工業(yè)機械手模型基于PLC的控制系統(tǒng)軟硬件設計-畢業(yè)論文.doc

本科畢業(yè)設計（論文）工業(yè)機械手模型基于PLC的控制系統(tǒng)軟硬件設計學生姓名：學生學號：院（系）：機電工程學院年級專業(yè)：機械設計制造及其自動化指導教師：助理指導教師:II摘要在工業(yè)生產和其他領域內，由于工作的需要，人們經常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強度，甚至于危及生命。工業(yè)機械手就這樣誕生了,機械手是工業(yè)機器人系統(tǒng)中傳統(tǒng)的任務執(zhí)行機構，是機器人的關鍵部件之一。電氣方面有電機、開關電源、電磁閥、等電子器件組成。該裝置涵蓋了可編程控制技術，位置控制技術、氣動技術等，是機電一體化的典型代表儀器之一。本文介紹的機械手是由PLC輸出四路來分別驅動橫軸、豎軸、底盤轉動、手轉動電機，控制機械手橫軸和豎軸的精確定位，微動開關將位置信號傳給PLC主機；電機拖動手爪和底盤旋轉；電磁閥控制氣閥的開關來控制機械手手爪的張合，從而實現(xiàn)機械手精確運動的功能。本課題擬開發(fā)的工業(yè)機械手模型可在空間抓放物體，動作靈活多樣，可代替人工在高溫和危險的作業(yè)區(qū)進行作業(yè)，并可根據(jù)工件的變化及運動流程的要求隨時更改相關參數(shù)。關鍵字：可編程控制器PLC,機械手,電機,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設計的目的和意義.21.2設計要求.31.2.1控制要求.31.3PLC的發(fā)展概況.41.3.1可編程控制器的產生.41.3.2PLC的定義.41.3.3PLC的特點.52機械手概述.62.1機械手的定義與分類.62.2機械手發(fā)展情況.72.3機械手的發(fā)展趨勢.83控制系統(tǒng)硬件設計.93.1PLC的選型.93.1.1常用PLC介紹.93.1.2確定型號FX1N60MR.133.1.3FX1N所具有優(yōu)越性能.133.1.4FX系列PLC型號的說明.163.2三菱FX系列的結構功能.163.2.1PLC內部功能.173.2.2PLC輸入輸出接口的安全保護.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各功能實現(xiàn)形式與控制方式.254.1本機械手模型的機能和特性.254.2夾緊機構.254.3軀干.254.4旋轉編碼盤.265軟件設計.275.1編程軟件的使用.275.2FX1NPLC梯形圖中的編程元件.285.3程序的總體結構.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設計小結.41參考文獻.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課題背景隨著我國社會經濟的迅猛發(fā)展，人民物質文化生活水平日益提高，隨著工業(yè)自動化的普及和發(fā)展,控制器的需求量逐年增大。為了改變落后的生產狀態(tài),緩解日趨緊張的供求關系,我們研究就得開發(fā)多工步搬運機械手。新中國成立特別是改革開放以來，我國社會主義現(xiàn)代化建設取得了舉世矚目的偉大成就。同時，必須清醒地看到，我國正處于并將長期處于社會主義初級階段。全面建設小康社會，既面臨難得的歷史機遇，又面臨一系列嚴峻的挑戰(zhàn)。經濟增長過度依賴能源資源消耗，環(huán)境污染嚴重；經濟結構不合理，農業(yè)基礎薄弱，高技術產業(yè)和現(xiàn)代服務業(yè)發(fā)展滯后；自主創(chuàng)新能力較弱，企業(yè)核心競爭力不強，經濟效益有待提高。在擴大勞動就業(yè)、理順分配關系、提供健康保障和確保國家安全等方面，有諸多困難和問題亟待解決。從國際上看，我國也將長期面臨發(fā)達國家在經濟、科技等方面占有優(yōu)勢的巨大壓力。為了抓住機遇、迎接挑戰(zhàn)，我們需要進行多方面的努力，包括統(tǒng)籌全局發(fā)展，深化體制改革，健全民主法制，加強社會管理等。與此同時，我們比以往任何時候都更加需要緊緊依靠科技進步和創(chuàng)新，帶動生產力質的飛躍，推動經濟社會的全面、協(xié)調、可持續(xù)發(fā)展。