【机械手】-基于PLC的机械手控制系统设计

---宋停云与您共享------宋停云与您共享---目 录摘要…………………………ⅠABSTRACT……………………Ⅱ第1章绪论 1课题背景 1争辩目的及意义 2国内外争辩现状 2第2章方案设计 4PLC的分类 4PLC的结构及基本配置 7PLC的选择 8机械手的分类和选择 9第3章硬件设计 10PLC把握机械手设计步骤 10系统把握示意图 10确定输入输出 11输入和输出点支配表 11PLC把握机械手接线图 12第4章软件设计 13PLC概述 13软件系统 13PLC的编程语言的基本指令系统和编程方法 14欧姆龙CX-Programmer编程软件 14PLC把握机械手的流程图 15结 论 16致 谢 17 18附录---宋停云与您共享------宋停云与您共享---第1章 绪论课题背景可编程把握器（PLC）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它接受一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行规律运算,挨次把握，定时，计数与算术操作等面对用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出把握各种类型的机械或生产过程。（ProgrammableLogicController，PLC）取代传统继电器把握装置以来，PLC得到了快速进展，在世界各地PLCPLCPLCPLC或定制PLCPLCPLCPLC20%～30%PLC---宋停云与您共享------宋停云与您共享---的不断扩大，近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。但是，在中国等进展中国家PLC，2004PLC10010PLCPLCPLC争辩目的及意义PLCPLCPLC国内外争辩现状目前，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的进展，PLC已由最初一位机---宋停云与您共享------宋停云与您共享---1632PC，而且实现了多处理器的多通I/OPLC200PLCPLCPLC产品都各具特色。其中，是PLC100PLCA-B（GE）公司、莫迪康（MODICON）PLC（SIEMENS）AEGTEPLCSAMSUNG、LG80%PLCPLCPLCPLC二十世纪四十年月后期，在原子能试验中，首先接受机械手搬运放射性材料，人在平安间操纵机械手进行各种操作和试验。50年月以后，机械手逐步推广到工业生（或工具）的部件，依据被抓持物件的外形、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（摇摆、移动或复合运动来实现规定的动作，转变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的机敏性越大，2～3机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和---宋停云与您共享------宋停云与您共享---第2章 方案设计PLCPLCPLCPLCPLC1、按把握规模分把握规模主要指把握开关量的入、出点数及把握模拟量的模入、模出，或两者兼而有之（闭路系统）的路数。但主要以开关量计。模拟量的路数可折算成开关量的点，大致一路相当于8～16点。依这个点数，PLC大致可分为微型机、小型机、中型机及大型机、超大型机。V80PLC1640OMRONCPM1APLCLogo10小型机把握点可达100V80PLC256OMRONC60P148CQM1256S7-20064中型机把握点数可达近500点，以至于千点。如德维森公司的PPC11系列可扩展到1024C200H7001000S73005121000PPC222048点，OMRONC1000HCV1000，1024C2000HCV20002048GE90－70240008000PC－E984--785机，其开关量具总数为32（32768，模拟量有2048SS－115U－CPU945，8k512以上这种划分是不严格的，只是大致的，目的是便于系统的配置及使用。一般讲，依据实际的I/O点数，凡落在上述不同范围者，选用相应的机型，性能价格比必定要高；相反，确定要差些。自然，也有特殊状况。如把握点数不是格外之多，不是非用大型机不行，但因大型---宋停云与您共享------宋停云与您共享---机的特殊把握单元多，可进行热备配置，因而接受了大型机。2、按结构划分PLCOMRONCQM1则为模块式的。PLCCPU、内存、I/OPLC，就可用以实现把握。把握点数不符需要，可再接扩展箱体，由主箱体及若干扩展箱体组成较大的系统，以实现对较多点数的把握。PLCCPUOMRON公司C20PLC，HCPUHaPLC由模块联结成系统有三种方法：①无底板，靠模块间接口直接相联，然后再固定到相应导轨上。德维森公司的V80PLCPPC11、PPC22PPC31PLC，OMRONC200Ha，CV200035810PLC我的手机 10:44:143、按生产厂家分PLCS5S5－95U、100U、115U、135U155U。135U155U6000300S7S7-200（小型、S7-300（中型）S7-400（大型S5OMRONCPM1ACVMCVF三菱公司的PLC也是较早推到我国来的。其小型机F1前期在国内用得很多，---宋停云与您共享------宋停云与您共享---FX2AAIS、AZC、A3APLC，其EE-20E-28E－40、E－64I/O12/816/1224/1640/24。另外，还有扩展箱体，规格EM16～160PLC，EXEX－PLUSEX100PLC，点数较多，也是用梯形图语言编程。PLCFP1FP30•l富士公司也有PLC。