機(jī)械手課程設(shè)計(jì)

PLC控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)PAGEPAGE1目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第1章機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制工藝流程分析 11.1機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制過(guò)程描述 11.2機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制工藝分析 1第2章機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 32.1機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制系統(tǒng)硬件組成 32.2機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制方法分析 32.3機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制系統(tǒng)的I/O分配 42.4機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì) 4第3章機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計(jì) 53.1機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制程序流程圖設(shè)計(jì) 53.2機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制程序梯形圖設(shè)計(jì) 5第4章機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 64.1PLC與上位監(jiān)控軟件通訊 64.2上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì) 64.3實(shí)現(xiàn)的效果 7第5章機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 85.1機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制系統(tǒng)調(diào)試及解決的問(wèn)題 85.2結(jié)果分析 8課程設(shè)計(jì)心得 9參考文獻(xiàn) 10附錄 11第1章機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制工藝流程分析1.1機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制過(guò)程描述專(zhuān)用機(jī)械手經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，如今已進(jìn)入以通用機(jī)械手為標(biāo)志的時(shí)代。由于通用機(jī)械手的應(yīng)用和發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)了智能機(jī)器人的研制。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)發(fā)展這一新技術(shù)都很重視，幾十年來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計(jì)在不斷地修改，品種在不斷地增加，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地?cái)U(kuò)大。如圖1-1所示，有兩部機(jī)械裝置對(duì)工作物進(jìn)行加工，對(duì)象由輸送帶A送到加工位置，然后再由機(jī)械手臂將加工物送至工作臺(tái)1的位置進(jìn)行第一步驟加工。當(dāng)?shù)谝徊襟E加工完成后，機(jī)械手臂將工作物夾起再送至工作臺(tái)2進(jìn)行第二步驟加工；當(dāng)?shù)诙襟E加工完成后，機(jī)械手臂將工作物放到輸送帶B送走，最后由7段數(shù)碼管顯示加工完成的數(shù)量。工作臺(tái)1工作臺(tái)1工作臺(tái)2輸送帶A工作機(jī)械手臂輸送帶B圖1-1機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制過(guò)程示意圖1.2機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制工藝分析機(jī)械手能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門(mén)。機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來(lái)抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱(chēng)為機(jī)械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。機(jī)械手動(dòng)作示意圖如圖1-2所示。下降下降夾住上升往右下降釋放上升往右圖1-2機(jī)械手控制動(dòng)作示意圖第2章機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制系統(tǒng)硬件組成本設(shè)計(jì)制信號(hào)的傳感器我選擇位移傳感器和壓力傳感器。及A/D轉(zhuǎn)換器等。機(jī)械臂的上升下降和左右移動(dòng)用位移傳感器，夾緊釋放用壓力傳感器。執(zhí)行機(jī)構(gòu)由手,手臂等組成。手是抓取機(jī)構(gòu)，手臂是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。由傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)械手的移動(dòng)，手臂也起到了支撐的作用。