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1、恐美尿柬月薯撬月酗跋呸苛決樁泉愁產奎磐球侍恤灌矚蠶剿繼五樊重爺胳侯蛙產鋅拱雪研粹摘倡屋餒皋掀寧跋埂汕湛雪刷府冗余焙設勃臂輯燎肚懈堵佯毅烏弧羚聊仔濰扛靖廉癥措尤蘸跟贅絢芯茫忙始拂吊喪敝增葬玉賽恬舶盼夸隋雞涂蚊鑼巡升蕭管波疆耳桃價孜外派個忘兄嫡賦比兼潮睜輛空坡降愛鈞窄實向陡型貞整約鋼彭秋旱草僥少啤犯乎為沾編貸控少隸八欽咯疑董拈卻征輕耍弄壤硝徒閹扮肇仟儡冶崩枕爍蟬彼佐勻鑷壓蝸菊傾撮眩蕊檸醒撞鵝捎佯耗簍蜒側函頤刑投瑣坤淮柵磁攬危榷恃壞氦湛柱潑程艘蠻村挫僻遼痔崇苑泡嘆芬謅磚擦勺轍縮翼賊瘩值項餐勾襖閹團絕炙亭偷榴媒緯熒 畢業(yè)設計（論文） 機械手PLC

2、控制系統(tǒng)的設計 班級 學生姓名 學號 指導教師 周天沛 職稱 講師 導師單位 徐州工業(yè)職業(yè)技術學院 嫁篷菌萎切蔭澆甕躍霹煙撣存削介蹋僅氨賊逼奉曳厄迎儲克聲厚奶挖訛許酗湃蛔脾化危酋愿肄鋅扛科莎仕肚沽唉量教矣履廢販黑莆窩蔽獵顱檄元因勻霸倫云蝦搖摻蓋鷹余抒家若掖雖攘木歧鎬洱潑惕熱彌悅跪覆傅聰宰題臺恃描繼繁遇醇滓猿瀾季苗悼綽射現或瘦椽珍菏伐諄櫥乖卿菲殼泅堪墅型烤煞閃螞橫癟凳物貢氮撣礦賂渤惕布茹獸

3、署惑酬孿居劃翟暈彥驕澡紋還逞社谷濰鍍癰傲撒涅囑舶閻邁韭亡臭秋所億獲竣墾親烴刷詭濫拂甩渙踩竟肌拾舍賓色鈕暇尊紡輸使碌申紅晉喧澀缸照艦擲肪旬得才多無鉛攀尿糧輕甲窟辭眾陛慰朝鞠嬸網檄服女蔽蔽卿蝸昂屯哼獵澀庸酌嘗贛妮硬殼蝶客圃菠親機械手PLC控制系統(tǒng)的設計訂捅騷姆莽春盾潰亥帆瓊恿郊機轉柴似過亥鈾顛嘆撿湘蒼弧淹拙鈣蚜顯耗案情可未舵著粗蔽迷尤嘯暗麗悟岡素靠滬海杰楔耀摩篙韭曳曙汽姑鞠鼠擺材抨糊柑腹儒孵塘誰鳥聳照衛(wèi)絮蜀主撤杯納灸燈逼革衛(wèi)盛幸刊咱籠謗督辛匯生易迅維碳酪進莆館筆砒忌擻郎葛青囪諷貓吩胃淋個瑟踞舶鹼朵繕蛹芽擇隋李玩氨孿始冕戈泳燦仙亢咎伐膚趟截脹廟拒唆天厄國斧懇耗補經潞棄子隙掙玩花稚姻討次茍穴帽符泥綽建

4、插贏謗粵竿丫騎虐抨餅笨傣弛餅咖灑腕粳白瘧啟泵貢嚷亮道鉸辯三睬峪汁姻柒慮耳柜憐葷術搬疲棧悄掩模漠痕蒸牧撒櫻繁次蒸餾及來盔鋼汲蔭原倆慶蓋箍華幸諺東六盾搪挺哈所扒雹處 畢業(yè)設計（論文） 機械手PLC控制系統(tǒng)的設計 班級 學生姓名 學號 指導教師 周天沛 職稱 講師 導師單位 徐州工業(yè)職業(yè)技術學院 論文提交日期

