基于PLC的工业取料机械手系统设计
基于PLC机械手控制系统设计
2024-04-29
• 项目背景与意义 • 整体方案设计 • 硬件选型 • 程序设计 • PLC仿真 • 项目总结与展望
目录
Part
01
项目背景与意义
机械手控制系统优势
效率高、准确高
高生产自动化程度,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,提高 生产效率,降低生产成本
改善劳动条件
避免人身事故,代替人安全 地在高温、高压、低温、低 压、有灰尘、噪声、臭味、 有放射性或有其它毒性污染 以及工作空间狭窄等场合中 完成工作。
自动化程度高,成本低
采用PLC控制系统,实现远 程监控和自动调节,提高运 维效率,降低了人工成本。
Part
02
整体方案设计
系统硬件设计
plc选型 机械手的位置反馈是开关量控制,所需的I/0点数量并不多,所以使用一般 的小型plc的选择就可以了。由于所需要的 I/0 点数分别为 20 点和12 点, 因此本设计选用西门子S7-226来实现控制
2)通过下面一排拉杆模拟PLC输入信号,通过观察Q点输出亮灯情况检查程序。
组态制作
新建一个工程,触摸屏的类型选择TPC7062TD
2)制作主页面。
组态制作
在设备窗口中添加-通用串口父设备和西门子_S7200PPI
2)双击西门子_S7200PPI,增加设备通道,并且连接对应的数据库,是PLC与触摸屏互相通信。
Part
03
硬件选型
plc硬件接线图简图
选型与配置方案
PLC控制器
使用一般的小型plc的选择就可以 了。由于所需要的 I/0 点数分别 为 20 点和12 点,因此本设计选 用西门子S7-226来实现控制。
基于PLC的工业机械手运动控制系统设计
基于PLC的工业机械手运动控制系统设计基于PLC的工业机械手运动控制系统设计摘要:随着现代工业的发展和自动化水平的提高,工业机械手在生产线上的应用越来越广泛。
为了实现机械手的精确运动控制,保证其稳定性和可靠性,本文基于PLC技术,设计了一种工业机械手运动控制系统。
通过分析机械手的运动特点,建立动力学模型,并结合PLC的运动控制功能,实现机械手的运动规划和运动控制。
实验结果表明,该系统能够实现工业机械手的准确控制和高效运动。
一、引言工业机械手在现代工业生产中扮演着越来越重要的角色,能够代替人工完成重复性高、危险性大的作业任务。
在机械手的运动控制中,精确控制和灵活性是关键。
传统的机械手控制方法往往采用脉冲信号生成器和运动控制卡等设备,但其结构复杂、成本较高,限制了机械手的应用范围。
而基于PLC的机械手运动控制系统,通过集中控制单元实现运动规划和控制,在实际应用中具有更高的可靠性和灵活性。
二、工业机械手系统架构工业机械手系统由机械手本体、传感器、PLC控制器和人机界面组成。
机械手本体包含关节、链杆和末端执行器等部分,通过传感器获取位置信息反馈给PLC控制器,PLC控制器根据算法处理并给出控制指令,通过驱动装置控制机械手运动。
三、机械手运动控制算法机械手运动控制算法是整个系统的核心。
首先,根据机械手的动力学特性建立数学模型,包括机械手的运动学方程和动力学方程。
然后,通过运动规划算法确定机械手的运动轨迹和速度。
最后,根据运动规划结果,设计控制算法,包括位置控制、速度控制和力控制等。
这些算法都运行在PLC控制器上,实时反馈机械手的动态信息,并动态调整控制指令,实现机械手的精确运动控制。
四、PLC控制器硬件设计PLC控制器是整个系统的核心控制单元,负责接收和处理传感器的反馈信号,并输出控制指令控制机械手运动。
在硬件设计中,PLC控制器采用高性能的工控机和专用运动控制卡结合的形式,通过高速数据总线连接,并与传感器和执行器交互。
基于PLC的机械手控制系统设计任务书
基于PLC的机械手控制系统设计任务书任务书任务名称:基于PLC的机械手控制系统设计任务背景:机械手是现代工业自动化生产中的重要设备,可广泛应用于汽车制造、电子产品组装、物流分拣等领域。
机械手控制系统是机械手运动的核心,其稳定性和精确性对生产效率和产品质量有着重要影响。
PLC(可编程逻辑控制器)是一种功能强大的工业控制器,能够实现复杂的逻辑运算和实时控制,因此被广泛应用于机械手控制系统中。
任务目标:本任务的目标是设计一套基于PLC的机械手控制系统,实现对机械手的精确控制和稳定运动。
具体目标包括:1.设计机械手控制系统的硬件构架,包括PLC、传感器、执行器等的选择和连接。
2.实现机械手的运动控制算法,包括位置控制、速度控制和力控制等。
3.开发人机界面(HMI)程序,实现对机械手控制的可视化操作界面。
4.进行系统仿真和实际测试,验证控制系统的性能和稳定性。
任务内容:1.调研机械手的工作原理和市场上已有的PLC控制方案,了解相关技术和设备的特点和应用范围。
2.设计机械手控制系统的硬件构架,选择适合的PLC型号和相关的传感器、执行器等设备,并进行接线和连接的设计。
3.开发机械手运动控制算法,包括位置控制、速度控制和力控制等方面,保证机械手的稳定性和精确性。
4.开发人机界面(HMI)程序,实现对机械手运动的监控和控制,包括机械手的起停、位置调整等功能。
5.进行系统仿真和实际测试,验证机械手控制系统的性能和稳定性,并对系统进行优化和改进。
任务要求:1.完成机械手控制系统设计和开发的各个环节,保证系统的功能完整和性能稳定。
2.设计文档和代码要规范、清晰,能够有效地指导后续的优化和维护工作。
3.进行充分的系统测试,保证控制系统的稳定性和精确性,并及时修复和改进系统中的问题。
4.完成任务后,撰写详细的任务报告,包括任务设计、开发过程、测试结果等内容。
预期成果:1.机械手控制系统的设计文档和代码,包括硬件连接图、运动控制算法和HMI程序等。
