基于PLC的机械手控制系统设计.doc资源-CSDN文库

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吉林建筑大学城建学院电气信息工程学院课程设计

摘要 …………………………………………………………………………………………Ⅰ

ABSTRACT ……………………………………………………………………………………Ⅱ

第 1 章绪论 1

1.1 课题背景 1

1.2 研究目的及意义 2

1.3 国内外研究现状 2

第 2 章方案设计 4

2.1 PLC 的分类 4

2.2 PLC 的结构及基本配置 7

2。3 PLC 的选择 8

2。4 机械手的分类和选择 9

第 3 章硬件设计 10

3.1 PLC 控制机械手设计步骤 10

3.2 系统控制示意图 10

3。3 确定输入输出 11

3。4 输入和输出点分配表 11

3。5 PLC 控制机械手接线图 12

第 4 章软件设计 13

4。1 PLC 概述 13

4.2 软件系统 13

4.3 PLC 的编程语言的基本指令系统和编程方法 14

4.4 欧姆龙 CX—Programmer 编程软件 14

4.5 PLC 控制机械手的流程图 15

结论 16

致谢 17

参考文献 18

附录

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第 1 页共 18 页

第 1 章绪论

随着社会生产不断进步和人们生活节奏不断加快,人们对生产效率也不断提出新要

求。由于微电子技术和计算软、硬件技术的迅猛发展和现代控制理论的不断完善，更加

促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化地结合。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，大大降低了工人的劳动强度，

提高了工作效率。机械手的广泛使用，不仅可以提高产品的质量与产量，而且对保障人

身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度,提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生

产成本,有着十分重要的意义。

1。1 课题背景

可编程控制器（简称 PLC）是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用

而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控

制，定时,计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种

类型的机械或生产过程。

自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，

PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC 得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应

用。同时,PLC 的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技

术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC 在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和

运动控制等功能。今天的 PLC 不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发

挥着十分重要的作用。通用 PLC 应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，

但 PLC 相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性.实际工作中碰到

的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用 PLC 或定制 PLC 取代嵌入式控制

器 PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特

点.可以预料：在工业控制领域中，PLC 控制技术的应用必将形成世界潮流。

工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备.工业机械手是工业

机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和

性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性

和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。

PLC 在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的 PLC 控制器年增长

率保持为 20％～30％。随着工厂自动化程度的不断提高和 PLC 控制器市场容量基数的

不断扩大，近年来 PLC 在工业发达国家的增长速度放缓。但是，在中国等发展中国家 PLC

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的增长十分迅速。综合相关资料，2004 年全球 PLC 的销售收入为 100 亿美元左右，在

自动化领域占据着十分重要的位置。近 10 年来，随着 PLC 控制器价格的不断降低和用

户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用 PLC 控制器进行控制，PLC 控制器在

我国的应用增长十分迅速。随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今

后一段时期内 PLC 控制器在我国仍将保持高速增长势头。

1.2 研究目的及意义

二十一世纪，PLC 控制器会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更

多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更

强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展;从产品的配套

性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好

地适应各种工业控制场合的需求。 PLC 控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的

数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑

运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输

入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC 控制器已经广泛应用于钢铁、石油、

化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，

它具有高可靠性、抗干扰能力强、功能强大、灵活，易学易用、体积小，重量轻，价格

便宜的特点。

随着工业的高速发展,机械手作为前沿的产品应自动化设备更新时的需要，已经在

工业生产中得到了广泛的应用。它可以搬运货物、分拣物品、用以代替人的繁重及单调

劳动,实现生产的机械化和自动化；并能在高温、腐蚀及有毒气体等有害环境下操作以

保护人身安全，被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工业和原子能等部门。适应工

业需要，本课题试图开发 PLC 对物料分拣机械手的控制，并借助必要的精密传感器，使

其能够对不同颜色的物料按预先设定的程序进行分拣,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，广泛应用于柔性生产线.采用 PLC 控制，是一种预先设

定的程序进行物料分拣的自动化装置，可部分代替人工在高温和危险的作业区进行单调

持久的作业，并且在产品变化或临时需要对机械手进行新的分配任务时，可以允许方便

的改动或重新设计其新部件，而对于位置改变时，只要重新编程，并能很快地投产，降

低安装和转换工作的费用.

1。3 国内外研究现状

目前，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展，PLC 已由最初一位机

发展到现在的以 16 位和 32 位微处理器构成的微机化 PC，而且实现了多处理器的多通

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