搬运机械手及其控制系统设计

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小型搬运机械手结构及PLC控制系统的设计

小型搬运机械手结构及PLC控制系统的设计

A Context——Aware Access Control Model for Manufacturing Grid LIAO Qi-yao,LI Tso-shen,GE Zhi-hui,LI Lin
(School ofCompute,Electronics and Information,Guangxi University,Nannlng 530004,China)
机械手的控制,可以用单片机来控制,也可以用PLC来控 制。但使用单片机进行控制,需要有相当的研发力量和行业经 验,才能使系统稳定可靠地运行;而用PLC控制,相对简单并 且信号处理时间短,速度快,可靠性高,容易维护。因此,PLC 在机械手的控制领域被越来越广泛的使用。
1 机械手的动作要求和结构设计
1.1 工作背景 生产线上有两个传输线和—个自动装箱机械手。传输带1
停止 ————气t—一 00003
急停 复位
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右麓限位传感嚣sl ——————刁。—5————一 ∞∞6
左旋限位传感器鸵 ——————■r‘弋卜—————一 00007
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中图分类号:TP241
文献标识码:A
文章编号:1672—545X(2010)03-0058-02
随着科学技术的进步,机械在现实生活中的普遍应用,以 及我国机械自动化的不断提高,机械手已经被广泛应用。机械 手在控制器的控制下,可以模仿人的手、腕、臂的动作,按照固 定的动作流程进行工作。因此,在许多的工业领域可以代替人 的劳动,达到生产自动化。使用机械手,不但降低的人的体力 劳动,减少人力资源的浪费,而且提高了工作效率,为企业带 来更大的经济效益,更有利于企业的发展。

搬运机械手电气控制系统设计

搬运机械手电气控制系统设计

目录第1章概述 (1)1.1 PLC简介 (1)1.2机械手概述 (1)1.3 机械手控制系统设计步骤 (2)第2章控制方案论证 (3)2.1 搬运机械手的设计原理 (3)2.2 PLC的选取 (4)第3章控制系统硬件电路设计 (7)3.1传送带A,B主电路图及传送带B的控制电路图 (7)3.2PLC控制面板及接口电路图 (8)第4章控制系统软件设计 (10)4.1控制系统的软件设计原理 (10)4.2梯形图 (12)第5章控制系统调试 (14)5.1 控制系统的调试过程 (14)总结 (15)参考文献 (16)附录 (17)第1章概述1.1PLC简介自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)取代传统继电器控制装置以来,PLC得到了快速发展,在世界各地得到了广泛应用。

同时,PLC的功能也不断完善。

随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高,PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。

今天的PLC 不再局限于逻辑控制,在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。

通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器,但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。

实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器,现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。

1.2机械手概述工业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。

工业机械手是工业机器人的一个重要分支。

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各自的优点,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。

机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域,是一门跨学科综合技术。

项目10 PLC控制搬运机械手设计

项目10 PLC控制搬运机械手设计
• 10. 1. 5气动系统设计
• 1.垂直气缸、水平气缸选择 • (1)类型选择。 • 现有的工作要求和条件如下: • 1)要求当气缸到达行程终端时无冲击现象和撞击噪声,因此选择缓冲
气缸; • 2)要求重量轻,因此选择轻型气缸; • 3)要求安装空间窄且行程短,因此可选择薄型气缸; • 4)若有横向负载,可选带导杆气缸; • 5)要求制动精度高,应选择锁紧气缸; • 6)若不需要活塞杆旋转,可选择杆不回转气缸。
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10. 1搬运机械手设计案例导入
• 10. 1. 3材料选择
• 机器人手臂的材料应根据手臂的工作状况来选择,并满足机器人的设 计及制作要求。从设计的思想出发,机器人的手臂要求完成各种运动。 因此,对材料的一个要求是作为运动的部件,它应是轻型材料。另一 方面,手臂在运动过程中往往会产生振动,这必然会大大降低它的运 动精度,所以在选择材料时,需要对质量、刚度、阻尼进行综合考虑, 以便有效地提高手臂的动态性能。此外,机器人手臂选用的材料与一 般的结构材料不同。机器人手臂是一种伺服机构,要受到控制,必须 考虑它的可控性。可控性还要与材料的可加工性、结构性、质量等性 质一起考虑。总之,在选择机器人手臂材料时,要考虑强度、刚度、 重量、弹性、抗振性、外观及价格等多方面因素,下面为几种常见机 器人手臂材料:
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10. 1搬运机械手设计案例导入
• (1)碳素结构钢和合金结构钢等高强度钢:这类材料强度好,尤其是合 金结构钢强度增加了4~ 5倍,弹性模量大、抗变形能力强,是应用最 为广泛的材料。
• (2)铝、铝合金及其他轻合金材料:其共同特点是重量轻,弹性模量不 大,但是材料密度小,其(E/P)之比仍可与钢材相比。
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搬运机械手的控制系统设计

