【基于西門子PLC的機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)12000字（論文）】

基于西門子PLC的機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：在當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展潮流中，在科技快速發(fā)展的情況下，我國(guó)的工業(yè)自動(dòng)化水平越來越高，同樣人們也特別看重自身的安全問題。但是產(chǎn)業(yè)對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)的需求非常大，工作環(huán)境難度也逐漸提高，這對(duì)一線人員的操作方法也提出了相對(duì)高的要求。對(duì)于一些高風(fēng)險(xiǎn)的工作利用自動(dòng)完成就覺得必不可少。這樣不僅可以避免人體受到惡劣環(huán)境的傷害，而且同時(shí)也可以更加精準(zhǔn)并高效的完成計(jì)劃中的任務(wù)。機(jī)械手目前主要應(yīng)用于機(jī)床的焊接等工作，人們可以根據(jù)事先決定的程序來做出想要的動(dòng)作，也有應(yīng)對(duì)臨時(shí)變化的反饋能力。工業(yè)上使用機(jī)械手可以很大程度上增加企業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)數(shù)量，降低了人工干活的風(fēng)險(xiǎn)，機(jī)械手的發(fā)展對(duì)于企業(yè)的自動(dòng)化程度是有幫助的。本文主要的論述方向?yàn)镻LC控制的機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。首先，根據(jù)我們預(yù)定的機(jī)械手功能控制方案來確定采用西門子PLCs7-200來控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的控制設(shè)計(jì)，同時(shí)通過傳感器反饋裝置來進(jìn)一步確定機(jī)械手的位置，完成機(jī)械手控制設(shè)計(jì)的整套控制流程。使用STEP和CAD軟件進(jìn)行了分別對(duì)于機(jī)械手軟件以及硬件組成部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)。本文通過設(shè)計(jì)PLC硬件連接示意圖，I/O分配表以及軟件編程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：西門子PLC，步進(jìn)電機(jī)，機(jī)械手目錄TOC\o"1-3"\h\z\u1 緒論 [13]。其中手動(dòng)與自動(dòng)程序則是獲得相關(guān)的指令的話，PLC就會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的程序。具體結(jié)構(gòu)圖如圖4-7所示。圖4-7軟件程序結(jié)構(gòu)圖OB1為主要的程序；SBR0為自動(dòng)模式的子程序；SBR1為手動(dòng)模式的子程序；SBR2為輸出子程序；INT0為中斷子程序既步進(jìn)電機(jī)1到位停止；INT1為中斷子程序既步進(jìn)電機(jī)2的到位停止。主程序接通3個(gè)子程序塊，其主程序圖如圖4-8所示。圖4-8主程序程序流程圖中自動(dòng)子程序負(fù)責(zé)機(jī)械手動(dòng)作的一系列流程圖，其程序如圖4-9所示;圖4-9自動(dòng)子程序梯形圖其中SMW68為發(fā)出脈沖的周期1000毫秒調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速給步進(jìn)2,。SMD72為發(fā)出脈沖數(shù)調(diào)節(jié)距離給步進(jìn)1。SM78為發(fā)出脈沖的周期1000毫秒調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速給步進(jìn)2。SMD82為發(fā)出脈沖數(shù)調(diào)節(jié)距離給步進(jìn)1。工作表3是復(fù)位Q0.0和Q0.1同時(shí)進(jìn)入第一步。工作表4按下啟動(dòng)并且檢測(cè)到有物料進(jìn)入第二步。第一步為啟動(dòng)，第二步電機(jī)前進(jìn)直到碰到限位開關(guān)，第三步步進(jìn)電機(jī)1正轉(zhuǎn)啟動(dòng)，第四步步進(jìn)電機(jī)2正轉(zhuǎn)啟動(dòng)。第五步夾取10s，第六步步進(jìn)電機(jī)2反轉(zhuǎn)，第七步步進(jìn)電機(jī)1反轉(zhuǎn)，第八步電機(jī)后退直到碰到限位，第九步松開10s復(fù)位。手動(dòng)程序如圖4-10所示，圖4-11機(jī)械手自動(dòng)程序圖手動(dòng)程序就是當(dāng)PLC傳達(dá)手動(dòng)指令模式時(shí)，主程序就會(huì)跳到手動(dòng)指令，執(zhí)行手動(dòng)程序。主程序按下相應(yīng)的按鈕執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。輸出子程序程序梯形圖如圖4-11所示；圖4-11輸出子程序?qū)⑹肿詣?dòng)子程序里的輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)到Q點(diǎn)輸出,Q0.2直流電機(jī)1，Q0.3直流電機(jī)2，Q0.4步進(jìn)電機(jī)1反轉(zhuǎn)，Q0.5步進(jìn)電機(jī)2反轉(zhuǎn)，Q0.6直流電機(jī)1反轉(zhuǎn)，Q0.7直流電機(jī)2反轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)1中斷程序如圖4-12所示，圖4-12步進(jìn)電機(jī)1中斷程序當(dāng)脈沖數(shù)發(fā)送完畢，自動(dòng)進(jìn)入SMB67PLS參數(shù)設(shè)置指令輸入16#0停止PLS的脈沖輸出SMB77，PLS參數(shù)設(shè)置指令輸入16#停止PLS的脈沖輸出。當(dāng)自動(dòng)程序執(zhí)行到第三部的時(shí)候即等待脈沖發(fā)送完畢，當(dāng)脈沖發(fā)送完畢后進(jìn)入中斷復(fù)位PLS指令，同時(shí)自動(dòng)程序進(jìn)入第3步。當(dāng)自動(dòng)程序執(zhí)行到第7步時(shí)，等待脈沖發(fā)送完畢，當(dāng)脈沖發(fā)送完畢后進(jìn)入中斷復(fù)位PLS指令，同時(shí)自動(dòng)程序進(jìn)入第8步。步進(jìn)電機(jī)2中斷程序如圖4-13所示，圖4-13步進(jìn)電機(jī)中斷程序2當(dāng)脈沖數(shù)發(fā)送完畢，自動(dòng)進(jìn)入SMB67PLS參數(shù)設(shè)置指令輸入16#0停止PLS的脈沖輸出SMB77，PLS參數(shù)設(shè)置指令輸入16#0停止PLS的脈沖輸出。當(dāng)自動(dòng)程序執(zhí)行到第2部的時(shí)候即等待脈沖發(fā)送完畢，當(dāng)脈沖發(fā)送完畢后進(jìn)入中斷復(fù)位PLS指令，同時(shí)自動(dòng)程序進(jìn)入第3步。當(dāng)自動(dòng)程序執(zhí)行到第6步時(shí)，等待脈沖發(fā)送完畢，當(dāng)脈沖發(fā)送完畢后進(jìn)入中斷復(fù)位PLS指令，同時(shí)自動(dòng)程序進(jìn)入第7步。