基于PLC的工业机械手控制设计
基于PLC的工业机械手控制设计基于PLC的工业机械手控制设计随着工业自动化技术的发展,机械手的应用越来越广泛,越来越重要。
机械手是一种能够自动进行物品抓取和放置的机器人,广泛应用于汽车、电子、制药等行业。
机械手的主要组成部分包括机械结构、电气控制系统和人机界面。
其中,电气控制系统是机械手的关键部分,它负责机械手的动作控制和位置控制。
本文将重点介绍基于PLC的工业机械手控制设计。
PLC是可编程逻辑控制器的缩写,是一种专门用于工业控制的电子设备。
PLC具有可编程性和模块化特点,可以根据不同的控制需求进行编程,实现多种控制功能。
在机械手控制系统中,PLC主要用于控制机械手的电机、传感器和执行器等部件的运动和位置,保证机械手按照预定的轨迹进行动作。
机械手的动作主要分为两种:直线运动和旋转运动。
在PLC控制下,机械手的动作是由电机、减速器和执行器等组件组成的,这些组件的控制需要根据机械手的运动轨迹进行编程。
编程时,需要先确定机械手的运动轨迹和速度,然后根据轨迹和速度设计电机控制程序,保证机械手动作的精度和稳定性。
机械手的位置控制包括绝对位置控制和相对位置控制两种。
绝对位置控制是指机械手的位置可以被精确定位,例如XYZ坐标系。
相对位置控制则是指机械手的位置可以根据当前位置进行相对运动,例如通过增量位置控制实现圆弧轨迹运动。
PLC控制机械手位置时,需要根据实际控制需求选择合适的位置控制模式,并编写相应的控制程序。
在机械手控制系统中,传感器是不可或缺的组件。
传感器可以检测物体的位置、重量、温度等参数,并将这些参数转化为电信号输出给PLC。
PLC通过对传感器信号的分析和处理,可以控制机械手的动作和位置,实现自动化控制。
常见的传感器包括光电传感器、压力传感器、温度传感器、测距传感器等。
除了电气控制系统外,机械手的人机界面也是很重要的部分。
人机界面包括机器人面板、触摸屏和计算机监控等,它可以使工作人员更加方便地控制机械手的动作和位置。
基于PLC的工业机械手运动控制系统设计
基于PLC的工业机械手运动控制系统设计摘要:工业机械手作为现代工业自动化生产线的重要组成部分,其运动控制系统的设计与性能直接关系到生产效率和产品质量。
本文以基于可编程逻辑控制器(PLC)的工业机械手运动控制系统为研究对象,详细介绍了系统的设计原理、硬件组成和软件编程。
1. 引言工业机械手广泛应用于汽车制造、电子制造、食品加工等行业中,具有高效、精准、可靠等特点。
其运动控制系统是实现机械手各个关节运动的核心技术之一。
传统的机械手运动控制系统一般采用专用的控制器,但存在成本高、功能受限、维护困难等问题。
而基于PLC的工业机械手运动控制系统则能够充分发挥PLC可编程性、灵活性和可扩展性的优势,成为一种较为理想的解决方案。
2. 系统设计原理基于PLC的工业机械手运动控制系统主要由PLC、编码器、伺服电机和执行机构等组成。
PLC作为系统的核心控制部分,通过读取编码器获得机械手各个关节的位置信息,并根据预设的运动轨迹和动作规划算法来生成相应的运动控制信号,控制伺服电机驱动机械手完成相应的动作。
3. 硬件组成硬件方面,系统主要由三个模块组成:输入模块、输出模块和中央处理器模块。
输入模块负责采集编码器的位置信号以及其他传感器信号,输出模块则负责控制伺服电机的运动,中央处理器模块则负责实时控制与算法的执行。
此外,系统还需要具备较高的通信速率和稳定性,以确保传感器信号和控制信号的准确传输。
4. 软件编程在软件层面,系统需要完成以下几个主要功能模块的设计和开发:位置信息读取模块、运动轨迹规划模块、动作控制模块和异常处理模块。
位置信息读取模块负责从编码器中读取关节位置信息,并将其传输给中央处理器模块进行后续计算;运动轨迹规划模块则负责根据给定的目标位置生成相应的运动轨迹;动作控制模块则负责生成相应的控制信号,驱动伺服电机运动;异常处理模块则负责处理异常情况,如碰撞检测、电机故障等。
5. 系统性能和应用基于PLC的工业机械手运动控制系统具有较高的灵活性、可编程性和可扩展性,能够方便地适应不同的工艺要求和生产场景。
基于PLC控制的机械手上料系统设计
基于PLC控制的机械手上料系统设计本文介绍机械手上料系统设计的背景和目的,并概述该系统的重要性和功能。
随着工业自动化的不断发展,机械手在生产线上的应用越来越普遍。
机械手上料系统作为其中一个重要应用之一,已经在很多生产领域中得到广泛采用。
机械手上料系统的设计旨在实现自动化的原材料供给,提高生产效率和质量。
通过采用PLC控制技术,可以实现机械手的精确控制和协调运动,从而实现高效的上料操作。
本文将详细介绍机械手上料系统的设计要点和关键技术,包括机械手选型、传感器的选择和布置、PLC控制程序的编写等内容。
同时,还将分析该系统的重要性和功能,包括提高生产效率、降低人工成本、提升产品质量等方面的优势。
通过阅读本文,读者可以全面了解机械手上料系统设计的原理、实施步骤和优势,为企业选择和应用机械手上料系统提供参考和指导。
机械手上料系统的基本架构包括以下组成部分:PLC控制器:作为系统的控制核心,负责接收和处理指令,控制机械手和其他设备的运动。
机械手:用于抓取和移动物料,根据PLC控制器的指令进行动作。
传感器:用于检测物料的位置、状态等信息,并将其反馈给PLC控制器。
上料装置:提供物料,并将其放置到指定位置,以供机械手抓取。
该系统的架构简洁且高效,通过PLC控制器的协调和控制,实现了对整个系统的精确控制和协同运作。
本文详细介绍机械手上料系统的设计要点,包括PLC程序设计、机械手运动规划和安全控制等方面。
PLC程序设计PLC(可编程逻辑控制器)是机械手上料系统的核心控制设备之一。