搬运机械手的控制系统设计

搬运机械手的控制系统设计简介搬运机械手是一种广泛应用于工业生产中的自动化设备,它可以替代人工完成重复性的搬运工作,提高生产效率和工作安全性。

对于搬运机械手的控制系统设计来说,可靠性和精确性是非常重要的考虑因素。

本文将介绍搬运机械手控制系统的设计要点和注意事项。

控制系统架构搬运机械手的控制系统一般包括硬件和软件两部分。

硬件部分主要包括传感器、执行器、电机驱动器等设备,软件部分主要包括控制算法和用户界面。

在设计控制系统时,需要充分考虑硬件和软件之间的协作和配合,以实现机械手的准确操控和高效运行。

传感器选择传感器在搬运机械手的控制系统中起着至关重要的作用,它们可以提供关键的位置、力量和速度信息,以便控制系统做出相应的调整和动作。

常用的传感器包括位置传感器、力传感器和速度传感器。

在选择传感器时,需要考虑其精度、稳定性和可靠性等因素,并确保其适应环境条件。

执行器设计执行器是机械手控制系统中的关键部件,它决定了机械手的动作能力和精确度。

在执行器的设计中,通常会考虑以下几个方面:•载荷能力:根据搬运物体的重量和尺寸确定执行器的最大载荷能力。

•动作速度:根据需要搬运的速度要求确定执行器的最大速度。

•精确度:采用高精度的执行器,以确保机械手可以精确地定位和操作。

•可靠性:执行器需要具备较高的可靠性,以保证机械手的稳定性和工作安全性。

控制算法设计控制算法是机械手控制系统中的核心部分,它决定了机械手的运动轨迹和动作方式。

常见的控制算法包括PID控制、模糊控制和神经网络控制等。

在选择和设计控制算法时,需根据机械手的应用需求和特点进行综合考虑,并进行系统的建模和仿真实验以验证算法的有效性和性能。

用户界面设计搬运机械手通常会配备用户界面,以便操作人员对机械手进行监控和控制。

界面设计应简洁明了,要能够清晰显示机械手的状态和参数信息,并提供灵活的操作和设置选项。

同时,需要保证用户界面的稳定性和可靠性,以确保操作人员能够正确和及时地控制机械手的运动。

S7-200的搬运机械手的PLC控制

S7-200的搬运机械手的PLC控制

S7-200 的搬运机械手的PLC 控制机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置,它能模仿人手臂的某些动作功能,可按固定顺序在空间抓、放、搬运物体等,动作灵活多样,广泛应用在工业生产和其他领域内。

应用机械手可减少工人的重复操作,并能代替人类在危险与有毒性环境中工作,极大地提高了生产效率与工作精度,而且对保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度有着十分重要的意义。

可编程序控制器( PLC) 是从20 世纪60 年代末发展起来的一种新型的电气控制装置,它以微处理器为核心,将计算机技术、自动控制技术和通信技术融为一体,以其结构简单、易于编程、性能优越、可靠性高等显著优点而在工业控制领域得到了迅猛的发展,被广泛地应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中。

德国西门子公司的PLC 产品在国内应用比较广泛,其中S7-200 系列PLC 以结构紧凑、高性价比、多种多样的CPU 尺寸以及基于Windows 的编程工具等特点在中、小规模控制系统中有独特的优势。

笔者选用西门子S7-200 为控制器,所研究的机械手采用水平/垂直位移加平面转动式结构。

机械手的全部动作由气缸驱动,PLC 控制相应的电磁阀驱动气动执行元件完成各动作。

这种控制系统能十分方便地嵌入到各类工业生产线中,完成零部件产品在固定位置之间的搬运,实现生产自动化。

1 控制功能分析机械手搬运零部件动作示意图如图1 所示,该机械手可用来将工件从左工作台搬到右工作台,其动作过程分为10 工步,即从原位开始顺序经过10个动作后完成一个周期,并返回原位。

该机械手能够抓取的工件质量m 为0. 1 kg,搬运物料过程中垂直方向加速度和水平方向加速度均为0. 3 g( g 为重力加速度) ,平面转动的回转半径r 为0. 5 m,转动角速度ω为3. 5 rad /s,角加速度β为2. 1 rad /s2,转动角度 为180°。

机械科学与技术第30 卷图1 机械手动作示意图其中为了使上升/下降、左移/右移和顺转/逆转动作能够执行,分别由3 个双线圈二位电磁阀控制气缸的动作。

搬运机械手运动控制系统设计

搬运机械手运动控制系统设计

搬运机械手运动控制系统设计第一部分:题目设计要求。

一、搬运机械手功能示意图、基本要求与参数本作业要求完成一种二指机械手的运动控制系统设计。

该机械手采用二指夹持结构,如图1所示,机械手实现对工件的夹持、搬运、放置等操作。

以夹持圆柱体为例,要求设计运动控制系统及控制流程。

机械手通过升降、左右回转、前后伸缩、夹紧及松开等动作完成工件从位置A到B的搬运工作,具体操作顺序:逆时针回转(机械手的初始位置在A与B之间)一>下降一>夹紧一>上升一>顺时针回转一>下降一>松开一>上升,机械手的工作臂都设有限位开关SQ。

设计参数:(1)抓重:10Kg(2)最大工作半径:1500mm3)运动参数:伸缩行程:0-1200mm;伸缩速度:80mm/s;升降行程:0-500mm;升降速度:50mm/s回转范围:0-1800控制器要求:(1)在PLC、单片机、PC微机或者DSP中任选其一;( 2)具备回原点、手动单步操作及自动连续操作等基本功能。

三、工作量( 1)驱动及传动方案的设计及部件的选择;( 2)二指夹持机构的设计及计算;( 3)总体控制方案及控制流程的设计;( 4)设计说明书一份。

四、设计内容及说明( 1)机械手工作臂及机身驱动部件的选择及设计,需设计出具体的驱动及传动方案,画出方案原理框图。

( 2)末端夹持机构设计,该结构需保证抓取精度高,重复定位精度和运动稳定性好,并有足够的抓取能力。

设计应包括确定夹持方案、计算夹持范围、计算夹紧力及驱动力,完成夹持机构设计图。

( 3)控制系统设计,包括确定控制方案、核心功能部件的选择、主要功能模块的实现原理、绘制控制流程框图。

第二部分:设计过程搬运机械手运动控制系统设计一机械手工作臂及机身驱动部件的选择及设计,需设计出具体的驱动及传动方案,画出方案原理框图。

1 工作台升降,机械手臂张合及伸缩驱动部件选用步进电机,速度容易控制,位置精度高。

蜗轮蜗杆部分,选择普通异步电机。

2 传动方案:搬运机械手运动控制系统的传动分为四个部分:1)旋转台的升降部分传动:电机M1提供动力,经过传动螺杆,变电机的旋转运动为升降台的直线运动图1工作台升降传动2)旋转台的旋转部分传动:此为上图的A部分,正视A如下图所示。

搬运机械手设计..

