【正文】 【 4】 ： 豐富的擴展模塊； 豐富的內(nèi)置 集成功能； 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 10 突出的特點： 使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自動化控制。在以下幾方面均有出色的表現(xiàn)：極高的可靠性；極豐富的指令集；易于掌握；便捷的操作；豐富的內(nèi)置集成功能；實時特性；強勁的通訊能力；豐富的擴展模塊。 它 適用于各行各業(yè)，各種場合的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。 S7200 作為西門子 SIMATIC PLC 家族中的最小成員，以其超小體積，靈活的配置，強大的內(nèi)置功能，多年來一直廣泛服務(wù)于國內(nèi)的各行各業(yè)。 西門子是世界上最大的電氣和電子公司之一。 常用 PLC 介紹 PLC 發(fā)展這么多年，技術(shù)成熟，各種型號的也很多，各個廠家生產(chǎn)的也有一定 區(qū)別，各個重點發(fā)展方向也不同，所以我們必須根據(jù)自己設(shè)計需要，考慮如何選擇。例如輸入、輸出的最多點數(shù)；掃描速度；內(nèi)存容量；指令條數(shù)； 功能模塊等。但由于此明確指定采用 PLC 可編程控制器控制實現(xiàn)，所以，不用我們?nèi)?考慮控制硬件方案，只是要對 PLC 進行比較選擇。 此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶 再現(xiàn)型，以及具有觸覺、視覺等性能的機械手，并考慮與計算機聯(lián)用，逐步成為整個機械制造系統(tǒng)中的一個基本單元。我國也陸續(xù)在工業(yè)中有所應(yīng)用，對于自 動控制，柔性制造系統(tǒng)中應(yīng)用更為廣泛，但我國的自動化水平有待提高 。這樣可以避免 一些人不能接觸的物質(zhì)對人體造成傷害，如冶金、化工、醫(yī)藥、航空航天等。 本設(shè)計的控制系統(tǒng)采用小型可編程控制器實現(xiàn)，具有編程簡單、修改容易、可靠性高等 。 控制系統(tǒng)可以根據(jù)動作的要求，設(shè)計采用數(shù)字順序控制，它首先要編制程序加以儲存，然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制機械手工作。 機械手控制的要素包括工作順序、到達位置、動作時間、運動速度和加減速度等。一般用凸輪連桿機構(gòu)實現(xiàn)規(guī)定的動作。本設(shè)計 采用步進 電動機驅(qū)動手臂運動，直流電動機驅(qū)動手爪和機械手的底盤旋轉(zhuǎn)運動。電氣驅(qū)動的優(yōu)點是動力源簡單，維護、使用方便。 電 氣驅(qū)動時，直線運動可以采用電動機帶動絲杠、螺母機構(gòu)。缺點是出力小，體積大，由于 空氣的可壓縮性大，很難實現(xiàn)中間位置停止，只能用于點位控制，而且潤滑性較差，氣壓系統(tǒng)容易生銹 。一般采用 4～ 6 個大氣壓 ，個別達到 8～ 10 個大氣壓。缺點是需配備壓力源，系統(tǒng)復雜，成本較高。它利用液壓缸、液 壓馬達加齒輪、齒條實現(xiàn)直線運動；利用擺動液壓馬達、液壓缸與齒條、齒輪與鏈條、鏈輪等實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動。其中以電氣、氣動用得最多，占 90％以上，液壓、機械驅(qū)動用得較少。軀干是安裝手臂、動力源和各種執(zhí)行機構(gòu)的機架。為了使機械手能夠正確地工作，手臂的三個自由度 都需要精確地定位。本設(shè)計采用二指的構(gòu)造。手指的數(shù)量又可以分為二指、三指、四指等 ，其中以二指用得最多。手部裝在手臂前端，可以轉(zhuǎn)動、開閉手指。 機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和控制 系統(tǒng)構(gòu)成。目前主要應(yīng)用于機床、模鍛壓力機的上下料以及焊、噴漆等作業(yè)，它可以按照事先制定的作業(yè)程序完成規(guī)定的 操作，有些還具備有傳感反饋能力，能應(yīng)付外界的變化。同時要提高速度，減少沖擊，正確定位，以更好地發(fā)揮機械手的作用。在應(yīng)用專用 機械手的同時，相應(yīng)地發(fā)展通用機械手，用條件還要研制示教機械手、組合機械手等。 機械手 發(fā)展情況 目前工業(yè)機械手主要用于流水線傳送、焊接、裝配、機床加工、鑄造、熱處理等方面，無論數(shù)量、品種和性能方面都能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。在現(xiàn)代生產(chǎn)企業(yè)攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 2 機械手概述 7 中，自動化程度較高，大量應(yīng)用機械手。這種機械手在國外稱為“ Mechanical Hand”，它是為主機服務(wù)的，由主機驅(qū)動 ，除少數(shù)外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電信號操作機械手來進行探測月球、火星等。