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本科毕设论文-—气动机械手plc控制系统的设计.doc
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本 科 毕 业 设 计
(200*届)
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摘要
机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动
化装置,它是在机械自动化生产过程中发展起来的一种新型装置,在生产过程中
起着非常重要的作用。在工业生产和其他领域内,由于工作的需要,人们经常受
到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害,增加了工人的劳动强度,甚至于危及生
命。自从机械手问世以来,相应的各种难题迎刃而解。机械手能代替人类完成危
险、重复、枯燥的工作,减轻人类劳动强度,提高劳动生产力,因此机械手得到
了越来越广泛的应用。
机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器,它有
多个自由度,可在各个不同环境中用来搬运物体。
本课题要完成的主要内容。设计工业通用机械手模型,是一个水平/垂直运
动的机械设备,用来将工件从左工作台搬到右工作台。机械手能完成左右移动、
上下升降和手部的放松夹紧,可在空间按固定动作夹放单个物体。
关键词:可编程控制器;机械手;自动化
目录
1 问题的提出........................................................1
1.1 课题背景及研究意义..............................................1
1.2 国内外现状......................................................1
1.3 课题设计的目的..................................................2
1.4 课题的主要内容..................................................2
2 机械手............................................................3
2.1 机械手介绍......................................................3
2.1.1 机械手的分类..............................................3
2.1.2 机械手的构成 ..............................................3
2.2 机械手控制方式的选择............................................4
2.2.1 控制方式的分类............................................4
2.2.2 PLC 与工业控制计算机和集散控制系统的比较及选型 ............5
3 可编程序控制器....................................................7
3.1 PLC 简介 ........................................................7
3.1.1 PLC 的基本结构 ............................................7
3.1.2 PLC 的工作原理 ...........................................10
3.1.3 PLC 机型的选择 ...........................................13
4 机械手控制系统硬件结构...........................................15
4.1 气动机械手的控制要求...........................................15
4.2 硬件结构 .......................................................16
4.3 气动机械手的工作方式 ...........................................16
4.4 根据设计要求、分析 I/O 情况、画出分配表 .........................17
4.5 CPU 选择 .......................................................17
5.1 主程序机构图 ...................................................19
5.2 设计程序 .......................................................20
5.2.1 公用程序 .................................................20
5.2.2 手动程序 .................................................20
5.2.3 自动程序 .................................................20
5.2.4 自动回原点程序 ...........................................24
6 软件仿真调试情况.................................................25
6.1 环境要求 .......................................................25
6.2 调试情况 .......................................................25
致 谢..............................................................28
参考文献...........................................................29
附录 A I/O 分配表..................................................30
附录 B 梯形图 .....................................................31
附录 C 程序指令表 .................................................39
毕业设计
1
1 问题的提出
1.1 课题背景及研究意义
机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。近年来随着工业自动
化的发展机械手逐渐成为一门新兴学科,并得到了较快的发展。机械手广泛地应
用与锻压、冲压、锻造、焊接、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业。特别是
在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中,机械手由于
其显著的优点而受到特别重视。总之,机械手是提高劳动生产率,改善劳动条件,
减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段。国内外都十分重视它
的应用和发展。
可编程序控制器(PLC)是专为在工业环境下应用而设计的实时工业控制装
置。随着微电子技术、自动控制技术和计算机通信技术的飞速发展,PLC 在硬件
配置、软件编程、通讯联网功能以及模拟量控制等方面均取得了长足的进步,已
经成为工厂自动化的标准配置之一。
由于自动化可以节省大量的人力、物力等,而 PLC 也具有其他控制方式所
不具有的特殊优越性,如通用性好、实用性强、硬件配套齐全、编程方法简单易
学,因此工业领域中广泛应用 PLC。机械手在美国、加拿大等国家应用较多,如
用果实采摘机械手来摘果实、装配生产线上应用智能机器人等。我国自动化水平
本身比较低,因此用 PLC 来控制的机械手还比较少。本次课题设计的机械手就是
通过 PLC 来实现自动化控制的。通过此次设计可以更进一步学习 PLC 的相关知识,
了解世界先进水平,尽可能多的应用于实践。
1.2 国内外现状
机械手自二十世纪六十年代初问世以来,经过 40 多年的发展,现在已经成
为制造业生产自动化中重要的机电设备。目前,正式投入使用的绝大部分机械手
属于第一代机械手,即程序控制机械手。这代机械手基本上采用点位控制系统,
没有感觉外界环境信息的感觉器官,主要用于焊接、喷漆和上下料。第二代机械
手具有感觉器官,仍然以程序控制为基础,但可以根据外界环境信息对控制程序
进行校正。这代机械手通常采用接触传感器一类的简单传感装置和相应的适应性
算法。现在,第三代机械手正在第一、第二代机械手的基础上蓬勃发展起来,它
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