搬运机械手设计..

专业课程设计说明书课题名称搬运机械手及其运动仿真设计指导教师王潍学生学号20120421464学生姓名杨义学生班级机自1210班成绩设计时间2015年11月2日~2015年11月13日目录第1章课题规划 (1)1.1 课题背景分析 (1)1.2 设计任务书 (3)第2章功能分析 (4)2.1 设计任务功能分析 (4)2.1.1 总功能提炼 (4)2.1.2 功能分解 (4)2.1.3 功能结构分析及功能结构图绘制 (4)2.2 本章小结 (5)第3章系统原理方案设计 (7)3.1 功能单元求解 (7)3.1.1 分功能求解 (7)3.1.2 系统原理方案综合求解 (7)3.1.3 方案优化及评价 (7)3.2 本章小结 (7)第4章总体设计 (9)4.1 系统总体结构草图 (9)4.2 本章小结 (14)第5章总结 (15)参考文献 (17)第1章课题规划1.1课题背景分析从1954年美国人乔治·德沃尔制造出世界上第一台可编程的机械手至今,机械手已经发展了三代。

通过引导或其它方式,先教会机器人动作,输入工作程序,则会自动重复进行作业的示教再现型机械手被称为第一代机械手,而能利用传感器获取的信息控制机械手被称为第二代机械手。

而第三代机械手就是智能机器人。

对于智能机器人,尽管欧美和日本等许多国家都投入了大量人力和物力,但现在其仍然处于发展阶段。

目前对我国而言发展第一、第二代机器人更具有实际意义。

我国机械手的发展是从20世纪50年代的固定动作机械手开始的,然后经历了60年代的数控机械手,在1978年时机械手才‘真正开始得到研究和应用,到现在工业机械手与智能机器人愈来愈受到各届的的关注,并已经纳入了我国高科技规划及科技发展计划之中。

伴随着人类社会的不断发展,科学和技术的不断进步,人类对资源的依赖也越来越大,最终将不可避免的要向陆地以外甚至是地球以外的地方扩展,而在这些对人类来说恶劣的环境里,机械手的发展就显得尤为重要了。

机械手电气控制系统设计说明

机械手电气控制系统设计说明

机械手电气控制系统设计摘要在工业生产和其他领域内,由于工作的需要,人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害,增加了工人的劳动强度,甚至于危及生命。

自从机械手问世以来,相应的各种难题迎刃而解。

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。

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。

工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。

广泛采用工业机器人,不仅可以提高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本,有着十分重要的意义。

可编程控制器是继电器控制和计算机控制出上开发的产品,逐渐发展成以微器处理为核心把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。

本文应用三菱公司生产的可编程控制器FX系列PLC实现机械手搬运控制系统,该系统充分利用了可编程控制器 (PLQ 控制功能。

使该系统可靠稳定,时期功能范围得到广泛应用。

关键字:机械手;自动化装备;可编程控制器;PLC摘要前言 (2)第1章设计目的及主要内容 (3)1.1 设计目的 (3)1.2.主要内容 (3)第2章机械手的操作要求及功能 (4)2.1.操作要求 (4)2.2操作功能 (5)第3章PLC及机械手的选择和论证 (6)3.1PLC (6)3.1.1 PLC 简介 (6)3.1.2 PLC的结构及基本配置 (6)3.1.3 PLC 的选择 (7)3.2机械手 (7)3.2.1机械手简介 (7)3.2.2机械手的选择 (8)第4章硬件电路设计及描述 (8)4.1操作方式 (10)4.2输入与输出分配表及I/O分配接线 (10)第5章软件电路设计及描述 (12)5.1机械手的操作系统程序 (12)5.2回原位程序 (12)5.3手动单步操作程序 (13)5.4自动操作程序 (14)5.5机械臂传送系统梯形图 (14)5.6指令语句表 (16)18第6章总结 (17)参考文献大二的学习即将结束,课程设计是其中一个重要环节,是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。

机械手的PLC控制系统

机械手的PLC控制系统

机械手的PLC控制系统引言机械手是一种能够模拟人类手部运动的自动化设备,它可以在工业生产线上执行各种复杂的工作任务。

机械手的运动需要通过PLC (Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)控制系统来实现。

本文将介绍机械手的PLC控制系统的工作原理和应用。

机械手的基本构成及工作原理机械手主要由机械结构、执行器、传感器和控制系统组成。

机械结构用于支撑和使机械手运动,执行器用于驱动机械手的各个关节进行运动,传感器用于感知环境和检测目标物体,控制系统用于控制机械手的运动。

机械手的工作原理是通过控制系统发送指令,驱动执行器进行相应的运动,从而实现机械手的各个关节的协调运动。

机械手的运动可以基于预先编写的程序,也可以通过传感器感知环境进行实时调整。

PLC控制系统的基本原理PLC控制系统是一种专门用于工业自动化控制的电子系统,它由中央处理器(CPU)、输入/输出模块(I/O module)、存储器和通信接口组成。

