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1、仓储单元中仓储单元中 plcplc 对机械手对机械手 的控制的控制专专业业姓姓名名学学号号指导教师指导教师20172017 年年 0404 月月 3030 日日plc 对机械手的控制对机械手的控制新疆工业高等专科学校新疆工业高等专科学校i摘摘要要机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。机械手的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、等机械器件组成；电气方面有交流电机、变频器、传感器、等电子器件组成。该装置涵盖了可编程控制技术，位置控制技术、检测技术等，是机电一体化的典型代表仪器之一。本文介绍的机械手是仓储单元中由 PLC 输出的信号，分别驱动横轴、竖轴变频器，控制机械手横轴和竖
2、轴的精确定位，使得控制机械手对成品进行仓储集装，并且在必要的时候方便进行修改程序，使其完成其他的需要的操作。关键字：机械手关键字：机械手plcplc机电一体化机电一体化plc 对机械手的控制对机械手的控制新疆工业高等专科学校新疆工业高等专科学校iiAbstractIndustrial robot manipulator is in the system of the traditional taskactuators, is one of the key components of the robot. Mechanical structureof the manipulator a ball
3、 screw, slider bar, machinery parts; Electricalmotor, inverter with exchange, sensors, and other electronic parts. Thedevice covers the PLC technology, the position control technology,detection technology, electromechanical integration is the typicalrepresentative of one of the instrument. This pape
4、r introduces themanipulator is storage unit by PLC output signal, which is driven shaftaxis horizontal axis, frequency converter, control the horizontal axisof the vertical axis of the robot and precise positioning, and make thecontrol to the product manipulator storage container, and when necessary
5、to modify the program convenient, make its complete the need of otheroperations.Key Word: mechanical armPLCElectromechanical integrationplc 对机械手的控制对机械手的控制新疆工业高等专科学校新疆工业高等专科学校iii目目录录摘要.iAbstract.ii第 1 章 绪论1 1.1 本课题的意义1 1.2 本论文的主要内容1第 2 章 Plc 的概述2 2.1 Plc 的工作原理.2 2.2 Plc 的应用.3 2.3 Plc 的发展趋势.4第 3 章 Plc
6、 的编辑语言6 3.1 Plc 功能块图编辑语言.6 3.2 Plc 的梯形图编辑语言.7第 4 章 Plc 对机械手的控制9 4.1 机械手9 4.2 Plc 对机械手的控制.11第 5 章 论文小结20致谢21参考文献22plc 对机械手的控制对机械手的控制新疆工业高等专科学校新疆工业高等专科学校i第第 1 章章 绪绪论论1.1 本课题的意义本课题的意义现代的科技发展的越来越快，自动化水平越来越高，因此，将人们从繁重的劳动中解放出来，使用自动控制的工业机械手也越来越有必要。工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术， 是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物， 并以成为现代机械
7、制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。因此，机械手的控制也就成为了一项比较重要的研究课题。现阶段的机械手的控制选用了新型的可编程逻辑控制器进行控制， 使得人力资源大大的节约下来，同时也可以避免在危险的工作环境下的人员伤亡。本论文的主要目的就是针对此种可编程逻辑控制器对机械手的控制， 即可编程逻辑控制器如何实现机械手的运动。1.2 本论文的主要内容本论文的主要内容
8、本论文的主要内容分为两个大的部分。第一部分的内容主要是讲述 plc 的基础知识。该部分的内容先是讲述了 plc的工作原理以及他的应用，再讲述了 plc 的基础编程知识。此部分的内容主要是为下文的内容作铺垫。第二部分的内容主要内容是 plc 对机械手的控制。本论文以仓储单元中的机械手的控制为依据，讲述 plc 是如何实现对机械手的控制。plc 对机械手的控制对机械手的控制新疆工业高等专科学校新疆工业高等专科学校2第第 2 章章 Plc 的概述的概述2.1 Plc 的工作原理的工作原理PLC 是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在 PLC 运行时，CPU 根据用户按控制要求编制好并存于
9、用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作，如图2-1。 【1】图 2-1 plc 的扫描过程PLC 的扫描一个周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。 【2】PLC 在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。PLC 在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后
