年5月25日 目　录 1绪论 1 1.1机械手的概念 2 1.2气动机械手的简介 2 1.2.1气动技术简介 2 1.2.2气动机械手 3 1.2.3机械手控制方式的选择 4 2机械手设计 5 2.1机械手的设计 5 2.1.1五自由度机械手的结构 5 2.2机械手的工作过程 6 2.4机械手系统的总流程图 8 3系统硬件电路的设计 9 3.1 PLC的简介 9 3.2 PLC的选型及其I/O分配 9 3.2.1本设计用到的输入/输出信号 10 3.3触摸屏的概述及选型 11 3.4电磁阀和供电电源选型 12 3.4.2供电电源选型 13 3.5 其他配置的选型 14 3.5.1保险丝的选型 14 3.5.2电气开关的选型 15 3.5.3限位开关的选型 15 3.6 PLC外部电气接线图 17 4机械手的PLC程序设计与触摸屏界面 17 4.1编程环境与机械手顺序功能图 18 4.2主菜单界面和初始化程序 20 4.3手动调试界面与梯形图程序 20 4.4单周期界面与机械手程序 23 4.5连续运行界面 24 5仿真结果 26 5.1仿真设置 26 5.2仿真截图 28 论文小结 30 参考文献 1 附录 1 基于PLC的5自由度气动机械手控制系统的仿真设计 摘要：本文设计的五自由度机械手控制系统以PLC为核心，构建监控，用做各关节驱动，控制机械手实现，单，运行等功能。imulating Design of Pneumatic Manipulator with Five Degrees of Freedom Based on PLC Abstract:This paper designed the five dof manipulator control system with PLC as the core, building monitoring and touch screen panel, use a pneumatic drive, each joint using touch screen control manipulator step, single cycle, continuous operation, and other functions. Key words: mechanical arm PLC touch screen 1绪论 科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，市场竞争激烈，人工成本上涨，以往人工操作的搬运和固定输送带为主的传统搬运方式，不但占用空间也不容易更变生产线结构，原有的生产装料装置远远不能满足当前高度自动化的需要。减轻劳动强度，保障生产的可靠性、安全性、降低生产成本，减少环境污染，提高产品的质量及经济效益是企业生产所必须面临的重大问题。机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。PLC控制的机械手是集成自动控制技术、智能技术于一体的机电一体化产品，它具有利于控制，操作方便等优点。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。同时为了使设计的机械手具有高度的适应性，特意采用了触摸屏来控制PLC，从而使该机械手能够适应各种生产要求，具备工业生产的多样性。本论文的重点放在机械手各动作的分析设计和PLC状态转移图（SFC）的编写以及触摸屏各操作界面的设计上[2]。对五自由度机械手整个系统的设计工作做出了细致的阐述。机械手是能够模仿人手动作，并按设定程序、轨迹和要求代替人手抓（吸）取、搬运工件或工具或进行操作的自动化装置，它能部分的代替人的手工劳动。较高级型式的机械手，还能模拟人的手臂动作，完成较复杂的作业。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。本论文控制的对象是五自由度机械手，通过机械手来完成搬运工件所需要的十一个基本动作。本次设计机械手的运动由气缸驱动，气缸受电磁阀控制，然后再通过PLC的继电器输出来控制电磁阀的通断，从而达到PLC对机械手动作的控制，本次设计中PLC内部定时器作为检测机械手是否到达指定位置的开关。同时为了使设计的机械手具有高度的适应性，特意采用了触摸屏来控制PLC，从而使该机械手能够适应各种生产要求，具备工业生产的多样