工业机械手控制课程设计

------学院PLC控制课程设计题目:工业机械手控制专业：机电一体化技术班级：机电班学号：姓名：指导老师：2015年月日摘要可编程逻辑控制器PLC于70年代产生于美国。1969年，美国数字设备公司(BEC公司)，研制出了第一台可编程控制器PDP-14,在美国通用公司的生产线上试用成功，并取得了满意的结果，可编程控制器由此产生。可编程控制器自问世以来，发展极为迅速。1971年，日本开始生产可编程控制器，1973年，欧洲开始生产可编程控制器。到现在世界各国的一些著名电器工厂几乎都在生产可编程控制器装置，可编制控制器已作为一个独立的工业设备被列入生产中，成为当代电控装置的主导。早期的可编程控制器主要有分立元件和小规模集成电路组成，它采用了一些计算机技术，但简化了计算机的内部电路，对工业现场环境适应性较好，指令系统简单一般只具有逻辑运算的功能。随着微电子技术和集成电路的发展，特别是微处理器和计算器的迅速发展，在20世纪70年代中期，美‘日德等国的一些厂家在可编程控制器中开始更多的引入微机技术，微处理器及其他大规模集成电路芯片成为其核心部件，使可编程控制器的性能价格比产生了新的突破。现在的可编程控制器都采用了微处理器（CPU),只读存储器（ROM）随机处理器（RAM）或是单片机作为作为其核心。近来，可编程控制器的发展更为迅猛，更新换代周期大约为3年左右，其结构不断改进，功能日益增强，性能价格比越来越高。展望未来，可编程控制器在规模和功能上将向两大方向发展一方面大型可编程控制器不断高速，大容量和高功能方向发展。另一方面，发展简易经济的超小型可编程控制器，以适应单机控制，小型自动化的需要。关键词：集成电路、单片机、自动化目录前言..........................................................................1第一章工业机械手的意义.........................................................2第二章工业机械手的用途和现状...................................................32.1工业机械手的用途........................................................32.2工业机械手的现状........................................................4第三章PLC的应用和任务分析....................................................83.1PLC应用...............................................................83.2任务分析................................................................9第四章机械手臂控制的硬件部分..................................................104.1I/O分配................................................................104.2工业机械手接线图.......................................................11第五章机械手臂的软件部分.....................................................125.1工业机械手流程图.......................................................125.2工业机械手梯形图.......................................................135.3工业机械手助记符.......................................................14总结...........................................................................15参考文献.......................................................................161前言可编程控制器是以微处理器为核心，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置。经过30多年的发展，在工业生产中获得极其广泛的应用。目前，可编程控制器成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置之一，居工业生产自动化三大支柱（可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造）的首位。由于早期的可编程控制器主要是用来替代接触器—继电器控制系统，因此功能较为简单，只能进行开关量逻辑控制，称为可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC）。随着微电子技术、计算机技术和通信技术的发展，20世纪70年代后期微处理器被用作可编程控制器的中央处理单元（CentralProcessingUnit，CPU），从而大大扩展了可编程控制器的功能，除了进行开关量逻辑控制外，还具有模型控制、高速计数、PID回路调节、远程I/O和网络通信等许多功能。1980年，美国电器制造商协会正式将其命名为可编程控制器（ProgrammableLogicController，PLC）。