工業(yè)機(jī)械手模型基于PLC的控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)-畢業(yè)論文.doc

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工業(yè)機(jī)械手模型基于PLC的控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號(hào)：院（系）：機(jī)電工程學(xué)院年級(jí)專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師：助理指導(dǎo)教師:II摘要在工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，甚至于危及生命。工業(yè)機(jī)械手就這樣誕生了,機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中傳統(tǒng)的任務(wù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是機(jī)器人的關(guān)鍵部件之一。電氣方面有電機(jī)、開關(guān)電源、電磁閥、等電子器件組成。該裝置涵蓋了可編程控制技術(shù)，位置控制技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)等，是機(jī)電一體化的典型代表儀器之一。本文介紹的機(jī)械手是由PLC輸出四路來分別驅(qū)動(dòng)橫軸、豎軸、底盤轉(zhuǎn)動(dòng)、手轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，控制機(jī)械手橫軸和豎軸的精確定位，微動(dòng)開關(guān)將位置信號(hào)傳給PLC主機(jī)；電機(jī)拖動(dòng)手爪和底盤旋轉(zhuǎn)；電磁閥控制氣閥的開關(guān)來控制機(jī)械手手爪的張合，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手精確運(yùn)動(dòng)的功能。本課題擬開發(fā)的工業(yè)機(jī)械手模型可在空間抓放物體，動(dòng)作靈活多樣，可代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè)，并可根據(jù)工件的變化及運(yùn)動(dòng)流程的要求隨時(shí)更改相關(guān)參數(shù)。關(guān)鍵字：可編程控制器PLC,機(jī)械手,電機(jī),任意位置IIABSTRACTInindustrialproductionandotherdomains,becauseworksneed,thepeoplefrequentlyreceivefactortheandsoonhightemperature,corrosionandvirulentgasharm,increasedworkerslaborintensity,evenendangerslife.Theindustrymanipulatorlikethiswasborn,themanipulatorisintheindustryrobotassemblysystemthetraditionaldutyimplementingagency,isoneofrobotkeycomponents.Theelectricalaspecthastheelectricalmachinery,theswitchingpowersupply,thesolenoidvalve,andsoontheelectronicdevicecomposition.Thisequipmenthascoveredtheprogrammablecontroltechnology,thepositioncontroltechnology,theairoperatedtechnologyandsoon,istheintegrationofmachinerymodelrepresentsoneofinstruments.ThisarticleintroducedthemanipulatorisoutputsfourgroupsbyPLCseparatelytoactuatetheabscissaaxis,thez-axis,thechassisrotation,handturnsanelectricmotor,controlsthemanipulatorabscissaaxisandthez-axispintpointing,themicroswitchbequeathsthepositionsignalthePLCmainengine；Theelectricalmachinerydrivesthehandfingernailandthechassisrevolves；Thesolenoidvalvecontrolstheairvalvetheswitchtocontrolthemanipulatorhandfingernailtogather,thusrealizesthemanipulatorpropermotionfunction.Thistopicplanstheindustrymanipulatormodelwhichdevelopstobepossibleinthespacetograspputstheobjectnimbly,themovementisdiverse,mayreplaceartificiallycarriesontheworkinhightemperatureandthedangerousoperationarea,andmaychangestherelatedparameterasnecessaryaccordingtotheworkpiecechangeandthemovementflowrequest.Keywords:ProgrammablecontrollerPLC,manipulator,electricalmachinery,freeposition.1目錄摘要.IABSTRACT.II1緒論.11.1