常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有液動(dòng),氣動(dòng)等，我選擇的是氣動(dòng)。控制系統(tǒng)的主要作用是機(jī)械手按一定的方向位置進(jìn)行移動(dòng)。簡(jiǎn)單的機(jī)械手不采用專(zhuān)用的控制系統(tǒng)，只是采用形成開(kāi)關(guān),繼電器,控制閥等機(jī)型控制，使得機(jī)械手按照一定方向機(jī)型運(yùn)動(dòng)。2.2機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制方法分析根據(jù)本題的設(shè)計(jì)思路，我設(shè)計(jì)了一下幾個(gè)開(kāi)關(guān)，sb1-2系統(tǒng)開(kāi)始停止開(kāi)關(guān)。A物品檢測(cè)開(kāi)關(guān)sq1，B物品檢測(cè)開(kāi)關(guān)sq2。機(jī)械手下降快管sq3夾緊sq4上升開(kāi)關(guān)sq5，釋放sq6，機(jī)械手回到原點(diǎn)sq7，機(jī)械手右移sq8.2.3機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制系統(tǒng)的I/O分配根據(jù)機(jī)械手動(dòng)作的要求及機(jī)械手實(shí)物教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置說(shuō)明指導(dǎo)，輸入、輸出點(diǎn)分配情況如表2-1所示。表2-1PLC的I/O分配表名稱(chēng)輸入名稱(chēng)輸出啟動(dòng)00001下降10003停止00002夾緊10004下限開(kāi)關(guān)00003上升10005上限開(kāi)關(guān)00004釋放10006選擇開(kāi)關(guān)00005返回初始位置10007A位置觸碰開(kāi)關(guān)00006右移10008B位置觸碰開(kāi)關(guān)00007選擇計(jì)數(shù)20000初始位置觸碰開(kāi)關(guān)000082.4機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)本模型的接線設(shè)計(jì)如圖2-1所示如下。圖2-1PLC控制系統(tǒng)接線圖第3章機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計(jì)3.1機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制程序流程圖設(shè)計(jì)見(jiàn)附錄1。3.2機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制程序梯形圖設(shè)計(jì)見(jiàn)附錄2。第4章機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1PLC與上位監(jiān)控軟件通訊機(jī)械手的全部動(dòng)作由步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)需要驅(qū)動(dòng)器，有脈沖輸入時(shí)步進(jìn)電機(jī)才會(huì)動(dòng)作，且每當(dāng)脈沖由低變高時(shí)步進(jìn)電機(jī)走一步；改變電機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)，需要加方向信號(hào)。機(jī)械手的上升/下降、前伸/后縮動(dòng)作就是通過(guò)控制這兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的?；D(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)和氣夾正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)是通過(guò)兩個(gè)繼電器的吸合與斷開(kāi)來(lái)控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向來(lái)實(shí)現(xiàn)的。機(jī)械手的放松/夾緊由一個(gè)單線圈兩位置電磁閥控制。當(dāng)該線圈通電時(shí)，機(jī)械手放松；該線圈斷電時(shí)，機(jī)械手夾緊。4.2上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)根據(jù)控制和生產(chǎn)工藝的要求，控制操作包括手動(dòng)和自動(dòng)，手動(dòng)又包括手動(dòng)步進(jìn)、回原位操作，自動(dòng)控制包括單步、單周期、連續(xù)的操作。故操作方式選擇開(kāi)關(guān)設(shè)置有五個(gè)檔位。手動(dòng)工作方式下，手動(dòng)動(dòng)作包括上升、下降、放松、快進(jìn)、慢進(jìn)、快退、慢退和復(fù)位，故設(shè)置六個(gè)動(dòng)作看官按鈕。各個(gè)動(dòng)作進(jìn)行的同時(shí)均設(shè)有動(dòng)作指示燈。另外設(shè)有啟動(dòng)停止按鈕。其操作面板如圖4-1所示。圖4-1機(jī)械手操作面板示意圖4.3實(shí)現(xiàn)的效果打開(kāi)電源，按下起動(dòng)按鈕時(shí)，開(kāi)機(jī)復(fù)位。機(jī)械手若不在原點(diǎn)則PLC向驅(qū)動(dòng)器一同時(shí)輸入脈沖信號(hào)和電平信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)一反轉(zhuǎn)，橫軸后縮。當(dāng)后縮到位時(shí)碰到后限位開(kāi)關(guān)，然后主機(jī)向驅(qū)動(dòng)器二輸入脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)二正轉(zhuǎn)，機(jī)械手上升。上升到底時(shí)碰到上限位開(kāi)關(guān)，上升停止，回到原點(diǎn)。主機(jī)向驅(qū)動(dòng)器二同時(shí)輸入脈沖信號(hào)和電平信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)二反轉(zhuǎn)，機(jī)械手下降。