PLC控制系统的基本原理是根据预先编写的程序,根据输入信号的变化状态进行逻辑运算,并控制输出信号的状态。

PLC控制系统的工作流程如下:1.读取输入信号:PLC控制系统通过输入模块读取传感器信号或其他外部信号。

2.执行程序逻辑:通过中央处理器(CPU)执行预先编写的程序逻辑,进行逻辑运算、计算和判断。

3.更新输出信号:根据程序逻辑和计算结果,控制输出模块输出相应的信号。

4.控制执行器:输出信号通过执行器控制机械手的运动,实现所需的操作。

5.监控和反馈:通过输入模块实时监控机械手的状态和环境,并提供反馈信号给PLC控制系统进行判断和调整。

机械手的PLC控制系统的应用机械手的PLC控制系统在工业生产中有广泛应用,主要包括以下几个方面:自动装配线机械手的PLC控制系统可以用于自动装配线上的零部件组装和产品装配。

通过预先编写的程序,结合传感器的反馈信号,机械手可以准确地获取零部件并将其组装在正确的位置,提高生产效率和产品质量。

机械手PLC控制系统设计

机械手PLC控制系统设计

机械手PLC控制系统设计一、本文概述随着工业自动化程度的不断提高,机械手在生产线上的应用越来越广泛。

作为一种重要的自动化设备,机械手的控制精度和稳定性对于提高生产效率和产品质量具有至关重要的作用。

因此,设计一套高效、稳定、可靠的机械手PLC控制系统显得尤为重要。

本文将详细介绍机械手PLC控制系统的设计过程,包括控制系统的硬件设计、软件设计以及调试与优化等方面,旨在为相关领域的工程师和技术人员提供有益的参考和借鉴。

本文首先将对机械手PLC控制系统的基本构成和工作原理进行概述,包括PLC的基本功能、选型原则以及与机械手的接口方式等。

接着,将详细介绍控制系统的硬件设计,包括PLC的选型、输入输出模块的选择、电源模块的设计等。

在软件设计方面,本文将介绍PLC 编程语言的选择、程序结构的设计、控制算法的实现等关键内容。

本文将介绍控制系统的调试与优化方法,包括PLC程序的调试、机械手的运动调试、控制参数的优化等。

通过本文的介绍,读者可以全面了解机械手PLC控制系统的设计过程,掌握控制系统的硬件和软件设计方法,以及调试与优化的技巧。

本文还将提供一些实用的设计经验和注意事项,帮助工程师和技术人员在实际应用中更好地解决问题,提高控制系统的性能和稳定性。

二、机械手基础知识机械手,也称为工业机器人或自动化手臂,是一种能够模拟人类手臂动作,进行抓取、搬运、操作等作业的自动化装置。

在现代工业生产中,机械手被广泛应用于各种环境和使用场景,以实现生产线的自动化、提高生产效率、降低人力成本以及保障操作安全。

机械手的构成主要包括执行机构、驱动系统、控制系统和位置检测装置等部分。

执行机构是机械手的动作执行部分,通过模拟人类手臂的旋转、屈伸、抓放等动作,实现物体的抓取和搬运。

驱动系统为执行机构提供动力,常见的驱动方式有电动、气动和液压驱动等。

控制系统是机械手的“大脑”,负责接收外部指令,控制驱动系统使执行机构完成预定动作。

位置检测装置则负责检测执行机构的精确位置,为控制系统提供反馈信号,以确保机械手的作业精度。

基于PLC的物料搬运机械手控制系统设计

基于PLC的物料搬运机械手控制系统设计

毕业论文题目:基于PLC的物料搬运机械手控制系统设计学生姓名:袁涛学生学号:**********系别:电气信息工程学院专业:自动化届别:2012届指导教师:孙静基于PLC的物料机械搬运手自动化控制系统设计学生:袁涛知道教师:孙静淮南师范学院电气信息工程系摘要:机械手在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。

它可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳动。

可以实现生产的机械化和自动化,能在有害环境下操作以保护人身安全,因此被广泛应用。

本文在纵观了近年来机械手发展状况的基础上,结合机械手方面的设计,对机械手技术进行了系统的分析,提出了用气动驱动和PLC控制的设计方案。

采用整体化的设计思想,充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化。

对物料分拣机械手的整体结构、执行结构、驱动系统和控制系统进行了分析和设计。

在其驱动系统中采用气动驱动,控制系统中选择PLC的控制单元来完成系统功能的初始化、机械手的移动、故障报警等功能。

最后提出了一种简单、易于实现、理论意义明确的控制策略。

关键词:机械手,气动控制,可编程控制器(PLC),自动化控制,物料分拣Based on PLC material handling robot control system designStudent: YuanTaoKnow the teacher: ms. Sun jingHuainan normal college electrical information engineeringAbstract:In advanced manufacturing robot plays a very important role. It can carry goods, sorting items, instead of human heavy labor. Can realize the mechanization of manufacturing and automation, can in harmful environment operation to protect the personal safety and so widely usedIn this paper a review in recent years on development status of manipulator, combined with the design of manipulator, the technology of the manipulator system analysis, and put forward the pneumatic drive and PLC control in the design. The design idea of integration, the full consideration of the characteristics of the software and hardware and complementary optimization. For the material sorting the structure of the manipulator, executive structure, driving system and control system analysis and design. In its drive system by pneumatic drive, the choice in the control system of the control unit to complete PLC system function initialization, the mobile manipulator, fault alarm functions. Finally puts forward a simple and easy to realize and theoretical significance specific control strategy.Key words: manipulator;pneumatic control;the programmable controller (PLC);automatic control;material sorting前言机械手作为前沿的产品应自动化设备更新时的需要,可以大量代替单调往复或高精度需求的工作,在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。