10、顺序扫描执行每条指令，执行的结果再写入输出状态寄存器中， 输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。plc 对机械手的控制对机械手的控制新疆工业高等专科学校新疆工业高等专科学校3输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中， 并通过一定的方式 （继电器、 晶体管或晶闸管） 输出，驱动相应输出设备工作。2.2 Plc 的应用的应用目前，PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。1)1)开关量的逻辑控制开关量的逻辑控制这是 PLC 最基本、最广泛
11、的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、 顺序控制， 既可用于单台设备的控制， 也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。2)2)模拟量控制模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。 为了使可编程控制器处理模拟量， 必须实现模拟量 （Analog）和数字量（Digital）之间的 A/D 转换及 D/A 转换。PLC 厂家都生产配套的 A/D和 D/A 转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。3)3)运动控制运动控制PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来
12、说，早期直接用于开关量 I/O 模块连接位置传感器和执行机构， 现在一般使用专用的运动控制模块。 如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC 厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。plc 对机械手的控制对机械手的控制新疆工业高等专科学校新疆工业高等专科学校44)4)过程控制过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC 能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID 调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型 PLC 都有 PID 模块，目前许多小型 PLC也具有此功能模块。PI
13、D 处理一般是运行专用的 PID 子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。5)5)数据处理数据处理现代 PLC 具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。6)6)通信及联网通信及联网PLC 通信含 PLC 间的通信及 PLC 与其它智能设备间的通
14、信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各 PLC 厂商都十分重视 PLC 的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。 新近生产的 PLC 都具有通信接口， 通信非常方便。 【3】2.3 Plc 的发展趋势的发展趋势随着 PLC 技术的推广、应用，PLC 将向两个方面发展：一方面向着大型化的方向发展，另一方面则向着小型化的方向发展。PLC 向大型化方向发展，主要表现在大中型 PLC 高功能、大容量、智能化、网络化发展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模、复杂系统进行综合的自动控制。plc 对机械手的控制对机械手的控制新疆工业高等专科学校新疆工业高等专科学校5PLC 向小型化方向发展
15、，主要表现在下列几个方面：为了减小体积、降低成本， 向高性能的整体型发展； 在提高系统可靠性的基础上， 产品的体积越来越小，功能越来越强；应用的专业性，使得控制质量大大提高。另外，PLC 在软件方面也将有较大的发展。系统的开放使第三方的软件能方便地在符合开放系统标准的 PLC 上得到移植。除了采用标准化的硬件外，采用标准化的软件也能大大缩短系统开发周期；同时，标准化的软件由于经受了实际应用的考验，它的可靠性也明显提高。总之，PLC 总的发展趋势是：高功能、高速度、高集成度、容量大、体积小、成本低、通信联网功能强。【4】plc 对机械手的控制对机械手的控制新疆工业高等专科学校新疆工业高等专科学校
16、6第第 3 章章 Plc 的编辑语言的编辑语言3.1 Plc 功能块图编辑语言功能块图编辑语言功能块图编程语言采用功能模块便是所具有的功能， 不同的功能模块具有不同的功能。功能模块用矩形来表示，每一个功能模块的左侧有不少于一个的输入端，右侧有不少于一个的输出端。功能模块的类型名称通常写在快内，其输入输出名称写在快内的输入输出点对应的地方。功能模块基本上分两类：基本功能模块和特殊功能模块。基本功能模块如AND，ORXOR 等等。特殊功能模块如 ON 延时，脉冲输出，计数器等等。功能模块编程语言具有以下特点：1) 以功能模块为单位，从控制功能入手，是控制方案的分析和理解变得容易;2) 功能模块用图形化的方式描述功能，较直观易掌握，方便组态，易操作，是有发展前途的一种编程语言；3) 对较复杂系统，由于控制功能关系能够比较清晰的描述，因此缩短了编程和调试时间；因为每一个功能模块要占用一定程序储存空间，对功能块的执行需要一定的执行时间，因此，这种语言在大中型可编程控制器和分散控制系统中应用较广泛。plc 对机械手的控制对机械手的控制新疆工业高等专科学校新疆工业高等专科学校7一个简单的功能模块图如
