自動化論文-基于plc的多關(guān)節(jié)工業(yè)機械手控制系統(tǒng)設(shè)計(參考版)
2025-01-16 17:42本頁面
【正文】 參考文獻 【1】. 北京：機械工業(yè)出版社，2003【2】：北京航空航天大學出版社， 2003【3】 【4】 【5】：人民郵電出版社，2002【6】：華南理工大學出版社，2003【7】：重慶大學出版社2001【8】：機械工業(yè)出版社，2004【9】：人民郵電出版社，2004【10】：中國水利水電出版社，2007 35 。其次，要感謝我的設(shè)計評閱老師老師，在評閱中，老師指出了我設(shè)計中的許多不足，使我的設(shè)計更加完善合理。在論文的寫作過程中，導師給了我許許多多的幫助。在設(shè)計的過程中，慢慢的學習，逐漸的鞏固大學所學的知識，期間有艱苦，有辛酸，也有欣喜，有快樂。在多關(guān)節(jié)機械手的工作過程中，機械手爪是嚴格按照一定的順序運行的，采用順序控制指令能夠非常方便地按照工藝的流程進行設(shè)計，當下一個動作開始執(zhí)行時，前一個動作中的所有元件全部復(fù)位到初始狀態(tài)，減少出現(xiàn)誤動作的概率。在此小節(jié)中，完成了PLC軟件系統(tǒng)的所有設(shè)計，程序包括：控制系統(tǒng)的主程序、對高速脈沖輸出和高速計數(shù)器進行初始化設(shè)置的子程序和處理傳感器返回值的子程序。如圖44表示的是對步進電機的脈沖輸出控制，本例采用3段脈沖輸出，由于步進電機本身的特性，啟動頻率不宜太高，所以在啟動階段輸出的脈沖周期為500ms，且周期逐步減少，緩慢提高其輸出脈沖頻率；在第二階段，輸出脈沖周期為50ms，在這個階段手臂的移動是最快的，當達到設(shè)定位置的時候，同樣不可以突然是頻率降低到0，需要逐漸降低脈沖的頻率值，所以第三階段的脈沖周期為200ms，電動機逐步減速，達到設(shè)定位置后可能可靠停止。由于是多段輸出，所以還需要簡歷包絡(luò)表，對3段脈沖周期、數(shù)量進行設(shè)置，多關(guān)節(jié)機械手控制系統(tǒng)多段脈沖輸出梯形圖如圖44所示。對于高速脈沖輸出控制，設(shè)置為脈沖輸出方式。對于高速計數(shù)器，選用高速計數(shù)器HSC0，工作方式為模式0。多關(guān)節(jié)機械手控制系統(tǒng)梯形圖如圖43所示。程序中用到的元件及設(shè)置如表42所示。當控制過程特別復(fù)雜的時候，采用模塊化設(shè)計，就顯得尤為重要。 第四章 軟件系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)機械手動作和要實現(xiàn)的功能，設(shè)計出如圖41所示的多關(guān)節(jié)機械手控制系統(tǒng)流程圖。(6)編碼器在此系統(tǒng)中，需要對機械手進行精確定位，所以在手臂左右轉(zhuǎn)動的時候，要將電動機反饋的信號同PLC發(fā)出的信號做比較，以檢測是否手臂準確到位。因此，就必須在傳送帶2的電動機部分裝一個可以控制電動機運轉(zhuǎn)和停止的繼電器，再連接到PLC以控制接觸器，最后達到控制目的。多關(guān)節(jié)機械手手爪的抓緊和松開共用了4個電磁閥。(3)傳感器在此系統(tǒng)采用的是多關(guān)節(jié)機械手，由于要適應(yīng)各種形狀的工件，所以要在手指受力的部分安裝壓力傳感器，將壓力值轉(zhuǎn)換為電壓值傳入PLC，然后進行判斷，防止抓緊時壓力過大對工件造成損壞。（2）光電開關(guān)在傳送帶1和傳送帶2上各有一個光電開關(guān)，此開關(guān)的作用主要是指示工件是否到位。（1）各種限位開關(guān)在此系統(tǒng)中，共用了4個限位開關(guān)：上升限位開關(guān)、下降限位開關(guān)、左旋限位開關(guān)和右旋限位開關(guān)。表31 數(shù)字量輸入地址分配 輸入地址輸入設(shè)備輸入地址輸入設(shè)備高速脈沖輸入自動啟動急停按鈕上升限位開關(guān)手動/自動下降限位開關(guān)手臂上升左旋限位開關(guān)手臂下降右旋限位開關(guān)手臂左旋傳送帶1光開關(guān)手臂右旋傳送帶2光開關(guān)手爪抓緊傳送帶2啟動手爪放松壓蓋機啟動表32 模擬量輸入地址分配 輸入地址輸入設(shè)備輸入地址輸入設(shè)備ATW0傳感器1ATW0傳感器4ATW0傳感器2ATW0傳感器5ATW0傳感器3表33 數(shù)字量輸出地址分配輸出地址輸出設(shè)備輸出地址輸出設(shè)備高速脈沖輸出抓緊電磁閥上升電磁閥松開電磁閥下降電磁閥傳送帶2繼電器左旋電磁閥壓蓋機繼電器右旋電磁閥根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，硬件框圖及I/O分配情況，三自由度工業(yè)機械手控制系統(tǒng)PLC控制部分的硬件接線如圖32所示。 EM223和EM235與PLC的連接不需要其他設(shè)置，只需要將排線插到主機及擴展模塊的插槽上。 由于需要測量每個手指的壓力值，需要將傳感器的值輸入到PLC中進行判斷，所以擴展兩個模擬量模塊，全部選用EM235模塊。 同時擴展一個I/O模塊，選用EM223輸入/輸出混合擴展模塊。在西門子S7200系列PLC中又有CPU22CPU22CPU22 CPU226等之分。在此系統(tǒng)中僅靠PLC主機是無法完成控制要求的，因此擴展了一個I/O和兩個模擬量輸入/輸出模塊，以及兩個光電開關(guān)和一個可控電動機。同樣在第一指節(jié)的下端裝有固定拔桿與第三指節(jié)的凹槽連接，實現(xiàn)了第三指節(jié)同時隨第一、二指節(jié)的轉(zhuǎn)動而繞第二、三指節(jié)間的關(guān)節(jié)軸運動，從而形成了指節(jié)聯(lián)動的控制結(jié)構(gòu)。 多指多關(guān)節(jié)機械手爪抓規(guī)則形狀物體和不規(guī)則形狀物體的工作示意圖如圖6所示 圖6 抓握原理示意圖直流電動機啟動后，通過諧波減速器減速后，帶懂動絲杠旋轉(zhuǎn)使螺母在導向桿中上下移動，同時落幕的移動帶動連接五個手指的第一指節(jié)運動。它們的彎曲程度可以不同，因此對工件的形狀具有適應(yīng)性?，F(xiàn)在研究和應(yīng)用較多的是五指十五關(guān)節(jié)手爪結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖5 圖5 五指十五關(guān)節(jié)手爪結(jié)構(gòu)原理這個類型的多關(guān)節(jié)機械手，采用的是機器人手爪，每個手指的各關(guān)節(jié)都有一臺相互獨立的直流電動機驅(qū)動，并且每個手指都配有傳感器和控制系統(tǒng)，這樣每個手指的動作都是互不影響的，使手爪能夠模擬人手的動作可以抓取各種形狀的
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