搬运机械手(毕业设计)

搬运机械手(毕业设计)

4.2 操作面板设计
通过对机械手控制要求分析,其控制面板设计如下:
4.3 I/O点数确定及PLC选型
(1)根据控制要求,需要18个输入点,11个输出 点。
(2)由于此搬运机械手输入点数不多,性能要求 不高,因此选用欧姆龙的CPM2A-40CDR-A小 型可编程控制器,即可满足要求。
4.4 PLC外部接线图设计
• 姓 名:学生 • 专 业:机械设计制造及其自动化 • 指导老师:老师 • 设计时间:2011.4.1——2011.6.10
目录
1、搬运机械手总体结构设计 2、搬运机械手机械结构设计 3、搬运机械手液压系统设计 4、搬运机械手控制系统设计
1、搬运机械手总体结构设计
(1)该机械手采用圆柱坐标型,具有三个自由度,即 手臂的伸长、缩短和整体旋转。
2.5 机械手整体机械结构设计
1.1 手爪及夹紧液压缸设计
本次设计的搬运机械手手爪采用滑槽杠杆式结构,夹紧缸采用单作 用弹簧复位式结构,其结构如下所示:
1. 2 伸缩液压缸设计
伸缩缸可以使搬运机械手伸长或者缩短,其结构如下所示:
1.3 升降液压缸设计
升降缸可以使搬运机械手上升或者下降,其结构如下所示:

安全在于心细,事故出在麻痹。20.10.2420.10.2403:55:1003:55:10October 24, 2020

踏实肯干,努力奋斗。2020年10月24日上午3时55分 20.10.2420.10.24

追求至善凭技术开拓市场,凭管理增 创效益 ,凭服 务树立 形象。2020年10月24日星期 六上午3时55分 10秒03:55:1020.10.24

严格把控质量关,让生产更加有保障 。2020年10月 上午3时 55分20.10.2403:55Oc tober 24, 2020

搬运机械手电气控制系统设计

搬运机械手电气控制系统设计

搬运机械手电气控制系统设计搬运机械手是一种能够自动进行物品搬运的机器人。

它们广泛应用于各种工业领域,如汽车制造、仓储物流、半导体生产等。

电气控制系统是搬运机械手的重要组成部分,它可以控制机械臂的移动和抓取动作,提高机器人的运行效率和精度。

本文将介绍搬运机械手电气控制系统的设计原理、硬件结构和软件实现等内容。

一、设计原理搬运机械手的电气控制系统一般由控制器、电机驱动器和传感器等组成。

控制器是机械手的“大脑”,它可以接收指令和传感器反馈信号,并对电机驱动器进行控制。

电机驱动器可以将控制器发送的电信号转换成机械臂的运动。

传感器可以感知机械臂的状态和周围环境的情况,提供反馈信号给控制器做出相应的调整。

二、硬件结构1. 控制器控制器是搬运机械手电气控制系统的核心部分。

它一般由微处理器、存储器、输入输出接口等组成。

微处理器是控制器的主要芯片,它可以将程序后的代码翻译成相应的机器指令,然后控制器可以根据机器指令来完成相应的动作。

存储器可以对程序进行储存,保证搬运机械手在断电或故障情况下能够重新启动和恢复工作。

输入输出接口可以将控制器与电机驱动器和传感器进行连接,在实现机械臂的控制和状态反馈的过程中发挥重要作用。

2. 电机驱动器电机驱动器是将控制器发送的电信号转换成机械臂运动轨迹的硬件设备。

驱动器的选择要根据机械臂的负载和速度要求进行匹配。

常见的驱动器有步进电机驱动器、直流电机驱动器、交流伺服驱动器等。

除了根据负载和速度要求进行匹配外,还需要根据控制器输出信号的电压和电流进行选择。

3. 传感器传感器是搬运机械手电气控制系统中的重要组成部分。

它可以感知机械臂的状态和周围环境的变化,提供反馈信号给控制器进行相应的调整。

常见的传感器有位置传感器、力传感器、温度传感器等。

位置传感器可以感知机械臂的位置和速度,力传感器可以感知机械臂的受力情况和负载变化,温度传感器可以感知机械臂和周围环境的温度等。

三、软件实现搬运机械手的电气控制软件一般分为机器人控制软件和人机交互软件两部分。

机械手控制系统设计

机械手控制系统设计

机械手控制系统设计机械手控制系统设计摘要在工业生产和其他领域内,由于工作的需要,人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害,增加了工人的劳动强度,甚至于危及生命。

自从机械手问世以来,相应的各种难题迎刃而解。

本次设计根据课题的控制要求,确定了搬运机械手的控制方案,设计控制系统的电气原理图,对控制系统进行硬件和软件选型,完成PLC(可编程控制器)用户程序的设计。

设计中使用了德国西门子公司生产的S7-200系列的CPU 226。

该系列PLC具有功能强大,编程方便,故障率低,性价比高等多种优点。

机械手的开关量信号直接输入PLC,使用CPU 226来完成全部的控制功能,包括:手动/自动控制切换,循环次数设定,状态指示,手动完全操控等功能。

机械手完成下降、伸出、加紧工件、上升、右旋、再下降、放松工件、缩回、放松、左旋十个动作。

通过模拟调试,有序的控制物料从生产流水线上安全搬离,提高搬运工作的准确性、安全性,实现一套完整的柔性生产线,使制造过程变的更有效率。

通过本次毕业设计,对PLC控制系统的设计建立基本的思想:能提出自己的应用心得;可巩固、深化前续所学的大部分基础理论和专业知识,进一步培养和训练分析问题和解决问题的能力,进一步提高自己的设计、绘图、查阅手册、应用软件以及实际操作的能力,从而最终得到相关岗位和岗位群中关键能力和基本能力的训练。