課題背景.11.1.1設(shè)計(jì)的目的和意義.21.2設(shè)計(jì)要求.31.2.1控制要求.31.3PLC的發(fā)展概況.41.3.1可編程控制器的產(chǎn)生.41.3.2PLC的定義.41.3.3PLC的特點(diǎn).52機(jī)械手概述.62.1機(jī)械手的定義與分類.62.2機(jī)械手發(fā)展情況.72.3機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì).83控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).93.1PLC的選型.93.1.1常用PLC介紹.93.1.2確定型號(hào)FX1N60MR.133.1.3FX1N所具有優(yōu)越性能.133.1.4FX系列PLC型號(hào)的說明.163.2三菱FX系列的結(jié)構(gòu)功能.163.2.1PLC內(nèi)部功能.173.2.2PLC輸入輸出接口的安全保護(hù).183.3手持編程器FX20PE的使用.183.3.1HPP的組成與操作面板.193.3.2HPP的操作過程.2124各功能實(shí)現(xiàn)形式與控制方式.254.1本機(jī)械手模型的機(jī)能和特性.254.2夾緊機(jī)構(gòu).254.3軀干.254.4旋轉(zhuǎn)編碼盤.265軟件設(shè)計(jì).275.1編程軟件的使用.275.2FX1NPLC梯形圖中的編程元件.285.3程序的總體結(jié)構(gòu).295.3.1各部分程序如下.305.4PLC程序的上載和下載.405.4.1PLC程序的上載.405.4.2PLC程序的下載.40設(shè)計(jì)小結(jié).41參考文獻(xiàn).42附錄.43附錄A:PLC接線圖.43附錄B:指令表.44致謝.4611緒論1.1課題背景隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人民物質(zhì)文化生活水平日益提高，隨著工業(yè)自動(dòng)化的普及和發(fā)展,控制器的需求量逐年增大。為了改變落后的生產(chǎn)狀態(tài),緩解日趨緊張的供求關(guān)系,我們研究就得開發(fā)多工步搬運(yùn)機(jī)械手。新中國(guó)成立特別是改革開放以來，我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)取得了舉世矚目的偉大成就。同時(shí)，必須清醒地看到，我國(guó)正處于并將長(zhǎng)期處于社會(huì)主義初級(jí)階段。全面建設(shè)小康社會(huì)，既面臨難得的歷史機(jī)遇，又面臨一系列嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)過度依賴能源資源消耗，環(huán)境污染嚴(yán)重；經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不合理，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，高技術(shù)產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)發(fā)展滯后；自主創(chuàng)新能力較弱，企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)效益有待提高。在擴(kuò)大勞動(dòng)就業(yè)、理順分配關(guān)系、提供健康保障和確保國(guó)家安全等方面，有諸多困難和問題亟待解決。從國(guó)際上看，我國(guó)也將長(zhǎng)期面臨發(fā)達(dá)國(guó)家在經(jīng)濟(jì)、科技等方面占有優(yōu)勢(shì)的巨大壓力。為了抓住機(jī)遇、迎接挑戰(zhàn)，我們需要進(jìn)行多方面的努力，包括統(tǒng)籌全局發(fā)展，深化體制改革，健全民主法制，加強(qiáng)社會(huì)管理等。與此同時(shí)，我們比以往任何時(shí)候都更加需要緊緊依靠科技進(jìn)步和創(chuàng)新，帶動(dòng)生產(chǎn)力質(zhì)的飛躍，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)作為一個(gè)發(fā)展中大國(guó)，加快科學(xué)技術(shù)發(fā)展、縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，還需要較長(zhǎng)時(shí)期的艱苦努力，同時(shí)也有著諸多有利條件。中華民族擁有5000年的文明史，中華文化博大精深、兼容并蓄，更有利于形成獨(dú)特的創(chuàng)新文化。只要我們?cè)鰪?qiáng)民族自信心，貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，深入實(shí)施科教興國(guó)戰(zhàn)略和人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略，奮起直追、迎頭趕上，經(jīng)過15年乃至更長(zhǎng)時(shí)間堅(jiān)韌不拔的艱苦奮斗，就一定能夠創(chuàng)造出無愧于時(shí)代的輝煌科技成就?？萍脊ぷ鞯闹笇?dǎo)方針是：自主創(chuàng)新，重點(diǎn)跨越，支撐發(fā)展，引領(lǐng)未來。自主創(chuàng)新，就是從增強(qiáng)國(guó)家創(chuàng)新能力出發(fā)，加強(qiáng)原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新。重點(diǎn)跨越，就是堅(jiān)持有所為、有所不為，選擇具有一定基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì)、關(guān)系國(guó)計(jì)民生和國(guó)家安全的關(guān)鍵領(lǐng)域，集中力量、重點(diǎn)突破，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。