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1、搬运机械械手的PPLC控控制系统统设计摘 要要随着工业业自动化化的普及及和发展展，控制制器的需需求量逐逐年增大大，搬运运机械手手的应用用也逐渐渐普及。其主要在在汽车，电电子，机机械加工工、食品品、医药药等领域域的生产产流水线线或货物物装卸调调运,可可以更好好地节约约能源和和提高运运输设备备或产品品的效率率，以降降低其他他搬运方方式的限限制和不不足，满满足现代代经济发发展的要要求。首先研究究机械手手组成结结构、工工作原理理和控制制要求。机械手主要由两个步进电机来实现机械手的左移右移和上升下降运动，一个交流电动机控制搬运机械手的正反转运动。搬运机械手的动作转换主要由设置在各个不同部位的行程开关产生
2、的通断信号传输到PLC中进行控制，从而实现本机械手的精确定位。其动作过程包括：下降、夹紧、上升、正转、右移、下降、放松、上升、左移、逆转；其操作方式包括：回原点、手动、单周期、连续四种方式来满足生产中的各种操作要求。其次确定了机械手运动形式，设计了机械手主要的组成机构，对搬运机械手运动控制进行了总体方案设计。提出了机械手的PLC控制系统，并选取了合适的PLC、扩展模块型号，绘制了搬运机械手输入输出接线图、电气接线图。根据机械械手的工工作流程程制定了了可编程程序控制制器的控控制方案案，设计计了机械械手工作作时的梯梯形图,在实验验室进行行了程序序的调试试、运行行。关键词：搬运机机械手，可可编程逻逻
3、辑控制制器，步步进电机机Handdlinng MManiipullatoorss PLLC CConttroll Systtem DesiignABSTTRACCTWithh thhe ppopuularrizaatioon aand devveloopmeent of inddusttriaal aautoomattionn, tthe conntroolleer ddemaand is inccreaasinng yyearr byy yeear, annd tthe hanndliing robbot apppliccatiionss arre bbecoominng mmoree co
4、ommoon. Itss maain in thee auutommotiive, ellecttronnicss, mmachhiniing, foood, meediccinee annd ootheer aareaas oof pprodducttionn liiness orr caargoo trranssporrtedd, ccan be bettterr too saave eneergyy annd tto iimprrovee thhe eeffiicieencyy off thhe ttrannspoort equuipmmentt orr prroduuctss, inn
5、 orrderr too reeducce tthe limmitaatioons andd shhorttcomminggs oof tthe othher hanndliing metthodds,mmeett mooderrn tthe reqquirremeentss off ecconoomicc deevellopmmentt.Firsst, we stuudy thee roobott sttruccturre, worrkinngprrincciplle aand conntrool rrequuireemennts. Maanippulaatorr byy twwo sste
6、ppperr mootorrs tto tthe robbots lleftt riightt annd uup aand dowwn mmoveemennt, an AC mottor conntrool hhanddlinng rroboot rreveersiing movvemeent. Haandllingg roobott acctioon cconvverssionn seet iin ddifffereent parrts of thee trrip swiitchh offf ssignnalss trranssmitttedd too thhe PPLC conntrool
7、, in ordder to achhievve tthe preecisse pposiitiooninng oof tthe robbot. Itts ccourrse of acttionn, iinclludiing: drrop, cllamppingg, rrisee, tturnningg, moovess riightt, ddropp, rrelaax, risse, moovess leeft, reeverrse; itts mmodee off opperaatiooninncluudinng: hommingg, mmanuual, siinglle ccyclle,
8、 conntinnuouus ffourr waays to meeet tthe prooducctioon aa vaarieety of opeerattingg reequiiremmentts. Seccondd, ddeteermiinetthe forrm oof mmoveemennt oof tthe robbot, deesiggn tthe robbot maiin cconsstittuennt bbodiies, annd ddesiign thee haandllingg roobott mootioon cconttroll off thhe ooverralll