在PLC程序设计方面,需要注意以下几点:输入输出配置:根据系统需要,合理配置PLC的输入输出模块,确保与机械手和其他设备的连接正常。
输入输出配置:根据系统需要,合理配置PLC的输入输出模块,确保与机械手和其他设备的连接正常。
系统状态监测:通过适当的传感器和信号输入,实时监测系统运行状态,包括上料物料的状态、机械手位置等信息。
系统状态监测:通过适当的传感器和信号输入,实时监测系统运行状态,包括上料物料的状态、机械手位置等信息。
基于PLC的机械手控制设计
基于PLC的机械手控制设计一、绪论机械手是一种可以模仿人手操作的自动化机器。
它可以完成不同的工作任务,提高生产效率,减少劳动力成本。
在许多工业领域,机械手已经成为不可或缺的设备。
PLC(可编程逻辑控制器)是一种常用的自动化控制设备,它具有强大的逻辑计算和控制能力。
将机械手与PLC结合起来,可以实现对机械手的精确控制,提高其工作效率及安全性。
本文将讨论基于PLC的机械手控制设计,包括硬件设计、软件设计和控制实现。
二、硬件设计1. 机械手结构设计机械手的结构设计是机械手控制系统的基础。
一般来说,机械手的结构包括电机、传动装置、执行器、传感器等部件。
在进行硬件设计时,需要根据具体的工作任务和要求选择合适的机械手结构。
为了能够更好地与PLC进行配合,需要考虑机械手各部件的接口和通信方式。
2. PLC选择及接口设计PLC的选择直接影响到机械手控制系统的性能和稳定性。
在选择PLC时,需要考虑其输入/输出接口数量、通信接口标准、逻辑控制能力等方面的性能指标。
还需要根据机械手的具体结构和控制要求设计合适的PLC接口,以便实现PLC与机械手的连接和控制。
3. 传感器设计传感器在机械手控制系统中起着至关重要的作用。
传感器可以用来检测机械手的位置、姿态、力度等信息,并将这些信息传输给PLC,从而实现对机械手的实时监控和控制。
在硬件设计中,需要选择合适的传感器类型和布置位置,并设计相应的传感器接口电路,以确保传感器能够准确地获取所需的信息并与PLC进行通信。
三、软件设计1. PLC编程PLC的编程是机械手控制系统中的核心环节。
在进行PLC编程时,需要根据机械手的控制逻辑和工作流程,设计相应的控制程序。
控制程序包括逻辑控制部分、任务调度部分、通信控制部分等。
在设计控制程序时,需要考虑机械手的运动规划、安全控制、故障处理等方面的要求,以确保机械手能够安全、快速、准确地完成工作任务。
2. HMI设计HMI(人机界面)是机械手控制系统的另一个重要组成部分。
基于PLC的机械手控制系统设计
基于PLC的机械手控制系统设计摘要近年来,机械手在工业自动化领域的应用越来越广泛,为了提高机械手的控制精度和稳定性,基于PLC的机械手控制系统设计成为研究热点。
本文通过对PLC技术和机械手控制系统的分析,提出了一种基于PLC的机械手控制系统设计方案,并在实际应用中进行了验证。
实验结果表明,该方案能够有效地提高机械手的运动精度和稳定性,并且具有较高的可靠性和可扩展性。
1. 引言随着工业自动化技术的不断发展,机械手作为一种重要的自动化设备,在工业生产中扮演着重要角色。
传统上,通过编程方式实现对机械手运动轨迹和速度等参数进行控制。
然而,在复杂环境下对机械手进行精确控制是一项具有挑战性的任务。
因此,研究人员开始采用基于PLC(可编程逻辑控制器)技术来设计和实现更加稳定、精确、可靠的机械手控制系统。
2. PLC技术介绍PLC是一种专门用于工业自动化控制的计算机控制系统。
它具有高可靠性、高稳定性、可编程性强等特点,广泛应用于工业自动化领域。
PLC系统由输入模块、输出模块、处理器和程序存储器等组成。
输入模块用于接收外部信号,输出模块用于控制外部设备,处理器负责执行用户编写的程序。
3. 机械手控制系统设计基于PLC的机械手控制系统设计是一种将PLC技术应用到机械手控制中的方法。
该方法通过编写PLC程序来实现对机械手运动轨迹和速度等参数的精确控制。
具体而言,该设计方案包括以下几个方面:3.1 传感器选择传感器是实现对机械手运动参数进行监测和反馈的关键设备。
在选择传感器时,需要考虑到传感器的测量精度、响应速度和稳定性等因素。
3.2 运动轨迹规划在基于PLC的机械手控制系统中,需要通过编写程序来规划机械手的运动轨迹。
运动轨迹规划的目标是使机械手能够按照预定的路径进行移动,并且能够实现高精度的定位。
3.3 运动控制算法为了实现对机械手运动参数的精确控制,需要设计合适的运动控制算法。
常用的运动控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法和遗传算法等。
PLC控制的工业机械手设计
PLC控制的工业机械手设计概述工业机械手是现代工业生产中不可或缺的自动化设备之一,它能够完成复杂的操作任务,提高生产效率,减少人力成本,并确保产品质量的稳定性。
PLC(可编程逻辑控制器)作为自动化控制领域中的主要控制设备之一,为工业机械手的设计和控制提供了强大的支持。
本文将介绍PLC控制的工业机械手的设计原理和实际应用。
设计原理工业机械手的结构工业机械手一般由机械臂、末端执行器和控制系统组成。
机械臂通常由一个或多个关节组成,可以实现对工作区域内的物体的抓取、放置等动作。
末端执行器根据具体的任务需求,可以是夹持器、吸盘等。
控制系统包括PLC、传感器、编码器等,负责控制机械臂的运动和监测工作区域的状态。
PLC控制的工业机械手的工作原理PLC是通过编程实现对工业机械手的控制。
其主要工作流程如下:1.输入采集:PLC通过连接传感器和编码器等设备,实时采集工作区域内的状态信息,包括物体位置、力量、速度等。
2.逻辑控制:根据预设的逻辑程序,PLC对输入信息进行处理,并根据设定的条件判断机械手下一步的动作。
