《（机械制造行业）浅谈FESTOMPS机械手》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（机械制造行业）浅谈FESTOMPS机械手（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、浅谈FESTO MPS机械手毕 业 论 文浅谈FESTO MPS搬运站控制系统作 者 姓 名 ： 戚长森 专 业、班 级： 电气0803班 学 号： 2008110302 校内指导教师： 张 鸣 校外指导教师： 常明友 完 成 日 期 ： 2011-6-11 黄河水利职业技术学院自动化工程系摘 要该文以工业生产中常用的机械手为对象,结合微机控制技术、传感器技术、PLC技术。该系统具有实时数据采集、报表输出、预报报警分析、便于升级扩充等功能。针对气动机械手控制系统开发应用过程中出现的精度控制难等问题,设计了种以模糊PID控制策略结合专家判断为控制手段的控制方案,阐述了该方案的控制系统组成、软件设
2、计以及实现方法.实际运行表明本系统响应速度快,控制精度高。为了提高机械手在工业生产中定位的精度，介绍一种基于PLC的机械手控制系统设计方案。方案中提出了步进电机在机械手定位应用中的一种新思路，详细论述机械手控制系统的硬件结构及软件实现方法。测试结果表明，该系统运行稳定，定位精确,具有较高的应用价值。为了以自然、直观的方式控制仿人机械手，提高仿人机械手的操作性能,设计和实现了基于数据手套的仿人机械手控制系统。提出了从传感器数据手套到仿真虚拟手和五指型仿人机械手的关节角度映射方案。设计了实时仿真控制和在线控制两类控制模式,提出的借助仿真虚拟手可及时展示控制效果，解决了在线控制仿人机械手时运动时延带
3、来的控制不直观的问题。实验结果证明了基于数据手套的仿人机械手控制系统的正确性和实用性。针对国内远程控制所面临的实际问题，设计了一种基于PLC远程控制系统方案，介绍该机械手的详细结构、控制系统的结构、原理及其硬件设计和控制流程。该控制系统包括西门子S7-200 226型PLC及其他扩展模块,可概括为PLC+触摸屏+显示仪表结构。关键词：机械手；MCGS（监视与控制通用系统）；PLC- I -目 录摘 要I引 言- 1 -1气动控制部分- 3 -1.1机械手单元- 3 -1.1.1机械手单元的结构及工作过程- 3 -1.1.2 机械手单元气动元件种类及结构符号- 3 -1.2转动机械手单元- 5
4、-1.2.1转运机械手单元工作过程- 5 -1.2.2转运机械手单元- 5 -1.3送出工作站- 9 -1.4供料站1、2组成- 9 -1.5控制电磁阀- 9 -1.6过滤、调压组件- 11 -1.7气动控制回路的安装要求- 12 -1.7.2安装工艺要求：- 13 -1.8机械部件整体拆装过程- 13 -1.8.1拆卸步骤：- 13 -1.8.2装配步骤：- 13 -1.9系统组装注意事项：- 14 -2传感器检测部分- 15 -2.1传感器的组成- 15 -2.2机电一体化设备常用传感器的分类- 15 -2.2.1按传感器能量变换关系进行分类- 15 -2.2.2传感器输入量(即被测参数)
5、进行分类- 16 -2.2.3按传感器的输出量进行分类- 16 -2.2.4按传感器工作原理进行分类- 16 -2.3电感式接近开关- 16 -2.3.1电感式接近开关的基本工作原理- 16 -2.3.2电感式接近开关的分类- 16 -2.3.3电感式接近开关的图形符号- 17 -2.3.4电感式传感器的特点- 17 -2.3.5电感式传感器在自动检测中的应用- 17 -2.4电容式传感器- 18 -2.4.1电容式接近开关的基本工作原理- 18 -2.4.2电容式接近开关的图形符号- 18 -2.4.3电容式传感器在自动检测中的应用- 18 -2.5光电式接近开关- 19 -2.5.1光电式
6、接近开关- 19 -2.5.2对射式光电接近开关- 19 -2.5.3反射式光电接近开关- 20 -2.5.4漫射式（漫反射式）光电接近开关- 20 -2.5.5光纤式传感器- 20 -2.5.6光电式接近开关的图形符号如图2.12所示。- 21 -2.5.7光电传感器在自动检测中的应用- 21 -2.6霍尔传感器- 22 -2.7电子式行程开关- 23 -2.7.1 Festo的接近式传感器- 23 -2.7.2电子式行程开关位置控制装置- 23 -2.8压力传感器- 24 -2.9传感器的连接方法- 24 -2.10使用电器设备的注意事项- 25 -2.11电气回路连接安全规则- 25 -
7、2.12模拟检测- 25 -3、可编程控制器控制部分- 27 -3.1机械手移送工件动作过程- 27 -3.2操作方式概念- 28 -3.3机械手与PLC的I/0（输入/输出端口）接线图如图7.7所示。- 33 -3.4使用编程软件包（FXGP/WINC）对系统进行全过程监控- 33 -3.5摆动机械手的控制- 35 -3.6全系统PLC控制程序- 36 -3.6.1系统PLC接口说明- 36 -结 论- 38 -参考文献- 39 -致 谢- 40 -引 言FESTO MPS搬运站控制系统是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结
