基于plc机械手控制系统设计

吉林电子信息职业技术学院电气工程系毕业论文基于PLC的气动机械手设计毕业生姓名：指导教师、职称：学号：专业名称：吉林电子信息职业技术学院毕业论文II摘要伴随着机电一体化在各个领域的应用，机械设备的自动控制成分显得越来越重要，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危机生命。因此机械手就在这样诞生了,机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。其中的工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，它的发展是由于其积极作用正日益为人们所认识：它能部分地代替人工操作；能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；能制作必要的机具进行焊接和装配从而大大改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。本设计采用三菱Q系列PLC作为控制机对工业机械手进行控制及监控。关键词：可编程控制器PLC，机械手，气动吉林电子信息职业技术学院毕业论文IIIAbstractFollowstheintegrationofmachineryineachdomainapplication,themechanicaldeviceautomaticcontrolingredientisappearingmoreandmoreimportantly,industrymanipulatorisanewtechnologywhichinthemodernautomaticcontroldomainappears,itsdevelopmentisbecauseitspositiverolewasknowingdaybydayforthepeople:Itcanthepartialzonesforthemanualcontrol;Candefertotheproductioncrafttherequest,followsthecertainprocedure,thetimeandthepositioncompletestheworkpiecethetransmissionandloadingandunloading;Canmanufacturetheessentialmachinesandtoolstocarryontheweldingandtheassemblythusgreatlyimprovesworker'sworkcondition,remarkablyenhancesthelaborproductivity,speedsuprealizestheindustrialproductionmechanizationandtheautomatedstep.ThisdesignusesgrindstheoverseasChineselaborerindustrycontrolcomputertotakeonthepositionmachine,QPLCcarriesonthemonitoringandtheperformancedataasthelowerpositionmachinetofreedomindustriesmanipulatorfilesaway.吉林电子信息职业技术学院毕业论文IV目录第一章绪论................................................................61.1气动机械手概述.......................................................61.2机械手的组成和分类...................................................61.2.1机械手的组成....................................................61.2.2机械手的分类....................................................91.3国内外发展状况......................................................101.4课题的提出及主要任务................................................121.4.1课题的提出.....................................................121.4.2课题的主要任务.................................................13第二章机械手的设计方案...................................................132.1机械手的坐标型式与自由度............................................142.2机械手的手部结构方案设计............................................152.3机械手的手腕结构方案设计............................................152.4机械手的手臂结构方案设计............................................152.5机械手的驱动方案设计................................................162.6机械手的控制方案设计................................................162.7机械手的主要参数....................................................162.8机械手的技术参数列表................................................162.9前法兰式气缸的简介..................................................18第三章手臂伸缩、回转气缸的尺寸设计与校核.................................183.1手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核........................................183.1.2平衡装置......................................................203.2手腕回转气缸的尺寸设计与校核........................................213.2.1尺寸设计......................................................213.2.2尺寸校核......................................................21第四章气动系统设计........................................................224．1气压传动系统工作原理图.............................................22第五章机械手的PLC控制设计................................................24吉林电子信息职业技术学院毕业论文V5.1可编程序控器的简介..................................................245.2PLC的结构，种类和分类..............................................255.3FX2n系列三菱PLC特点...............................................275.4接近开关传感器......................................................285.5I/O接口简介.....................................................295.6行程开关的介绍......................................................305.6.1行程开关的概念................................................305.6.2行程开关的作用及原理..........................................305.7电路的总体设计......................................................305.7.1回路的设计....................................................305.7.2系统输入/输出分布表...........................................315.7．3机械手的程序设计..............................................325.7.4步进电机的运行控制............................................335.7.5各模块的程序设计..............................................34第六章结论.............................................................43结束语.....................................................................44参考文献...................................................................45吉林电子信息职业技术学院毕业论文6第一章绪论1.1气动机械手概述气动机械手由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备.机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用.机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“