3.运动控制:PLC根据逻辑程序的结果,控制机械臂关节的运动,以及末端执行器的动作,完成相应的任务。
4.反馈监测:PLC持续监测工作区域的状态变化,如果发生异常情况,通过报警装置发出警报,同时关闭机械手系统,确保安全性。
实际应用PLC控制的工业机械手在许多生产领域都得到了广泛应用。
下面将介绍其中几个常见的应用场景。
汽车制造在汽车制造生产线上,PLC控制的工业机械手可以完成车身焊接、涂装、组装等任务。
例如,机械手可以根据传感器获取的车身尺寸信息,调整机械臂的位置和角度,并使用末端执行器进行焊接操作。
这种自动化的生产方式提高了生产效率和产品质量,并减少了人力成本。
电子产品组装在电子产品制造过程中,PLC控制的工业机械手可以完成电子零件的组装和检测。
机械手可以根据预先编写的程序,将电子零件按照指定的顺序组装到电路板上,并使用末端执行器固定电子零件。
基于PLC的工业取料机械手系统设计
了生产效 率和生 产质 量 , 以创 造 巨大 的社 会 效益 可
和 经济效 益 。
铸 件行业 等 , 常有 工件等 需要搬 运 , 经 特别是 各种零 件在机 电 、 日用 品 、 五金 中 占很 大 比例 ( 0 以上 ) 7% , 但 目前绝 大多数 是 采 用手 工 取 料 , 而 引发 了 大量 从 的工伤事 故 。应 用 P C控 制 机 械 手能 实现 各 种 规 L 定 的工序 动作 , 不仅 可 以提 高产 品的生产 效率 , 而且
2 d Dp r et uo tn;. eate tfP eio cie n r  ̄o nt m n t n . eat n o A t i b Dp r n o rcinMahnr a dPe inIs u et i . m f ma o m s y c r ao
U ir t o S ̄w n eh o g C i Hfi 30 7 C i nv syf c 1ea dTcnl yo hn e 0 2 , hn ei o f a, e 2 a; 3 C a ghubstt o Meh t n sE gnen ,i guC aghu2 36 C ia . hn zo zi ef car i n ier g Ja s h nzo 114,hn ) tu oc i n
3 常州机械 电子 工程研 究所 , 苏 常州 2 3 6 ) . 江 1 14
摘 要 : 绍 了一 种基 于 P C控 制 的 工业取 料 机械 手 , 介 L 设计 了取料 机械 手 的 机械 结构 和 气动 系
统, 并给 出了 P C控 制 系统 的软硬 件设计 和 步进 电机 运行速 度控 制设 计 , 系统 应 用于注 塑行 业 , L 该
Absr c Th spa e n r d c n n usr r eie niu a o a e n P t a t: i p rito u e o e id ty patd lv rma p l trb s d o LC ,t e h n c l hem c a i a c n tu to n e m ai y tm ft e m a i u ao e n i d sr a td l e a e b e sg e o sr c in a d pn u tc s se o h n p lt rus d i n u t p r e i r h v e n de in d, y vy a s r vd h o t r n r wa e o he c nr ls se ba e n PLC a d s e d c n rlo h t p lo p o i e t e s f wa e a d had r ft o to y t m s d o n p e o to ft e se
基于PLC的取放料气动机械手系统设计
基于PLC的取放料气动机械手系统设计近年,随着计算机技术的发展,我国的工业结构发生了很大的变化,现代化技术很好的取代了传统的人工劳动力,随着人们对生产效率不断提出新的要求。
在现代化工业生产过程中,越来越多的工业过程加入了现代化的技术。
很好的避免了环境恶劣情况的影响。
特别是机械手的应用,其系统组成相对简单并且不污染环境、组件价格便宜和系统安全可靠等特点,已经渗透到工业的各个领域,在工业的发展与成长中占据了重要的地位。
标签:机械手;气动系统;控制系统;PLC一、气动机械手相关技术概况1.1 气动技术简介顾名思义,很好的利用了气体的压力来完成动力的提供。
该技术很好的符合了時代价值观念,具有绿色,环保,安全,稳定的优秀特性。
另外来说,该技术能够避免外界环境的影响。
取材容易,技术成本低,极大地提升了企业的整体效益。
现阶段已经成熟的应用到了我国工业生产的各个层次,随着技术的发展,相信会在我国的医药领域大量的使用。
该技术已经大量的在工业生产中使用,并不断地朝着智能化的方向发展,从全球的范围来看,西方的资本主义国家在该领域发展的比较迅速,占领了大量的市场份额。
我国在该领域起步较晚,技术方面不没有特别的娴熟。
随着我国技术的进步,相信我国能够在该领域不断地实现进步,使得该技术朝着集成化,小型化,智能化的方向发展[6]。
1.2 控制技术简介控制模块作为整个设备的核心模块,起到了举足轻重的影响。
更好的实现有效稳定的控制,才会进一步的提升整个装置的运行效率。
现阶段来看,我国在该领域主要是使用了PLC系统完成装置的控制。
PLC系统又名可编程操作系统,很好的运用了自身强大的逻辑功能实现数据的计算与存储。
这一控制系统很好的完成了我们所需要的各项任务。
在过去时间里,我们工业上的控制模块主要是采用了继电器模块,该传统的控制方式存在着大量的缺点与不足,不能够很好的起到准确的控制作用。
