搬运机械手PLC控制系统设计
搬运机械手PLC控制系统设计[20200121204925]
摘 要
搬运机械手是一种能自动化定位控制并可重新编写程序以变动的多功能机器，本论文主要目的是基于PLC设计搬运机械手控制系统。在设计中，通过对机械手结构的设计，完成了装卸机械手的系统结构设计。在PLC控制系统设计中，首先，对可编程序控制器进行相应的介绍，选择了PLC的型号。然后，通过对机械手的各功能实现形式和控制方式的研究，给出了各部分的实现方案。最后，进行PLC控制系统的硬件、软件的结构设计和组态王监控软件设计。组态王通过设备驱动程序从现场硬件设备获取实时数据并处理，以动画的方式在上位机屏幕上显示，同时按照组态要求和操作人员的指令使机械手按照设定的轨迹运行，并且将现场在监控界面中以动画形式显示出来。该系统可以很好的实现机械手的自动控制和管理。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:搬运机械手S7-200PLC组态王
目录
1.引 言 1
1.1搬运机械手控制系统研究背景 1
1.2搬运机械手控制系统的研究意义 1
1.3本文设计目标 2
1.4本文章节安排 2
2搬运机械手系统的总体设计 3
2.1机械手系统需求分析 3
2.2机械手控制系统总体框图 3
3搬运机械手PLC硬件电路设计 4
3.1控制系统硬件结构框图 4
3.2控制系统硬件选型 4
3.2.1控制系统选型 4
3.2.2电机 8
3.2.3限位开关 8
4.搬运机械手控制系统软件设计 10
4.1.搬运机械手系统流程图 10
4.2具体程序编写 11
5.组态设计 13
5.1 组态王介绍 13
5.1.1基本介绍 13
5.1.2主要特点 14
5.1.3实际应用 14
5.2设备连接 15
5.3通讯设备参数设置 16
5.4构造数据库 17
5.5监控界面的设计动画连接 18
5.6动画连接 18
5.7组态编程 19
6.搬运机械手系统的运行调试过程 22
6.1开始运行搬运机械手系统 22
6.2调试过程 23
7.总结与展望 26
致谢 27
参考文献 28
附录 29
9.1PLC软件程序部分 29
9.2组态程序部分 34
1.引 言
1.1搬运机械手控制系统研究背景
机械手是在当前机械化、自动化越来越高的需求中开发出的一种新装置，在危险环境的适应性、重复枯燥工作准确性以及在高精度制造工序的精确性，完全可以代替人类的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产率。
随着电子技术的越来越迅速的发展和越来越广泛的应用（例如计算机系统），机器人系统的研究和制造已经成为高新技术产业的宠儿，而这样也促进了机械手的发展与应用，让机械手能在机械化和自动化的结合上起到越来越重要的作用。
随着科学技术的迅速发展，我国正在进行由劳动密集性操作到技术密集型操作的变革，在这变革中电子计算机技术和工业化自动控制得到了广泛的引用，而机械手的设计与控制对工业自动化的发展是不可缺少的，机械手的到来加速了产业变革。
机械手在国内正在逐步扩大应用范围，主要方向是重工业生产方面的机械手，以减少人类劳动强度，降低人类在恶劣环境工作量为目的。当然在应用专用机械手的同时，通用机械手发展也很迅速，有条件企业的还要研制计算机控制机械手和组合机械手等。
1.2搬运机械手控制系统的研究意义
机械手也被称为自动手，auto hand能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械 化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
随着科学技术的迅速发展，我国正在进行由劳动密集性操作到技术密集型操作的变革，在这变革中电子计算机技术和工业化自动控制得到了广泛的引用，而机械手的设计与控制对工业自动化的发展是不可缺少的，机械手的到来加速了产业变革，在工业自动化的生产中，无论是单机床还是组合机床、以及自动化生产流水线都要用机械手完成工件的取放甚至更复杂、更精密的零件加工。
将机械手各可活动部件，首先依照水平直线位移、垂直直线位移、钟摆曲线位移等多种不同的移动需求以及不同工件对夹紧部件的要求，设计出能够通用的模板，然后根据具体工作环境的要求进行相应的部件调整或替换，以达到适应多种不同环境的需要。
机械手主要由手部主体和运动模块构成。手部是主体部分，用来夹紧或抓持工件。根据工件的外部造型、具体大小和重量、制材的软硬程度设计不同功能的手部组件，比如有夹持型（通用部件）、吸附型（用于表面光滑并质轻的工件）、托持型（用于重工件或易损工件）本次课题的机械手为了获取特定的对象，在空间位置和方向需要有2 ~ 3个自由度。
1.3本文设计目标
