第一章 机械手及控制器的概况 - 副本
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电气控制与PLC课程设计说明书目录一、绪论 (3)二、机械手的工作原理 (4)2.1机械手的概述 (4)2.2机械手的工作原理 (5)三、机械手的工作流程图 (7)四、输入和输出点分配图及原理接线图 (8)五、元器件选型清单 (10)六、控制程序 (14)6.1初始化流程图设计 (14)6.2手动操作梯形图 (15)6.3回原点方式顺序功能图 (16)6.4自动方式顺序功能图 (17)6.5 PLC总程序梯形图 (18)七、总结 (23)参考文献 (24)一、绪论1.1 可编程序控制器的应用和发展概况可编程序控制器(programmable controller),现在一般简称为PLC (programmable logic controller),它是以微处理器为基础,综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术、通信网络技发展起来的一种通用的工业自动控制装置。
以其显著的优点在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用,成为了现代工业控制三大支柱之一。
1.2 PLC的应用概况PLC的应用领域非常广,并在迅速扩大,对于而今的PLC几乎可以说凡是需要控制系统存在的地方就需要PLC,尤其近几年来PLC的性价比不断提高已被广泛应用在冶金、机械、石油、化工、轻功、电力等各行业。
按PLC的控制类型,其应用大致可分为以下几个方面。
(1)用于逻辑控制这是PLC最基本,也是最广泛的应用方面。
用PLC取代继电器控制和顺序控制器控制。
例如机床的电气控制、包装机械的控制、自动电梯控制等。
(2)用于模拟量控制PLC通过模拟量I/O模块,可实现模拟量和数字量之间转换,并对模拟量控制。
(3)用于机械加工中的数字控制现代PLC具有很强的数据处理功能,它可以与机械加工中的数字控制(NC)及计算机控制(CNC)紧密结合,实现数字控制。
(4)用于工业机器人控制(5)用于多层分布式控制系统高功能的PLC具有较强的通信联通能力,可实现PLC与PLC之间、PLC与远程I/O之间、PLC与上位机之间的通信。
加工中心机械手结构及控制部分设计概述加工中心机械手是当前数控加工设备中非常重要的一种,它可以对工件进行多维度、多角度、高效、精确的加工。
本文将从机械手结构和控制部分两个方面进行设计概述。
一、机械手结构设计1. 机械手基座设计机械手基座承载整个机械手,并起到机械手安装、固定、调整和支撑的作用。
一般由铸铁或焊接结构制成,具有较高的刚性和稳定性,以确保机械手高速、高精度、高刚性的加工。
2. 机械手手臂设计机械手手臂是机械手的关键部分,它决定了机械手可操作的空间范围和精度。
手臂一般由多个铰链机构组成,以便手臂在各个方向可以做到规划的运动轨迹。
3. 机械手末端设计机械手末端是机械手与加工工件直接接触的部分,它的设计需要考虑机械手的安全和加工工件的形状、材质,以及加工的目的。
机械手末端一般配备工具夹持装置,以便能够安装各种形状和规格的工具。
二、控制部分设计机械手的控制部分是关键的电子设备,它的设计不仅需要考虑机械手的动作和执行,同时也需要考虑效率和安全性,控制器的设计一般包括如下几个方面:1. 控制算法设计控制算法是机械手控制部分最为重要的部分,它直接决定了机械手的精准性、稳定性和响应时间。
控制算法可以根据具体的加工要求进行调整,以达到最优的控制效果。
2. 系统硬件设计控制部分的硬件设计需要考虑控制器具有较强的计算和处理能力,同时具有高效、稳定、可靠、开放式的控制接口,方便其它功能模块的整合,并且具有适应各种机械手动作要求的伺服控制技术。
3. 控制软件设计控制软件是机械手控制部分的重要组成部分,其在整个控制体系中具有非常重要的作用,控制软件需要具有丰富的控制功能、复杂的控制逻辑、强大的数据处理和处理能力,并且方便用户进行界面操作和工艺参数设定与修改。
总之,机械手结构和控制部分的设计应该全面考虑机械手的工作环境、工作压力、工作速度、工作精度等一系列因素,并且需要充分考虑机械手的寿命和可靠性等问题,从而为机械手的高效、精确、安全地工作提供最坚实的保障。
江苏信息职业技术学院毕业设计报告毕业设计报告课题:机械手的PLC控制系部:机电系专业:电气自动化班级:电气1332*****学号:**********指导老师:***2016-6摘要机械手是工业自动化系统中传统的任务执行机构,是机器人的关键部件之一。
机械手的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、等机械器件组成;电气方面有交流电机、传感器、等电子器件组成。
该装置涵盖了可编程控制技术,位置控制技术、检测技术等,是机电一体化的典型代表仪器之一。
本文介绍的机械手是由PLC 输出三路脉冲,控制机械手横轴和竖轴的精确定位,微动开关将位置信号传给PLC主机;位置信号由接近开关反馈给PLC主机,通过交流电机的正反转来控制机械手手爪的张合,从而实现机械手精确运动的功能。
本课题拟开发的物料搬运机械手可在空间抓放物体,动作灵活多样,可代替人工在高温和危险的作业区进行作业,并可根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数。
关键词:机械手 PLC 交流电机目录摘要 (1)引言 (3)第一章机械手机械结构 (4)1.1传动机构 (4)1.2机械手夹持器和机座的结构 (6)第二章机械手PLC及电机的应用 (8)2.1 PLC简介 (8)2.2 PLC内部原理 (10)2.3 机械手PLC选择及参数 (12)2.4 机械手电机的选用 (13)第三章机械手PLC控制系统设计 (14)3.1 机械手的工艺过程 (14)3.2PLC控制系统 (16)致答谢词 (21)参考文献 (21)引言在现代工业中,随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等,已经随处可见。