其NB系列为箱体式的，小型机。NS系列为模块式。GEFANACGE－FANAC90－7025914781／782771／772731／73290－30344、331、323、32190－20211。984E984－7853163535984-120，25620TwidoPLC，10162024、40点几种规格。AB（Alien－Bradley）19032010PLC－5PLC－5/10，PLC－5/11，……PLC－5/250PLC，有ControLgixSLC－5003040I/O12/8、18/1224/16IPMIP161216，12lP34163412PLCPLCPLC，V80、PPC11、PPC22PPC31FOPLCG3PLCPLC---宋停云与您共享------宋停云与您共享---吉林建筑高校城建学院电气信息工程学院课程设计的挑战者身份与国际品牌同场竞技。LS（LG）K80S、K120S、K200S、K300SK1000SPLCFBSPLCDVPSC500VBVHTP02PLCPLC图2-1PLC基本结构图一般讲，PLCPLC，CPUI/OCPUI/OPLC，有CPUI/OPLC，都属于总线式开放型结构，其I/OCPU：PLCCPUPLCPLCCPU。与通用计算机一样，主要由运算器、把握器、存储器及实现它们之间联系的数据、把握及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行把握的规模、工PLC存储器：可编程序把握器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。I/O模块：PLCI/OPLCCPUPLC24V220VAC110VAC，直流电源，加的为直流电压，24V。PLC的外部设备：外部设备是PLC系统不行分割的一部分，它有四大类第7页共18页---宋停云与您共享------宋停云与您共享---1.、编程设备2、监控设备3、存储设备.4、输入输出设备.PLC1、PLC的选型PLC2、PLC的类型PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和把握室安装两CPU148163264PLCI/OPLCI/OI/O3、输入输出模块的选择I/O4、电源的选择PLCPLCPLC220VACPLCPLC，对输入和输出信号的隔离是必要的，有时也可接受简洁的二极管或熔丝管隔离。5、存储器的选择PLC256I/O8K---宋停云与您共享------宋停云与您共享---6、经济性的考虑PLC输入输出点数对价格有直接影响。每增加一块输入输出卡件就需增加确定的费用。当点数增加到某一数值后，相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加，估因此，CPU7、PLC的选择PLC牢靠性高，编程简洁易学，通用性强，使用便利，系统设计周期短，对生产转变适应性强，安装简洁，调试便利，适应工业环境。PLCKEEPWR因此可以用PLC来实现机械手的把握。CPM2APLC机械手的分类和选择MechanicalHand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，可以增加对工业机械手的生疏，同时并生疏把握PLC技术。---宋停云与您共享------宋停云与您共享---吉林建筑高校城建学院电气信息工程学院课程设计第3章 硬件设计PLC12PLCPLCPLCI/OPLC3PLCI/OPLCPLCPLC4、对所设计的PLC程序进行调试和修改,直至PLC完全实现系统所要求的把握功能。5、保存已完成的程序。系统把握示意图图3-1机械臂传送工件系统示意图第10页共18页---宋停云与您共享------宋停云与您共享---吉林建筑高校城建学院电气信息工程学院课程设计图3-2系统结构3-13-2SQ1SQ2SQ3SQ4，分别对机械手进行下降、上升、右行、左行等动作的限位。确定输入输出1)输入信号SQ1SQ2SQ3SQ4，4SDST，4SDST，262）输出信号PLCYV1、上升YV3、右移YV4、左移YV5、加紧YV2、YV251个输出点原位HT。所以，至少需要6个输出信号。输入和输出点支配表第11页共18页---宋停云与您共享------宋停云与您共享---吉林建筑高校城建学院电气信息工程学院课程设计表3-1输入输出点支配表名 称代号输入名 称代号输出启动SD0.00原位HL10.05下限行程SQ10.01电磁阀下降YV110.00上限行程SQ20.02电磁阀上升YV310.02右限行程SQ30.03电磁阀右行YV410.03左限行程SQ40.04电磁阀左行YV510.04停止ST0.05电磁阀夹紧YV210.01PLC图3-3接线图第12页共18页---宋停云与您共享------宋停云与您共享---第4章 软件设计PLCPLC（ProgrammableLogicController），是可编程规律把握器。它接受一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行规律运算，挨次把握，定时，计数与算术操/输出把握各种类型的机械或生产过程。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable LogicController,PLC)，它主要用来代替继电器实现规律把握。随着技术的进展，这种接受微型计算机技术的工业把握装置的功能已经大大超过了规律把握的范围因此今日这种装置称作可编程把握器，简称PC。但是为了避开与个人计算机(PersonalComputer)的简称混淆，所以将可编程序把握器简称PLC,plc自1969年数据设备公司（DEC）研制毁灭，现行，，德国的可编程序把握器质量优良，功能强大。