基于plc控制的机械手毕业设计(论文)

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1、基于PLC控制的机械手设计顾伟伟(嘉兴职业技术学院机电054)摘要:PLC控制的机械手的设计主要是通过PLC的控制使机件拥有六个自由度,让机械手能模仿人手和臂的某些动作功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具。关键词:机械手,PLC,梯形图1前言机械手在当今工业中有着举足轻重的作用,能模仿人手和臂的某些动作功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化,能在有害环境下操作以保护人身安全,因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。2机械手的控制原理附录(图2-1)所示为一简易物品搬运机械手的动作示意图,该机械手是

2、一个水平/垂直位移的机械设备,用来将工件由左工作台搬运到右工作台.当机械手处于原点时,左限位开关和上限位开关被压合,起动以后,机械手沿-z方向移向A点(工步1),夹紧工件然后回到原位(工步2),再沿X方向移向B点,放下工件(工步3),最后回到原位(工步4)完成一次动作循环.对上述动作过程,若采用常规的继电器控制,则很难识别以下两种情况下所出现的问题:一是机械手向下移动时,不能识别A点,还是向B点移动;二是在2、3工步,是先回到原点,然后向右,还是直接由A点向右移到B点.采用PLC的步进功能来实现对这一动作过程进行控制,不仅能有效的避免上述动作的二义性,而且使整个控制过程准确、直观。系统设

3、计进程如下。3机械手系统设计3.1根据工艺过程分析控制要求机械手的全部动作由气缸驱动,而气缸则由相应的电磁阀控制。其中,上升/下降和左移/右移分别由双线圈二位电磁阀控制。例如当下降电磁阀通电时,机械手下降;当下降电磁阀断电时,机械手下降停止。只有当上升电磁阀通电时,机械手才上升;当上升电磁阀断电时,机械手上升第12页共12页停止。同样,左移/右移分别由左移电磁阀和右移电磁阀控制。机械手的放松夹紧由一个单线圈二位电磁阀(称为夹紧电磁阀)控制。当该线圈通电时,机械手夹紧,该线圈断电时,机械手放松。当机械手右移到位并准备下降时,为了确保安全,必须在右工作台上无工作时才允许机械手下降。也就是说,

4、若上一次搬运到右工作台上的工件尚未搬走时,机械手应自动停止下降。机械手的动作过程分解附录(图3-1)所示。从原点开始,按下起动按钮时,下降电磁阀通电,机械手下降。下降到底时,碰到下限位开关,下降电磁阀断电,机械手下降停止;同时接通夹紧电磁阀,机械手夹紧。夹紧后,上升电磁阀通电,机械手上升。上升到顶时,碰到上限位开关,上升电磁阀断电,上升停止;同时接通右移电磁阀,机械手右移。右移到位时,碰到右限位开关,右移电磁阀断电,机械手右移停止。若此时工作台上无工件,则光电开关接通,下降电磁阀通电,机械手下降。下降到底时,碰到下限位开关,下降电磁阀断电,机械手下降停止;同时夹紧电磁阀断电;机械手放松,

5、放松后,上升电磁阀通电,机械手上升。上升到顶时,碰到上限位开关,上升电磁阀断电,上升停止;同时接通左移电磁阀,机械手左移。左移到原点时,碰到左限位开关,左移电磁阀断电,左移停止。至此,机械手经过8步动作完成了一个周期。机械手的操作方式分为手动操作和自动操作两种.自动操作又分为单步、单周期(主要用于调试)和连续操作方式。手动操作:就是用按钮操作对机械手的每一种运动单独进行控制。例如,当选择上/下运动时,按下起动按钮,机械手上升;按下停止按钮,机械手下降。当选择左/右运动时,按下起动按钮,机械手左移;按下停止按钮,机械手右移。当选择夹紧/放松运动时,按下起动按钮,机械手夹紧;按下停止按钮,机

6、械手放松。单步操作:每按一次起动按钮,机械手完成一步动作后自动停止。单周期操作:机械手从原点开始,按一下起动按钮,机械手将自动完成一个周期的动作,然后停止在原起始点位置。连续操作:机械手从原点开始,按一下起动按钮,机械手的动作将自动地、连续不断地周期性循环。在工作中若按一下停止按钮,则机械手动作停止。重新起动时,须用手动操作方式将机械手移回原点,然后按一下起动按钮,机械手又重新开始连续操作。在工作中若按一下复位按钮,则机械手将继续完成一个周期的动作后,回到原点,自动停止。第12页共12页4硬件设计4.1选择PLC该机械手的控制为开关量控制,且所需的I/O点数不多,因此选择一般的小型低档P

7、LC即可。另外,从PLC的功能方面考虑,该控制系统要实现的是步进控制,可以用一般PLC所具有的移位寄存器和移位指令来编程,但若选择具有步进指令功能或鼓形控制器功能的PLC,则实现步进控制就更加方便了。再者,由于所需的I/O点数分别为15点和6点,考虑到机械手操作的工艺固定,PLC的I/O点数基本上可不留余量,选用GE-I(I/O点数分别为15点和9点)和ACMY-S80(I/O点数分别为24点和16点)PLC均能满足要求。当然,具体

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