此次课题的控制系统要求在自动生产线实现自动和手动两种运行方式。自动运行方式是控制系统的主要运行方式，系统按给定的程序自动完成相应的动作。自动运行方式又分为单步、单周和连续工作方式。手动运行方式用于设备调试、系统调整和特殊情况下的运行方式，实现按钮对机械手的每一步动作单独控制。
1.4本文章节安排
本论文内容安排如下：
第一章介绍了对搬运机械手系统的需求分析和总体设计，画出总体框图。
第二章介绍了硬件电路的思考和选型，设计硬件电路。
第三章介绍了PLC的软件编程设计。
第四章介绍了在上位机上进行组态画面设计和监控。
第五章介绍了最终的运行和调试。
第六章则是总结和展望。
2搬运机械手系统的总体设计
2.1机械手系统需求分析
此次课题的控制系统要求在自动生产线实现自动和手动两种运行方式。自动运行方式是控制系统的主要运行方式，系统按给定的程序自动完成相应的动作。自动运行方式又分为单步、单周和连续工作方式。手动运行方式用于设备调试、系统调整和特殊情况下的运行方式，实现按钮对机械手的每一步动作单独控制。
2.2机械手控制系统总体框图
机械手系统主要由上位机监控、plc主机、开关量的输入以及电机和电磁阀的输出装置等所组成，如下图2-1所示：
图2-1 机械手控制系统总体框图
开关量包括按钮开关和传感器的反馈输入，输入信号进入plc后，plc进行运算判断机械手的位置（在什么方位）和状态（向什么方向移动）结合当前的具体任务，然后输出信号控制电机/电磁阀进行工作同时上传信号给上位机进行同步监控。
3搬运机械手PLC硬件电路设计
3.1控制系统硬件结构框图
对搬运机械手的分析:
外部控制开关和机械手系统传感器反馈的开关量送入PLC，由PLC进行计算程序的运行然后把信号送入步进电机系统、电磁阀系统进行控制，并把同步信号送入上位机由上位机监控。
搬运机械手控制系统硬件结构框如下图3-1：
图3-1 控制系统硬件结构框图
3.2控制系统硬件选型
3.2.1控制系统选型
因为要考虑到机械手需要较高精度和较高稳定的控制需求，我选择了具有可靠性高，对恶劣工业环境适应性强的工业控制系统—PLC.
PLC的应用范围十分广泛而且正在迅速扩大，现在几乎可以说凡是需要水平线上下的自动化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轻工业、重工业、精密工业等各行业。
摘 要
搬运机械手是一种能自动化定位控制并可重新编写程序以变动的多功能机器，本论文主要目的是基于PLC设计搬运机械手控制系统。在设计中，通过对机械手结构的设计，完成了装卸机械手的系统结构设计。在PLC控制系统设计中，首先，对可编程序控制器进行相应的介绍，选择了PLC的型号。然后，通过对机械手的各功能实现形式和控制方式的研究，给出了各部分的实现方案。最后，进行PLC控制系统的硬件、软件的结构设计和组态王监控软件设计。组态王通过设备驱动程序从现场硬件设备获取实时数据并处理，以动画的方式在上位机屏幕上显示，同时按照组态要求和操作人员的指令使机械手按照设定的轨迹运行，并且将现场在监控界面中以动画形式显示出来。该系统可以很好的实现机械手的自动控制和管理。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:搬运机械手S7-200PLC组态王
目录
1.引 言 1
1.1搬运机械手控制系统研究背景 1
1.2搬运机械手控制系统的研究意义 1
1.3本文设计目标 2
1.4本文章节安排 2
2搬运机械手系统的总体设计 3
2.1机械手系统需求分析 3
2.2机械手控制系统总体框图 3
3搬运机械手PLC硬件电路设计 4
3.1控制系统硬件结构框图 4
3.2控制系统硬件选型 4
3.2.1控制系统选型 4
3.2.2电机 8
3.2.3限位开关 8
4.搬运机械手控制系统软件设计 10
4.1.搬运机械手系统流程图 10
4.2具体程序编写 11
5.组态设计 13
5.1 组态王介绍 13
5.1.1基本介绍 13
5.1.2主要特点 14
5.1.3实际应用 14
5.2设备连接 15
5.3通讯设备参数设置 16
5.4构造数据库 17
5.5监控界面的设计动画连接 18
5.6动画连接 18
5.7组态编程 19
6.搬运机械手系统的运行调试过程 22
6.1开始运行搬运机械手系统 22
6.2调试过程 23
7.总结与展望 26
致谢 27
参考文献 28
附录 29
9.1PLC软件程序部分 29
9.2组态程序部分 34
1.引 言
1.1搬运机械手控制系统研究背景
机械手是在当前机械化、自动化越来越高的需求中开发出的一种新装置，在危险环境的适应性、重复枯燥工作准确性以及在高精度制造工序的精确性，完全可以代替人类的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产率。