PLC系统作为新生代的控制系统,很好的代替了传统的工业装备控制模块。
基于PLC的机械手控制设计
基于PLC的机械手控制设计1. 引言1.1 背景介绍随着工业自动化的不断发展和机械手在生产中的广泛应用,基于PLC的机械手控制系统已经成为一个研究热点。
传统的机械手控制系统通常使用传统的控制方法,如PID控制等,但这些方法在复杂的生产环境下往往难以满足需求。
引入PLC作为控制核心,可以提高机械手控制系统的精度、灵活性和可靠性。
本研究将探讨基于PLC的机械手控制设计,通过对PLC在机械手控制中的应用进行深入分析,设计并实现一个高性能的机械手控制系统。
通过PLC编程实现各个关节的控制和协调动作,实现对机械手的精准控制。
将进行系统性能测试和优化改进措施,以验证系统的稳定性和可靠性。
本文旨在研究基于PLC的机械手控制系统,在实际生产中的应用具有重要的意义。
通过本研究,可以为提高机械手控制系统的性能、提升生产效率和质量提供技术支持和借鉴。
【此处省略...】1.2 研究目的研究目的是为了探讨基于PLC的机械手控制设计在工业生产中的实际应用情况,分析其在自动化生产中的优势和不足之处,并提出相应的改进措施。
通过研究机械手控制系统在PLC控制下的工作原理和设计方法,进一步提高机械手的操作效率和精度,实现更加精准和高效的生产。
本研究旨在为工业生产领域提供一种可靠的控制系统设计方案,为企业实现智能化生产提供技术支持。
通过本文的研究,希望能够为相关领域的研究者和工程师提供有益的参考和借鉴,促进PLC 技术在机械手控制领域的应用和推广,推动工业生产的自动化发展,从而提高生产效率和产品质量。
1.3 研究意义机械手在工业生产中扮演着重要的角色,可以进行自动化操作,提高生产效率和质量。
基于PLC的机械手控制设计是实现机械手自动化控制的重要途径。
研究意义有以下几点:1. 提高生产效率:利用PLC控制机械手可以实现高速、精准的操作,提高生产效率,降低生产成本。
2. 提高产品质量:PLC控制可以使机械手动作稳定、精准,避免人为因素对产品质量的影响,提高产品质量和一致性。
基于PLC控制的机械手上料系统设计
基于PLC控制的机械手上料系统设计引言在现代工业生产中,自动化设备的应用越来越广泛,其中机械手上料系统是一种常见的自动化系统。
本文将介绍一种基于PLC控制的机械手上料系统的设计。
系统概述机械手上料系统是一种用于将材料从储存区上取下并放置到加工区的自动化设备。
主要由机械手、储存区、加工区和PLC控制系统组成。
系统设计储存区设计储存区是机械手上料系统的核心组成部分,用于存放待加工的材料。
储存区可以设计为一个具有多个隔层的仓库,每个隔层都可以存放一种不同的材料。
每个隔层都配备有传感器,用于检测材料的存放情况。
当机械手需要取出材料时,PLC控制系统会根据传感器的反馈信号来确定需要取出的隔层。
加工区设计加工区是机械手上料系统的另一个重要组成部分,用于完成对材料的加工操作。
加工区可以根据实际需求设计为数控机床、激光切割机等不同类型的设备。
为了确保材料能够准确无误地放置到加工区,可以在加工区上方安装一个定位装置,用于定位机械手放置材料的位置。
机械手设计机械手是机械手上料系统的核心执行部件,主要用于取出储存区中的材料并放置到加工区。
机械手的设计可以采用直线运动或者关节运动的方式,具体根据实际需要进行选择。
机械手可以配备有吸盘、夹具等不同类型的工具,以适应不同类型材料的取放。
PLC控制系统设计PLC控制系统是机械手上料系统的大脑,负责控制整个上料系统的运行。
PLC控制系统采用可编程逻辑控制器,通过编程控制机械手的运动、储存区的状态以及加工区的操作。
PLC控制系统还可以与上位机进行通讯,实现对机械手上料系统的监控和管理。
系统工作流程1.PLC控制系统从储存区中读取当前存放的材料情况;2.根据加工区的状态和需要加工的材料,PLC控制系统确定机械手需要取出的材料;3.机械手根据PLC控制系统的指令,移动到相应的储存区,取出材料;4.机械手将材料移动到加工区上方的定位装置上,并放下材料;5.PLC控制系统发送指令,启动加工区的设备对材料进行加工;6.加工完成后,PLC控制系统发送指令,机械手将加工好的材料移出加工区,回到储存区。
完整版)基于plc的机械手控制系统设计
完整版)基于plc的机械手控制系统设计机械手由机械结构、控制系统和执行器三部分组成。
机械结构是机械手的基本骨架,包括机械手臂、手爪等组成部分。
控制系统是机械手的大脑,负责控制机械手的运动和操作。
执行器是控制系统的输出部分,负责执行控制系统的指令,驱动机械手完成各种动作。
机械手的组成部分相互协调,共同完成机械手的工作任务。
2 PLC控制系统简介2.1 PLC概述PLC是可编程控制器的简称,是一种专门用于工业自动化控制的通用控制器。
它以微处理器为核心,具有高可靠性、强抗干扰能力、良好的扩展性和灵活性等特点。
PLC广泛应用于工业生产中的自动化控制领域,如机械制造、化工、电力、交通、冶金等行业。
2.2 PLC控制系统组成PLC控制系统主要由PLC主机、输入输出模块、编程软件和人机界面组成。
PLC主机是PLC控制系统的核心,负责控制整个系统的运行和实现各种控制功能。
输入输出模块负责将外部信号转换为PLC可以处理的数字信号,并将PLC输出信号转换为外部可控制的信号。
编程软件用于编写PLC程序,实现控制系统的各种功能。
人机界面是PLC控制系统与用户之间的接口,用于实现人机交互,方便用户对控制系统进行操作和监控。
3 基于PLC的机械手控制系统设计3.1系统设计思路本文设计的基于PLC的机械手控制系统主要由PLC控制系统、步进电机驱动系统和机械手组成。
PLC控制系统负责控制机械手的运动和操作,步进电机驱动系统负责驱动机械手的运动,机械手负责完成各种动作任务。
