三菱fx系列plc的机械手控制系统
摘 要 现如今，制造业迅猛发展，人工成本又飞速增长的背景下，自动生产线早已遍布各个行业，各个工种，自动化早就成为了必然的发展趋势，因此自动生产线的核心成员工业机器人越来越被企业认同并采纳。机械手不仅可以模拟人的手和手臂的某些动作，实现固定抓取、工件搬运和自动装置操作工具，而且相对于人类，它的动作灵敏，适用于各种中、小批量的自动化生产中，并在自动生产线中被大规模的采用。机械手一般由耐高温，抗腐蚀的材料制成，以适应现场恶劣的环境，大大降低的工人的劳动强度，提高了工作效率。机械手是工业机器人的重要组成部分，在很多情况下它被视为工业机器人。工业机器人是集微电子、自动控制、计算机系统、传感器系统、机械设计、人工智能等多学科先进技术于一体的重要的现代制造业自动化装置。谈到工业机器人，就不得不提到可编程控制器。可编程控制器是继电控制和计算机控制基础上开发的产品，逐渐发展成以微器处理为核心把自动控制、计算机控制、通信等技术集成在一起的新型工业自动化控制装置。本文应用三菱公司生产的FX3U型PLC，实现机械手的多种工作方式控制系统，该系统充分利用了可编程控制器的控制功能。使系统可靠稳定，功能范围得到广泛应用。
目 录
第一章 绪论 1
1.1设计背景 1
1.1.1国外工业机器人的的发展现状 1
1.1.2国内工业机器人的发展现状 1
1.2系统设计的任务 1
1.3目的和意义 2
第二章 设计方案 3
2.1系统设计总方案 3
2.2系统设计的基本步骤 3
2.3系统控制方案 3
2.4系统设计预想 3
2.5设计过程中可能会出现的问题以及避免方法 4
2.5.1硬件电路的连接不正确 4
2.5.2PLC程序逻辑不正确，相关指令运用不当 4
2.5.3触摸屏设计的不熟练 4
2.5.4软硬件调试的故障 4
第三章 硬件设计 5
3.1硬件简介 5
3.1.1可编程控制器PLC 5
3.1.2步进电机的介绍 5
3.1.3步进电机驱动器的介绍 6
3.1.
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
4触摸屏的介绍 9
3.2外部硬件与PLC的连接 10
第四章 控制系统的程序设计 11
4.1内容简介 11
4.1.1课题的主要内容和要求 11
4.1.2相关指令和寄存器的介绍 11
4.1.3特殊功能寄存器 11
4.1.4课题的整个实施过程 12
4.2 I/O分配 12
4.3自动控制过程设计 12
4.3.1步进电机的启动 12
4.3.2步进电机的停止 13
4.3.3运行工序 13
第五章 触摸屏界面的设计 18
5.1触摸屏设计方案 18
5.2调试日志 19
结束语 20
致谢 21
参考文献 22
附录 A 23
第一章 绪论
1.1设计背景
社会进步和科学技术的提高，使得工业生产的操作方式也逐渐的有着质的变化，从手工小工厂式的劳动，渐渐的变化成为自动化、智能的生产方法，人类也逐渐无法完成一些制造要求，因此为了满足制造要求，机械手也就这样被人们制造出来了。
机械手可以模仿人的一些动作形态，并且按照设定程序进行抓取释放、搬动物体或用来控制的自动操作装置。它使得人们的劳动更加的智能与便捷，能在有害环境下运行以保护人们的安全，因此被运用在很多工业生产方面。
机械手可以用单片机或者PLC来进行控制，而用PLC来进行控制的话，相对比单片机而言要来的方便，简单。又因为三菱PLC在高速脉冲和步进指令方面独特的功能特性，因此本课题采用FX3U48MT型PLC来控制机械手。
1.1.1国外工业机器人的的发展现状
