基于PLC控制的机械手设计(毕业论文)第一章绪论

第一章绪论

1. 1 PLC简介

可编程控制器简称PLC(Progrsmmable Logic Controller, PLC),它是以微处理器为基础服务夫人通用工业控制装置。国际电工委员会(IEC)在1985年的PLC标准草案第3稿中，对PLC作了如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输出和输入，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”可编程控制器是一种通用的工业控制计算机。它的程序是可以控制不同的对象。具有更大的灵活性，再加上体积小、工作可靠性高、抗干扰能力强、控制功能完善，适应性强，安装接线简单等众多优点，它可以方便地应用在各种场合，PLC釆用了典型的计算机结构，主要是山微处理器(CPU)、存储器(RAM/R0M)、输入输出接口(I/O)电路、通信接口及电源组成。

中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。

PLC的主要特点，可靠性高、抗干扰能力强功能完善、应用领域广编程简单，易学易用系统安装简单、体积小、价格低可编程控制器的应用领域PLC在钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业的应用也越来越广泛，主要有以下儿个方面的控制，开关量的逻辑、控制模拟量控制、运动控制过程控制、数据处理通信及联网。PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信。随着现代社会计算机技术的提高，网络通讯技术的不断发展，它也将和其他的工业控制计算

机组网构成大型的控制系统，在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用

1.2机械手在工厂加工中的简介

本文中设计的工业机械手主要山水平方向和竖直方向的两个电机的正反转来控制机械手的上升、下降、左移、右移等操作，在水平方向和竖直方向使用上限位开关、下限位开关、左限位开关、右限位开关来控制机械手的运动或停止，而机械手手运动停止的实现是山接在工作台的五个电磁阀来控制的，通过电磁阀的通电断电来实现机械手运行和停止，设计中机械手的一共有八个动作要分别是下降、夹紧、上升、右移、下降、松开、上升、左移8个动作过程，总体来说机械手是一种能模拟人的手臂的部分动作，按预定的程序、轨迹及其它要求，实现抓取、搬运工件或操纵工具的自动化装置，我国机械手的研究和应用起步较晚，但是随着国内外机械手的快速发展、社会需求的增大和技术的进步，装配机械手得到了迅速的发展，多品种、少批量生产方式和为提高产品质量及生产效率的生产工艺需求，是推动装配机械手发展的直接动力。随着PLC技术的发展，机械手在工厂加工中有着越来越重要的地位，极大的方便了加工生产，节省了大量的劳动时间，提高了工作效率和质量，机械手已广泛地应用于工业、国防、科技、生活等各个领域。产业部门应用最多的当推汽车工业和电子工业，在金属加工、塑料成型、机械制造等行业也有普遍应用，并逐渐向纤维加工业、食品工业、家用产品制造等行业发展。在工业生产和其它应用领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温，腐蚀，有毒气体以及人的有限体能等种种劣势的限制，工作效率很低。自从机械手问世以来，相应的各种难题应刃而解。机械手山耐高温，防腐蚀的材料制成，工作效率极高，而且不受体能的限制，非常方便。本文中涉及的机械手工作流程入下图所示。

1.3机械手按其应用范围可分为三大类

第一类是固定程序的专用机械手通常根据主机的特定要求设计成固定程序（或简单的可变程序），这种机械手多为气动或液动。

第一•类是按使用行业、部门和用途分类

①工业机械手它们乂可按作业类别分为锻压、焊接、表面喷涂、装卸、装配、检测等

②釆掘机械手如海洋探矿机器人的机械手等。

③军事用途机械手

④服务机械手如医疗机械手，家用机器人(机械手)等。

第三类是：

①点位控制(PTP)机器手就是山点到点的控制方式，这种控制方式只能在LI标点处准确控制机械手末端执行器的位置和姿态，完成预定的操作要求。L1前应用的工业机械手中，很多是属于点位控制方式的，如上下料搬运机械手。

②连续轨迹控制(CP)机械手机器人的各关节同时作受控运动，准确控制机器人末端执行器按预定的轨迹和速度运动，并能控制末端执行器沿轨迹上各点的姿态。弧焊、喷漆和检测机械手等均属连续轨迹控制方式。

1.4研究的目的意义

机械手技术涉及的学科相当广泛，其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能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；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐，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，应用的更为广泛，在我国近儿年也有较快的发展，并且取得一定的效果。但是归纳起来是机械学和微电子技术的应用，特别是计算机技术的应用密切相关。是机电一体化的完美结合，因此，机械手技术的发展必将带动其它技术的发展，机械手技术的发展和应用水平也可以从一个方面验证一个国家科学技术和工业技术的发展和水平。机械手广泛地应用与锻压、冲压、锻造、焊接、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业。机械手由于其显著的优点而受到特别重视。工业机械手是工业机器人的一个重要分支，是提高劳动生产率，改善劳动条件，减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段，可编程序控制器(PLC)是专为在工业环境下应用而设计的实时工业自动化控制装置。随着微电子技术、自动控制技术和计•算机通信技术的飞速发展，PLC在硬件配置、软件编程、通讯联网功能以及模拟量控制等方面均取得了飞速发展，在与工业机械手配合操作中发挥着不可或缺的作用，所以对工业机械手和PLC编程控制器的研究是提高生产效率最有效的途径，能够迅速加快匚业现代化的步伐，提高生产力，是我国的现代化工业进程进入一个崭新的时代。

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