基于PLC的机械手控制系统的设计

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1、太原工业学院毕业设计1绪论1.1课题研究背景及意义工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，

2、又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。机械手是工业机器人的重要组成部分，在很多情况下它就可以称为工业机器人。机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，已经成为现代制造生产系统中的一个重要组成部分。机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某

3、台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，可在空间抓、放、搬运物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。机械手的迅速发展是由于它具有的积极作用正日益为人们所认识：其一，它能部分地代替人工操作；其二，它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卸载；其三，它能操作必要的机具进行辉接和装配；

4、其四，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。因此，它能大大地改善工人的劳动条件，保障工人人身安全，显著地提高劳动生产率，提高产品的质量与产量，节约原材料消耗以及降低生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。29太原工业学院毕业设计因而,机械手受到各先进工业国家的重视,并投入了大量的人力物力加以研究和应用，尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染性的场所,应用更为广泛。随着现代工业生产的迅速发展，机械手在世界范围内得以广泛应用。因而对机械手的控制要求也越来越高，若用传统的继电器控制方案进

5、行控制，势必造成系统元件多,接线繁杂、稳定性差、故障率高,给工业生产带来很多不便。针对这些问题如果采用性能价格比高的可编程序控制器PLC设计其控制系统，可使该系统的运行可靠性高、故障率低、维修方便,取得良好的工作效果[1]。ProgrammableLogicalController简称为PLC。但近年来,PLC米用微处理器作为中央处理单元，不仅有逻辑控制功能,还有算术运算、模拟量处理甚至通信联网功能，正确应称为PC，但为了与个人计算机有所区别,仍称其为PLC。PLC有以下几大优点:(1)可靠性高，抗干扰能力强。工业生产一

6、般对控制设备的可靠性要求很高，并且要有很强的抗干扰能力。PLC能在恶劣的环境中可靠的工作，平均无故障时间达到数万小时以上，已被公认为最可靠的工业控制设备之一。PLC本身具有较强的自诊断功能，保证硬件核心设备（CPU、存储器、I/O总线等）在正常情况下执行用户程序，一旦出现故障则立即给出出错信号，停止用户程序的执行，切断所有输出信号，等待修复。PLC的主要模块均采用大规模和超大规模集成电路，I/O系统设计有完善的通道保护与信号调理电路。在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有精确的考虑，在硬件上采用隔离，屏蔽、滤波、接地等抗

7、干扰措施，在软件上采用数字滤波等措施。与继电器系统和通用计算机相比，PLC更能适应工业现场环境要求。(2)硬件配套齐全，使用方便，适应性强PLC是通过执行程序实现控制的。当控制要求发生改变时，只要修改程序即可，最大限度地缩短了工艺更新所需要的时间。PLC的产品已标准化、系列化、模块化，而且PLC及配套产品的模块品种多，用户可以灵活方便地进行系统配置组合成各种不同规模、不同功能的控制系统。在PLC控制系统中，只需在PLC的端子上接入相应的输入/输出信号线即可，不需要进行大量且复杂的硬接线，并且PLC有较强的带负载能力，可以

8、直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。(3)编程直观、易学易会PLC提供了多种编程语言，其中梯形图使用最普遍。PLC是面向用户的设备，PLC的设计者充分考虑到现场工程技术人员的技能和习惯，因此PLC29太原工业学院毕业设计程序的编制采用梯形图的简单指令形式。梯形图与继电原理图相似，这种编程语言形象直观，易学易懂，不需要专