基于PLC控制的五自由度机械手臂驱动电机研制.pdf

在现代工业自动化控制系统中，PLC（可编程逻辑控制器）技术作为核心部件之一，广泛应用于机械手等工业机器人控制领域。随着工业控制技术的迅速发展，PLC控制系统越来越多地用于实现复杂任务的自动化控制，而与之配套的五自由度机械手臂作为一种能够实现复杂三维空间内运动的装置，其驱动电机的研发和应用受到了广泛关注。 本文研究了基于PLC控制技术的五自由度机械手臂驱动电机的研制，目的是实现对步进电机的精确控制，从而驱动五自由度机械手臂完成各种预定动作。在研究过程中，涉及的关键技术包括PLC控制技术、步进电机驱动技术和单片机技术。 PLC控制系统通常能够处理输入信号，并根据预设程序控制输出信号，实现对机器人的实时控制。在本研究中，西门子PLC200系列224PLC作为控制核心，负责控制机械手臂的自动动作。通过单片机来实现机械手臂的手动调整，确保在实际应用中能够准确无误地定位机械手臂。单片机与PLC共同工作，弥补了PLC在处理复杂算法时的不足，同时也为系统提供了更灵活的控制方式。 在硬件结构方面，系统由PLC控制器、驱动器和步进电机等组成。PLC对驱动器的控制能够实现对步进电机转速、转向、步长的精确控制，而单片机则负责在盘车过程中实行单步控制。在驱动器不断电的情况下，单片机信号能够调节步进电机的转动。 步进电机作为一种执行机构，在PLC发出脉冲信号的控制下，能够输出特定的角度位移大小和运动速度。其转速与转矩是选择电机的主要依据。研究中，通过参考电机的负载特性与预选电机型号，综合考虑过载倍数，最终选用合适的步进电机和驱动器，以满足五自由度机械手臂的要求。 控制系统对机械手臂的精确控制需要经过详细的测试和调试。测试过程中，采用了白盒测试和黑盒测试相结合的方法，对每个功能模块进行了测试，确保每个增量完成后的集成测试以及最终的系统和验收测试都能够满足设计要求。 最终，本文提出的基于PLC控制的五自由度机械手臂驱动电机研制方案，不仅成功地实现了对步进电机的精确驱动，而且通过PLC和单片机的联合控制，使得机械手臂能够完成重复性和精确性要求很高的工业任务。这一成果对于推动工业自动化和智能制造技术的发展具有重要意义。同时，本文还通过基金项目的支持，得到了吉林农业科技学院青年基金的资助，表明该研究具有一定的社会价值和应用前景。