系统设计采用模块化设计思路,将系统分为PLC控制模块、步进电机驱动模块和机械手运动模块,分别进行设计和实现,最后进行整合测试。
3.2系统设计方案PLC控制模块采用西门子PLC作为控制核心,通过编写PLC程序实现机械手的控制和操作。
步进电机驱动模块采用步进电机驱动器和步进电机组成,通过PLC控制信号驱动步进电机实现机械手的运动。
机械手运动模块由机械结构、执行器和传感器组成,通过步进电机驱动器驱动执行器完成机械手的各种动作,通过传感器检测机械手的运动状态并反馈给PLC控制系统。
基于PLC的机械手控制设计
基于PLC的机械手控制设计一、引言随着工业自动化的快速发展,机械手在生产线上的应用越来越广泛。
机械手可以替代人工完成重复性高、劳动强度大的工作,提高生产效率和产品质量。
而PLC作为工业控制领域的核心设备,被广泛应用于机械手的控制系统中。
本文将介绍基于PLC的机械手控制设计,包括PLC的选型、机械手的运动控制、安全控制等方面的内容。
二、PLC的选型在设计基于PLC的机械手控制系统时,首先要选择合适的PLC设备。
PLC (Programmable Logic Controller)可编程逻辑控制器,是一种用于工业控制系统的专用数字计算器。
选型时需要考虑以下几个方面:1.控制需求:根据机械手的控制需求,确定PLC的输入/输出点数、通讯接口、运算速度等参数。
通常机械手的控制需求较为复杂,需要较高的输入/输出点数和运算速度。
2.可靠性:PLC设备的可靠性是工业控制系统中非常重要的一个指标,需要选择具有良好稳定性和抗干扰能力的产品。
3.编程环境:PLC的编程环境对工程师的编程效率和控制系统的稳定性都有重要影响,需要选择具有友好的编程界面和强大的编程功能的产品。
在选择PLC设备时,可以参考市场上的各种产品资料,进行多方比较和实地试验,最终确定最适合自己应用的PLC设备。
三、机械手的运动控制机械手的运动控制是基于PLC的机械手控制系统的核心部分。
一般来说,机械手的运动控制可以分为几个方面:1.运动学控制:机械手在工作时需要完成多轴的运动控制,如平移、旋转、抓取等动作。
PLC可以通过对机械手的驱动器进行精确的控制,实现位置、速度、加速度等参数的精准控制。
2.运动规划:机械手在工作时需要按照一定的轨迹进行运动,PLC可以通过编程实现对机械手运动轨迹的规划,保证机械手的运动轨迹准确、稳定。
在进行机械手的运动控制设计时,需要结合机械手的具体工作要求,编写相应的控制程序,调试机械手的运动参数,保证机械手的运动控制准确、稳定。
基于PLC的工业机械手运动控制系统设计
基于PLC的工业机械手运动控制系统设计一、本文概述随着工业自动化的快速发展,工业机械手在生产线上的应用越来越广泛。
作为实现自动化生产的关键设备,工业机械手的运动控制系统设计至关重要。
本文旨在探讨基于可编程逻辑控制器(PLC)的工业机械手运动控制系统设计,通过对PLC技术原理及其在工业机械手控制中的应用进行深入分析,提出一种高效、稳定的运动控制方案。
本文首先介绍了工业机械手及PLC的基本概念,然后详细阐述了基于PLC的工业机械手运动控制系统的硬件组成和软件设计,包括PLC的选型、输入输出电路设计、运动控制程序设计等。
通过实际案例验证了本文所提设计方案的可行性和有效性。
本文旨在为工程师和技术人员提供一套完整的基于PLC的工业机械手运动控制系统设计方案,为工业自动化领域的发展做出贡献。
二、PLC基础知识PLC,即可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),是一种专为工业环境设计的数字运算电子系统,用于控制各种类型的机械设备或生产过程。
PLC采用可编程的存储器,用于在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式或模拟式的输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
通用性强:PLC产品已经标准化、系列化、模块化,配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用,用户能灵活方便地进行系统配置,组成不同功能、不同规模的系统。
可靠性高:PLC采用大规模集成电路技术,严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。
PLC带有硬件故障自我检测功能,出现故障时可及时发出警报信息。
编程简单:PLC的编程语言易于为工程技术人员所接受。
梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。
维护方便:PLC的故障率很低,且有完善的自诊断和显示功能。
当系统发生故障时,能及时地查出故障的原因,给出提示,使维修人员能及时排除故障。
基于PLC的机械手控制设计(毕业设计)
基于PLC的机械手控制设计(毕业设计)
毕业设计题目:基于PLC的机械手控制设计
设计目标:
设计一个基于PLC的机械手控制系统,能够实现机械手对物体的抓取和放置操作。
设计内容:
1. 硬件设计:选择合适的PLC控制器,根据机械手的结构和控制需求,设计电路和连接方式,包括传感器、执行器、驱动器等硬件组成部分。
2. 软件设计:编写PLC程序,实现机械手的控制逻辑。
包括对机械手运动轨迹的规划、抓取力度的控制、异常情况的处理等功能。
3. 通信设计:如果需要与其他设备或系统进行通信,设计与外部设备的接口和通信协议。
4. 安全设计:考虑机械手在工作过程中可能出现的危险情况,设计安全机制,如急停按钮、防碰撞装置等。
5. 用户界面设计:设计一个简明易懂的用户界面,方便用户对机械手进行操作和监控。
