plc的机械手控制系统设计
【】随着现在工业技术的飞速发展，工业自动化成为了工厂的趋势。 现在工厂对于产品工艺要求越来越高，随着而来的是各种器械的使用，而其中很大一部份会对身体产生伤害。 现在对工艺的要求也是对一线工人的提出的更高的要求，还有在一些没有技术性而需要反复工作的岗位分配人力是对人力的一种浪费。 这些都可以用机械手区完成。由于工作需要，人们常常会在高温、粉尘、噪声、有毒等环境在工作，这常常会给工人带来巨大的伤害。机械手运行平稳、噪声低、灵活可靠、经久耐用等特点，其适用于复杂、繁琐、危险的工作环境。机械手可以节省人力，降低工作人们工作强度，提高工作效率，因此其多用于中、小型自动化生产线。PLC（可编程控制器）是机械手控制器的核心，通过计算机编程，将以人们自己的意愿编写的程序下载到PLC内部，使机械手随人们的意愿完成特定动作。本文基于PLC的机械手控制系统，分析了机械手控制系统的原理和设计思路。
目录
引言 1
一、 机械手的介绍 2
（一） 机械手的概述 2
（二） 机械手的分类 2
（三） 控制方式的选择 3
（四） 机械手的使用环境 4
二、 机械手总体设计电缸 4
（一） 电缸的简介 4
（二） 机械手结构图 4
（三） 机械手工作流程 5
三、 可编程控制器的简介 5
（一） PLC的结构及其基本配置 5
（二） PLC的电路拓扑结构 6
四、 PLC的选型 7
（一） 常用的PLC的类型 7
（二） 确定PLC的型号 FX3U128MT 7
五、 控制系统的设计 7
（一） 控制系统的硬件设计 7
（二） PLC的I/O分配 8
（三） 控制程序设计 9
六、 系统调试 21
结语 22
参考文献 23
致谢 24
引言
在制造业的发展过程中,自动化成为了一种趋势,越来越多的技术上使用自动化完成，自动化相比较于人工有着很大的优势，自动化可以在人类不适应的环境下很好的工作，也可以更精确更好的完成任务。在工业发 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
展的过程中需要各种机器相互协作完成任务。自动化技术大大提高了工作效率,可以节省更多的人力物力，这样能够进一步促进我国工业的发展,因此，本文就机器与机器之间的运输中的一种方式——机械手做出研究。 机械手的介绍
机械手的概述
机械手的简介
机械手是一种可以在一定程度上模仿人类手和臂的动作，能够按照人们给定的程序和轨迹运行，还能够按照人们的要求实现自动的抓取、搬运物体或具有操作工具能力的自动机械装置。机械手由控制机构、驱动机构和执行系统三大基本部分组成。
执行机构大致分为手部、手臂和躯干。手部是模仿人手并实现人手部一些功能的结构，一般是用于抓持工件或工具的。手臂能够进行单独的转动（或摆动）、移动或是复合运动来动作，从而改变手部的方向及位置。躯干是用于支撑手臂、动力源和各种执行机构的框架。运动机构有伸缩、升降、旋转等独立的运动方式，称为机械手的自由度。若机械手要抓取空间内任意位置的物体，则需要6个自由度。自由度是机械手设计中十分重要的参数。通常来说自由度越多，机械手越灵活，通用性就越广，但是通用性越广的机械手，其结构就会越复杂。一般都是为了完成某个特定动作而设计机械手，这样的机械手通常只有3～4个自由度。
控制系统通过对机械手每个自由度的控制，使之完成规定的动作。同时还接收并处理传感器反馈回来的信息，此形成一个闭环控制。控制系统的核心常常由工控机或者PLC等构成，通过对其编程来实现对机械手的控制。
图 11 搬运机械手
机械手的分类
机械手可以按照驱动方式大体分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手。
液压式
液压驱动式机械手是由液压机、伺服阀、油泵、油箱等组成驱动系统，由液压驱动机械手执行机构进行工作。它具有驱动力大、耐冲击、动作平稳、耐震动等特点，但是液压元件有着较高的制造精度和密封性能要求， 否则易漏油，会影响机械手的性能并且会污染环境。 通常用于空间较大、抓取物品较重的环境。
气压式
