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

摘要机械手在工业生产中得到广泛的应用，传统工艺中采用继电器控制时，需要的继电器多，接线复杂，因此故障多，维修困难，费时费工，不仅加大了成本，而且影响设备的工效。本文介绍了用日本三菱公司生产的F1／F2 系列可编程控制器，根据机械手的运动规律：左／右、上／下、夹／松等进行软件编程。实现了手动操作，即：用按钮操作，对机械手的每一种运动单独进行控制；自动操作包括单步、单周期和连续操作。另外，对右工作台有工件的特殊情况进行了处理。采用梯形控制直观易懂，为电气人员所熟悉；采用PLC控制使接线简化，安装方便，而且保证运行的可靠性，减少维修量，提高了工效

关键词机械手软件编程PLC 自动操作梯形控制

目录

引言 (1)

第一章PLC的技术简述............................................................ (2)

1.1PLC的定义................................................................... .. (2)

1.2PLC的特点 (3)

1.3 PLC的一般结构 (3)

1.4PLC的基本工作原理 (4)

第二章机械手控制系统的控制要求 (6)

2.1 工作对象的介绍 (6)

2.2 工作原理 (6)

2.3 设备控制要求 (7)

第三章机械手的I/O分配表及控制系统的程序设计 (9)

3.1 机械手的I/O分配表 (9)

3.2 控制系统的程序设计 (10)

结论 (16)

致谢 (17)

参考文献 (18)

引言

在生产中广泛存在着很多不能直接由人手完成的工作，尤其是搬运笨重物体或在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气和放射性等恶劣的环境下工作。人工在这样环境下生产，不仅效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，而且还会危及人的生命安全。针对上述问题，本课题利用PLC技术，结合气动技术、位置控制技术设计了一种安全高效的气动机械手控制系统，来代替人进行正常工作，大大提高生产的机械化水平和劳动生产率，保证产品质量、实现安全生产。

本系统利用各种检测装置进行位置检测，再通过PLC做出相应的控制，来模拟人手的部分动作，按给定的顺序、轨迹和要求实现自动搬运、抓举等操作。可以广泛应用于汽车、交通、运输等各行各业。本系统由于采用的是PLC作为主控制器，比起其他控制器更易实现机电一体化，也更适合在工业等恶劣环境下工作。本系统具有很强的实用性和广泛的应用范围。它操作简单，具有良好的扩展性和可靠性。PLC软件编程简单，易于修改，只要通过修改相应软件程序，就实现更多更强的功能。因此在生产实际中具有很高的实际应用价值。机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。

第一章PLC技术简述

可编程控制器(Programmable Controller),简称PLC或PC。它是20世纪70年代以来，在集成电路、计算机技术基础上发展起来的一种新型工业控制设备。由于它具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，国外已广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为实现工业产生自动化的支柱产品。近年来，国内在PLC技术与产品开发应用方面的发展很快，除许多从国外引进的设备、自动化生产线，国产的机床设备已越来越快地采用PLC控制系统取代的继电接触控制系统。国产化的小型PLC性能也基本达到国外同类产品的技术指标。

1.1 PLC的定义

PLC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，它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令，并通过数学式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。可编程序控制及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。其强调了可编程序控制器直接应用于工业环境，它必须具有很强的抗干扰能力，广泛的适应能力和应用范围，是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。并应该强调指出可编程序控制器与以往

所讲的鼓式、机械式的顺序控制器以及继电器式的程序控制器在“可编程”方面有着质的区别，后者式通过硬件或硬接线的变更来改变程序，而PLC引入了微处理半导体存储器等新一代的微电子器件，并用规定的指令进行编程，能灵活地修改，即用软件方式实现“可编程”的目的。

1.2 PLC的特点

PLC出现后就受到普遍重视，其应用发展也十分迅速，原因在于与现有的各种控制方式相比，它有一系列受用户欢迎的特点：1．可靠性高，抗干扰能力强在恶劣的工业环境下工业产生对控制设备的可靠性提出很高的要求。

2．编程简单，易于掌握。

3．组合灵活使用方便。

4．功能强，通用性好。

5．开发周期短，成功率高。

1.3 PLC的一般结构

根据PLC实施控制的基本点分析，PLC采用了典型的计算机结构，主要由CPU、RAM、ROM和专门设计的输入输出接口电路组成。

1．中央处理器（CPU）一般由控制电路、运算器和寄存器组成，这些电路一般都集成在一芯片上。CPU的主要功能是：从存储器中

读取指令、执行指令、准备取下一条指令、处理中断。

2．存储器

存储器是具有记忆功能的半导体电路，用来存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其他一些信息。在PLC中使用的两种类型存储器为RAM 和ROM。

3．电源部件

电源部件将交流电源转换成供PLC的中央处理器、存储器等电子电路工作所需要的直流电源，使PLC能正常工作，PLC内部电源是整体的能源供给中心，它的好坏直接影响PLC的功能和可靠性，因此目前大部分PLC采用开关式稳压电源供电。

4．输入、输出部分

这是PLC与被控设备相连的接口电路。通过输入接口电路将信号转换成中央处理器能够接收和处理的信号。输出接口电路将中央处理器送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器、电动机等被控设备的执行元件。

现场输入接口电路一般由光电耦合电路和微电脑输入接口电路组成。输出接口电路一般由微电脑输出接口电路和功率放大电路组成。

1.4 PLC的基本工作原理

PLC虽具有微机的许多特点，但它的工作方式与微机有很大不同。微机一般采用等待命令的工作方式，而PLC则采用循环扫描方