基于PLC的工业机械手控制系统设计 - Copy.doc

中南大学网络教育学院专科毕业大作业  摘 要 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、搬运、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。 本设计实现了机械手在搬运装配线上，通过S7-200PLC控制机械手完成从A传送带搬运物件至B传送带中，然后进入下一个工作流程。机械手的上升/下降和左转/右转的执行，分别由双线圈二位电磁阀控制气缸的运动实现；夹紧/放松则是由单线圈的二位电磁阀控制气缸的运动实现。 【】 目 录 第1章 绪 论 1 1.1 综合训练的目的和意义 1 1.2 综合训练研究的内容 1 第2章 机械手和PLC 2 2.1 机械手 2 2.1.1 机械手的概述 2 2.1.2 机械手的应用 2 2.1.3 机械手的应用意义 3 2.2 PLC 4 2.2.1 PLC的基本概念 4 2.2.2 PLC的组成 4 2.2.3 PLC的主要特点 6 2.2.4 PLC的工作原理 7 2.2.5 PLC的应用领域 7 第3章 机械手控制系统的设计 9 3.1 机械手控制系统构件概述 9 3.2 系统控制对象及工艺过程 10 3.3 控制要求 12 3.4 方案选择及系统配置 12 3.5 PLC的硬件设计 13 3.5.1 PLC的选型 13 3.5.2 I/O的资源配置 14 3.5.3 PLC的接线图 15 3.6 系统软件设计 16 3.6.1 顺序功能图 16 3.6.2 全程序OB1 18 3.6.3 公用程序 19 3.6.4 手动程序 20 3.6.5 自动程序 21 3.6.6 回原点程序 26 第4章 系统程序调试 29 4.1 控制系统的程序调试步骤 29 4-2 调试过程中注意的事项 29 4-3 系统中调试结果 29 第五章 结束语 32 参考文献 33 致谢 34 第1章 绪 论 1.1 综合训练的目的和意义 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。本次课题设计的机械手就是通过PLC来实现自动化控制的。通过此次设计可以更进一步学习PLC的相关知识，了解世界先进水平，尽可能多的应用于实践。 1.2 课题研究的内容 本综合训练研究的是基于PLC的机械手模型控制系统的设计，包括硬件的设计和软件的设计。通过设计编写PLC程序实现机械手模型控制系统的自动控制。 第2章 机械手和PLC 2.1 机械手 2.1.1 机械手的概述 它能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。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。 机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度。 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，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。 2.1.2 机械手的应用 在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效办法，程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效解决多品种小批量生产自动化的重要办法。 但除切削加工本身外，还有大量的装