软件系统1、系统程序：PLCPROMEPROMPLC1）时间支配的运行管理，即实现PLC输入、输出运算，自检及供应通信时序2）存储空间的额支配管理，即生成用户环境，规定各种参数、程序的存放地址，将用户使用的数据参数存储地址转化为实际的数据格式及物理存储地址3）系统的自检程序，即对系统进行出错检验、用户程序语法检验、句法检验、警戒时钟运行等。在系统管理程序的把握下，整个PLC能正确、有效地工作。用户指令解释程序。它可将用户用各种编程语言（梯形图、语句表等）编制的应用程序翻译成CPU能执行的机器指令 供系统调用的标准程序模块。它由很多的程序组成，各自完成包括输入输出特殊运算等不同的功能PLC的各种具体工作都由这部分来完成。2、用户程序:它是依据生产过程把握的要求由用户使用制造企业供应的编程语言自行编制的应PLCPLC---宋停云与您共享------宋停云与您共享---有不同的形式，至今没有一种能全部兼容的编程语言。模拟量运算程序及闭环把握程序通常它是在大中型PLC上实施的程序由用户依据需要按PLC供应的软件和硬件功能进行编制编程语言一般接受高级语言或汇编语言。一些制造企业为了便利用户编程，也供应相应编程软件供用户编制模拟量和 PID把握等的程序。 操作站系统程它是大型PLC系统经过通信联网后由用户进行信息交换和管理而编制的程序。它包括各类画面的操作显示程序。一般接受高级语言实现。一些制造企业也供应了人机界面的有关软件用户可以依据制造企业供应的外交使用说明进行操作站的系统画面组态和编制相应的应用程序。PLC1、编程语言的形式最常用的两种编程语言，一是梯形图，二是助记符语言表。接受梯形图编程，由于PLCCBASIC2PLCPLC与一般的计算机是完全相同的。同时PLC也有编译系统，它可以把一些文字符号或图形符号编译成机器码，所以用户看到的PLC（可用多国文字CX-ProgrammerplcCX-ProgrammerCPS（ComponentandNetworkProfile集成开发环境，cs/cj、cv、c、fqm、cp1h/cp1l、cp1eomronPLC，支持离线仿真，可适用于已具有电气系统学问的工作人员使用。具有以下特点：1可以在IO表内设定CPU Bus单元和特殊单元 不需要手动设定和区分地址；2、cx-one软件的CPU Bus单元和特殊单元设定可以在线和实际PLC的CPU Bus单元和特殊单元设定进行比较，将不符和的标出；---宋停云与您共享------宋停云与您共享---吉林建筑高校城建学院电气信息工程学院课程设计3、可以以图形方式显示网络结构；4、多语言支持，可以安装中文版本；5、CP,CJ,CSCPUnsPLCPLC图4-1PLC把握机械手主流程图 图4-2子流程图第15页共18页---宋停云与您共享------宋停云与您共享---结 论PLCPLCPLC---宋停云与您共享------宋停云与您共享---致 谢在孟老师的大力支持以及同学们的挂念下，我准时完成了本次设计的报告。在此，我对那些曾经或正在挂念我、支持我的老师、家人、同学和伴侣表示诚意的感谢!PLCPLC---宋停云与您共享------宋停云与您共享---[1]张凤珊．电气把握及可编程序把握器．其次版[M].北京:中国轻工业出版社，2003．[2]高万林．电气把握技术与欧姆龙PLC.[M].北京:中国电力出版社，2010:127-136[3][M].[4]PLC把握技术[M].中国林业出版社，2006:93-94[5]齐占庆，王振臣．电气把握技术[M].北京:机械工业出版社，2002．[6]史国生．电气把握与可编程把握器技术[M].北京:化学工业出版社，2003.[7]范永生,王岷编.电气把握与PLC应用.其次版[M].北京：中国电力出版社2007:92-94---宋停云与您共享------宋停云与您共享---气动机械手的介绍与特点气动机械手的介绍与特点近近20年来，气动技术的应用领域快速拓宽，尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。气压传动工作压力较低，运作提件简洁，简洁，处理便利，一般压缩空气可存贮在储气罐中，就算发生突然断电也不会导致工艺流程突然中断。气动机械手通用性强，机械手臂接受气流负压式吸盘或是夹持式，能实现手腕回转运动，依据抓取工件的要求，手臂有三个自由度，即手臂的伸缩、左右回转、和上下升降运动。回转与升降运动是通过立柱来实现的。由气动元件组成的把握系统只适用于简洁工艺、小型产品，由于定位精准方面欠缺，不能在高速状况下实现高度的精准定位。气动技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的工程技术，是实现各种生产把握、自动把握的重要手段之一。大约大约开头于1776Johnwilkimson制造能产生1个大气压左右压力的空气压缩机188020世纪30年月初，气动技术成功地应用于自动门的开闭及各种机械的挂念动作上。至50年月初，大60年月，开头构成产业把握系统，自成体系，不再与风动技术相提并论。在70年月，由于气动技术与电子技术的结合应用，8090年月至今，气动机械手作为机械手的一种，它具有结构简洁、重量轻、动作快速、平稳、牢靠、节能和不污染环境等优点而被广泛应用。（町实现任意位置上的精确定位90Y·Bando教授领导的综合技术部开发研制的电子气——“”PLC把握技术和传感技术完善结合产生的“六足动物”。63个自由度，一个直线气缸把脚提起、放下，一个摇摆马达把握脚伸展退回运动，另一个摇摆马达则负责围绕脚的轴心做旋转之用。精度是指机器人、机械手到达指定点的精确程度，它与驱动器的辨别率以及反馈装置有关。---宋停云与您共享------宋停云与您共享---如核产业和1事产业等。精度是指机器人、机械手到达指定点的精确程度，一．气动机械手进展史1776Johnwilkimson11880年，人们第一次利用气缸做成气动刹车20305060年月，开头