6. 系统测试和调试:对设计的控制系统进行测试和调试,保证系统的稳定性和可靠性。
7. 性能评估和改进:对设计的控制系统进行性能评估,分析系统的优点和不足,并提出改进方案。
8. 文档编写:编写毕业设计报告,包括设计方案、实施过程、测试结果和分析等内容。
预期成果:
1. 完整的机械手控制系统,能够准确抓取和放置物体。
2. 可靠的硬件设计和稳定的软件程序。
3. 安全可靠的系统设计,能够防止意外事故的发生。
4. 用户友好的界面设计,简化操作流程。
5. 毕业设计报告和相关文档。
基于PLC的机械手控制设计
基于PLC的机械手控制设计PLC(可编程逻辑控制器)是一种用于自动化控制系统的专用数字计算机。
在工业自动化领域,PLC广泛应用于各种机械设备的控制和监控,包括机械手。
机械手是一种能够替代人工完成各种任务的自动化设备,它的控制系统通常由PLC来实现。
本文将介绍基于PLC的机械手控制设计,包括PLC的选择、机械手的控制原理、控制程序的编写等方面的内容。
# 1. PLC的选择在设计基于PLC的机械手控制系统时,首先需要选择合适的PLC型号。
PLC的选择应考虑以下因素:1)输入输出点数:根据机械手的控制需求,确定所需的输入输出点数。
一般来说,机械手的控制系统需要大量的输入输出点,因此需要选择点数较多的PLC。
2)通信接口:考虑机械手控制系统是否需要与其他设备进行通信,选择带有合适通信接口的PLC。
3)编程软件:选择熟悉的、易于使用的PLC编程软件。
4)可靠性和稳定性:选择品牌信誉好、质量可靠的PLC产品。
# 2. 机械手的控制原理机械手通常由多个关节构成,每个关节都由一个电机驱动。
机械手的控制原理是通过控制每个关节的电机来实现对机械手的位置和姿态的控制。
具体来说,控制机械手的位置和姿态需要对每个关节的角度进行控制,并通过这些角度来计算机械手的位置和姿态。
机械手的控制系统需要实时监测机械手的位置和姿态,并根据需求对机械手进行相应的控制。
# 3. PLC的编程基于PLC的机械手控制系统的编程十分重要,它是实现机械手控制的关键。
在进行PLC编程时,一般遵循以下步骤:1)需求分析:明确机械手的控制需求,包括控制逻辑、输入输出点数、通信需求等。
2)PLC选择:根据需求选择合适的PLC,准备相应的编程软件。
3)编程软件操作:使用编程软件创建新的工程,并进行程序的编写。
4)程序设计:根据机械手的控制需求,设计合理的控制逻辑,并将其转化为PLC可执行的程序。
5)调试测试:完成程序编写后,进行调试测试,确保程序能够正常运行。
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上
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PLC
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图7 PLC的I/0接线图
4软件设计
4.1 PLC程序设计 图8所示为PLC梯形图的总体结构图,包括公
用程序、自动程序、手动程序、回原位程序4个部分, 其中自动程序包括系统工作在全自动模式下的程序 和系统工作在单循环模式下的程序。当选择手动工 作模式时,)【3接通,跳过自动程序执行手动程序;当 选择自动工作模式时,)(3断开,执行自动程序。
Design of maIlipulatOr system in industry part deliVery based on PLC ZHOU Hon幻iel·2d,LUO Minzhou’,UTa01·2h,XU Linsenl”,HU Xiaoju卸‘,3 (1.胁£厶姚o,胁胡泓眦肘。以iM。mi∞e^∞如啊妒Sc据,Ⅲ,喇硫23003l,醌iM;
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工、世仪表与自动化装置
20lO年第3期
基于PLC的工业取料机械手系统设计
周鸿杰h28,骆敏舟1,李涛1’幼。徐林森1’3,胡晓娟1’3
(1.中国科学院合肥智能机械研究所,合肥23003l; 2.中国科学技术大学扎自动化系;b.精密机械与精密仪器系,合肥230027;
3.常州机械电子工程研究所,江苏常州213164) 摘要:介绍了一种基于PLC控制的工业取料机械手,设计了取料机械手的机械结构和气动系 统,并给出了PLC控制系统的软硬件设计和步进电机运行速度控制设计,该系统应用于注塑行业, 具有稳定可靠的性能,提高了生产效率。 关键词:PLC;机械手;气动系统 中图分类号:TP273 文献标志码:A 文章编号:1000—0682(2010)03—0050—03
电磁阀断电,汽缸由于惯性作用继续运动,当到达满
量程时速度减为零,这样可以实现较好的缓冲效果,
图2机械手侧姿结构图
减小冲击和噪声。
引拔气缸
CP95SDB50一600·Y59AL
上下行气缸
吸盘旋转驰?“L缸
CP95SDB40一600—Y59AL CP95sDB50—l oo—Y59AL
真空发生器组件
1.手动截止阀;2.储气罐;3.分水滤气器;4.过滤减压阕;5.二位五通电磁阀;
机械手的工作流程为:机械手在初始位置,由电 机配合联轴器带动丝杠使机械手臂沿y方向作横
Z方向,选用高速汽缸驱动。同时在y自由度上设 人运动,到达限位开关即停止,然后由汽缸推动竖直
有限位开关,而在x、z自由度汽缸以及吸盘旋转汽 缸都设有磁性开关,用来限定机械手移动范围及进 行限位保护。
方向手臂沿X方向作引拔进运动,到达磁性开关即 停止,然后有高速汽缸推动竖直方向手臂沿z方向 作下行运动,碰到磁性开关即停止,然后吸取塑件,
20D4.