关键词:机械手;PLC(可编程控制器);CPU;梯形图The Design of Manipulator Control SystemABSTRACTIn industrial manufacturing and other fields, due to the demand of work, many workers are compelled to expose in harmful circumstance like high temperature, corrosion, toxic gases harm and so on, that increased labor intensity, even imperial their lives. However, since the manipulator came out, many knotty problems are smoothly solved.The design requirements under the control of the subject to determine the handling robot control program, designed control system electrical schematic diagram, the control system hardware and software selection, complete the design of the user program in the PLC (programmable controller). Design used in the German company Siemens S7-200 series CPU 226. The series PLC with powerful, easy programming and low failure rate, and cost advantages. Robot switch signal input to the PLC, the CPU 226 to complete all the control functions, including: manual / automatic control switch, set the number of cycles, status indicator, manual complete control and other functions. the production line on the safe move out, so that the manufacturing process becomes more efficient.The graduation project, the design of PLC control system to establish the basic idea: to make their own application experience; can strengthen and deepen the most of the former continued the basic theory and professional knowledge, further training and training to analyze and solve problems the ability to further improve their design, drafting, inspection manuals, application software, as well as the actual ability to operate, and ultimately related jobs and job base in keyskills and basic skills training.Key Words:Manipulator;PLC;CPU;Ladder-diagram目录第1章绪论 (1)1.1 机械手的背景与现实意义 (1)1.2 国内外机械手研究概况 (1)1.3 机械手控制存在的问题及最新发展 (3)1.3.1 利用单片机实现对机械手的控制 (3)1.3.2 利用传统继电器实现对机械手的控制 (3)1.3.3 PLC实现对机械手的控制 (3)1.4 本文主要工作 (5)第2章机械手控制系统工艺流程与总体方案设计 (6)2.1 机械手控制系统的流程设计 (6)2.2 机械手的工艺过程 (6)2.3 机械手总体控制方案的设计思路 (7)第3章机械手硬件系统设计 (9)3.1电气原理设计 (9)3.1.1 机械手电源电路设计 (9)3.1.2 机械手控制电路 (9)3.1.3工作状态指示灯电路 (11)3.1.4 LED段码指示电路 (11)3.2 PLC的选型及参数 (12)3.3电器元器件的选型 (13)3.3.1 接触器 (13)3.3.2 行程开关 (14)3.3.3 熔断器 (14)3.3.4 低压断路器 (14)3.3.5 控制按钮 (14)3.3.6 直流减速电机 (14)第4章机械手软件系统设计 (15)4.1设计任务和控制要求 (15)4.2高级指令说明 (15)4.2.1 定时器指令 (15)4.2.2 顺控继电器(SCR)指令 (17)4.2.3 传送指令 (17)4.2.4 计数器指令 (18)4.2.5 标准转换指令 (20)4.2.6 段码指令 (20)4.3 PLC的I/O接口功能设计与分配 (20)4.3.1 PCL的I/O接口功能设计 (20)4.3.2 I/O接线图 (23)4.4设计系统工作流程 (24)第5章机械手控制系统调试 (25)5.1 西门子S7-200系列PLC编程软件 (25)5.2 程序说明 (26)5.3 故障及其解决方案 (31)第6章总结 (33)参考文献 (34)谢辞 (35)附录程序清单 (36)1 绪论1.1机械手的背景与现实意义机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。

机械手臂搬运加工流程控制设计

机械手臂搬运加工流程控制设计

目录引言 (1)第1章系统总体方案设计 (2)1.1系统硬件配置及组成原理 (2)1.2机械手的动作流程 (3)第2章 PLC选型及其I/O点编号分配 (5)2.1PLC的选型 (5)2.2I/O点编号分配 (5)第3章编程及程序运行 (7)3.1梯形图程序 (7)3.2程序运行 (8)第4章上位监控系统设计 (10)4.1PLC与上位监控软件通讯 (10)4.2上位监控系统组态设计 (10)4.3上位监控效果图 (11)结束语 (12)参考文献 (13)引言如图所示,有两部机械对工作物进行加工,对象由输送带A送到加工位置,然后由机械手臂将加工物送至工作台1的位置进行第一步骤加工。

当第一步骤加工完成后,机械手臂将工作物夹起再送至工作台2进行第二步骤加工;当第二步骤加工完成后,机械手臂将工作物放到输送带B送走,然后由7段数码管显示加工完成的数量。

假设使用气压机械手臂,一开始手臂先下降,碰到下限开关开始做夹起动作,然后开始上升碰到上限开关后,手臂开始往右,当碰到第一工作站的极限开关时,机械手臂下降将工作物放置工作台l然后上升等待机械对工作物加工;当工作物第一加工步骤完成时,机械手臂再依进行下降一夹住一上升一往右一下降一释放等流程,将工件放置工作台2上进行第二加工步骤。

当第二加工步骤完成时,机械手臂再依进行下降一夹住一上升一往右一下降一释放等流程,将工件放置输送带B送出,并由7段数码管显示出加工完成的数次。

图0-1 机械加工配置图学生根据控制要求,明确设计任务,拟定设计方案与进度计划,运用所学的理论知识,进行机械手臂搬运加工流程运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计,提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。