總結(jié)與展望5.1總結(jié)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)了基于西門子PLC的機(jī)械手控制系統(tǒng)。通過本篇論文讓我們了解了機(jī)械手的發(fā)展前景以及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，和為什么研究機(jī)械手、和研究機(jī)械手的意義作為文章的開篇。其次我們知道了PLC的發(fā)展結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，和PLC控制的優(yōu)勢(shì)和傳統(tǒng)控制的區(qū)別。在接下來介紹機(jī)械手硬件部分，主要由步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器開始。完成機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)部分；有光電傳感器和限位開關(guān)完成機(jī)械手的反饋系統(tǒng)；再由西門子PLC完成機(jī)械手的主要核心控制部分。第四章介紹了系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)思路，機(jī)械手的功能主要分為手動(dòng)模式與自動(dòng)模式。手動(dòng)模式就是自己手動(dòng)控制機(jī)械手的前進(jìn)后退左右，而自動(dòng)模式則是根據(jù)剛開始啟動(dòng)完成從前進(jìn)、向左、下降、抓緊然后又返回的一系列動(dòng)作。設(shè)計(jì)了總體原理圖及其程序。了解了PLC編程軟件和編程方法。通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究讓我更好的認(rèn)識(shí)了自動(dòng)化生產(chǎn)的重要性。在當(dāng)今世界發(fā)展潮流下，人們更加追求質(zhì)量與數(shù)量的生產(chǎn)，對(duì)于人工來說顯得更加困難，人工對(duì)于一些危險(xiǎn)環(huán)境變得力不從心，所以自動(dòng)化發(fā)展尤為重要。對(duì)于PLC控制來說，傳統(tǒng)的繼電器控制需要更多的中間繼電器與硬導(dǎo)線，大大的增加了連接難度。而PLC控制的系統(tǒng)大大減少了這種弊端，具有可靠性高、控制能力強(qiáng)便于維護(hù)的特點(diǎn)，加大了增加設(shè)計(jì)的靈活性與成功率。針對(duì)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)械手的情況運(yùn)用PLC控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器來控制步進(jìn)電機(jī)的目的，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手的精確控制。5.2展望此次畢業(yè)設(shè)計(jì)針對(duì)三自由的機(jī)械手的控制系統(tǒng)研究。但是對(duì)于一些復(fù)雜的場(chǎng)所簡(jiǎn)單的自由度機(jī)械手不可能完成相應(yīng)的動(dòng)作，這樣就需要更高自由度更靈活的機(jī)械手來完成動(dòng)作，就像我們的手臂一樣，能夠更加的靈活操作更加精確的活動(dòng)。在當(dāng)今的科技發(fā)展潮流下，許多新生技術(shù)發(fā)展得越來越成熟，這樣就和機(jī)械手技術(shù)有了很大的關(guān)聯(lián)，機(jī)械手也就能最大范圍應(yīng)用于更多范圍。如:航空航天業(yè)等?？偟膩碚f，機(jī)械手在未來肯定還會(huì)有更好的發(fā)展!

參考文獻(xiàn)柴曉宇,位大亮.智能機(jī)械手臂的發(fā)展與問題分析[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化,2021,11(02):120-121.林恩典.怎樣簡(jiǎn)化工業(yè)機(jī)械手的教學(xué)[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2012(10):115-116+118.田粒卜.論P(yáng)LC在機(jī)械手控制中的應(yīng)用[J].智庫時(shí)代,2018(37):281-282.王改芳,徐桂敏.PLC在機(jī)械手控制中的應(yīng)用[J].電工技術(shù),2018(14):11-13.溫毅,李哲宇,康文凱,李龍,張铻.一種基于PLC的機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技視界,2020(15):100-102.金洪吉.PLC在機(jī)械手控制中的應(yīng)用[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇,2015,14(24):64+66.王勛.基于PLC的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2021,37(01):63-67.楊艷霞.基于PLC機(jī)械手控制系統(tǒng)的硬件分析[J].電子測(cè)試,2020(02):31-32+26.曹勵(lì)齡.基于S7-200PLC的三自由度機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].農(nóng)家參謀,2020(24):202.李建校,尹飛超,賈旭,李紅利.基于PLC的氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇,2019,18(22):64-65.黃俊玲,黃自成,馬學(xué)剛,彭穎,熊偉.西門子PLC順序功能圖編程方法問題分析[J].西安文理學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2021,24(02):54-57.LiC,WangB,ZhangY,etal.DesignofOsculumTypePneumaticUnloadingManipulatorBasedonPLCControl[J].2018.XuH,TianJ.D