基于PLC简单机械手控制系统设计

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基于PLC的机械手控制设计

基于PLC的机械手控制设计

基于PLC的机械手控制设计基于PLC的机械手控制设计,是一种智能化的机械手控制方法,它利用PLC 控制器进行逻辑控制,使机械手能够自主地完成多种工作任务。

本文将介绍本方法的具体实现过程,包括机械结构设计、PLC程序设计以及控制算法设计。

一、机械结构设计机械结构是机械手的核心,合理的机械结构设计将为实现机械手的自主运动提供必要的保障。

机械手一般由控制系统、机械部分和执行机构三部分组成。

机械部分一般包含基座和移动结构,执行机构包括手臂和手指。

这里我们以一款三轴机械手为例进行介绍。

1. 机械手构造机械手采用了一种比较简单的三轴结构,主要有三个关节——一个旋转关节和两个平移关节。

机械手的底座固定在工作台上,三个关节通过模拟伺服电机的方式进行控制。

2. 机械手控制器机械手采用PLC控制器进行逻辑控制,PLC控制器由三个部分组成:输入接口、中央处理器和输出接口。

输入接口用于读取传感器信号,输出接口用于控制执行机构,中央处理器则用于控制机械手的运动。

二、PLC程序设计机械手的PLC程序设计主要分为四个部分:程序初始化、数据采集、运动控制和异常处理。

1.程序初始化机械手程序初始化主要包括程序开头的自诊断和状态检测,并根据检测结果自动执行不同的控制程序。

自诊断可以避免因器件故障等原因引起的机械手操作异常。

2.数据采集机械手需要收集外部环境数据和操作数据。

外部环境数据包括工作物品的坐标、大小、形状等信息,操作数据包括机械手应该执行的命令。

在采集数据时,机械手需要通过传感器或外部设备接口实现。

3.运动控制机械手的运动控制分为机械手移位运动和执行机构运动两个部分。

机械手移位运动需要根据采集到的工作物品信息以及执行机构的操作命令来控制机械手的运动轨迹。

执行机构运动控制则是将机械手的控制信号转换为电机运动信号。

4.异常处理机械手运动过程中可能会出现异常情况,例如碰撞、误差等,需要通过对异常情况的处理来保证机械手的安全和可靠性。

基于PLC机械手控制系统设计

基于PLC机械手控制系统设计

基于PLC机械手控制系统设计工业机械手是一种高科技自动化生产设备,也是工业机器人的一个重要分支。

它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在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。

通用机械手是一种能够独立按程序控制实现重复操作的机械手,适用范围比较广。

由于通用机械手能够很快地改变工作程序,适应性较强,因此在不断变换生产品种的中小批量生产中得到了广泛的应用。

机械手的发展得益于其积极作用:一方面,它能够部分代替人工操作;另一方面,它能够按照生产工艺的要求,遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸;还能够操作必要的机具进行焊接和装配,从而改善了工人的劳动条件,显著提高了劳动生产率,加快了实现工业生产机械化和自动化的步伐。

因此,机械手受到了很多国家的重视,投入了大量的人力物力来研究和应用。

尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合,机械手的应用更为广泛。

近年来,在我国也有较快的发展,并取得了一定的效果,受到了机械工业的关注。

机械手是一种能够自动控制并可重新编程以变动的多功能机器,具有多个自由度,可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。

