PLC控制机械手设计

毕业论文（设计）论文（设计）题目：PLC控制机械手的设计姓名李自杰学号10050303050院系机电工程学院专业机电一体化技术专业年级10机电三班指导教师年月日目录摘要.................................................1ABSTRACT.............................................2第1章：绪论.........................................31.1机械手的应用概况...............................31.2机械手的应用意义..............................31.3机械手的分类...................................41.4机械手国内外的发展趋势及方向...................4第2章：机械手PLC控制方面的简介......................62.1可编程控制器简介...............................62.2PLC的工作原理.................................62.3可编程控制器PLC的优点.........................7第3章机械手工作原理...............................93.1驱动方式的选择.................................93.2机械手动作原理及示意图........................113.3机械手动作过程................................123.4控制要求......................................133.5机械手操作方式................................15第4章PLC选型及输入/输出端子地址分配...............17第5章PLCI/O地址、内部辅助继电器分配表............18第6章PLC的程序设计................................196.1程序整体结构..................................196.2实现单操作动作的程序..........................206.3自动操作程序..................................21结论................................................32致谢................................................33参考文献............................................34新乡学院专科毕业论文（设计）1摘要工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业在构造和性能上兼有人和机器各自的优点尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力在国民经济领域有着广泛的发展空间。机械手在工业生产中得到广泛的应用,传统工艺中采用继电器控制时,需要的继电器多,接线复杂,因此故障多,维修困难,费时费工,不仅加大了成本,而且影响设备的工效。本文介绍了用德国西门子公司生产的S7-200系列可编程控制器,根据机械手的运动规律:左/右、上/下、夹/松等进行软件编程。实现了手动操作,即:用按钮操作,对机械手的每一种运动单独进行控制;自动操作包括单步、单周期和连续操作。另外,对右工作台有工件的特殊情况进行了处理。采用梯控制直观易懂,为电气人员所熟悉;采用PLC控制使接线简化,安装而且保证了运行的可靠性，减少维修量，提高功效。关键词:可编程控制器PLC;继电器;机械手新乡学院专科毕业论文（设计）2ABSTRACTThemechanicalmanipulatoriswidelyusedinourindustryproducetine.Inthepast,themanipulatorwascontrolledbyrelay,whichneededalotofrelaysanditsconnectionisverycomplex,thisbroughtusmuchtrouble,madethemanipulatorhardtorepair,andinfluencedtheworkefficiencyoftheequipment.SointhisarticleweintroducedtheS7-200seriesprogrammablecontrollermadebySIEMENSGERMAN.Bythelawofthemanipulatormovementwhichisleft/right,up/down,tigh/looseandusingshiftregisterstoprogramthesoftware,atlastthearticleactualizedthemanipulatormanualoperation,singlestepoperation,singlecycleoperation,continuousoperationanddealedwithspecialpartsofworkbench.Aprograminladderchartgiventocontrolcircuitmadeiteasytounderstand,theuseofPLCmadeinstallationconvenientlyandsteadily,thetroublewiththemanipulatorisfallendown,thenimproveditsworkingefficiency.Keywords:Programmablelogiccontroller；Relay；Mechanicalmanip新乡学院专科毕业论文（设计）3第1章绪论1.1机械手的应用概况在现代工业中，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，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75％是小批量生产；金属加工生产批量中有四分之三在50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5％。从这里可看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。国内外机械工业、铁路部门中机搬运械手主要应用于以下几方面：(1)热加工方面的应用热加工是高温、危险的笨重体力劳动，很久以来就要求自动化。为了提高工作效率，和确保工人的人身安全，尤其对于大件、少量、低速和人力所不能胜任的作业就更需要采用机械手操作。(2)冷加工方面的应用冷加工方面机械手主要用于柴油机配件以及轴类、盘类和箱体类等零件单机加工时的上下料和刀具安装等。进而在程序控制、数字控制等机床上应用，成为设备的一个组成部分。最近更在加工生产线、自动线上应用，成为机床、设备上下工序联接的重要于段。(3)拆修装方面拆修装是铁路工业系统繁重体力劳动较多的部门之一，促进了机械手的发展。目前国内铁路工厂、机务段等部门，已采用机械手拆装三通阀、4钩舌、分解制动缸、装卸轴箱、组装轮对、清除石棉等，减轻了劳动强度，提高了拆修装的效率。近年还研制了一种客车车内喷漆通用机械手，可用以对客车内部进行连续喷漆，以改善劳动条件，提高喷漆的质量和效率。近些年，随着计算机技术、电子技术以及传感技术等在机械手中越来越多的应用，工业机械手已经成为工业生产中提高劳动生产率的重要因素。1.2机械手的应用意义在机械工业中，机械手的应用意义可以概括如下1.可以提高生产过程的自动化程度应用机械手，有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。2.可以改善劳动条件、避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空间狭窄等场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的。而应用机械手即可部分或全部代替人安全地完成作业，大大地改善了工人的劳动条件。在一些动作简单但又重复作业的操作中，以机械手代替人手进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故3.可以减少人力，便于有节奏地生产应用机械手代替人手进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续地工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床和综合加工自动生产线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确地控制生产的节拍，便于有节奏地进行生产。1.3机械手的分类机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等1.4机械手国内外的发展趋势及方向5国内外研究概况国内外研究概况、水平和发展趋势水平和发展趋势、应用前景：目前国内机械于主要用于机床加工、铸锻、热处理等方面，数量、品种、性能方面都不能满足工业生产发展的需要。所以，在国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸造、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专用机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等。同时要提高速度，正确定位，以便更好的发挥机械手的作用。此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能的机械手，并考虑与计算机连用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。国外机械手在机械制造行业中应用较多，发展也很快。目前主要用于机床、横锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先指定的作业程序来完成规定的操作。国外机械手的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。如位置发生稍许偏差时，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。目前已经取得一定成绩。目前世界高端工业机械手均有高精化，高速化，多轴化，轻量化的发展趋势。定位精度可以满足微米及亚微米级要求，更重要的是将机械手、柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。同时，随着机械手的小型化和微型化，其应用领域将会突破传统的机械领域，而向着电子信息、生物技术、生命科学及航空航天等高端行业发展。6第2章机械手PLC控制方面的简介2.1可编程控制器简介可编程控制器，英文称ProgrammableController,简称PC。它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电器控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购买到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。2.2PLC的工作原理由于PLC以微处理器为核心，故具有微机的许多特点