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1、课程设计（论文）课程设计（论文）题目：题目：基于基于ControlLogixControlLogix的机械手控制系统设计的机械手控制系统设计院（系）：院（系）： 专业班级：专业班级： 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： （签字）起止时间：起止时间： 课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语院（系）： 教研室： 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算学 号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目基于Controllogix的机械手控制系统设计课程设计（论文）任务课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数
2、 实现功能实现功能 以 Controllogix 网络控制为基础，设计机械手控制系统，机械手根据不同位置的传感 器检测信号，确定物体的位置，然后实现前进、后退、旋转等动作，通过网络系统可以查 看传感器、机械手等信号信息，在硬件上组态输入、输出、主控制器模块，在软件上编写 梯形图程序，实现机械手控制。 设计任务及要求设计任务及要求 1、分析系统功能，确定系统方案。 2、在实验室实现模拟的硬件接线，并在软件平台上进行硬件组态。 3、画出基于 Controllogix 网络的结构图。 4、编写梯形图，实现系统功能。 5、要求认真独立完成所规定的全部内容；所设计的内容要求正确、合理。 6、按学校规定的
3、格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在 4000 字以上。 技术参数技术参数 1、Controllogix 传输速率：5Mbps ；2、机械手控制精度5%。进度计划1、布置任务，查阅资料，确定系统设计方案（1 天） 2、对系统功能进行分析，构建 DeviceNet 网络（1 天） 3、系统硬件组态及参数设置（3 天） 4、系统软件组态及编写功能程序并模拟调试（3 天） 5、撰写、打印设计说明书（1 天） 6、验收及答辩。 （1 天）指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日摘 要机械手是一种能自动定位控制并可重新编程改变的多功能机器,它有多个自由
4、度,可用来搬运工件以完成在各个不同环境中工作,它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化,能在有害环境下操作以保护人身安全,因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门,机械手通常用作机床或其他机器的附加装置,如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件,机械手系统最核心的部分是执行系统和控制系统,其执行机构一般由液压、气动或电机来完成。作为 A-B 公司控制系统的下一代产品的 ControlLogix 系列 PLC 控制系统以其技术先进、结构简单、可靠性高、强大的浮点运算功能，广泛运用于国内许多冶金、化工企业的自动化控制系统中。关键词：机械手；ControlLogix；自动控制 目
5、 录第 1 章 绪论 .1第 2 章 课程设计的方案 .22.1 设计意义 .22.2 系统方案设计 .2第 3 章 硬件设计 .33.1 PC 机监控客户端 .33.2 ETHERNET/IP 网络 .33.3 CONTROLLOGIX控制器 .33.4 气动机械手 .43.5 输入输出模块 .43.6 干簧传感器 .43.7 电源模块的选取 .53.7.1 ControlLogixControlLogix / / 17561756 系统优点系统优点.5第 4 章 软件设计 .64.1 程序流程图设计 .64.2 CONTROLLOGIX系统组成 .74.3 机械手在自动模式程序的设计 .8
6、4.4 软件编程步骤 .9第 5 章 课程设计总结 .12参考文献 .13第 1 章 绪论随着工业自动化的发展，机械手出现并发展起来，被广泛应用于各种工业现场，其大大减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产率，但传统的继电器控制的机械手控制装置因设计复杂，接线繁杂，易受干扰，从而存在可靠性差，故障多，维修困难等问题。机械手控制系统的国内外发展概况与实际意义。所谓机械手控制系统，就是将机械手的运行通过一整套的系统进行完全控制，这种控制系统使机械手拥有很高的效率性、精确性、实用性和低造价，并同时具有移动和操作功能，机械手是一种能模拟人的手臂的部分动作，按预定的程序轨迹及其它要求，实现抓取，搬运工件或操