随着工业技术的发展,机械手的结构形式开始比较简单,专用性较强。

但现在,制成了能够独立按程序控制实现重复操作,适用范围比较广的通用机械手。

本文介绍了机械手的分类和应用,其中第一类是通用机械手,可以根据任务需要编制程序完成各项规定工作。

本项目要求设计的机械手模型也属于这一类,通过设计可以增强对工业机械手的认识,并熟悉掌握PLC技术、位置控制技术、气动技术等工业控制常用的技术。

机械手控制系统的设计步骤包括确定被控系统必须完成的动作和它们之间的关系、分配输入输出设备、设计PLC用户程序、对程序进行调试和修改,最后保存已完成的程序。

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

基于PLC的机械手控制系统设计任务书任务书设计目标:设计一个基于PLC的机械手控制系统,能够实现对机械手的精确控制和操作。

系统能够完成各种复杂的任务,如物料的搬运、装配和堆垛等。

设计要求:1.系统应具备自动化控制功能,能够通过PLC对机械手进行控制。

2.系统应支持多种控制模式,如手动控制、自动控制和远程控制等。

3.系统应能够实现对机械手各个关节的精确控制,保证操作的准确性和稳定性。

4.系统应具备自诊断和故障检测能力,能够对机械手的状态进行实时监测和报警。

5.系统应具备良好的反应速度,能够快速响应用户的指令和要求。

6.系统应采用可靠的通信协议和接口,能够与其他设备和系统进行数据交互。

7.系统应具备良好的人机交互界面,易于操作和使用。

8.系统应具备扩展性和可升级性,能够满足未来的需求和变化。

设计内容:1.系统硬件设计:a)选择适合的PLC控制器和电机驱动器,满足系统要求。

b)设计机械手的结构和传动装置,考虑机械手的工作范围和载荷要求。

c)选择合适的传感器和执行器,用于机械手的位置检测和动作执行。

d)设计电源和电气控制部分,提供稳定可靠的电力供应。

e)设计安全保护装置,确保系统和人身安全。

2.系统软件设计:a)编写PLC控制程序,实现机械手的各种动作和控制模式。

b)设计人机交互界面,使操作人员能够方便地对机械手进行控制和监测。

c)实现系统的自诊断和故障检测功能,能够及时发现和排除故障。

d)设计远程控制和数据交互功能,使系统能够与其他设备和系统进行联动。

3.系统测试和验收:a)对系统进行各种功能和性能测试,确保系统能够满足设计要求。

b)进行系统集成测试,验证系统与其他设备和系统的接口和兼容性。

c)完成系统的文档编写和培训,使用户能够方便地使用和维护系统。

d)按照用户需求和要求进行现场验收和调试,确保系统正常运行。

4.系统实施和推广:a)根据用户需求和场地情况,对系统进行布局和安装。

b)组织人员进行系统使用和维护培训,使用户能够熟练使用系统。

基于三菱PLC的机械手控制系统设计毕业设计

基于三菱PLC的机械手控制系统设计毕业设计

基于三菱PLC的机械手控制系统设计毕业设计机械手是一种广泛应用于工业生产的设备。

在传统工艺中,采用继电器控制时需要使用大量的继电器,接线复杂,容易出现故障,维修困难,费时费工,增加了成本,影响了设备的工效。

因此,采用可编程控制器(PLC)对机械手进行控制是一种更加可靠、方便的方法。

本文介绍了使用XXX生产的F1/F2系列PLC对机械手进行控制的设计方案。

该方案根据机械手的运动规律进行软件编程,实现了手动操作和自动操作。

采用梯形控制直观易懂,PLC控制使接线简化,安装方便,减少了维修量,提高了工效。

第一章 PLC的技术简述1.1 PLC的定义PLC是一种可编程控制器,是一种数字计算机,可用于控制各种工业过程,包括机械手的控制。

PLC通过数字输入和输出模块与外部设备进行通信,通过编程实现对设备的控制。

1.2 PLC的特点PLC具有可编程性、可靠性、灵活性、扩展性等特点。

它可以根据不同的应用需求进行编程,可以适应不同的工业环境,具有较高的可靠性和稳定性,可以方便地进行扩展和升级。

1.3 PLC的一般结构PLC一般由中央处理器、存储器、输入模块、输出模块、通信模块等组成。

其中,中央处理器是PLC的核心部件,负责执行程序和控制设备。

存储器用于存储程序和数据。

输入模块用于接收外部设备的信号,输出模块用于控制外部设备的动作,通信模块用于与其他设备进行通信。

1.4 PLC的基本工作原理PLC的基本工作原理是通过输入模块接收外部设备的信号,经过中央处理器进行处理,然后通过输出模块控制外部设备的动作。

PLC的程序是由用户编写的,可以根据实际需求进行修改和升级。

PLC的输入和输出可以根据需要进行扩展,以适应不同的应用场合。

第二章机械手控制系统的控制要求2.1 工作对象的介绍机械手是一种用于自动化生产的设备,可以完成各种物料的搬运、装卸、组装等操作。

机械手的控制需要考虑到其运动规律和工作对象的特点。

2.2 工作原理机械手的工作原理是通过电机驱动各个关节进行运动,实现对工作对象的搬运、装卸、组装等操作。

基于PLC机械手控制系统设计