气压驱动式机械手通常是由气缸、气动马达、各种气阀、空压机和气罐组成，其具有气源方便、 结构简单、动作迅速、成本较低、维修容易、泄露无危害、能够适应较为恶劣的环境等的特点。由于气压不能过高，所以抓举能力相对较低低。 速度难以控制，但运动速度较快。 因为气体的可压缩性，所以无法进行精确控制。 气动式和液动式较为相似，通常高速机械手会采用气动式。
电动式
电动式机械手是目前使用最多的一种驱动方式。其具有驱动力较大、响应速度快、电源方便等优秀的特点，其能够进行信号采集、检测、处理，可以采用多种灵活的控制方案。驱动电机多为直流伺服电机和步进电机。 电动式机械手可以进行精确控制，所以适合抓举物品较重、位置要求精度高的地方。
机械驱动式
机械驱动较多使用凸轮连杆机构来实现动作。 由于凸轮等不可调的特点，所以其机械手也是不可调的，只能用于某个特定动作，通用性差。 其动作准确可靠、工作速度高、成本低、但不灵活。。
还有一些是采用了混合驱动，即电液或者液气混合驱动。
图 12机械手
控制方式的选择
继电器控制
继电器控制系统的逻辑功能由继电器完成，比如控制时间，就由时间继电器控。继电器的动作一般和电磁相关。因为继电器控制是由触点的动作实现的，因此继电器控制工作频率低，属于毫秒级，机械触点常常出现有抖动现象。继电器控制有着很大的缺陷，只能用于简单的逻辑控制，没有较好的通用性，很难进行优化和改动。现在机器一般不完全采用继电器控制。
可编程控制器
可编程控制器的实质是一种用于工业控制的计算机，其硬件结构与微型计算机基本相同。PLC（可编程控制器）具有使用方便、编程简单、有很好的通用性、可靠性高等特点。 现在的PLC有着完整的配套硬件。 现在PLC应用十分广泛。
工业控制计算机
工业控制计算机简称工控机，工控机具有标准的全钢机身，其机身有较高的防磁、防尘、防冲击的能力。机箱内有专用底板，底板上有PCI和ISA插槽。机箱内有电源，电源具有一定的抗干扰能力，能够连续长时间工作能力。但价格较高。
机械手的使用环境
由于上一工位是对产品的表面刻字和下一工位的消磁都对人体有一定的损害，本是人工为刻字机放料，然后人工收料集中放于箱内，数箱运到消磁机旁，然后再次放料，加上两台机器节奏缓慢，因此物料生产缓慢，人工容易疲倦。所以用机械手代替人工上下料，既能保证工人安全又能提高效率。
机械手总体设计电缸
电缸的简介
电缸的介绍及工作原理
电缸是伺服电机与丝杠一体化设计的模块化产品，其可以将伺服电机的旋转运动同步为直线运动，还能够将伺服电机精确转速、转数控制和精确扭矩控制转变为精确速度、位置控制和精确推力控制；从而达到高精度的直线运动。
目录
引言 1
一、 机械手的介绍 2
（一） 机械手的概述 2
（二） 机械手的分类 2
（三） 控制方式的选择 3
（四） 机械手的使用环境 4
二、 机械手总体设计电缸 4
（一） 电缸的简介 4
（二） 机械手结构图 4
（三） 机械手工作流程 5
三、 可编程控制器的简介 5
（一） PLC的结构及其基本配置 5
（二） PLC的电路拓扑结构 6
四、 PLC的选型 7
（一） 常用的PLC的类型 7
（二） 确定PLC的型号 FX3U128MT 7
五、 控制系统的设计 7
（一） 控制系统的硬件设计 7
（二） PLC的I/O分配 8
（三） 控制程序设计 9
六、 系统调试 21
结语 22
参考文献 23
致谢 24
引言
在制造业的发展过程中,自动化成为了一种趋势,越来越多的技术上使用自动化完成，自动化相比较于人工有着很大的优势，自动化可以在人类不适应的环境下很好的工作，也可以更精确更好的完成任务。在工业发 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
展的过程中需要各种机器相互协作完成任务。自动化技术大大提高了工作效率,可以节省更多的人力物力，这样能够进一步促进我国工业的发展,因此，本文就机器与机器之间的运输中的一种方式——机械手做出研究。 机械手的介绍
机械手的概述
机械手的简介
机械手是一种可以在一定程度上模仿人类手和臂的动作，能够按照人们给定的程序和轨迹运行，还能够按照人们的要求实现自动的抓取、搬运物体或具有操作工具能力的自动机械装置。机械手由控制机构、驱动机构和执行系统三大基本部分组成。
