机械手臂课设说明书.

《机械手臂课设说明书.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械手臂课设说明书.（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、课程设计说明书目录1引言1.2 PLC的简介2.2.1 PLC的产生2.2.2 PLC的定义和特点2.2.2.1 PLC 的定义2.2.2.2 PLC 的特点2.2.3可编程控制器的主要性能指标32.4 PLC系统的组成3.2.4.1 PLC的硬件结构 32.4.2 PLC 的软件3.2.5 PLC的应用领域4.3方案设计6.3.1主程序设计6.3.2公用程序设计 6.3.3自动程序设计7.3.4 手动程序设计 7.3.5自动回原点程序设计8.4心得体会.10参考文献.1.1附录112附录216#课程设计说明书1引言机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。近年来随着工业自动化的发展机械

2、手逐渐成为一门新兴学科， 并得到了较快的发展。机械手广泛地应 用与锻压、冲压、锻造、焊接、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业。特别是 在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中，机械手由于 其显著的优点而受到特别重视。总之，机械手是提高劳动生产率，改善劳动条件， 减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段。国内外都十分重视它的应用和发展。可编程序控制器（PLC）是专为在工业环境下应用而设计的实时工业控制装置。随着微电子技术、自动控制技术和计算机通信技术的飞速发展，PLC在硬件配置、软件编程、通讯联网功能以及模拟量控制等方面均取得了长足的进步，已经成为工厂自动化的标准配置

3、之一 。由于自动化可以节省大量的人力、物力等，而PLC也具有其他控制方式所不具有的特殊优越性，如通用性好、实用性强、硬件配套齐全、编程方法简单易 学，因此工业领域中广泛应用PLC。机械手在美国、加拿大等国家应用较多，如 用果实采摘机械手来摘果实、装配生产线上应用智能机器人等。我国自动化水平 本身比较低，因此用PLC来控制的机械手还比较少。#课程设计说明书2 PLC的简介2.1 PLC的产生1968年美国通用汽车公司（GM ）招标要求：软连接代替硬接线；维护方便； 可靠性高于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；成本低于继电器控制柜；有数 据通讯功能；输入115V;可在恶劣环境下工作；扩展时，原系

4、统变更要少；用户程序 存储容量可扩展到4K。核心思想：用程序代替硬接线，输入/输出电平可与外 部装置直接相联，结构易于扩展 ，这是PLC的雏形。1969年美国DEC公司研制出世界上第一台 PLC（ PDP-14），并在GM公 司汽车生产线上应用成功。2.2 PLC的定义和特点2.2.1 PLC的定义美国电气协会制造商协会 NEMA和国际电工委员会IEC对可编程控制器分 别作了定义：可编程控制器是一种专门用于工业环境的、以开关量逻辑控制为主 的自动控制装置。它具有存储控制程序的存储器，能够按照控制程序，将输入的 开关量（或模拟量）进行逻辑运算、定时、计数和算术运算等处理后，以开关量 （或模拟量）

5、的形式输出，控制各种类型的机械或生产过程。早期的可编程控制器，主要用于开关量逻辑控制，所以称为可编程逻辑控制 器，简称PLC，后来随着计算机计术不断发展，其功能已不仅限于开关逻辑控制， 所以被称之为可编程控制器 PC，但这很容易和个人计算机 PC相混淆，因此， 一般仍把PLC作为可编程控制器的简称。2.2.2 PLC的特点可编程控制器之所以能够得到迅速发展和广泛应用，主要是由于它具有以下 特点：（1） 可靠性高，抗干扰能力强用软件实现大量的开关量逻辑运算，克服 了因继电器触点接触不良而造成的故障； 输入采用直流低电压，更加可靠、安全； 面向工业环境设计，采取了滤波、屏蔽、隔离等抗干扰措施，适应

6、各种恶劣的工 作环境，远远地超过了传统的继电器控制系统和一般的计算机控制系统。（2）编程简单，易于掌握 PLC采用梯形图方式编写程序，与继电器控制 逻辑的设计相似，具有直观、简单、容易掌握等优点。（3）功能完善，灵活方便 随着PLC技术的不断发展，其功能更加完善， 不仅具有开关量逻辑控制功能和步进、计算功能，而且还具有模拟量处理、温度 控制、位置控制、网络通信等功能。既可以单机使用、也可联网运行，既可集中 控制、也可分布控制或者集散控制。而且在运行过程中，可随时修改控制逻辑， 增减系统的功能。（4）体积小、质量轻、功耗低由于采用了单片机等集成芯片，体积小、质量轻、机构经凑、功耗低。2.3可编程