支撐發(fā)展，就是從現(xiàn)實(shí)的緊迫需求出發(fā)，著力突破重大關(guān)鍵、共性技術(shù)，支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。引領(lǐng)未來，就是著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)，超前部署前沿技術(shù)和基礎(chǔ)研究，創(chuàng)造新的市場(chǎng)需求，培育新興產(chǎn)業(yè)，引領(lǐng)未來經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。這一方針是我國(guó)半個(gè)多世紀(jì)科技發(fā)展實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的概括總結(jié)，是面向未來、實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的重要抉擇。要把提高自主創(chuàng)新能力擺在全部科技工作的突出位置。在對(duì)外開放條件下推進(jìn)2社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)，必須認(rèn)真學(xué)習(xí)和充分借鑒人類一切優(yōu)秀文明成果。改革開放20多年來，我國(guó)引進(jìn)了大量技術(shù)和裝備，對(duì)提高產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了重要作用。但是，必須清醒地看到，只引進(jìn)而不注重技術(shù)的消化吸收和再創(chuàng)新，勢(shì)必削弱自主研究開發(fā)的能力，拉大與世界先進(jìn)水平的差距?？傊仨毎烟岣咦灾鲃?chuàng)新能力作為國(guó)家戰(zhàn)略，貫徹到現(xiàn)代化建設(shè)的各個(gè)方面，貫徹到各個(gè)產(chǎn)業(yè)、行業(yè)和地區(qū)，大幅度提高國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的總體目標(biāo)是：自主創(chuàng)新能力顯著增強(qiáng)，科技促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和保障國(guó)家安全的能力顯著增強(qiáng)，為全面建設(shè)小康社會(huì)提供強(qiáng)有力的支撐；基礎(chǔ)科學(xué)和前沿技術(shù)研究綜合實(shí)力顯著增強(qiáng)，取得一批在世界具有重大影響的科學(xué)技術(shù)成果，進(jìn)入創(chuàng)新型國(guó)家行列，為在本世紀(jì)中葉成為世界科技強(qiáng)國(guó)奠定基礎(chǔ)，形成比較完善的中國(guó)特色國(guó)家創(chuàng)新體系。1.1.1設(shè)計(jì)的目的和意義科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品功能要求的日益增多，復(fù)雜性增加，壽命期縮短，更新?lián)Q代速度加快。然而，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，尤其是機(jī)械產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)手段，則顯得力不從心，跟不上時(shí)代發(fā)展的需要。目前，計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的設(shè)計(jì)繪圖、設(shè)計(jì)計(jì)算、加工制造、生產(chǎn)規(guī)劃已得到了比較廣泛和深入的研究，并初見成效，而產(chǎn)品開發(fā)初期方案的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足設(shè)計(jì)的需要。為此，作者在閱讀了大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，概括總結(jié)了國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)采用的方法，并討論了各種方法之間的有機(jī)聯(lián)系和機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的發(fā)展趨勢(shì)。自主創(chuàng)新，重點(diǎn)跨越，支撐發(fā)展，引領(lǐng)未來。自主創(chuàng)新，就是從增強(qiáng)國(guó)家創(chuàng)新能力出發(fā)，加強(qiáng)原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新。重點(diǎn)跨越，就是堅(jiān)持有所為、有所不為，選擇具有一定基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì)、關(guān)系國(guó)計(jì)民生和國(guó)家安全的關(guān)鍵領(lǐng)域，集中力量、重點(diǎn)突破，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。支撐發(fā)展，就是從現(xiàn)實(shí)的緊迫需求出發(fā)，著力突破重大關(guān)鍵、共性技術(shù)，支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。引領(lǐng)未來，就是著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)，超前部署前沿技術(shù)和基礎(chǔ)研究，創(chuàng)造新的市場(chǎng)需求，培育新興產(chǎn)業(yè)，引