执行机构大致分为手部、手臂和躯干。手部是模仿人手并实现人手部一些功能的结构，一般是用于抓持工件或工具的。手臂能够进行单独的转动（或摆动）、移动或是复合运动来动作，从而改变手部的方向及位置。躯干是用于支撑手臂、动力源和各种执行机构的框架。运动机构有伸缩、升降、旋转等独立的运动方式，称为机械手的自由度。若机械手要抓取空间内任意位置的物体，则需要6个自由度。自由度是机械手设计中十分重要的参数。通常来说自由度越多，机械手越灵活，通用性就越广，但是通用性越广的机械手，其结构就会越复杂。一般都是为了完成某个特定动作而设计机械手，这样的机械手通常只有3～4个自由度。
控制系统通过对机械手每个自由度的控制，使之完成规定的动作。同时还接收并处理传感器反馈回来的信息，此形成一个闭环控制。控制系统的核心常常由工控机或者PLC等构成，通过对其编程来实现对机械手的控制。
图 11 搬运机械手
机械手的分类
机械手可以按照驱动方式大体分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手。
液压式
液压驱动式机械手是由液压机、伺服阀、油泵、油箱等组成驱动系统，由液压驱动机械手执行机构进行工作。它具有驱动力大、耐冲击、动作平稳、耐震动等特点，但是液压元件有着较高的制造精度和密封性能要求， 否则易漏油，会影响机械手的性能并且会污染环境。 通常用于空间较大、抓取物品较重的环境。
气压式
气压驱动式机械手通常是由气缸、气动马达、各种气阀、空压机和气罐组成，其具有气源方便、 结构简单、动作迅速、成本较低、维修容易、泄露无危害、能够适应较为恶劣的环境等的特点。由于气压不能过高，所以抓举能力相对较低低。 速度难以控制，但运动速度较快。 因为气体的可压缩性，所以无法进行精确控制。 气动式和液动式较为相似，通常高速机械手会采用气动式。
电动式
电动式机械手是目前使用最多的一种驱动方式。其具有驱动力较大、响应速度快、电源方便等优秀的特点，其能够进行信号采集、检测、处理，可以采用多种灵活的控制方案。驱动电机多为直流伺服电机和步进电机。 电动式机械手可以进行精确控制，所以适合抓举物品较重、位置要求精度高的地方。
机械驱动式
机械驱动较多使用凸轮连杆机构来实现动作。 由于凸轮等不可调的特点，所以其机械手也是不可调的，只能用于某个特定动作，通用性差。 其动作准确可靠、工作速度高、成本低、但不灵活。。
还有一些是采用了混合驱动，即电液或者液气混合驱动。
图 12机械手
控制方式的选择
继电器控制
继电器控制系统的逻辑功能由继电器完成，比如控制时间，就由时间继电器控。继电器的动作一般和电磁相关。因为继电器控制是由触点的动作实现的，因此继电器控制工作频率低，属于毫秒级，机械触点常常出现有抖动现象。继电器控制有着很大的缺陷，只能用于简单的逻辑控制，没有较好的通用性，很难进行优化和改动。现在机器一般不完全采用继电器控制。
可编程控制器
可编程控制器的实质是一种用于工业控制的计算机，其硬件结构与微型计算机基本相同。PLC（可编程控制器）具有使用方便、编程简单、有很好的通用性、可靠性高等特点。 现在的PLC有着完整的配套硬件。 现在PLC应用十分广泛。
工业控制计算机
工业控制计算机简称工控机，工控机具有标准的全钢机身，其机身有较高的防磁、防尘、防冲击的能力。机箱内有专用底板，底板上有PCI和ISA插槽。机箱内有电源，电源具有一定的抗干扰能力，能够连续长时间工作能力。但价格较高。
机械手的使用环境
由于上一工位是对产品的表面刻字和下一工位的消磁都对人体有一定的损害，本是人工为刻字机放料，然后人工收料集中放于箱内，数箱运到消磁机旁，然后再次放料，加上两台机器节奏缓慢，因此物料生产缓慢，人工容易疲倦。所以用机械手代替人工上下料，既能保证工人安全又能提高效率。
机械手总体设计电缸
电缸的简介
电缸的介绍及工作原理
电缸是伺服电机与丝杠一体化设计的模块化产品，其可以将伺服电机的旋转运动同步为直线运动，还能够将伺服电机精确转速、转数控制和精确扭矩控制转变为精确速度、位置控制和精确推力控制；从而达到高精度的直线运动。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/jdgc/881.html
