搬运机械手电气控制系统设计

PLC课程设计

姓名

学号

年级专业

所在院系电气工程与自动化学院指导教师刘美俊、张哲铭

提交日期

厦门理工学院

课程设计任务书

课程名称电气控制与PLC

课题名称搬运机械手电气控制系统设计

专业班级

姓名

学号

指导教师刘美俊、张哲铭

任务书下达日期201 年月日

课程设计完成日期201 年月日

《电气控制与PLC》课程设计指导小组

201年月日

目录

前言 (2)

第1章概述 (3)

1.1 PLC简介 (3)

1.2机械手概述 (4)

1.3搬运机械手的应用简况 (4)

1.4机械手的应用意义 (5)

机械手控制系统设计步骤 (6)

第2章控制方案 (7)

搬运机械手的设计原理 (7)

P L C的选取 (8)

第3章控制系统硬件电路设计 (11)

3.1传送带A,B主电路图及传送带B的控制电路图 (11)

3.2P L C接口电路图 (12)

第4章控制系统软件设计 (15)

4.1控制系统的软件设计原理 (15)

4.2梯形图和指令表 (18)

第5章控制系统调试 (26)

控制系统的调试过程 (26)

总结 (27)

前言

用于再现人手的的功能的技术装置称为机械手。机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为工业机械手。

工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程。机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、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。

工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。

机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：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。因而，受到很多国家的重视，投入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，应用的更为广泛。在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果，受到机械工业的重视。

机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器，它有多个自由度，可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现

重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。

第一章概述

1.1PLC简介

随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程序控制器有了突飞猛进的发展，其功能已远远超出了逻辑控制、顺序控制的范围，它与计算机有效结合，可进行模拟量控制，具有远程通信功能等。有人将其称为现代工业控制的三大支柱（即 PLC，机器人， CAD/CAM）之一。目前可编程序控制器（Programmable Controller）简称 PLC 已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域，为工业自动化提供了有力的工具。PLC的基本结构 PLC 采用了典型的计算机结构，主要包括 CPU、RAM、ROM 和输入/输出接口电路等。如果把 PLC 看作一个系统，该系统由输入变量-PLC-输出变量组成，外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的信号均作为 PLC 的输入变量，它们经 PLC 外部端子输入到内部寄存器中，经 PLC 内部逻辑运算或其它各种运算、处理后送到输出端子，它们是 PLC 的输出变量，由这些输出变量对外围设备进行各种控制。控制方法及研究 1、FP1 的特殊功能简介、 (1) 脉冲输出 FP1 的输出端 Y7 可输出脉冲，脉冲频率可通过软件编程进行调节，其输出频率范围为 360Hz～5kHz。 (2) 高速计数器（HSC） FP1 内部有高速计数器，可同时输入两路脉冲，最高计数频

率为 10kHz，计数范围-8388608～+8388607。 (3) 输入延时滤波 FP1 的输入端采用输入延时滤波，可防止因开关机械抖动带来的不可靠性，其延时时间可根据需要进行调节，调节范围为 1ms～128ms。 (4) 中断功能 FP1 的中断有两种类型，一种是外部硬中断，一种是内部定时中断。

1.2机械手概述

机械手在自动化车间中用来运送物料,从事焊接、喷漆、装配等工艺操作，可将操作工人从繁重、单调、重复的体力劳动中解放出来。特别是在高温、危险、有害的作业环境（放射性、有毒气体、粉尘、易燃、易爆、强噪声等）中，可用机械手代替人的部分操作。目前，机械手已广泛应用于铸造、锻造、冲压、切削加工、喷漆、装配等各种工艺过程中。随着微电子技术、PLC技术、计算机技术、传感技术和现代控制技术的发展与应用, 机械手的运用越来越灵活。本文介绍一种采用PLC控制的机械手控制系统的设计。

搬运机械手的应用简况

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。在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效办法，程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效解决多品种小批量生产自动化的重要办法。

但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75％是小批量生产；