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1、本科毕业设计（论文）说明书 工业机器人的电控系统设计与实现 学 院 机械工程学院 专业班级 09机械工程及自动化6班 学生姓名 学生学号 指导教师 提交日期 2013 年 5月 29 日 III摘 要本研究课题是基于应用在汽车物流实验当中的四轴工业机械手，电控系统采用了固高公司的GUC系列工控机作为上位机，并采购了台达伺服驱动器作为下位机，围绕着上下位机，结合各相关电控元件，从中配置台达伺服驱动器与固高工控机的参数，搭建起整套电控系统。本课题主要介绍台达驱动器的调试配置和固高一体机的调试配置，确定GUC-400-EXX-M01-L3型号的GUC 运动控制器的接口定义并设计和制作通用端子板，再结
2、合各相关的电控元件，搭建起整套电控系统，从而配置台达伺服驱动器和固高工控机的参数。然后再通过通信电缆的参数配置，尤其电子齿轮比的设置，来实现上下位机的联调。目前工业机器人技术已成为世界各发达国家竞相发展的高技术，其发展水平已成为衡量一个国家技术发展程度的重要标志之一。工业机器人技术研究、制造和应用的水平从一个侧面表现了国家的科技水平和经济实力，因而受到各国的重视。关键词：工业机械手，上下位机，电控系统IAbstractIn this paper, multivariable predictive control algorithm and its application to the cont
3、rol of the environmental test device are introduced particularly. The temperature and humidity control system of the environmental test device is characterized as long time delay and severe coupling. Therefore, the routine PID control effect is unsatisfactory. In this case, the simulation of the tem
4、perature and humidity control of the environmental test device based on multivariable predictive control algorithm is made.Currently the robot technique has become the high technique that each flourishing nation in world develops competitively, the level of development has become one of the importan
5、t markings that measure a national technique development degree. The robot technique research, manufacturing and applied levels are from a side token the level of the science and technology and economic powers of the nation, as a result it was subjected to the value of all countries. Key wards: weld
6、ing robot, arm, wrist, harmonic reducer , AC servo motor 目录摘 要IAbstractII第一章 绪 论11.1 选题背景11.2 国内外形势11.3 主要研究工作11.4 本文安排2第二章 台达驱动器的调试配置32.1 台达驱动器的电路搭建32.2 台达驱动器的参数配置52.2.1 面板显示及操作52.2.2 参数设定流程62.2.3 状态显示72.2.4 异常状态记录显示操作92.3 寸动模式的调试（即空载JOG测试）102.4 单机软件应用界面的调试122.5 本章小结14第三章 固高一体机的调试配置153.1 固高一体机的电路搭建
7、153.1.1 电机控制系统的基本组成153.1.2 GUC 运动控制器电源连接图163.1.3 专用输入、输出连接方法163.1.4 编码器输入连接方法173.1.5 控制输出信号连接方法183.1.6 通用数字量输入/输出连接方法203.1.7 模拟量输入连接方法213.2 固高一体机的参数配置213.2.1 Demo 介绍213.2.2 控制器配置223.2.3 运动控制功能的测试233.2.4 IO 功能的测试243.3 本章小结25第四章 固高一体机的通用端子板274.1 通用端子板的设计274.1.1 输出信号的控制284.2 通用端子板的原理图284.3 通用端子板的技术参数29
