机械手PLC控制系统设计.pdfVIP

毕 业 设 计 （论文） （说 明 书） 题 目： 机械手的PLC控制系统设计 1 第 页 摘 要 机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关 键部件之一。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。本文介绍的 机械手是由PLC输出三路脉冲，分别驱动横轴、竖轴变频器，控制机 械手横轴和竖轴的精确定位，微动开关将位置信号传给PLC主机；位 置信号由接近开关反馈给PLC主机，通过交流电机的正反转来控制机 械手手爪的张合，从而实现机械手精确运动的功能。本课题拟开发的 物料搬运机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高 温和危险的作业区进行作业，并可根据工件的变化及运动流程的要求 随时更改相关参数。 关键词：机械手 PLC 变频器 交流电机 2 第 页 目 录 第一章 引 言4 第二章 三相异步电动机和电气传动5 2.1传动机构5 2.2三相异步电动机的结构6 2.3 三相电动机的转动原理9 第三章 变频器10 3.1变频器的构成10 3.2 变频器的分类11 3.3 FR-A540变频器12 第四章 可编程控制器PLC15 4.1 PLC简介15 4.2 PLC 的工作原理16 第五章 机械手PLC控制系统设计19 5.1 机械手的工艺过程19 5.2 PLC控制系统20 谢 辞26 参考文献27 3 第 页 第一章 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企业中的重要支柱,无人车间、无人生产 流水线等等，已经随处可见。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 境不利于人工进行操作。 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 的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。 本课题拟开发物料搬运机械手，采用日本三菱公司的FX2N系列PLC，对机 械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。该装置机械部分有滚珠丝杠、滑轨、 机械抓手等；电气方面由交流电机、变频器、操作台等部件组成。我们利用可编 程技术，结合相应的硬件装置，控制机械手完成各种动作。 由于时间仓促和个人水平限制，我的设计存在着许多还没来得及解决的问 题，希望广大老师、同学能够给予批评指正并予以解决。 4 第 页 平顶山工业职业技术学院毕业设计 第二章 三相异步电动机和电气传动 2.1传动机构 1．螺旋机构 螺旋机构由螺杆、螺母和机架组成，其主要功能是将转动变换为直线运动， 并同时传递运动和动