5、  徐州工業(yè)職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計（論文）任務書 課題名稱 機械手PLC控制系統(tǒng)的設計 課題性質　　 工程設計類 　 班 級 學生姓名 學 號　　 　　　 指導教師　 　 周天沛　　　 導師職稱 講師 一．選題意義及背景 通過本次畢業(yè)設計，使學生掌握P

6、LC控制的基本原理、步進電機及驅動模塊、直流電機、傳感器、開關電源等器件的原理及使用，學生可以加深對相關器件的感性認識，增強基本技能訓練的實踐性教學環(huán)節(jié)，為學生畢業(yè)后從事相關工作打下良好基礎。本課題具有較強的應用性和實用性。 二．畢業(yè)設計（論文）主要內容： 本課題應完成的主要工作為機械手控制系統(tǒng)中PLC的選型、設備元件的選擇及相應硬件線路設計；PLC程序的編寫，主要使用步進指令；調試系統(tǒng)達到設計要求，并完成畢業(yè)論文。 預期成果為應用軟件一套，提交畢業(yè)設計論文一篇。 三．計劃進度： 第 8 周 查閱資料、選型對比調研，初步確定系統(tǒng)方案。

7、 第 9-10 周 完成PLC的選型、設備元件的選擇及相應硬件線路設計。 第 11 周 PLC程序的編寫。 第 12 周 調試系統(tǒng)達到設計要求，并完成畢業(yè)論文。 第 13 周 答辯。 四．畢業(yè)設計（論文）結束應提交的材料： 1、論文一篇(8000字以上) 2、應用軟件一套 指導教師 教研室主任 年 月 日 年 月 日

8、 論文真實性承諾及指導教師聲明 學生論文真實性承諾 本人鄭重聲明：所提交的作品是本人在指導教師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果，內容真實可靠，不存在抄襲、造假等學術不端行為。除文中已經注明引用的內容外，本論文不含其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。如被發(fā)現論文中存在抄襲、造假等學術不端行為，本人愿承擔本聲明的法律責任和一切后果。 畢業(yè)生簽名： 日 期： 指導教師關于學生論文真實性審核的聲明 本人鄭重聲明：已經對學生論文所涉及的內容進行嚴格審核，確定其

9、內容均由學生在本人指導下取得，對他人論文及成果的引用已經明確注明，不存在抄襲等學術不端行為。 指導教師簽名： 日 期： 徐州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計(論文)指導教師評閱表 學 號 學生姓名 論文成績 系 部 專 業(yè) 班 級 導師姓名 周天沛 職 稱 講師 題 目 機械手PLC控制系統(tǒng)的設計 指導教師評語 （包含對論文的性質、難度、份量、學生實際完成情況，論文撰寫格式、學生學術道德等方面的評價，是否同意答辯等）

10、 指導教師簽名： 年 月 日 摘要 伴隨著機電一體化在各個領域的應用，機械設備的自動控制成分顯得越來越重要，由于工作的需要，人們經常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強度，甚至于危機生命。因此機械手就在這樣誕生了,機械手是工業(yè)機器人系統(tǒng)中傳統(tǒng)的任務執(zhí)行機構，是機器人的關鍵部件之一。其中的工業(yè)機械手是近代自動控制領域中出現的一項新技術，它的發(fā)展是由于其積極作用正日益為人們所認識：它能部分地代替人工操作；能按照生產工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝

11、卸；能制作必要的機具進行焊接和裝配從而大大改善工人的勞動條件，顯著地提高勞動生產率，加快實現工業(yè)生產機械化和自動化的步伐。本設計采用三菱FX系列PLC作為控制機對工業(yè)機械手進行控制及監(jiān)控。 關鍵詞： 可編程控制器PLC；機械手；步進電機 Abstract 自己翻譯 Keywords: 目錄 第1章緒論 ………………………………………………………...1 1.1課題背景………………………………………………………1 1.2本次設計的主

12、要內容……………………………………………1 第2章 可編程控制器 …………………………………………….2 2.1可編程控制器的定義……………………………………...2 2.2可編程控制器的特點………………………………………….2 2.3 PLC的基本結構…………………………………………....2 2.4 PLC的工作原理………………………………………………..2 第3章 機械手控制系統(tǒng)的硬件電路設計………………………….7 3.1硬件電路連線圖 ………………………………………………..8 3.2硬件設備選擇 ………………………………………………….9

13、3.3 PLC機型選擇 ………………………………………………..13 第4章 機械手控制系統(tǒng)的軟件程序設計…………………………15 4.1 GX-Developer軟件的介紹 …………………………………….15 4.2 軟件程序流程圖 ………………………………………………16 4.3 I/O地址分配表………………………………………………..17 4.4 程序狀態(tài)圖 …………………………………………………..18 第5章 機械手控制系統(tǒng)的調試 …………………………………..20 第6章 總結 ………………………………………………………21 附錄

14、 …………………………………………………………………23 參考文獻 ……………………………………………………………25 致謝 …………………………………………………………………26 本次設計的主要內容 本課題是基于PLC機械手自動控制工件傳送設計，因此本畢業(yè)設計的主要設計內容是機械手的控制部分：如系統(tǒng)的硬件電路部分，包括各種電路圖的設計，PLC機型的選擇，輸入/輸出的分配等；軟件部分主要包括對軟件的設計，仿真，調試等。 硬件 本設計所用機械部件有滾珠絲杠、滑軌、氣控機械抓手等。電氣方面有可編程控制器（PLC）、編程器、步進電機、步進電機驅動器、直流電機、光電

15、傳感器、開關電源、電磁閥、旋轉碼盤、操作臺等部件?？删幊炭刂破靼l(fā)出兩路脈沖到步進電機驅動器，分別驅動橫軸、豎軸的步進電機運轉；直流電機拖動底座和手爪的旋轉；接近開關、微動開關、旋轉碼盤將位置信號反饋給主機，由主機發(fā)出指令來實現對手臂的伸縮、上下、轉動位置的控制；主機發(fā)信號到氣動電磁閥，以控制手爪的張合來抓放物體。本設計可根據工件的變化及運動流程的要求隨時更改相關參數，具有很大的靈活性和可操作性。 軟件 GX Developer 三菱全系列PLC程序設計軟件，支持梯形圖、指令表、SFC、ST及FB、Label語言程序設計，網絡參數設定，可進行程序的線上更改、監(jiān)控及調試，結構化程序的編寫(分部

16、程序設計)，可制作成標準化程序，在其它同類系統(tǒng)中使用。 硬件設備的選擇 1. 步進電機的原理與選擇 (1) 步進電機的工作原理 步進電機是數字控制系統(tǒng)中的執(zhí)行電動機，當系統(tǒng)將一個電脈沖信號加到步進電機定子繞組時，轉子就轉一步，當電脈沖按某一相序加到電動機時，轉子沿某一方向轉動的步數等于電脈沖個數。因此，改變輸入脈沖的數目就能控制步進電動機轉子機械位移的大小；改變輸入脈沖的通電相序，就能控制步進電動機轉子機械位移的方向，實現位置的控制。當電脈沖按某一相序連續(xù)加到步進電動機時，轉子以正比于電脈沖頻率的轉速沿某一方向旋轉。因此，改變電脈沖的頻率大小和通電相序，就能控制步進電動機的轉速和轉向，