最早的机械手出现在美国。就目前来说，全世界最先进的机械手可以达到相当高的精度，最高可以达到亚微米级。满足各种控制要求，速度方面相对于刚面世的时候也得到了大大的提升，质量更是变得越来越轻便，非常适合目前的工业需求。
在现代工业生产中，整个行业的自动化已经成为了必然趋势。但是就整个技术层面来说，还不能完全实现整个产业的全过程自动化，这也是目前技术发展的目标所在。有些国家通过在自动生产线中加入各个类型的传感器将自动化程度又提高了一大截。
工业生产过程的高精度，长时间持续工作要求自动化工具的加入，机械手控制系统就是在这样的情况下出现并且不断发展革新的。
1.1.2国内工业机器人的发展现状
当前我国制造和研发机械手的公司还不是很多，高精度高自动化的机械手主要还是通过进口的方式来获得，虽然可以通过购买其他国家机械手的方式获得相关技术支持，但是核心技还是掌握在国外的人员手中。国内的制造自动化机械手的发展也受到了多方面的限制，比如说机械手的控制系统的设计，而且还缺少稳定的伺服系统这些阻碍条件使得国内无法生产出自动化程度很高的机械手，也无法让机械手进行量产。所以我国生产的机械手只能在低端市场进行销售和发展，在高端市场的道路仍然需要我们的不懈的努力去开拓。不过我相信，在以后的研发和努力中，随着技术的进步与发展，一定会有更多的商家和企业加入此行业。
1.2系统设计的任务
采用三菱FX系列PLC、西门子触摸屏、步进电动机驱动器、步进电动机等组成了此次机械手控制系统，其中触摸屏用于设置机械手运行距离和显示机械手的工作状态，PLC根据对应的运行距离发出相应的脉冲串，将距离转化成脉冲通过步进电机驱动器控制步进电动机产生相应的机械手位移运动，实现机械手的运行、抓取、释放工件动作，从而实现机械手的工件搬运工作。控制系统要考虑必要的保护措施。
设计任务包括：拟定设计方案、选择相关电气设备及器件,编写PLC控制程序，设计触摸屏等。
1.3目的和意义
这次毕业设计的题目的主要是采用三菱FX3U系列PLC、西门子触摸屏、步进电机驱动器、步进电动机等组成机械手控制系统，在触摸屏上可以设置位置信息，由PLC根据这个位置信息发出脉冲数，通过步进电机驱动器控制步进电动机产生相应的机械手位移运动，配合机械手的抓取、释放物品动作，从而实现二维机械手的工件搬运动作。
从理论上来说，设计机械手这个课题可以很大程度上运用到学校里学到的知识。在课题设计当中可以运用到PLC、电子电路、机械构造等许多知识，可以在设计过程中进一步将知识复习一遍，巩固一遍。
机械手是在自动化的大前提下应运而生的一种新的机械化的设备。由于计算机的发展和使用，程序的编译变的更加的方便和使用，这促使着机械手进一步的发展着。在我们当今的生产生活中，机械手被很多生产线和一些生活场景中运用着，在不断的运用当中，更加的促进了机械手的发展与进步，让更多的人愿意去完善机械手的控制与设计，让机械和自动结合的更加紧密
本课题设计的机械手是采用PLC控制方便快捷、可用性很强、学校硬件条件很完善等特点，来实现自动化控制的。
目 录
第一章 绪论 1
1.1设计背景 1
1.1.1国外工业机器人的的发展现状 1
1.1.2国内工业机器人的发展现状 1
1.2系统设计的任务 1
1.3目的和意义 2
第二章 设计方案 3
2.1系统设计总方案 3
2.2系统设计的基本步骤 3
2.3系统控制方案 3
2.4系统设计预想 3
2.5设计过程中可能会出现的问题以及避免方法 4
2.5.1硬件电路的连接不正确 4
2.5.2PLC程序逻辑不正确，相关指令运用不当 4
2.5.3触摸屏设计的不熟练 4
2.5.4软硬件调试的故障 4
第三章 硬件设计 5
3.1硬件简介 5
3.1.1可编程控制器PLC 5
3.1.2步进电机的介绍 5
3.1.3步进电机驱动器的介绍 6
3.1.