同时,现代生产中,存在着各种各样的生产环境,如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等,这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。
工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术,是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物,并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。
第1章概述1.1 PLC的简要介绍由于1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求,美国设备公司研制出了第一台可编程控制器PDP—14,在美国通用汽车公司的生产线上试用成功,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这是第一代可编程序控制器,称Programmable,是世界上公认的第一台PLC。
1969年,美国研制出世界第一台PDP-14。
1971年,日本研制出第一台DCS-8。
1973年,德国研制出第一台PLC。
1974年,中国研制出第一台PLC。
20世纪70年代初出现了微处理器。
人们很快将其引入可编程控制器,使PLC 增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。
此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。
个人计算机发展起来后,为了方便和反映可编程控制器的功能特点,可编程逻辑控制器定名为Programmable Logic Controller(PLC)。
20世纪70年代中末期,可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段,计算机技术已全面引入可编程逻辑控制器中,使其功能发生了飞跃。
更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。
20世纪80年代至90年代中期,是PLC发展最快的时期,年增长率一直保持为30~40%。
在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。
1.2 机械手的简要介绍机械手是模仿人的手部动作,按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置。
它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中,以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业,机械手虽然目前还不如然手那样灵活,但它具有不断重复工作和劳动,不知疲劳,不怕危险,抓举重物的力量比人手力大的特点,因此获得日益广泛的应用。
基于PLC机械手控制设计摘要随着工业自动化的普及和发展,控制器的需求量逐年增大,搬运机械手的应用也逐渐普及,主要在汽车,电子,机械加工、食品、医药等领域的生产流水线或货物装卸调运, 可以更好地节约能源和提高运输设备或产品的效率,以降低其他搬运方式的限制和不足,满足现代经济发展的要求。
本机械手的机械结构主要包括由两个电磁阀控制的液压钢来实现机械手的上升下降运动及夹紧工件的动作,两个转速不同的电动机分别通过两线圈控制电动机的正反转,从而实现小车的快进、慢进、快退、慢退的运动运动;其动作转换靠设置在各个不同部位的行程开关(SQ1---SQ9)产生的通断信号传输到PLC控制器,通过PLC内部程序输出不同的信号,从而驱动外部线圈来控制电动机或电磁阀产生不同的动作,可实现机械手的精确定位;其动作过程包括:下降、夹紧、上升、慢进、快进、慢进、延时、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退;其操作方式包括:回原位、手动、单步、单周期、连续;来满足生产中的各种操作要求。
关键词:搬运机械手可编程控制器(PLC);液压;电磁阀ABSTRACTWith the popularity of industrial automation and development, the demand for year-on-year increase of controller, handling the application of robot gradually popularity, mainly in the automotive, electronic, mechanical processing, food, medicine and other areas of the production line or cargo transport, we can be more good to save energy and improve the transport efficiency of equipment or products, to reduce restrictions on other modes of transportation and inadequate to meet the requirements of modern economic development.The manipulator mechanical structure includes two solenoid valves controlled by hydraulic manipulator steel to achieve the increased decline in sports and workpiece clamping