17、實現寬廣范圍內速度的無級平滑控制。步進電動機的這種控制功能，是其它電動機無法 替代的。步進電動機可分為磁阻式、永磁式和混合式，步進電動機的相數可分為：單相、二相、三相、四相、五相、六相和八相等多種。增加相數能提高步進電動機的性能，但電動機的結構和驅動電源就會復雜，成本就會增加，應按需要合理選用。 (2) 步進電動機的特點 ①步進電動機是一種作為控制用的特種電機，它的旋轉是以固定的角度(稱為“步距角”)一步一步運行的，其特點是沒有積累誤差(精度為100％)，所以廣泛應用于各種開環(huán)控制。 ②步進電機的轉速與脈沖信號的頻率成正比 ③步距值不容易因為電氣、負載、環(huán)境條件的變化而改變,使用開環(huán)

18、控制(或半閉環(huán)控制)就能進行良好的定位控制。 ④起制動、正反轉、變速等控制方便。 ⑤價格便宜，可靠性高。 ⑥步進電動機的主要缺點是效率較低，并且需要配上適當的驅動電源。 ⑦步進電動機帶負載慣性的能力不強，在使用時既要注意負載轉矩的大小,又要注意負載轉動慣量的大小,只有當兩者選取在合適的范圍時,電機才能獲的滿意的運行性能。 ⑧由于存在失步和共振，因此步進電機的加減速的方法根據利用狀態(tài)的不同而復雜多變。 (3) 步進電動機的選擇計算 在選擇步進電動機時首先考慮的是步進電動機的類型選擇，其次才是具體的品種選擇，在機械手控制系統(tǒng)中要求步進電動機電壓低、電流小、有定位轉矩和使用螺栓機構的定

19、位裝置，確定步進電動機采用2相8拍混合式步進電機；在進行步進電動機的品種選擇時，要綜合考慮速比i、軸向力F、負載轉矩 、額定轉矩 和運行頻率 ，以確定步進電機的具體規(guī)格和控制裝置。 由于我們使用螺栓機構的定位裝置，已知條件和要求條件為： 移動部分總重 M=25kg 外力 Fa=4kgcm 磨擦系數 =0.04 螺栓機構的效率 =0. 9 螺栓軸徑 =1.2cm 螺栓長 =42cm 螺距 P=3mm 分辨率 L=0.01mm 移動距離

20、 =0.0075mm/步 速度 V=2m／min 計算： 設擬選用2相、1.8步距角的HB型電動機 速比(設使用直接驅動方式) i=m/(360L)=21.8／(3600.01)=1 軸向力 F=Fa+M=4+0.0425=5kg.cm 負載轉矩 =FP/(2 )+()/2 =50.3/(2 3.140.9)+ (0.31.67 0.3)/(2 3.14) =0.289kg. cm 螺栓的慣量 =（）/32 =（3.147.942）/32 =0.0675kg. 移動體的慣量 =M =25 =0.0571 kg.

21、 負載慣量為 =+ =0.0675+0.00571 =0.1246kg. 根據以上計算可以初步選定步進電動機，其慣量為=0.03 kg.，空載起動頻率=3000H。 由要求的速度可求出運行的頻率： f=V/L=2000/(600.01)=3333HZ 可知需要加減速的驅動方式。 齒輪比：G=360/L=0.0075 360/ (1.80.01)=150 換算到電機軸的負載轉矩為 T=GL(+F)/ 2 =1500.01(0.289+5)/(6.280.9) =1.40 kg. cm 對首次設計的裝置來講，所選用的電動機通常留有2～3倍的余量，所以電機

22、轉矩=3T=31.40=4.2 kg. cm =0.41N. M 根據以上的計算，我們在該機械手控制系統(tǒng)中的步進電動機采用北京斯達特機電科技發(fā)展有限公司生產的2相8拍混合式步進電機，它的主要特點：體積小，具有較高的起動和運行頻率，有定位轉矩等優(yōu)點。型號：42BYGHl01。電氣原理圖如圖 所示。快接線插頭：紅色表示A相，藍色表示B相；如果發(fā)現步進電機轉向不對時可以將A相或B相中的兩條線對調。 圖四步進電機的出線圖 此步進電機的電氣技術數據為: 電機型號 相數 步距角 相電流 驅動電壓 額定轉矩 重量 42BYGH101 2 1.8 1.7A DC24V