8、合，并综合应用到实际中去。在综合应用这些技术时，要根据系统的功能目标和优化组合结构的目标，合理配置布局驱动机构、控制机构、传感检测机构、执行机构等，并使它们在微处理单元的控制下协调有序地工作，在机地融合在一起。MPS主要技术特征有以下几点：（1）机械技术、电子技术和信息技术的彼此功能交互，大多以机械系统的高级微机控制的形式出现。（2）在一个具体的物理单元中，在不同子系统空间上的集成。（3）一体化系统的控制功能智能化。越来越先进的控制功能取代了许多操作人员的推理和判断。（4）柔性化使得机电一体化产品能够灵活地满足各种要求，适应各种环境。（5）采用微处理器控制的系统，易于增加或改变功能，无需增加硬
9、件成本。（6）控制功能采用电子技术、微电子技术、微机控制技术来实现，因此，对用户来说，MPS搬运站控制系统的内部运行机制是隐蔽的。（7）在MPS技术中，设计思想方法与制造技术紧密联系在一起，它们是并行发展的。该模块化自动生产线（MPS）在教学过程中具有以下特点：（1）MPS系统是专为训练工业现场的自动化生产制造技术而设计的。（2）通过本系统的训练，学生将理论与实际相结合，可以掌握自动化生产系统的设计、制造、运行、维护维修等技能。（3）本系统采用敞开式安装、模块化形式，各模块便于教学、易于搭建、拆卸和维护。（4）通过本系统的学习，学生可以获得气动、电气动、工程控制、传感器和电子方面的知识。通过实
10、训，使学生所学到的专业知识得到了充分的综合应用的同时，学生的学习能力、独立思考能力、组织能力等综合能力及创新精神和团队合作精神得到了全面的锻炼和提高。该模块化生产加工系统（MPS）适用于可编程控制器PLC及应用、传感器及应用、 自动机与自动线 气动控制技术、自动控制技术、机械基础、电气设备维修、接口技术等多种课程的理论、实验、实习教学需要。 系统能自动完成自动供料、取料、装配的功能。其外形如图0.1所示，结构如图0.2所示。其功能是自动供料单元1、2中自动送出凹型和凸型工件，然后通过机械手单元和转运机械手单元将其在送出工作站进行组装，并通过送出工作站把工件送出到料槽完成工作，或把组装完成的工件
11、送到与该系统配套使用的传送带分拣工作站中继续工作过程。 图0.2 模块化加工生产系统（MPS）结构图该系统在市场同类产品主要有费斯托（FESTO）公司出品模块化生产加工系统。由于我校已购买费斯托（FESTO）系统，该系统在教学过程中有以下无可比拟的优点：（1）制作工艺精良 （2）演示功能完善 （3）系统设计美观1气动控制部分1.1机械手单元1.1.1机械手单元的结构及工作过程机械手移送工件的机械系统及其结构如图1.1所示，用于将工作台A点的工件搬运到工作台B点上。机械手的全部动作由电磁阀控制气动系统工作。其上升/下降、左移/右移运动由电磁阀控制，其位置由磁性传感器检测，夹紧使用电磁阀控制气爪，
12、使用压力传感器检测。即当下降电磁阀通电时，机械手下降；当下降电磁阀断电时，机械手停止下降，但要保持现有的工作状态。在上升电磁阀通电时，机械手上升；当电磁阀断电后，机械手停止上升。夹紧电磁阀线圈通电时，机械手夹紧；线圈断电时，机械手放松。图1.1 机械手控制单元结构及移送工件的动作过程图1.1.2 机械手单元气动元件种类及结构符号（1）导向气缸导向气缸的外形、结构及符号如图1.2.所示，导向气缸的应用如图1.3所示。 DPZ-250双作用双活塞式气缸，行程长度250mm，用于机械手单元X轴的左右伸缩，双活塞气缸是由两个活塞进行驱动的， 因此在相同高度的情况下能产生2倍于标准 气缸的推力。DPZC
13、J-80双作用双活塞式气缸，行程长度80mm，用于机械手单元Y轴的上下伸缩，其特点是该气缸结构简单，将导轨和气缸做于一体。图1.2导向气缸的外形、结构及符号图1.3导向气缸在传输系统中的应用（2）气爪气缸（用于内抓或外抓工件）气爪外形、结构及其符号如图1.4所示。Festo标准气爪是用于搬运及装配技术的 系统产品。其特点- 双作用活塞驱动、自对心；- 不同的夹紧方式: 向外夹紧，向内夹紧；- 可以以多种方式和其它驱动器进行结合；- 采用霍尔传感器或接近式传感器进行 位置感应；辅件安装如图1.5所示。- 采用外部夹头，易于实现多样性。图1.4 HGD-50气爪外形、结构及其符号图1.5 HGD-
14、50辅件的安装方法1-标准气爪，2-气爪手指，3-安装螺钉，4-传感器。1.2转动机械手单元1.2.1转运机械手单元工作过程转动机械手单元结构及动作过程如图1.6所示。其工作是从供料站2中取出工件安装到机械手单元送来的工件上端完成装配过程。图1.6 转动机械手单元结构及动作过程图1.2.2转运机械手单元（1）DPZCJ-80双作用双活塞式气缸，行程长度80mm，用于机械手单元Y轴的上下伸缩，其特点是该气缸结构简单，将导轨和气缸做于一体。（2）平行气缸（用于内抓或外抓工件）如图1.7所示。Festo标准气爪是用于搬运及装配技术的 系统产品，其特点- 双作用活塞驱动，自对心；- 不同的夹紧方式: 向外夹紧，向内夹紧；- 可以以多种方式和其它驱动器进行结合；- 采用霍尔传感器或接近式传感器进行位置感应；辅件的安装方法如图1.8所示；- 采用外部夹头，易于实现多样性 图1.7 HGP-32-A气爪外形、结构及其符号图 图1.8 HGP-32-A气爪的辅件的安装方法1-标准气爪，2-气爪手指，3-安装螺钉，4-定位销，5-传感器。（3）叶片式