2第一章工业机械手的意义工业机械手的意义如下：1、以提高生产过程中的自动化程度2、以改善劳动条件，避免人身事故3、可以减轻人力，并便于有节奏的生产综上所述，有效的应用机械手，是发展机械工业的必然趋势。机械手臂是具有模仿人类手臂功能并可完成各种作业的自动化设备，这种机器人系统有多关节连结并允许在平面或三度空间进行运动或使用线性位移动。构造上由机械主体、控制器、伺服机构和感应器所组成，可以根据产品的不同设置一定的指定动作。机器人的运作由电动机驱动移动一只手臂，张开或关闭一个夹子的动作，并精确的回馈至可编程逻辑的控制器。这种自动装置机械手，以完成“腕部以及手部”的动作为主要素求，可以由熟练的操作者将作业顺序输入后，就能依样照作并且反复完成无数次的的正确规律运作。也就是说在经过最初的调试后，有不换产品的情况下，机械手可以一直不停的工作。3第二章工业机械手的用途和现状2.1工业机械手的用途用机械手不仅可以提高产品质量，更可以节省人工，提高生产效率，而且在有些人不能使用人工的作业环境下工业机器人就能帮作业。当人还有很多方面是我们必须使用机械手来帮我们完成的，安全性高。使用人手进和模内取产品，如果注塑机故障或误按键造成合模，有夹伤工人手之危险，使用机械手确保安全。节省人工。机械手取出产品放置在输入带或承接台上，只需一人看管或一人同时看两台甚至更多台注塑机，可节省人工，做成自动流水线更能节省厂地，所这整厂规划更小更紧凑精致。提高效率和品质。如一成型周期为30秒，人工取出时间为6秒，机械手取出为1.5秒的15千瓦的120吨注塑机，人工取出产品一个班8小时来计算可以成型800模，使用机械手可提高到915模，生产效率提高了14%,8小时注塑机用电量为120度(以千瓦每小时1度电计算)便用机械手后用电量节省120*14%=17度。延长注塑机的使用寿命。人员取出产品需要频繁的开关安全门，会造成注塑机某些部件寿命减短甚至于损坏，影响生产。使用机要手则不需要频繁的开关安全门。降低产品不良率。刚成型产品还有未完全冷确，存在余温人手取出会造成手痕且人工取出用力不均取出产品存在不均的变型。机械手采用无纹吸具抱具用力均匀使之产品质量大有提升。预防模具损坏。人员有时会忘了取出产品，合模会造成模具损坏，机械手若未取出产品，会自动报警停机，绝对不会伤到模具。节省原料，降低成本。人员取出时时间不定，会造成产品缩水、变型（料管若过火。需重新注塑会浪费原料）因机械手取出时间固定，所以品质稳定。节省人工。使用机械手，水口与产品可自动分开放置。不需要再挑选，可节省人工，若用随机粉碎自动抽到料桶内，可更节省时间和原料。优质客户也希望选择有机械手的注塑厂家合作，使用机械手很大程度上克服了人工4的惰性可准确算出日产量与交期。使用机械手可增加企业的竟争力，更是一未来最大的趋势。市场是的焊机机器人多种多样，焊机产品没有100也有50之多，但是为什么OTC焊机、OTC机器人能够占领焊接市场，为众多商家购买使用，这和器独有的技术优势是分不开的。首先OTC机器人的控制箱，基于OS系统的机器人软件，可以在机器人控制箱内进行所有的有关操作，对各种应用功能都能适应。还有就是PC上的操作性能非常优良，保养工作也比较高效，同时利用先进的PLC功能。2其次对于弧焊机器人机器人来说，装置更加优良a、电缆内藏机器人。由于同轴电缆内藏于机器人本体中，避免了与工件及夹具的干涉。b、机器人RS（回抽丝起弧）功能。使用机器人的自动化焊接生产线上影响生产性的一个重要现象是临时停止，而影响这一现象原因是起弧不良。而OTC机器人在使用伺服送丝装置时就开发了RS功能。c、焊接电源的控制。OTC机器人在焊接电源上使用了CAN通信技术，而CAN具有高反应性和高可靠性，且同时具有高耐温性和抗干扰性。最后，点焊机机器人利用RH的控制特性，具有以下的几个特点：掌握能量状态，减少点焊火花；即使使用已消耗的电极也能得到最佳的打点；能够减少由于间隙引起的打点不良；能够减少由于分流引起的打点不良；即使连续打点也没有不必要的电耗；由于连续打点的增加，延长了电极修磨器的刀片的寿命。OTC焊机、焊接机器人在市场上的应用非常广泛，这些都是与其优良的技术，先进的科技是分不开的，也是OTC机器人、OTC焊机在市场上取得优良成绩的原因。2.2工业机械手的现状机械手是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。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，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。2.2.1历史由来5它是在早期出现的古代机器人基础上发展起来的，机械手研究始于20世纪中期，随着计算机和自动化技术的发展，特别是1946年第一台数字电子计算机问世以来，计算机取得了惊人的进步，向高速度、大容量、低价格的方向发展。同时，大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展，又为机器人的开发奠定了基础。另一方面，核能技术的研究要求某些操作机械代替人处理放射性物质。在这一需求背景下，美国于1947年开发了遥控机械手，1948年又开发了机械式的主从机械手。机械手首先是从美国开始研制的。1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手铆接机器人。作为机器人产品最早的实用机型（示教再现）是1962年美国AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。这些工业机器人主要由类似人的手和臂组成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。2.2.2构成机械手主要由手部、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