進入21世紀，我國作為一個發(fā)展中大國，加快科學技術發(fā)展、縮小與發(fā)達國家的差距，還需要較長時期的艱苦努力，同時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，更有利于形成獨特的創(chuàng)新文化。只要我們增強民族自信心，貫徹落實科學發(fā)展觀，深入實施科教興國戰(zhàn)略和人才強國戰(zhàn)略，奮起直追、迎頭趕上，經過15年乃至更長時間堅韌不拔的艱苦奮斗，就一定能夠創(chuàng)造出無愧于時代的輝煌科技成就?？萍脊ぷ鞯闹笇Х结樖牵鹤灾鲃?chuàng)新，重點跨越，支撐發(fā)展，引領未來。自主創(chuàng)新，就是從增強國家創(chuàng)新能力出發(fā)，加強原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進消化吸收再創(chuàng)新。重點跨越，就是堅持有所為、有所不為，選擇具有一定基礎和優(yōu)勢、關系國計民生和國家安全的關鍵領域，集中力量、重點突破，實現(xiàn)跨越式發(fā)展。支撐發(fā)展，就是從現(xiàn)實的緊迫需求出發(fā)，著力突破重大關鍵、共性技術，支撐經濟社會的持續(xù)協(xié)調發(fā)展。引領未來，就是著眼長遠，超前部署前沿技術和基礎研究，創(chuàng)造新的市場需求，培育新興產業(yè)，引領未來經濟社會的發(fā)展。這一方針是我國半個多世紀科技發(fā)展實踐經驗的概括總結，是面向未來、實現(xiàn)中華民族偉大復興的重要抉擇。要把提高自主創(chuàng)新能力擺在全部科技工作的突出位置。在對外開放條件下推進2社會主義現(xiàn)代化建設，必須認真學習和充分借鑒人類一切優(yōu)秀文明成果。改革開放20多年來，我國引進了大量技術和裝備，對提高產業(yè)技術水平、促進經濟發(fā)展起到了重要作用。但是，必須清醒地看到，只引進而不注重技術的消化吸收和再創(chuàng)新，勢必削弱自主研究開發(fā)的能力，拉大與世界先進水平的差距?？傊?，必須把提高自主創(chuàng)新能力作為國家戰(zhàn)略，貫徹到現(xiàn)代化建設的各個方面，貫徹到各個產業(yè)、行業(yè)和地區(qū)，大幅度提高國家競爭力。我國科學技術發(fā)展的總體目標是：自主創(chuàng)新能力顯著增強，科技促進經濟社會發(fā)展和保障國家安全的能力顯著增強，為全面建設小康社會提供強有力的支撐；基礎科學和前沿技術研究綜合實力顯著增強，取得一批在世界具有重大影響的科學技術成果，進入創(chuàng)新型國家行列，為在本世紀中葉成為世界科技強國奠定基礎，形成比較完善的中國特色國家創(chuàng)新體系。1.1.1設計的目的和意義科學技術的飛速發(fā)展，產品功能要求的日益增多，復雜性增加，壽命期縮短，更新?lián)Q代速度加快。然而，產品的設計，尤其是機械產品方案的設計手段，則顯得力不從心，跟不上時代發(fā)展的需要。目前，計算機輔助產品的設計繪圖、設計計算、加工制造、生產規(guī)劃已得到了比較廣泛和深入的研究，并初見成效，而產品開發(fā)初期方案的計算機輔助設計卻遠遠不能滿足設計的需要。為此，作者在閱讀了大量文獻的基礎上，概括總結了國內外設計學者進行方案設計時采用的方法，并討論了各種方法之間的有機聯(lián)系和機械產品方案設計計算機實現(xiàn)的發(fā)展趨勢。自主創(chuàng)新，重點跨越，支撐發(fā)展，引領未來。自主創(chuàng)新，就是從增強國家創(chuàng)新能力出發(fā)，加強原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進消化吸收再創(chuàng)新。重點跨越，就是堅持有所為、有所不為，選擇具有一定基礎和優(yōu)勢、關系國計民生和國家安全的關鍵領域，集中力量、重點突破，實現(xiàn)跨越式發(fā)展。支撐發(fā)展，就是從現(xiàn)實的緊迫需求出發(fā)，著力突破重大關鍵、共性技術，支撐經濟社會的持續(xù)協(xié)調發(fā)展。引領未來，就是著眼長遠，超前部署前沿技術和基礎研究，創(chuàng)造新的市場需求，培育新興產業(yè)，引