主要内容包括:1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等。

2. 系统有启动、停止功能。

3. 运用功能指令进行PLC控制程序设计,并有主程序、子程序和中断程序。

搬运工件机械手控制系统设计

搬运工件机械手控制系统设计

搬运工件机械手控制系统设计引言搬运工件机械手是一种广泛应用于工业自动化领域的机器人,其主要功能是通过控制系统完成对工件的抓取、搬运和放置等动作。

本文将介绍搬运工件机械手控制系统的设计原理和相关技术。

系统架构搬运工件机械手控制系统主要由以下几个模块组成:1.传感器模块:用于感知周围环境,获取工件位置、姿态等信息;2.执行器模块:通过驱动电机控制机械手进行运动;3.控制模块:负责处理传感器模块获取的信息,并生成相应的控制信号;4.通信模块:将控制信号传输给执行器模块。

控制算法搬运工件机械手的控制算法主要包括运动控制和抓取控制两部分。

运动控制运动控制是机械手控制系统中的核心部分,其目标是使机械手能够准确、快速地完成工件的搬运任务。

常用的运动控制算法有:•路径规划:通过规划机械手的运动路径,使其能够避开障碍物并按照设定的轨迹进行移动;•逆运动学:根据工件的期望位置和姿态,计算出机械手每个关节的角度,以实现位置和姿态的控制;•运动控制器:根据机械手当前的状态和目标状态,控制执行器模块的运动,使机械手能够按照预定的轨迹运动。

抓取控制抓取控制是机械手控制系统中的另一重要部分,其目标是使机械手能够准确地抓取工件,并保持抓取的稳定性。

常用的抓取控制算法有:•触觉反馈控制:通过传感器模块获取抓取过程中的力、接触面积等信息,实时调整控制信号,使抓取过程更稳定;•视觉反馈控制:通过视觉传感器获取工件的位置、姿态信息,调整机械手的控制信号,以实现准确的抓取。

控制系统设计搬运工件机械手控制系统的设计需要考虑以下几个方面:1.功能需求:根据搬运任务的要求,确定机械手需要具备的功能,如负载能力、运动速度、精度等。

2.传感器选择:根据任务要求,选择合适的传感器进行环境感知和工件抓取过程的监控。

3.执行器选择:根据负载需求和运动速度要求,选择合适的执行器驱动机械手进行运动。

4.控制算法选择:根据任务要求和机械手的运动特性,选择合适的控制算法。

简易物料搬运机械手的PLC控制系统设计

简易物料搬运机械手的PLC控制系统设计

课程设计电气控制系统与PLC课程设计题目:简易物料搬运机械手的PLC控制系统设计系别:机械工程学院专业:机械设计制造及其自动化班级:机自081班时间:2011年12月1日指导教师:冯治国1.设计的目的1通过课程设计培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识及基本技能进行分析和解决实际问题的能力。

2使学生受到PLC系统开发的综合训练,达到能够进行PLC系统设计和实施的目的。

3使学生掌握简易机械手的电器工作原理。

2设计内容1.目录2.原理介绍和分析部分3.根据要求选择系统方案4.PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配5.程序框图和程序设计6.心得体会。

3.设计任务和要求1.提交报告一份(主要组成:功能阐述、流程图、I/O分配、电气原理图、梯形图)2.字数>30003.报告相似程度>80%,按不及格处理4.交作业时间:12.34器材简易物料搬运机械手5参考资料1宫淑贞徐世许主编《可编程控制器原理及应用》北京人民邮电出版社 2009.4一、机械手的控制及说明一、课题内容1.如图所示为一简易物料搬运机械手的工艺流程图。