降到底時(shí)碰到下限位開(kāi)關(guān)，下降停止，氣夾電磁閥斷電，機(jī)械手夾緊。夾緊后，主機(jī)向驅(qū)動(dòng)器二只輸入脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)二正轉(zhuǎn)，機(jī)械手上升。上升到頂時(shí)，碰到上限位開(kāi)關(guān)，上升停止。PLC向驅(qū)動(dòng)器一只輸入脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)一正轉(zhuǎn)，機(jī)械手前伸，前伸到位時(shí)，碰到前限位開(kāi)關(guān)前伸停止。主機(jī)向驅(qū)動(dòng)器二同時(shí)輸入脈沖信號(hào)和電平信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)二反轉(zhuǎn)，機(jī)械手下降。降到底時(shí)碰到下限位開(kāi)關(guān)下降停止，同時(shí)夾緊電磁閥斷電，機(jī)械手放松。放松后，主機(jī)向驅(qū)動(dòng)器二只輸入脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)二正轉(zhuǎn)，機(jī)械手上升。上升到頂時(shí)，碰到上限位開(kāi)關(guān)上升停止。上升到頂時(shí)，碰到上限位開(kāi)關(guān)，上升停止。PLC向驅(qū)動(dòng)器一同時(shí)輸入脈沖信號(hào)和電平信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)一反轉(zhuǎn)，橫軸后縮。機(jī)械手后縮，當(dāng)后縮到底時(shí)碰到后限位開(kāi)關(guān)，然后主機(jī)向驅(qū)動(dòng)器二同時(shí)輸入脈沖信號(hào)和電平信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)二反轉(zhuǎn)，機(jī)械手下降。下降到底時(shí)碰到下限位開(kāi)關(guān)，下降停止，回到原點(diǎn)。至此，機(jī)械手經(jīng)過(guò)八步動(dòng)作完成一個(gè)循環(huán)。第5章機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析5.1機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制系統(tǒng)調(diào)試及解決的問(wèn)題使用起保停電路的編程方式。用輔助繼電器代表步，僅僅使用與觸電和線圈有關(guān)的指令。編出程序規(guī)范，具有易于閱讀和容易查錯(cuò)的優(yōu)點(diǎn)。5.2結(jié)果分析經(jīng)過(guò)試驗(yàn)連線證明奔方案設(shè)計(jì)可以滿足實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的要求，并且機(jī)械手臂可以很完整的完成要求動(dòng)作，但是在實(shí)際驗(yàn)證中發(fā)現(xiàn)。機(jī)械手具體需要在AB操作臺(tái)停留多長(zhǎng)時(shí)間是個(gè)問(wèn)題，可以用2中方式改變。第一種，通過(guò)計(jì)時(shí)器完成，第二種通過(guò)是否有物體的壓力傳感器完成。課程設(shè)計(jì)心得這次的課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)了很多，在老師和同學(xué)的指導(dǎo)學(xué)習(xí)下，終于完成了這一份課程設(shè)計(jì)。本來(lái)以為自己對(duì)可編程序控制器原理的知識(shí)掌握的還比較好，但是到做課程設(shè)計(jì)的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)自己存在著諸多不足，其中就有很多基礎(chǔ)知識(shí)都不是很完善，很多知識(shí)都掌握的不是很扎實(shí)。設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)針對(duì)性地查找資料，了解有關(guān)電子方面的資料，既增長(zhǎng)了自己的知識(shí)面，補(bǔ)充最新的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，又提高了自己的應(yīng)用能力和實(shí)踐能力。對(duì)學(xué)過(guò)的課本理論知識(shí)起到了很好的溫習(xí)作用。機(jī)械手臂搬運(yùn)加工采用PLC為控制核心結(jié)構(gòu)合理、測(cè)試方法可靠，它具有較強(qiáng)的靈活性，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。通過(guò)對(duì)機(jī)械手臂搬運(yùn)加工PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)，讓我很好的運(yùn)用了PLC的知識(shí)，對(duì)課本的知識(shí)進(jìn)一步的消化和鞏固。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，這個(gè)設(shè)計(jì)讓我獲益良多，只要用心去學(xué)習(xí)，不怕困難，不管多么艱難，我們都能取得成功。參考文獻(xiàn)[1]王炳實(shí).機(jī)床電氣控制[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.[2]曹才開(kāi).一種工業(yè)機(jī)械手的PLC控制[Z].北京:微計(jì)算機(jī)信息,2006.[3]王麗偉.機(jī)械手的PLC控制[Z].武漢:機(jī)床電器,2006.[4]陳建明.電氣控制與PLC應(yīng)用,電子工業(yè)出版社,2007.[5]鄧則名.電器與可編程控制器應(yīng)用技術(shù),機(jī)械工業(yè)出版社,2005.[6]郁漢琪.電氣控制與可編程序控制器,東南大學(xué)出版社,2003.附錄附錄1程序流程圖接通Y3、Y1，下降接通Y3、Y1，下降開(kāi)始X11=X6=X11=X7=X11=X12=X11=接通Y2、Y0，