已阅读5页,还剩2页未读, 继续免费阅读
版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
基于PLC的三自由度机械手控制系统设计摘要: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为了提高机械手在工业生产中定位的精度,介绍一种基于PLC的三自由度机械手控制系统设计方案。方案中提出了步进电机在机械手定位应用中的一种新思路,详细论述三自由度机械手控制系统的硬件结构及软件实现方法,并建立M(GS组态环境界面对系统的运行进行监控。测试结果表明,该系统运行稳定,定位精确,具有较高的应用价值。关键词:PLC;三自由度;机械手;步进电机;MCGS组态环境 引 言 机械手是一种能模拟人的手臂动作,按照设定程序、轨迹和要求,代替人手进行抓取、搬运工件或操持工具的机电一体化自动装置。三自由度机械手又称3D机械人,能够实现三个自由度方向(水平、垂直和旋转)的抓取或放置物品,具有操作范围大,灵活性好,应用广泛的特点。 可编程控制器(PLC)是一种专门为工业应用而设计的进行数字运算操作的电子控制装置。它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通用的自动控制装置,它具有结构简单、易于编程、性能优越、可靠性高、灵活通用和使用方便等一系列特性而广泛用于工业控制系统。 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环执行元件。在非超载情况下,电机的转速、停止位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数目。这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性误差而无累计误差的特点,使其在速度、定位等控制领域应用得非常广泛。 机械手按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式和机械式机械手。本文设计的三自由度机械手属于混合式机械手,它综合了电动式和气动式机械手的优点,既节省了行程开关和PLC的IO端口,又达到了简便操作和精确定位的目的。1 三自由度机械手的系统结构与运动方式 三自由度机械手为圆柱坐标型。图1为机械手结构示意图,机械手手臂的左右运动(水平方向)由伸缩步进电机控制,上下运动(垂直方向)由升降步进电机控制,逆时针和顺时针旋转运动则由底盘直流电机的正反转控制。机械手的夹紧装置采用关节结构,其夹紧与松开用气压驱动,并由电磁阀控制。 机械手可以根据设定程序的动作将工件从A处搬运到B处。SQ1,SQ2,SQ5,SQ6为水平和垂直方向上的限位开关,SQ3,SQ4为原点位置和终点位置的光接近开关。2 三自由度机械手控制系统设计 三自由度机械手系统设置了手动工作方式和自动工作方式。自动方式又分为自动回原点、单步、单周期、连续四种工作方式。21 硬件设计 主控制系统选用三菱FX2N系列晶体管输出型PLC,步进电机驱动器选用SH-20403型模块。机械手的外部接线图如图2所示。机械手在最上面、最右边,底盘转至光接近开关X3处且夹紧装置松开时称系统处于原点状态。X10为手动控制按钮,按下该按钮后,可以进行按键开关X20X27对应的手动操作。X11X15分别为自动方式中的回原点、单步、单周期和连续工作方式按钮,按下其中的某一个按钮,再按起动按钮X0,该工作方式的动作就会自动执行。步进电机只有在有脉冲信号(Y0)和方向信号(Y2或Y3)输入时才会转动,Y6,Y7选择将脉冲信号Y0送至哪个步进电机。Y5控制送气电磁阀,实现夹紧装置的夹紧与松开。Y10,Y11控制底盘直流电机的正反转。22 软件设计 在选择单步、单周期和连续工作方式前,系统应当处于原点状态。如果不满足这一条件,可以选择回原点工作方式,该工作方式依次执行以下操作:向上运动至上限位x1向右运动至右限位X2顺时针转动至光接近开关X3夹紧装置松开。 机械手自动工作方式的顺序功能图如图3所示。机械手手臂的运动速度由输入步进电机的脉冲频率控制,机械手下降及左行的距离由脉冲数控制,脉冲频率和脉冲数可以根据工业现场的实际情况在程序中设定,具有可重复操作性。 本系统采用的是PLC梯形图顺序编程的方法。其中以PLSY脉冲输出指令输出脉冲,用MOV指令设定脉冲个数,指定脉冲输出完后,指令执行完成标志M8029置1。由于PLSY指令只能使用一次,而系统中两个步进电机均需要脉冲输入,设计中采用两个外部继电器解决了该问题。将Y0输出的脉冲同时接至两个继电器动触点,两继电器的常开触点分别与两块步进电机驱动器的脉冲输入端相连,Y6,Y7接到两继电器的控制端,这样就可以通过Y6,Y7来控制步进电机的脉冲输入。3 系统的MCGS组态环境 MCGS是为工业过程控制和实时监测领域服务的通用计算机系统软件,具有功能完善,操作简便,可视性好,可维护性强的突出特点。图4为三自由度机械手系统工作时的MCGS组态环境界面,它包括主界面、手动工作方式界面和自动工作方式界面。4 结 语 经调试,步进电机的运转无抖动和失步现象发生,机械手系统处于良好的运行状态。三自由度机械手系统实现的只是三个自由度方向上的运动,根
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 小学班主任的期末总结3篇
- 小蝌蚪找妈妈教案5篇
- 食品安全导入课程设计
- c 课程设计个人感想
- 2024-2025学年鹰潭市重点中学九年级数学第一学期开学教学质量检测模拟试题【含答案】
- 大树种植方案
- 2024年合成材料中间体项目合作计划书
- 2024年无碱玻璃基片合作协议书
- 2024年视频插头项目建议书
- 2024绿化工程合同书范本
- 2024年计算机二级MS Office考试题库500题(含答案)
- DL-T 1476-2023 电力安全工器具预防性试验规程
- 中华民族共同体概论课件专家版3第三讲 文明初现与中华民族起源(史前时期)
- 中医饮食营养学(中医饮食营养学讲稿)
- 江苏凤凰少儿出版社三年级综合与实践活动上册-教案
- 河南省铝土矿资源概况及工作建议
- 劳务分包比选文件劳务分包竞选文件【模板】
- 浅谈认知语言学的隐喻理论
- 国家建委关于编制基本建设工程竣工图的几项暂行规定
- UL安规基本知识
- DB4401∕T 26-2019 地下综合管廊人民防空设计规范
评论
0/150
提交评论