action, the two different motor speed through the two motor coils positive control in order to achieve car of the fast-forward, slow forward, fast rewind, slow movement back movement; conversion by setting its acton in various different parts of the trip switch (SQ1 --- SQ9) generated on-off signal transmission to the PLC controller, through the PLC internal different output signal, which drives the external coil to control the motor or solenoid valves have a different action, the robot can achieve precise positioning; their course of action include: decline in clamping increased, slow forward, fast forward, slow progress, the extension of , the drop in, relax, rise, slow back, rewind, slow back; its operation, including: Back in situ, manual, single-step, single cycle, continuous; to meet the production requirements of the various operations and maintenance.Keywords:handling mechanical hands;Programmable Logic Controller (PLC);hydraulic;solenoid valve目录第一章机械手的概况 (4)1.1机械手的概况 (4)1.1.1 机械手简介与分类 (4)1.1.2 搬运机械手的应用简况及意义 (4)1.1.3 搬运机械手的发展趋势 (6)第二章控制器的概况 (8)2.1可编程序控制器的应用和发展概况 (8)2.1.1 PLC简介与分类 (8)2.1.2 PLC的特点 (9)2.1.3 PLC的应用概况 (9)第三章机械手的硬件系统设计 (10)3.1机械手的工作过程及结构参数分析 (10)3.1.1 机械手结构及工作过程 (10)3.2机械手的结构参数分析 (12)3.2.1 机械手臂结构分析 (12)3.2.2 机械手手爪的结构分析 (12)3.2.3 机械手汽缸的选择分析 (12)3.2.4 机械手控制系统设计步骤 (12)第四章机械手的控制系统 (13)4.1机械手的系统设计 (13)4.1.1 控制特点 (13)4.1.2 plc选型 (13)4.1.3 系统控制示意图 (13)4.1.4 原理接线图 (15)4.1.5 操作系统 (16)4.1.6 回原位程序 (17)4.1.7 手动单步操作程序 (18)4.1.8 自动操作程序 (19)4.1.9 机械手传送系统梯形图 (20)4.2态软件界面 (22)4.2.1 原位 (22)4.2.2 运行中 (23)4.2.3 PLC与组态软件的连接 (24)4.2.4 运行程序 (24)4.2.5 操作面板 (1)谢辞 (2)第一章机械手的概况1.1 机械手的概况1.1.1 机械手简介与分类工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。
工业机械手是工业机器人的一个重要分支。
它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务,在构造和性能上兼有人和机器各自的优点,尤其体现了人的智能和适应性。
机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力,在国民经济各领域有着广阔的发展前景。
机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域,是一门跨学科综合技术。
机械手一般分为三类。
第一类是不需要人工操作的通用机械手,它是一种独立的不附属于某一主机的装置。
它可以根据任务的需要编制程序,以完成各项规定工作。
它的特点是除具备普通机械的物理性能外,还具备通用机械、记忆智能的三元机械。
第二类是需要人工操作的,称为操作机。
它起源于原子、军事工业,先是通过操作机来完成特定的作业,后来发展到用无线电信号操作机械手来进行探测月球、火星等。
第三类是专用机械手,主要附属于自动机床或自动线上,用于解决机床上下料和工件传送。
这种机械手在国外称为“Mechanical Hand”,它是为主机服务的,由主机驱动,除少数外,工作程序一般是固定的,因此是专用的。
本项目要求设计的机械手模型可归为第一类,即通用机械手。
在现代生产企业中,自动化程度较高,大量应用机械手。
通过本次设计,可以增强对工业机械手的认识,同时并熟悉掌握PLC技术、位置控制技术、气动技术等工业控制常用的技术。
1.1.2 搬运机械手的应用简况及意义在现代工业中,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,很久以来就要求实现自动化。
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、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。
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。