9、 prrogrram. Puut fforwwardd thhe mmaniipullatoor oof PPLC conntrool ssysttem, annd sseleect thee appproopriiatee PLLC eexpaansiion moddulee moodell, ddraww a hanndliing robbot inpput andd ouutpuut wwiriing diaagraam, eleectrricaal wwiriing diaagraam.Baseed oon tthe worrkfllow of thee roobott coontrr
10、ol proograam oof tthe proograammaablee loogicc coontrrolller, wee deesiggn aa roobott woork laddderr, aand debbug runn inn thhe llaboorattoryy.Key worrds：Hanndliing mannipuulattor,proograammaablee loogicc coontrrolller, stteppper mottor目 录录摘要IABSTTRACCTII第1章绪绪论11.1 题目的的背景和和意义111.2 题目研研究现状状概述111.3 本论
11、文文研究内内容3第2章搬搬运机械械手工作作原理552.1 搬运机机械手的的组成552.2 搬运机机械手的的动作流流程62.3 搬运机机械手结结构与驱驱动72.3.1 搬搬运机械械手结构构82.3.2 搬搬运机械械手驱动动9第3章搬搬运机械械手整体体方案设设计1113.1 搬运机机械手执执行机构构设计1123.1.1 手手爪结构构设计1123.1.2 臂臂部结构构设计1123.1.3 底底盘结构构设计1133.1.4 整整体结构构设计1143.2 搬运机机械手驱驱动系统统设计1143.2.1 步步进电机机的特点点153.2.2 步步进电机机及驱动动器的选选取1663.2.3 步步进电机机驱动器器
12、接线图图163.3 搬运机机械手控控制系统统设计1173.3.1 PPLC的的工作过过程1773.3.2 PPLC的的工作方方式1883.3.3 PPLC的的选型1193.3.4 II/0点点分配2213.4 PLCC控制系系统硬件件233.4.1 主主电路接接线图2233.4.2 PPLC I/OO接线图图24第4章搬搬运机械械手软件件设计2254.1 PLCC编程软软件STTEP77-Miicroo/Wiin322简介2554.2 梯形图图的总体体设计2264.3 PLCC程序模模块介绍绍274.3.1 公公用部分分程序2274.3.2 自自动操作作程序2294.3.3 手手动操作作程序3
13、304.3.4 回回原点程程序3004.4 控制步步进电机机脉冲产产生子程程序3004.5 对旋转转编码盘盘计数子子程序和和中断程程序3114.6 程序调调试333第5章结结论36参考文献献37谢辞388第一章绪绪论1.1题题目的背背景和意意义机械手臂臂（robbotiic aarm）是是具有模模仿人类类手臂功能能并可完完成各种种作业的的自动控控制设备备，这种种机器人人系统有有多关节节连结并并节允许许在平面面或三度度空间进进行运动动或使用用线性位位移移动动。构造造上由机机械主体体、控制制器、伺服机机构和感应器器所组成成，并由由程式根根据作业业需求设设定其一一定的指指定动作作。机器器人的运运作由
14、电电动机驱驱动移动动一只手手臂，张张开或关关闭一个个夹子的的动作，并并精确的的回馈至至可编程程逻辑的的控制器器（PLCC）。这种种自动装装置机械械以完成成“腕部以以及手部部”的动作作为主要要素求，可可以由熟熟练的操操作者将将作业顺顺序输入入后，就就能依样样照作并并且反复复完成无无数次的的的正确确规律运运作。在工业生生产和其其他领域域内，由由于工作作的需要要，人们们经常受受到高温温.腐蚀蚀及有毒毒气体等等因素的的危害，增增加了工工作人员员的劳动动强度，甚甚至威胁胁到健康康和生命命安全。由于以上上问题，人人们需要要一种可可以替代代人类在在恶劣的的环境中中进行作作业的装装置，同同时随着着社会的的进步
15、，工工业自动动化产品品的性能能日益提提高，而而电子元元器件也也因技术术的迅速速发展而而大幅减减低，因因此机械械手这种种装置便便应运而而生了，它它可以在在一定程程度上替替代人员员在恶劣劣环境中中工作，不但减轻了工人的劳动强度，还大大提高了劳动生产率。自从机器器手臂技技术开始始发展，在在19880年代代机器手手臂已成成功的应应用于汽汽车制造造业等产产业，在在机械人人技术领领域是应应用范围围最广泛泛的自动动化机械械装置，而而许多工工业危险险之组装装、喷漆漆、焊接接、高温温铸锻等等繁重工工作，皆皆能以机机器手臂臂取代人人工作业业。44目前前机械手手臂在机机器人技技术领域域中得到到最广泛泛实际应应用的自自动化机机械装置置，除了了主要用用于工业业制造上， 商业农业业、医疗救援援、娱乐乐服务、军事安保甚至在太空探索等领域都可以发现其应用装置。机械手是是在第二二次世界界大战期期间发展展起来的的，始于于40年年代的美美国橡树树领国家家实验室室的搬运运核原料料的遥控控机械手手的研究究，它是是一种主主从性的的控制系系统。119588年美国国联合控控制公司司研制出出第