该机械手是一个水平/垂直位移的机械设备,其操作是将工件从左工作台搬运到右工作台,由光耦合器VLC来检测工作台上有没有工件。

机械手通常位于原点,它的动作全部由气缸驱动,而气缸则由相应的电磁阀控制。

其中,上升/下降和左移/右移分别由双线圈二位电磁阀控制,放松/夹紧由一个单线圈二位电磁阀(称为夹紧电磁阀)控制。

机械手工作循环过程示意图如图2所示。

从图中可见,机械手工作循环过程主要有8个动作,即为:图1 机械手结构示意图二机械手的控制系统要求分析机械手动作示意图如图1所示。

其全部动作由汽缸驱动,而汽缸又由相应的电磁阀和继电器控制。

其中,上升/下降和左移/右移分别由双线圈两位继电器控制。

下降继电器线圈通电时,机械手下降;下降继电器线圈断电时,机械手下降停止。

只有上升继电器线圈通电时,机械手才上升;上升继电器线圈断电时,机械手上升停止。

项目五 机械手物料自动搬运控制系统设计 PPT

项目五 机械手物料自动搬运控制系统设计 PPT

定时器启动 计时器设定时间到
定时器复位 放松阀 夹紧阀
标示工件所处的是夹紧还是放松 状态 上移阀 下移阀 左移阀 右移阀
项目五 机械手物料自动搬运控制系统设计
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(二)制作工程画面
1.建立画面 在用户窗口中,选中“机
械手控制”窗口图标,单击右 键,选择下拉菜单中的“设置 为启动窗口”选项,将该窗口 设置为运行时自动加载的窗口, 如图5-5所示。
项目五 机械手物料自动搬运控制系统设计
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(二)制作工程画面
2)编辑画面
(3)画矩形:单击“工具箱”内的“矩 形” 按钮,鼠标的光标呈“十”字形,在窗 口适当位置按住鼠标左键拖曳鼠标,拉出一 个一定大小的矩形。建立矩形后,双击鼠标 左键,或者单击鼠标右键并选择下拉菜单中 的“属性”选项,进行矩形的属性设置,如 图5-8所示。
量 计时时间
启动 复位
类型 数值型
数值型
数值型
数值型
数值型 开关型 开关型
注释 控制构件上下运动的参量
控制工件上下运动的参量
控制构件水平运动的参量
控制工件水平运动的参量
计时器的当前值 启动按钮 复位按钮
定时器启动 时间到
定时器复位 放松 夹紧
工件夹紧标志 上移 开关型 开关型 开关型 开关型 开关型 开关型
项目五 机械手物料自动搬运控制系统设计
项目分析
机械手物料搬运控制系统示意图,如图5-1所示。
项目五 机械手物料自动搬运控制系统设计
项目分析
机械手搬运控制系统流程图
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(一)组态定义数据对象
对象名称 垂直移动量 工件垂直移动
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目录摘要 (I)ABSTRACT(英文摘要) (Ⅱ)目录.........................................................................................................第一章引言 (1)1.1课题的背景和意义 (1)1.2课题国内外发展现状 (2)第二章总体方案确定 (4)2.1总体方案论证 (4)2.1.1 机械手手臂结构方案设计 (4)2.1.2 机械手驱动方案设计 (4)2.1.3 机械手控制方案设计 (5)2.1.4 机械手主要参数 (5)2.1.5 机械手的技术参数列表 (6)第三章机械手总体结构设计 (7)3.1动作工况与分析 (7)3.2机械手各部分结构设计 (8)3.2.1 机械手底座的设计 (8)3.2.2 立柱结构的设计 (8)3.2.3 轴承的选择 (9)3.2.4 上轴承座的选择 (10)3.2.5 下轴承座的选择 (11)3.2.6 大臂的结构设计 (12)3.2.7 小臂的结构设计 (12)3.2.8 气爪的结构设计 (12)3.2.9 手部夹紧气缸设计计算 (14)3.2.10 升降气缸设计计算 (18)--3.2.11 伸缩气缸设计计算 (22)3.2.12 回转气缸设计计算 (25)第四章气动部分设计 (28)第五章PLC控制部分设计 (30)5.1电磁铁动作顺序 (30)5.2I/O分配 (30)5.3PLC控制梯形图 (31)5.4PLC控制程序指令 (32)结论 (37)参考文献 (38)致谢及声明 (39)摘要近20年来,气动技术的应用领域迅速拓宽,尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。

电气可编程控制技术与气动技术相结合,使整个系统自动化程度更高,控制方式更灵活,性能更加可靠;气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展,对气动技术提出了更多更高的要求。

本课题设计源于生产线中的搬运站,传动方式采用气压传动,即用各种气缸来控制机械手的动作,控制部分结合可编程控制技术编写程序进行控制来实现两站之间的搬运。

机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。

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。

本课题中设计的搬运机械手主要有旋转、伸缩、升降、夹紧四个自由度组成。

--课题从机械部分、气动部分和控制三部分对气动机械手进行设计,要求机械手实现上下站之间的搬运功能。

机械部分重点是总体结构的设计、各个气缸的选择和安装设计、各零部件的结构设计等,气动部分主要是给出了搬运机械手的气动原理图,而控制部分则主要是程序的设计和调试,论文采用西门子(S7-200)指令编程,给出了相应的梯形图、语句表和简单的流程图。

由于气动机械手有结构简单、易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等诸多独特的优点,气动机械手正在向重复高精度,模块化,无给油化,机电气一体化方向发展。

可以预见,在不久的将来,气动机械手将越来越广泛地进人工业、军事、航空、医疗、生活等领域。

关键词:可编程控制器,柔性自动生产线,自由度,梯形图AbstractOver the past 20 years, the field of pneumatic technology expand rapidly,which is widely used in a diverse array of automated production line especially.The combine of electrical programmable technology and pneumatic control technology makes the whole system a higher degree of automation, more flexible control and more reliable performance;The rapid develop of pneumatic manipulator and flexible automated production lines requier much more to the development of pneumatic technology .This topic originated from the handling station of the production line;The drive is used pressure transmission, which uses a variety of cylinder to control the robot's movement and the control parts combining the programmable control technology make a programme to achieve the control of the transportation between the two places.Manipulator is competed by three major parts including hand, sports bodies and control system. Task of hand is to hold the workpiece (or tool) of the components.According to the grasping object’s shape, size, weight, materials and operating requirements the hand hands a variety of structural forms, such as clamp type, ADS holders and adsorption type and so on.The movement part can complete the prescriptive move and achieve the change of the site and gesture--of the grasping objects by varies rotating(twisting),moving or complex movements on hand. The independence movements such as the rise and fall of body, stretching and rotating manner are called the free degrees of manipulator. The handling manipulator of the topic composites four free degrees which are rotation, stretching, lifting and clapingThe pneumatic manipulator design is desided from three parts in chuding the mechanical parts, pneumatic parts and control parts,which requires to achieve mechanical hand up and down between the handling function. Focus on the mechanical parts are the design of overall structure , the choice of each cylinder and installation design, structural design of various components etc; pneumatic part is given the pneumatic manipulator handling schematics, and the control part of the procedure was mainly design and debugging,The papers use Siemens (S7-200) instructions program,giving the corresponding ladder diagram, statement forms and simple flow chart.Because the pneumatic Manipulator has advantages of simple structure, easy to achieve the stepless speed regulation, easy to achieve overload protection, easy to achieve a number of complex movements,the pneumatic manipulator is developing to the repeat-high-precision, modular, non-oil and electrical integration direction. It is foreseeable that in the near future, pneumatic manipulator will become more and more widely used into the industrial, military, aviation, medical, and other areas of life.Keywords:PLC, flexible automated production lines, free degree, Ladder Diagram引言1.1 课题的背景和意义近20年来,气动技术的应用领域迅速拓宽,尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。

电气可编程控制技术与气动技术相结合,使整个系统自动化程度更高,控制方式更灵活,性能更加可靠;气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展,对气动技术提出了更多更高的要求。

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