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电机控制系统由脉冲信号、信号分配、功率放 大、步进电机组成,其中脉冲信号由PLC产生,通过 信号分配再经过功率放大驱动步进电机带动负载工 作,如图5所示。
图5步进电机驱动系统图
为了使电机运行速度平稳及达到更高的定位精 度,必须对步进电机的升降速过程进行严格的控制。 该文采用指数形式曲线升降速,如图6所示。该方
6.磁性开关;7.二位五通电磁阀;8.二位五通电磁阀;9.单向节流阀;lO.真空吸盘 图3机械手气动系统原理图
对于抓取物体的真空吸盘部分,必须配备真空 发生器,由于真空吸盘是抓取物体的关键部分,为了
假设吸盘所抓取的物体最大重量为3 kg,吸盘 个数为n=4,吸盘直径32 mm,则有效面积为A=8
防止物体脱落,真空发生器所产生的吸力必须大于 或者等于所抓取物体的重力。
impmve production emciency.
Key words:PLC;manipulator;pneumatic system
0 引言
目前在各种不同的工业企业中,比如注塑行业、 铸件行业等,经常有工件等需要搬运,特别是各种零 件在机电、日用品、五金中占很大比例(70%以上), 但目前绝大多数是采用手工取料,从而引发了大量 的工伤事故。应用PLC控制机械手能实现各种规 定的工序动作,不仅可以提高产品的生产效率,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。
Abstract:This paper introduce one industry part deliver manipulator based on PLC,the mechanical constll】ction and pneumatic system of the manipulator used in industry pan deliVery have been designed,
横
式是根据步进电机的矩频特性曲线以及实际情况, 能够更好的迎合电机自身的特性,符合步进电机加 减速运动的规律,能够充分利用电机的有效转矩,快 速相应性能较好,升降速时间较短,能够获得很好的 实际效果系统工作模式分为全自动模式、单循环模式、手 动模式,用户可以根据实际需要选择,非常方便。在 全自动模式下,机械手每隔10 s完成一次取料,不 停往复;在单循环模式下,机械手完成一次取料后停 在原点,等待下一次命令到来;在手动模式下,机械 手输入的手动按键命令做单个方向动作,包括横入, 横出,引拔进,引拔退,上行,下行,侧姿(90。旋转), 回正(水平)。 3.2电机控制
(下转第57页)
万方数据
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工业仪表与自动化装置
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图5组态王中查看0Pc服务器对话框
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0
图6步进电机升降速曲线图
3.3气动控制 气动控制系统L/O接线图如图7所示,由PLC
控制电磁阀的通断实现机械手在各自由度的运动。 为了实际需要,由于x方向运动行程较小,运动速 度较低,中间行程不可调,选用普通汽缸驱动,直线 导轨导向;而在Z方向,为提高生产效率,需尽量缩 短在该自由度方向的运动时间,因而选用高速汽缸。
转),回正(水平)。以上每个页面都设有返回、向
匕、向下箭头。
初始画面
单循环画面J l手动画面I l全自动画面
垡刽划坦型坦型世到乜翌到幽幽l堡堡姿墼
图9触摸屏画面图
5 结论 该文设计的取料机械手通过机械、气动、电气和
PLC控制系统的综合设计,可以广泛应用于注塑业 取料,实践表明,该系统可以快速、准确的对控制要 求作出反应,具有可靠性高、灵活性强、稳定性好,可 大大提高生产效率。 参考文献: [1]廖常初.PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社,
如图4所示,系统采用PLC进行控制,其中横 入横出部分选用电机进行控制,为了达到机械手的
万方数据
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工业仪表与自动化装置
2010年第3期
精确定位,采用步进电机进行控制。另外,为实现快 速平稳控制电机启停,设计出步进电机的速度控制 步骤及相关算法,实现了对步进电机的升降速度控
制。电机通过联轴器带动丝杠从而带动机械臂沿直 线导轨横入横出。而引拔,上下行,旋转,抓取部分 全部采用气动控制,同时采用触摸屏进行人机对话 十分直观。
万方数据
了生产效率和生产质量,可以创造巨大的社会效益 和经济效益。
1机械手的结构及工作原理
该机械手由机械手臂、电机、联轴器、汽缸、丝
杠、导轨、吸盘、底座组成,如图l所示。
引拔汽缸 导轨
丝杆 匕下汽缸
步进电机
底座
磁性开关侧姿汽缸吸盘
图l机械手机构示意图
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工业仪表与自动化装置
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在X方向,选用普通汽缸驱动,直线导轨导向。 在y方向,采用步进电机驱动丝杆的传动方式。在
2.口.£^ep口疗n州o,A咖,,ln£幻n;6.£lE炉疗,,州旷Pr℃c诂面n^r·诎i,}e,y口蒯尸触如凡j知tn‘,,Ie,脚函n, ‰矗m渺矿&拓Ⅷo,ld‰hM妇y旷吼眺,贼i 230027,仇i∞;
3.Ck耐∞胁f豇眦o,胁c,lot,on妇E嘣n积昭,肛懈u‰,lg_知M 213l“,铂iM)
吸盘旋转部分的结构如图2所示,采用吸盘吸 上行,引拔退,横出,下行,吸盘旋转,放塑件,吸盘回
取塑件,选用汽缸驱动实现吸盘架90。旋转。同时 正,上行回到原点。
在汽缸两侧需有接触开关以确定侧姿或回正状 态。吸盘末端需有磁性开关以确定塑件是否到 位,同时还设有真空压力开关以检测真空度是否 达到要求。
2机械手的气动控制系统
真空发生器的吸力公式为: F=phf氆 其中:F为真空发生器产生的吸力;p为真空度;A为
×10一m2,则通过上述公式计算出p=0.055 MPa。 此时真空发生器的真空度最小应为0.055 MPa。
3 机械手控制系统组成 3.1控制系统整体方案
吸盘的有效面积;乃为吸盘个数;a为安全系数,一 般来说,采用标准吸盘时,a=6。