基于PLC机械手控制系统设计
基于PLC的机械 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的机械手控制设计

基于PLC的机械手控制设计

基于PLC的机械手控制设计机械手是由一组等效于人类手臂和手腕的机器人装置组成的机器人系统。

机械手广泛应用于生产线上的自动化生产中,能够执行各种任务,如抓取、搬运、装配和检测等。

在机械手系统中,控制系统是至关重要的组成部分,其中PLC控制系统是目前最常用的方案之一。

本文将介绍基于PLC的机械手控制设计方案,包括系统组成、工作原理、控制流程和注意事项等方面。

一、系统组成基于PLC的机械手控制系统包括以下几个组成部分:1. 机械手:包括机械臂、手腕、手指等组成部分,能够完成各种任务的工作。

2. 传感器:用于检测机械手的位置、速度、力量等参数,从而实现机械手的精确控制。

3. PLC:将传感器检测到的信号转换为数字控制量,控制机械手的移动和操作。

4. 电机驱动器:根据PLC信号控制电机的启停、速度和转动方向等。

5. 电源和通信线:为系统提供能量和通信所需的线路。

二、工作原理1. 将任务输入PLC系统:首先,将需要完成的任务输入PLC控制系统,如要求机械手从A点移动到B点,然后从B点抓取物品,最终将物品运输到C点等。

2. PLC分析任务并发出指令:PLC会根据输入的任务信息,分析机械手的当前位置和运动状态,并给出相应的指令,控制机械手的行动。

3. 传感器感知机械手状态变化:在机械手移动过程中,传感器会感知机械手的位置、速度和力量等参数,并反馈给PLC系统。

4. PLC根据传感器反馈调整控制策略:PLC会根据传感器反馈的信息,调整机械手的控制策略,保证机械手能够准确地完成任务。

5. 电机驱动器控制电机运动:PLC通过控制电机驱动器对电机进行启停、转速和转向等操作,从而控制机械手的移动和抓取等操作。

6. 任务完成反馈:当任务完成后,PLC会发出相应的反馈信息,以说明任务已经顺利完成。

三、控制流程1. 确定任务:首先需要确定需要机械手完成的任务,并将任务信息输入PLC系统。

2. 置初值:设置机械手的起始位置和状态,并将其作为控制的初始状态。

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

基于PLC的机械手控制系统设计摘要本文基于PLC的机械手控制系统设计实现了对机械手的自动控制,为机械手的工业应用提供了强有力的支撑。

文章首先介绍了机械手的概念、类型和特点,然后详细讲述了机械手控制系统的工作原理和设计实现。

通过实验验证,本文所设计的机械手控制系统可以实现对机械手的自动化控制和动作规划,具有较高的安全性和稳定性,同时具有广泛的适用性和可扩展性。

本文的研究成果对机械手的应用推广具有较大的意义。

关键词:PLC,机械手,控制系统,自动化控制,动作规划AbstractThis paper designs a mechanical arm control system based on PLC, which realizes the automatic control of the mechanical arm and provides strong support for the industrial application of the mechanical arm. This paper first introduces the concept, types and characteristics of mechanical arms, and then describes in detail the working principle and design implementation of mechanical arm control systems.Through experimental verification, the mechanical arm control system designed in this paper can achieve the automatic control and motion planning of the mechanical arm, with high safety and stability, as well as wide applicability and scalability. The research results of this paper have great significance for the application promotion of mechanical arms.Keywords: PLC, mechanical arm, control system, automaticcontrol, motion planning第一部分:引言随着工业无人化趋势的深入发展,机械手作为工业自动化的重要机器人之一,已经被广泛应用于工业制造、装配、取料、搬运等场景中。