随着电子技术的越来越迅速的发展和越来越广泛的应用（例如计算机系统），机器人系统的研究和制造已经成为高新技术产业的宠儿，而这样也促进了机械手的发展与应用，让机械手能在机械化和自动化的结合上起到越来越重要的作用。
随着科学技术的迅速发展，我国正在进行由劳动密集性操作到技术密集型操作的变革，在这变革中电子计算机技术和工业化自动控制得到了广泛的引用，而机械手的设计与控制对工业自动化的发展是不可缺少的，机械手的到来加速了产业变革。
机械手在国内正在逐步扩大应用范围，主要方向是重工业生产方面的机械手，以减少人类劳动强度，降低人类在恶劣环境工作量为目的。当然在应用专用机械手的同时，通用机械手发展也很迅速，有条件企业的还要研制计算机控制机械手和组合机械手等。
1.2搬运机械手控制系统的研究意义
机械手也被称为自动手，auto hand能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械 化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
随着科学技术的迅速发展，我国正在进行由劳动密集性操作到技术密集型操作的变革，在这变革中电子计算机技术和工业化自动控制得到了广泛的引用，而机械手的设计与控制对工业自动化的发展是不可缺少的，机械手的到来加速了产业变革，在工业自动化的生产中，无论是单机床还是组合机床、以及自动化生产流水线都要用机械手完成工件的取放甚至更复杂、更精密的零件加工。
将机械手各可活动部件，首先依照水平直线位移、垂直直线位移、钟摆曲线位移等多种不同的移动需求以及不同工件对夹紧部件的要求，设计出能够通用的模板，然后根据具体工作环境的要求进行相应的部件调整或替换，以达到适应多种不同环境的需要。
机械手主要由手部主体和运动模块构成。手部是主体部分，用来夹紧或抓持工件。根据工件的外部造型、具体大小和重量、制材的软硬程度设计不同功能的手部组件，比如有夹持型（通用部件）、吸附型（用于表面光滑并质轻的工件）、托持型（用于重工件或易损工件）本次课题的机械手为了获取特定的对象，在空间位置和方向需要有2 ~ 3个自由度。
1.3本文设计目标
此次课题的控制系统要求在自动生产线实现自动和手动两种运行方式。自动运行方式是控制系统的主要运行方式，系统按给定的程序自动完成相应的动作。自动运行方式又分为单步、单周和连续工作方式。手动运行方式用于设备调试、系统调整和特殊情况下的运行方式，实现按钮对机械手的每一步动作单独控制。
1.4本文章节安排
本论文内容安排如下：
第一章介绍了对搬运机械手系统的需求分析和总体设计，画出总体框图。
第二章介绍了硬件电路的思考和选型，设计硬件电路。
第三章介绍了PLC的软件编程设计。
第四章介绍了在上位机上进行组态画面设计和监控。
第五章介绍了最终的运行和调试。
第六章则是总结和展望。
2搬运机械手系统的总体设计
2.1机械手系统需求分析
此次课题的控制系统要求在自动生产线实现自动和手动两种运行方式。自动运行方式是控制系统的主要运行方式，系统按给定的程序自动完成相应的动作。自动运行方式又分为单步、单周和连续工作方式。手动运行方式用于设备调试、系统调整和特殊情况下的运行方式，实现按钮对机械手的每一步动作单独控制。
2.2机械手控制系统总体框图
机械手系统主要由上位机监控、plc主机、开关量的输入以及电机和电磁阀的输出装置等所组成，如下图2-1所示：
图2-1 机械手控制系统总体框图
开关量包括按钮开关和传感器的反馈输入，输入信号进入plc后，plc进行运算判断机械手的位置（在什么方位）和状态（向什么方向移动）结合当前的具体任务，然后输出信号控制电机/电磁阀进行工作同时上传信号给上位机进行同步监控。
3搬运机械手PLC硬件电路设计
3.1控制系统硬件结构框图
对搬运机械手的分析:
外部控制开关和机械手系统传感器反馈的开关量送入PLC，由PLC进行计算程序的运行然后把信号送入步进电机系统、电磁阀系统进行控制，并把同步信号送入上位机由上位机监控。
搬运机械手控制系统硬件结构框如下图3-1：
图3-1 控制系统硬件结构框图
3.2控制系统硬件选型
3.2.1控制系统选型
因为要考虑到机械手需要较高精度和较高稳定的控制需求，我选择了具有可靠性高，对恶劣工业环境适应性强的工业控制系统—PLC.
PLC的应用范围十分广泛而且正在迅速扩大，现在几乎可以说凡是需要水平线上下的自动化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轻工业、重工业、精密工业等各行业。
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