基于plc的四自由度机械手控制系统设计

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1、摘　　要本文通过研制基于PLC控制的四自由度气动光盘搬运机械手，设计相关的气动回路与PLC控制系统，分析了机械手中PLC控制系统的特点。PLC控制系统由于其简单易于实现，可靠性好，是代替继电器控制系统有效的方法。通过对PLC程序设计的研究，采用顺序功能图设计方法是实现气动机械手动作路线及其他复杂顺序动作系统的有效方法。本文设计了一种基于PLC控制的四自由度的气动机械手，用于抓取与搬运光盘，该机械手结构与控制原理具有通用性与代表性。为便于教学，该气动机械手还具有一定的开放性。气动机械手采用PLC控制电路及气压回路驱动气缸实现要求的运动

2、轨迹，在结构上，与其他类型的机械手相比，气动机械手具有结构简单，控制容易实现，其气动部件已系列化和组立化，便于设计与实现，且维护方便。由于气动机械手这些特点，气动机械手在生产过程自动化中的应用已日益广泛。关键词：机械手；气动系统；PLC；顺序功能图目录第1章基于PLC的四自由度机械手控制系统设计1.1基于PLC的四自由度机械手控制系统设计分析……………………..(1)1.2机械手基本结构与控制任务…………………………………………….(1)1.3机械手气动系统设计…………………………………………………….(2)第2章基于PLC的四自由

3、度机械手控制系统硬件设计2.1.0FX-2N系统可编程控制器简介……………………………………….(3)2.1.1可编程控制器可编程控制器的产生………………………………….(3)2.1.2可编程控制器的定义………………………………………………….(3)2.1.3可编程控制器的发展趋势…………………………………………….(5)2.1.4可编程控制器的特点………………………………………………….(6)2.1.5可编程控制器的主要功能…………………………………………….(7)2.1.6PLC的基本结构……………………………………………………

4、….（8)2.1.7PLC各部分的作用……………………………………………………..(9)2.1.8气动技术介绍…………………………………………………………..(11)2.1.9压缩空气的特性………………………………………………………..(11)2.2.0简单的气动系统………………………………………………………..(11)2.2.1气动元件………………………………………………………………..(12)第3章基于PLC的四自由度机械手控制系统软件设计3.1输入/输出分配表……………………………………………………….(13)3.2PLC外部

5、接线图………………………………………………………….(14)3.3机械手PLC程序设计…………………………………………………….(15)3.4PLC程序设计……………………………………………………………..(17)致谢参考文献第1章基于PLC的四自由度机械手控制系统设计1.1基于PLC的四自由度机械手控制系统设计分析机械手是一种模仿人手动作，并按设定程序、轨迹和要求代替人手抓(吸)取、搬运工件或工具进行操作的自动化装置。气动机械手采用PLC控制电路及气压回路驱动气缸实现要求的运动轨迹，在结构上，与其他类型的机械手相比，气动机械手具有

6、结构简单，控制容易实现，其气动部件已系列化和组立化，便于设计与实现，且维护方便。由于气动机械手这些特点，气动机械手在生产过程自动化中的应用已日益广泛。本文设计了一种基于PLC控制的四自由度的气动机械手，用于抓取与搬运光盘，该机械手结构与控制原理具有通用性与代表性。为便于教学，该气动机械手还具有一定的开放性。1.2机械手基本结构与控制任务如(图l)所示，光盘放置于位置l，气动机械手的初始位置处于位置9，要实现将光盘根据要求从位置l搬运至位置2、3、7、8时，对机械手的自由度提出一定的要求。根据任务要求，机械手要实现X方向与Y方向的运动

7、、绕z方向的旋转，同时在抓取过程中要实现手臂的升降(Z)和吸放光盘的过程，该机械手具有四个自由度。机械手硬件如(图2)所示。图1气动机械手任务图图2机械手硬件结构图1.3机械手气动系统设计气动机械手硬件系统由四个气缸、三个真空吸盘、限位磁性接近开关、5个两位五通电磁气阀和1个两位两通电磁气阀组成的阀岛、控制面板、接线端子、PLC、按钮开关及指示灯等相关电气元件组成。当按钮开关或磁性接近开关发出信号传递到PLC输入端子，经过PLC程序处理，PLC发出动作控制信号驱动相应主控阀电磁线圈的通断，控制压缩空气的运动方向，使气缸产生对应的动作

8、。要实现前述控制任务要求，其控制部分包括气动回路与PLC控制部分。气动机械手的气压控制回路如图3所示。气源产生压缩空气，经三联件处理后，经两位五通阀和单向节流阀分别进入滑台气缸、回转气缸、悬臂气缸、升降气缸。两位五通阀电磁线圈的通断决