7、纵工具的自动化装置。机械手主要有伸缩臂、升降臂、摆臂、抓取工件、放料等功能，本系统中所应用到的机械手的工作方式为自动工作方式，在该方式下机械手的动作顺序为：机械手抬起、机械手转动、机械手伸开、机械手伸长、机械手降下、机械手夹物，机械手自动完成一个周期的动作后停止。当出现异常时按下“急停”按钮，机械手会立刻停止运动。ControlLogix 控制系统看起来像一个可编程序控制器，但它不只限于此。ControlLogix 结构体系是一个技术先进的控制平台，它集成了顺序控制、运动控制、传动及过程控制等多个控制功能。与传统可编程控制器不同的是，ControlLogix 系统在任意尺寸上都是模块化的。可以
8、根据具体应用来选择合适的内存量、控制器个数和网络类型，这种柔性结构允许在同一机架内使用多个控制器、网络及 I/O 模块。与此同时，ControlLogix 系统具有优良的性能品质，主要特点如下：(1)无缝连接。易于和其它网络上的程序控制器透明地收发信息，兼容性好。(2)快速。ControlLogix 结构在背板上提供了高速数据传输总线。(3)可组态。可根据工业生产的需要增减控制器和通信模板的个数，可在一个机架内使用多个控制器。(4)工业化。ControlLogix 提供了高强度平台，可耐受振动、高温及各种工业环境下的电气干扰。除此之外，其结构紧凑，可有效减少配电盘的空间；可无需控制器而在网络间
9、实现桥接；多个控制器、I/O 模板及通信模扳可任意组合；可带电拔插一个模块而无需断开系统的其他模块，并提供可拆卸接线端子排，使用方便，易于维护。本系统以罗克韦尔公司的 ControlLogix 系列产品系统为控制核心，设计自动生产线机械手控制系统实验模型，该系统涵盖了计算机、工业控制网络、ControlLogix 控制器、气动机械手、传感器等技术。第 2 章 课程设计的方案2.1 设计意义随着社会进步和科学技术的发展,工业生产的操作方式也发生革命性的变化,从手工作坊式的劳动逐步演变成自动化、智能化的生产方式,某些生产过程凭手工也逐渐无法完成。为了适应生产需要,出现了特殊的生产工具机械手。以往由
10、于自动化程度较低,设计出的全机械式机械手仍操控不灵活,目前根据最新的自动化技术,设计出了以可编程控制器为控制核心的机械手。2.2 系统方案设计该系统的结构如图所示，主要由 PC 机监控客户端、EthernetIP 网络、控制模块 ControlLogixPLC、输入模块 1756 一 IBl6、输出模块 1756 一 OBl6、气动机械手、传感器、生产线组成。图 2.1 系统组成框图第 3 章 硬件设计3.1 PC 机监控客户端PC 机监控客户端作为网络的一个工作站，主要完成硬件组态，创建控制器文件，设置网络通信参数，编写软件梯形图及监控生产线状态。3.2 EtherNet/IP 网络开放式网
11、络 NetLinx 结构一共有三层，以太网（Ethernet） 、控制网（ControlNet） 、设备网（DeviceNet） ，在三个应用层次上都有交叉和延伸。个人电脑作为控制系统中的工作站，通过以太网（Ethernet/IP）与其他工业设备相互连接，处于以太网层。PLC 主机及各 I/O 接口模块构建成的控制器通过以太网模块接入到以太网层，PLC 控制器及 I/O 接口模块处于控制网，设备网应用于工业网络的底层，在控制器和 I/O 设备之间实现通信。在这里选用 1756ENB 作为以太网模块。图 3.1 网络结构图3.3 controlLogix 控制器美国罗尔韦尔自动化公司的可编程控制
12、器设备以其优良的性能广泛应用于工业控制的各个领域。本次设计采用 Logix5561 处理器是安装在 1756I/O 框架上的高速单槽内。ControlLogix 拄制器采用模块化的设计，无源数据总线背板式的结构，包括处理器在内所有单元，根据功能设计成各种模块，处理器模块 Logix5561 不仅包括数字量，模拟量这些传统的信号模块，还有各种网络通信模块、专用的运动伺服控制模块及相应的运动控制指令，为工业控制提供一种非常灵活且完整的控制方案。3.4 气动机械手机械手是一种能自动化定位控制的多功能机器，它可以进行三维运动，每维有两种不同的形式，即升跟降、缩跟伸、回跟转，这样就有 8 种状态，在编写程序的时候就可通过每个位置传感器得到机械手的实时位置。在生产线开始工作以后，首先机械手的初始位置是（回，缩，降） ，之后按顺序动作。3.5 输入输出模块 输入/输出（I/O）模块种类繁多，其中的数字量模块分为交流、直流两大类，本系统采用 16 点阵断型数字量直流输入模块 1756-IB16D 和直流输出模块 1756-OB16D，在面板上对应有 16 个状态指示灯（ST）和 16 个故障指示灯（FLT） 。系统以l#机械手臂的电磁阀作为输出点，在取料至输送 1#传送带的过程中，传感器检测信号作为输入点，输出点 6 个，输入点 10 个，都是