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
4触摸屏的介绍 9
3.2外部硬件与PLC的连接 10
第四章 控制系统的程序设计 11
4.1内容简介 11
4.1.1课题的主要内容和要求 11
4.1.2相关指令和寄存器的介绍 11
4.1.3特殊功能寄存器 11
4.1.4课题的整个实施过程 12
4.2 I/O分配 12
4.3自动控制过程设计 12
4.3.1步进电机的启动 12
4.3.2步进电机的停止 13
4.3.3运行工序 13
第五章 触摸屏界面的设计 18
5.1触摸屏设计方案 18
5.2调试日志 19
结束语 20
致谢 21
参考文献 22
附录 A 23
第一章 绪论
1.1设计背景
社会进步和科学技术的提高，使得工业生产的操作方式也逐渐的有着质的变化，从手工小工厂式的劳动，渐渐的变化成为自动化、智能的生产方法，人类也逐渐无法完成一些制造要求，因此为了满足制造要求，机械手也就这样被人们制造出来了。
机械手可以模仿人的一些动作形态，并且按照设定程序进行抓取释放、搬动物体或用来控制的自动操作装置。它使得人们的劳动更加的智能与便捷，能在有害环境下运行以保护人们的安全，因此被运用在很多工业生产方面。
机械手可以用单片机或者PLC来进行控制，而用PLC来进行控制的话，相对比单片机而言要来的方便，简单。又因为三菱PLC在高速脉冲和步进指令方面独特的功能特性，因此本课题采用FX3U48MT型PLC来控制机械手。
1.1.1国外工业机器人的的发展现状
最早的机械手出现在美国。就目前来说，全世界最先进的机械手可以达到相当高的精度，最高可以达到亚微米级。满足各种控制要求，速度方面相对于刚面世的时候也得到了大大的提升，质量更是变得越来越轻便，非常适合目前的工业需求。
在现代工业生产中，整个行业的自动化已经成为了必然趋势。但是就整个技术层面来说，还不能完全实现整个产业的全过程自动化，这也是目前技术发展的目标所在。有些国家通过在自动生产线中加入各个类型的传感器将自动化程度又提高了一大截。
工业生产过程的高精度，长时间持续工作要求自动化工具的加入，机械手控制系统就是在这样的情况下出现并且不断发展革新的。
1.1.2国内工业机器人的发展现状
当前我国制造和研发机械手的公司还不是很多，高精度高自动化的机械手主要还是通过进口的方式来获得，虽然可以通过购买其他国家机械手的方式获得相关技术支持，但是核心技还是掌握在国外的人员手中。国内的制造自动化机械手的发展也受到了多方面的限制，比如说机械手的控制系统的设计，而且还缺少稳定的伺服系统这些阻碍条件使得国内无法生产出自动化程度很高的机械手，也无法让机械手进行量产。所以我国生产的机械手只能在低端市场进行销售和发展，在高端市场的道路仍然需要我们的不懈的努力去开拓。不过我相信，在以后的研发和努力中，随着技术的进步与发展，一定会有更多的商家和企业加入此行业。
1.2系统设计的任务
采用三菱FX系列PLC、西门子触摸屏、步进电动机驱动器、步进电动机等组成了此次机械手控制系统，其中触摸屏用于设置机械手运行距离和显示机械手的工作状态，PLC根据对应的运行距离发出相应的脉冲串，将距离转化成脉冲通过步进电机驱动器控制步进电动机产生相应的机械手位移运动，实现机械手的运行、抓取、释放工件动作，从而实现机械手的工件搬运工作。控制系统要考虑必要的保护措施。
设计任务包括：拟定设计方案、选择相关电气设备及器件,编写PLC控制程序，设计触摸屏等。
1.3目的和意义
这次毕业设计的题目的主要是采用三菱FX3U系列PLC、西门子触摸屏、步进电机驱动器、步进电动机等组成机械手控制系统，在触摸屏上可以设置位置信息，由PLC根据这个位置信息发出脉冲数，通过步进电机驱动器控制步进电动机产生相应的机械手位移运动，配合机械手的抓取、释放物品动作，从而实现二维机械手的工件搬运动作。
从理论上来说，设计机械手这个课题可以很大程度上运用到学校里学到的知识。在课题设计当中可以运用到PLC、电子电路、机械构造等许多知识，可以在设计过程中进一步将知识复习一遍，巩固一遍。
机械手是在自动化的大前提下应运而生的一种新的机械化的设备。由于计算机的发展和使用，程序的编译变的更加的方便和使用，这促使着机械手进一步的发展着。在我们当今的生产生活中，机械手被很多生产线和一些生活场景中运用着，在不断的运用当中，更加的促进了机械手的发展与进步，让更多的人愿意去完善机械手的控制与设计，让机械和自动结合的更加紧密
本课题设计的机械手是采用PLC控制方便快捷、可用性很强、学校硬件条件很完善等特点，来实现自动化控制的。
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