7、控制器的主要性能指标可编程控制器的性能指标有很多，主要有以下几项指标。（1） 输入/输出点数（I/O）I/O点数是指可编程控制器外部输入、输出端 子数的总和。它标志着可以接多少个开关按钮和可以控制多少个负载。（2）存储容量 存储容量是指可编程控制器内部用于存放用户程序的存储 容量。（3） 扫描速度 一般以执行1000步指令所需的时间来衡量，单位为 ms/ 千步，也有以执行一步指令所需来计算，单位us/步。（4）功能扩展能力 可编程控制器除了主模板块之外，通常都可配备一些 可扩展模块，以适应各种特殊功能应用的需要。如 A/D模块、D/A模块、位置 控制模块等。（5） 指令系统 指令系统是指一台可

8、编程控制器指令的总和，它是衡量可 编程控制器功能强弱的主要指标。2.4 PLC系统的组成PLC是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置，其硬件结构上与 微型计算机控制系统相似，也是有硬件系统和软件系统两大部分组成。2.4.1 PLC的硬件结构一套PLC系统在硬件上由以下几部分组成：（1）中央处理器（CPU）与计算机一样，是PLC的核心部件。（2）存储器 PLC配有两种存储器：系统存储器和用户存储器。（3）输入/输出（I/O）接口电路。（4）电源。（5）扩展单元。（6）外部设备。2.4.2 PLC的软件PLC的软件是指PLC所使用的各种程序的集合。它由系统程序（系统软件） 和用户程序（用户软

9、件）组成。（1）系统程序 系统程序包括监控程序，输入译码程序及诊断程序等。（2）用户程序 用户程序是用户根据控制要求，用 PLC的编程语言（如 梯形图）编制的应用程序。2.5 PLC的应用领域目前，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、开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，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、模拟量控制在工业生

10、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（An alog ）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、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。4、过程控制过

11、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。PID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、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

12、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通信及联网随着计算机控制的 PLC的通信功能， 通信非常方便。PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。 发展，工厂自动化网络发展得很快，各 PLC厂商都十分重视 纷纷推出各自的网络系统。新近生产的 PLC都具有通信接口,#课程设计说明书3方案设计3.1主程序设计主程序是整个程序的开始，系统读取的时候一定从主程序开始，至于之后需 执行哪个子程序，都在主程序中体现。SM0.0的常开触点一直闭合，链接公用程 序，公用程序是无条件执行的；在手动

13、控制方式中，I2.0为ON时，其常开触点 闭合，执行 手动”子程序；在回原点控制方式中，I2.1为ON时，其常开触点闭 合，执行 回原点”子程序；在单步、单周期和连续控制方式中，22、23、24并联，其中任何一个为ON时，执行 自动”子程序。主程序下图：3.2公用程序设计公用程序用于处理各种工作方式都要执行的任务，以及不同的工作方式之间相互切换的处理。左限位开关10.4、上限位开关I0.2的常开触点和表示机械手松 开的Q0.1的常闭触点串联接通时，原点条件” M0.5变为ON，机械手处于原点状态，在开始执行用户程序、系统处于手动或自动回原点状态时，初始步对应的M0.0将被置位，为进入单步、单周

14、期和连续工作方式作好准备。 若M0.5为OFF 状态，M0.0被复位，初始步为不活动步，按下启动按钮也不能进入步M2.0，系统不能在单步、单周期和连续工作方式下工作。当系统处于手动工作方式和回原点方式时，必须将单步、单周期以及连续工作方式程序中，除初始步以外的各步对应的存储器位(M2.0M2.7)复位，否则当系统从自动工作方式切换到手动工作方式，然后又返回自动工作方式时，可能会出现同时有两个活动部的异常情况，引起错误的动作。如果不是回原点方式， I2.1的常闭触点闭合，代表回原点中的各步M1.0M1.5复位。在非连续方式，12.4#课程设计说明书的常闭触点闭合，表示连续工作状态的标志M0.7复

15、位。公共程序如下:10.2C11SMQ.1M00MOF1MOOM2.0MDi5#课程设计说明书#课程设计说明书W1.0 H)6M071图2公共程序3.3自动程序设计自动程序（包括单步、单周期和连续）采用起保停电路控制。单周期、连续 和单步工作方式主要用 连续”标志M0.7和 转换允许”标志M0.6来区分，M0.0 表示初始步，M2.0M2.7分别表示下降、夹紧、上升、右行、下降，松开、上升、 左行标志。当系统处于单步工作状态时，I2.2常闭触点断开，只有在每按下一次 启动按钮I2.6，M0.6才能得电一个扫描周期，程序执行一步，以此来实现单步 执行，此时转换不允许。当系统处于连续工作状态时，M0.6始终得电，按下启动按钮I2.6后同时未按停止按钮I2.7之前，连续”标志M0.7始终得电，系统首 先通过M0.0、M0.5、26使M2.0得电，进而开始程序执行，由于 M0.7始终得 电，其常闭触点断开，使得程序执行完一个周期后不在进入初