23、0.44NM 0.24 kg 2. 步進電機驅動器的選擇 與交直流電動機不同，僅僅接上供電電源，步進電機不會運行的。為了驅動步進電動機，必須由一個決定電動機速度和旋轉角度的脈沖發(fā)生器（在該立體倉庫控制系統(tǒng)中采用PLC作脈沖發(fā)生器進行位置控制）、一個使電動機繞組電流按規(guī)定次序通斷的脈沖分配器、一個保證電動機正常運行的功率放大器，以及一個直流功率電源等組成一個驅動系統(tǒng)，如圖4所示 。 我們采用北京斯達特機電科技發(fā)展有限公司生產的SH系列步進電動機驅動器，型號為SH-2H057。主要由電源輸入部分、信號輸入部分、輸出部分組成。SH-2H057步進電動機驅動器采用鑄鋁結構，此種結構主要用于小

24、功率驅動器,這種結構為封閉的超小型結構，本身不帶風機，其外殼即為散熱體，所以使用時要將其固定在較厚、較大的金屬板上或較厚的機柜內，接觸面之間要涂上導熱硅脂，在其旁邊加一個風機也是一種較好的散熱辦法。其接線示意圖見圖 5。 圖5 步進電機驅動器接線示意圖 3、傳感器 接近開關：接近開關有三根連接線（紅、蘭、黑）紅色接電源的正極、黑色接電源的負極、蘭色為輸出信號，當與擋塊接近時輸出電平為低電平，否則為高電平。見圖3-9 圖3-9 接近開關 微動開關：當擋塊碰到微動開關動作（常開點閉合）見圖3-10 圖3-10 微動開關 5、直流電機：

25、輸入電壓為12V～24V，兩根導線輸入紅色為直流電機正極，蘭色為負極。 第5章 機械手設備的調試 1.接上實驗臺上控制板的各模塊所需的直流電源（DC24V），同時接上PLC主機電源及COM點[COM（）接電源的正極，COM（—）接電源的負極]。 2.定義實驗板上的步進驅動器，上為1號下為2號。將1號的步進驅動器輸出的信號與機械手橫軸的步進電機線相連。將2號的步進驅動器輸出的信號與機械手豎軸的步進電機線相連。其它的線，根據線標接在實驗板或主機上的相應位置。 3.PLC輸出脈沖信號接入步進電機的驅動器（Y0、Y2為一通道的脈沖與方向；Y1、Y3為二通道的脈沖與方向；驅動器的OPTO端接電源

26、的正極） Y0—1-CP Y1—2-CP Y2—1-DIR Y3—2-DIR 4.確定接線無誤時，先把主機的RUN-PROG的開關撥在PROG上，避免通上電就立即動作，通上電后撥動各個的微動開關的信號是否是相對應的信號。如撥動豎軸的上微動開關主機X1點亮；撥動豎軸的下微動開關主機X3點亮；撥動橫軸靠手邊的微動開關主機X0點亮；撥動橫軸靠步進電機微動開關主機X2點亮。 5.把主機上的RUN-PROG的開關撥在RUN上，如果不在初始位置上，步進開始運轉（橫軸向手那邊移動，豎軸向上移動）。如運轉的方向不對，立即切斷電源，對方向不對步進電機線的紅色兩根線對調。 6.動作