8、4.3 本章小结30第五章 配置上下位机的通信参数315.1 搭建电控柜的电控系统315.1.1 外部电源315.1.2 电控系统原理图325.2 上下位机联调325.2.1 通信电缆的参数325.2.2 电子齿轮比375.2.3 检出器输出脉冲设定395.2 本章小结39结论40参考文献42附录43致谢4645第一章 绪论第一章 绪 论1.1 选题背景工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人，是一种能自动定位、可重复编程、多功能、多自由度的操作机。它能搬运材料、零件或加持工具，广泛应用在人在工业生产中，能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业。本
9、研究课题背景是建立在广州学院机器人应用研究所所研发出的四轴工业机械手，并将其应用在汽车物流实验室的教学实验当中。工业机器人在许多生产领域的使用实践证明，它在提高生产自动化水平，提高劳动生产率和产品质量以及经济效益，改善工人劳动条件等方面，有着令世人瞩目的作用，引起了世界各国和社会各层人士的广泛关注。在新的世纪，工业机器人必将得到更加快速的发展和更加广泛的应用。1.2 国内外形势随着工业机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能化水平的提高，机器人的应用范周还在不断地扩大，已从汽车制造业推广到其他制造业，进而推广到诸如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统维护维修机器人等各种非制造行业。此外，在国防
10、军事、医疗卫生、生活服务等领域机器人的应用也越来越多，如无人侦察机(飞行器)、直角坐标机器人、医疗机器人、家政服务机器人等均有应用实例。机器人正在为提高人类的生活质量发挥着重要的作用。鉴于此，工业机器人可以说是节约劳动生产力，提高产量的尤物，是人类机械化提高的一个重要标志。和计算机、网络技术一样，工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。我国工程机械行业应用工业机器人较晚，目前处于引进消化阶段。为了适应工业生产系统向大型、复杂、动态和开放方向发展的需要，国际机器人界都在加大科研力度对机器人技术进行深入研究。从工业机器人技术发展趋势看，智能化控制技术将是工业机器人技术发展的主要方向
11、。1.3 主要研究工作通过收集资料熟读台达交流伺服驱动器的产品说明书，进行电路搭建和调试配置。然后熟读固高一体机的产品说明书，进行电路搭建和调试配置。然后根据动作要求绘制固高一体机的通用输入及通用输出端子板。之后再结合上下位机，设计电控柜的电控原理图。最后通过配置上下位机的通信参数，搭建电控系统。另外，还要翻译一篇与论文相关的外文资料。1.4 本文安排 这次课题的研究主要分七个阶段完成。第一阶段（2013.1.12前）是查阅设计相关资料和文献，完成开题报告。第二阶段（2013.3.8前）是确定方案，完成台达驱动器的电路搭建、参数配置、寸动模式的调试和单机软件应用界面的调试。第三阶段（2013.
12、4.19前）是完车成高一体机的单路搭建和参数配置，绘制固高一体机的通用输入及通用输出端子板。第四阶段（2013.5.10前）是结合上下位机，设计电控柜的电控原理图；配置上下位机的通信参数，搭建电控柜的电控系统。第五阶段（2013.5.18前）是进行上下位机联调，翻译有关英文资料，撰写毕业设计论文。第六阶段（2013.5.25前）是毕业论文定稿，整理、完善毕业设计，答辩资格审查。第七阶段（2013.6.1前）是完成毕业设计答辩。第二章 台达驱动器的调试配置第二章 台达驱动器的调试配置本研究课题是基于应用在汽车物流实验当中的四轴工业机械手，电控系统采用了固高公司的GUC系列工控机作为上位机，并采购
13、了台达伺服驱动器作为下位机，围绕着上下位机，结合各相关电控元件，从中配置台达伺服驱动器与固高工控机的参数，搭建起整套电控系统。2-1 电控系统原理图工业机器人的电控系统设计与实现必须考虑以下方面的要求：（1）系统优越性：系统结构清晰，安装、操作简单，适用于各类使用环境，系统运行稳定性好。（2）时效性：实时监控伺服驱动器和马达的运行状况。（3）准确性：系统定位准确，偏差小，以达到较高的精度要求。2.1 台达驱动器的电路搭建台达驱动器的电路是由控制电路和主回路组成。主电路：由三角插头接通交流电源220V主控开关交流接触器主触头交流伺服驱动器交流伺服电机。控制回路：由三角插头电源（接通交流电源220
14、V）的火线（L线）主控开关急停开关停止按钮（常闭开关按钮）启动按钮（常开开关按钮）交流接触器线圈三角插头的零线（N线）。图2-2 台达驱动器的电路原理图电路工作原理如下：当电机M要运行时，合上主控开关，按下启动按钮SB2，交流接触器KM通电并自锁，此时交流接触器主触头接通，交流伺服驱动器上电驱动电机M正常运行。当电机M要停止运行时，按下停止按钮SB1，交流接触器KM断电，交流接触器主触头断开，交流伺服驱动器断电，电机M停止运行。当出现故障或其他紧急情况是，可按下急停开关，控制回路立马断电，电机M紧急停止。图2-3 台达驱动器的电路实物图连接控制电路的优点：（1）假如不连接控制电路，单靠主控开关或刀闸开关来控制，在线路连接比较远时，控制很不方便。（2）在停电时，主控开关或刀闸开关