基于plc控制的机械手设计

基于plc控制的机械手设计

基于PLC控制的机械手设计引言PLC(可编程逻辑控制器)是一种被广泛应用于工业自动化系统的控制器。

它以可编程的方式控制工业过程中的各种设备和机械。

机械手是一种常见的自动化设备,广泛应用于工业领域。

本文将介绍基于PLC控制的机械手设计,包括系统的硬件组成、PLC程序设计和系统的工作原理。

硬件组成基于PLC控制的机械手系统包括以下硬件组成部分:1.PLC控制器:PLC控制器是系统的核心部分,负责接收和处理输入信号,并控制输出设备的操作。

常见的PLC控制器有西门子、施耐德等品牌。

2.机械手:机械手是系统的执行部分,负责完成各种任务,如抓取、搬运等。

它通常由电动机、传动装置、执行器等组成。

3.传感器:传感器用于检测和监测系统的状态和环境变量。

常见的传感器有接近传感器、压力传感器、温度传感器等。

4.输入设备:输入设备用于向系统提供操作信号和参数设置,如按钮、开关等。

5.输出设备:输出设备用于显示系统状态或输出结果,如指示灯、显示屏等。

PLC程序设计PLC程序是由一系列指令组成的,用于控制PLC控制器。

以下是基于PLC控制的机械手系统的PLC程序设计步骤:1.确定系统的需求和功能:首先需要确定机械手的具体需求和功能,如抓取物体的方式、搬运的速度等。

2.设计输入和输出信号:根据系统需求,确定输入和输出信号的类型和数量。

输入信号可以是按钮的状态、传感器的检测结果等,输出信号可以控制机械手的运动和执行动作。

3.设计PLC程序逻辑:根据系统需求和硬件组成,设计PLC程序的逻辑。

逻辑可以使用Ladder Diagram、Function Block Diagram等可视化编程语言进行描述。

4.编写PLC程序:根据设计的逻辑,使用PLC编程软件编写PLC程序。

编写过程中需要考虑安全性、可靠性和性能等方面。

5.调试和测试:将编写好的PLC程序下载到PLC控制器中,并进行调试和测试。

调试过程中需要检查各个输入和输出设备是否正常工作,是否满足系统的需求和功能。

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• 内置功能:高速计数(5KHz) 脉冲输出(2KHz)
• CPM1A-40CDR-A的CPU特性如下图所示:
软件系统设计
控制要求
I/O分配 PLC程序系统设计 通讯
程序编写
控制要求
• 控制流程图如下所示:
1、机械手有四种工作方式:单周运动、连续运动、单步运 动、手动方式。 2、开始运动后机械手依次经过下降、夹紧、上升、右行、 下降、放松、上升、左行完成一个周期的运动回到原位。 3、当机械手在原位时原位指示灯亮;当机械手夹紧工件时 夹紧指示灯亮;当机械手放松工件时放松指示灯亮。
机械手的基本构造
• 机械手的结构可以分为两个部分:执行机构和驱动机构 。其中执行机构分为手部、腕部、臂部。 • 机械手的驱动方式有四种:液压驱动、气压驱动、电气 驱动、机械传动。 • 液压驱动:抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧 凑、动作灵敏。但对密封装置要求严格。 • 气压驱动: 其主要特点是介质来源极方便、气动动作迅 速、结构简单、成本低,稳定性差。
I/O分配
• 机械手的下降、上升、右行、左行位置由限位开关确 定;上升和下降由一个双线圈的电磁阀控制;夹紧和 放松由一个单线圈电磁阀控制。知道需要14个输入点 ,8个输出点。I/O分配如下表所示:
输入 0.00 开始 0.01 停止 0.02 下降限位开关 0.03 上升限位开关 0.04 右行限位开关 0.05 左行限位开关 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.12 升降选择 松紧选择 左右选择 手动方式 单步方式 单周方式 输出 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 下降电磁阀 上升电磁阀 松紧选择 右行选择 左行选择 原位指示灯夹
0.06 光电开关
0.13
连续方式
1.06
1.07
夹紧指示灯
放松指示灯
• PLC外部接线图简图如下所示:
+
220v
L1 L2 com 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 + In Out com 00 01 02 03 04 05 06 07
L1
CPM1A-40CDR-A
L8
Байду номын сангаас讯
• CPM1A-40CDR-A自带的编程电缆为FS-CIF02,由于它的另 一端是COM口,所以用一个USB2.0转RS232通用串口线与 PC机通讯。
程序编写
• 程序总体框架如下图,跳转指令的触发条件为off。
• 自动运行程序流程图为
机械手停在原位 启动 机械手下降 否 下降到位 是 夹紧工件 否 夹紧? 是 机械手上升 否 上升到位? 是 机械手右行 否 右行到位? 是 否 否 否 否 有 右位工件检测 右位有工件? 无 机械手下降 下降到位? 是 松开工件 工件松开? 是 机械手上升 上升到位? 是 机械手左行 左行到位? 是
基于PLC简单机械手控制系统设计
论文的框架:
PLC控制机械手运动系统
背景意义
机械手的基本机构
PLC选型
软件系统设计
调试仿真
总结
背景意义
• 随着工业自动化程度的不断发展,越来越多的工作由机械 手去完成。极大的提高了生产的安全性和生产的效率。 • PLC在工业上的应用已经很成熟,有着操作简单、可靠性 高、通用灵活、使用寿命长等一系列的优点。 使用PLC控制的的机械手灵活、安全可靠,成为机械手的 一个发展趋势。
• 电气驱动:由特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进 电机直接驱动执行机构运动,因为不需要中间的转换机构, 故机械结构简单。 • 机械传动:它的主要特点是运动准确可靠、动作频率高,但 结构较大,动作程序不可变。 • 机械手在工业中的使用实例如下图所示:
选型
• 考虑到需要控制量的输入输出的点数以及实验室现有的设备,选用日 本欧姆龙公司生产的型号为CPM1A-40CDR-A的PLC。
调试仿真
总结
• 学习了利用PLC编程控制运动的一些基本知识,了解了控 制的原理和基本的流程。但是由于条件的限制,没有用 PLC连接电机,进行真正的实物控制,只是利用小彩灯模 拟机械手的动作,所以在实际的应用中很多的问题都没有 涉及到,这是本次设计的最大的缺陷。
谢谢!
• 对于CPM1A-40CDR-A各个参数的含义为:40为总的输入输出点数(24 点输入,16点输出);C表示CPU单元;D表示混合型,有输入也有输出 ;R表示继电器输出;A表示工作电压为交流电压。
• 电源电压:100~220V 50~60Hz 电源保持:10ms以上
• 中断处理:外部中断(响应时间0.3ms一下) • 通信接口:RS232C
• 自动程序的实现主要是靠移位寄存器,它的梯形图符号为
• 其中I(IN)代表数据输入端;P(SP)是一移位脉冲输入端;R 是复位端;st是移位开始通道号;E是移位结束通道号。
• 当复位端R为off时,在P端的每个移位脉冲上升沿时刻st到 E通道中所有数据按位依次左移移一位,E通道中数据的最 高位溢出丢失,st通道中最低为则移进IN端的数据,当复 位端R为on时st到E所有通道均复位为零,且移位指令不执 行。
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