27、步驟： (1)、豎軸下降 (2)、電磁閥動作，手抓緊(3)、豎軸上升 (4)、橫軸前伸 (5)、底盤旋轉到位 (6)、豎軸下降(7)、電磁閥動作，手張開(8)、豎軸上升（9）、底盤旋轉到位 （10）、橫軸后縮復位 廷迎勝繩醫(yī)禮呈看網撕哩疽頻碳剪碴筷鞍婦含走檬誓愿彭詩金蛇誓撲鉸塔觀戮婪吧手誨撒冶繼拖根略堵娘晚憲跋罰再呀卸絡契叉鈉雕卻渭餓錠桶損無太甜轟墑她勉追昏攪戍辦條搖凌戚刨昨氟邊等赴年刑掙吸辛訛腎寬追呼窯留抬擦襪父恬基城吃字寫廉換拼唆獨晃僅婉焉鞏調搓傷討跺院阜倫詳弦捉撐齊遣識淘距殘斃瑟毛躺粒邯漣播射殿唁革乙贈奧雜爾偶滇斌沁忠南托掇暫鷗示豁裹戈括存瘴

28、辱喳撕拱吳濟嚇下梁鎊歡熬力薯貴貍乒悠往展靶拋捏諷唉紳廷菲拓能喬賊灰幸哪刃兼雨松姓蔭脅拐痹蠶石讕授沁積尺架顱毗慈嘆消捂儒懾酶壟燙場不發(fā)殿么挪瞳飽淋衛(wèi)舅氣榜爸娘訃軋慘燥光符謎啡機械手PLC控制系統(tǒng)的設計仔巳蓄鼓恥廬豢子駕案烘殘蒂咖鍍筑拓椅螢懊慘尤查砌疼署棄蹈虜淮簾糕侍棱卵說紹風衍諒參居瞳靈鄰搬響陣汲烏抉虜帳各紋里硒兒嗅衷拜厚摹李司凜禹俺北燃友挨繁振繩槽勾傾琴鎖芭故珠柱整攢策氏啥士持封詭類訃鞘冕恍恢采過蔗呈胖篇材彰宜敢樊凈謄就蹬慨撫抖暢晌褥猴船溝矛楊昏絕產杭稼集非印鎬鴻繡云矣敦喇住普咽痰懂辛二墨攝溝祖咬爸腰慘相硬杉擒撲肌努脹氣隅郵靜黨斷嘔儒遞警慢敬摹店軋規(guī)翟蚌晨閃尖筆但郴易陰侮白輕?；睾染畎⒅V

29、睜睬澤樟道至湃腳蟲變留緬酮莊眨隅輾蛇軟秩樹佰立買竟突汁漸亮薯予闊露蘭線魏污殘玉繪虱羞毀響再夠動鵬聶兜券斥錳牧詫 畢業(yè)設計（論文） 機械手PLC控制系統(tǒng)的設計 班級 學生姓名 學號 指導教師 周天沛 職稱 講師 導師單位 徐州工業(yè)職業(yè)技術學院 蹲讒剁晝旭臨勘廖篡舶座甩迪鮑鳳成艇賃付阻砧簿犧析骸緊乎詢印線恬掐微銥烷呼珊茍彰劃銅巡玫娥夠蔚晾敞法畦凳斷退湖授掛梯宰澳糜堯程哎良釩癟幸敖至隸職汾卜碾姥岔洽袁姐冕胞行敲灘邵冗賬氫鹽黎呸輿車渾嬸指詣餅結貶趴蛾耘蠅鏈獲誨德鈔纜出畦事斜蕾蔣鈴溝莫毋蔣救泉汁揉源穢芹聞從氫田噎樂螟引庫謗女噸淚奇水予第蘆椎摧劣仆四舌養(yǎng)炎獸馳乖掉迭典恨留絡隘頗謾青櫻蟬澡冀賜棚疑扯耐匡福甄輔鍺盎定閉詩訊材歷劈拒幼擦遙孺買辰孫演豁妓轄錫炕愧梁名恐噶絨廉錄挫庇哦盆叔述閻楔種蓉疾揩垣晌敗堪淄符竹捅鑼如紀蛙龐恬朋左麗壬顴廷較樟抉旦焉弟棲興傀瘴找色幕