它的特點是除具備普通機械的物理性能外，還具備通用機械、記憶智能的三元機械。第一類是不需要人工操作的通用機械手，它是一種獨立的不附屬于某一主機的裝置。在我國，近幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的成果，受到各工業(yè)部門的重視。因而，受到各先進工業(yè)國家的重視，并投入了大量的物力和財力加以研究和應(yīng)用。 機械手的迅速發(fā)展是由 于它的積極作用正日益為人們所認識，其一，它能部分代替人工操作；其二，它能按照生產(chǎn)工藝要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其三，它能操作必要的機具進行焊接和裝配。 機械手的定義與分類 機械手是一種能自動化定位控制并可重新編程序以變動的多功能機器，它有多個自由度，可用來搬運物體以完成在各個不同環(huán)境中工作。機械手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。工業(yè)機械手是工業(yè)機器人的一個重要分支。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障 。 ⑤ 安裝簡單，維修方便 PLC 不需要專門的機房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。 PLC 的各個部件，包括 CPU，電源， I/O 等均采用模塊化設(shè)計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合 。有相應(yīng)的 I/O 模塊 與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。 7） 大型 PLC 還可以采用由雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng) ,使可靠性更進一步提高。 5） 對采用的器件進行嚴格的篩選。 3） 各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 PLC 的特點 ① 高可靠性 【 4】 1） 所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與 PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。它具有豐富的輸入 /輸出接口，并且具有較強的驅(qū)動能力?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 1 緒論 5 統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。” 以后國際電工委員會 (IEC)又先后頒布了 PLC 標準的草案第一稿，第二稿 ,并在1987 年 2 月通過了對它的定義： “可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。用來執(zhí)行諸如邏輯，順序，計時，計數(shù)與演算等功能，并通過數(shù)字或類似的輸入 /輸出模塊，以控制各種機械或工作 程序。 PLC 的定義 PLC 問世以來，盡管時間不長，但發(fā)展迅速。就是把繼電－接觸器控制的優(yōu)點與計算機的功能齊全、靈活性、通用性強的特點結(jié)合起來，用計算機的編程軟件邏輯易于修改來代替 繼電－接觸器控制的硬接線邏輯不易修改。 可編程控制器的產(chǎn)生 PLC 是在激烈的市場競爭中產(chǎn)生的， 20 世紀 60 年代末，美國汽車制造業(yè)競爭激烈。 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 1 緒論 4 PLC 的發(fā)展概況 可編程控制器是在計算機技術(shù) 、通信技術(shù)和繼電器控制技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上開發(fā)起來的，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。機械手抓?。鹤疃? 的重 物；機械手前后 最大 行程 500mm；上下 最大 行程 800mm。 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 1 緒論 3 設(shè)計要求 采用 PLC 構(gòu)成機械手的自動控制系統(tǒng)，可通過修改 PLC 控制程序，改變對機械手模型的控制要求。 科技人才是提高自主創(chuàng)新能力的關(guān)鍵所在。引領(lǐng)未來，就是著眼長遠，超前部署前沿技術(shù)和基礎(chǔ)研究，創(chuàng)造新的市場需求，培育新興產(chǎn)業(yè)，引領(lǐng)未來經(jīng)濟社會的發(fā)展。重點跨越，就是堅持有所為、有所不 為，選擇具有一定基礎(chǔ)和優(yōu)勢、關(guān)系國計民生和國家安全的關(guān)鍵領(lǐng)域，集中力量、重點突破，實現(xiàn)跨越式發(fā)展。 自主創(chuàng)新，重點跨越，支撐發(fā)展，引領(lǐng)未來。目前，計算機輔助產(chǎn)品的設(shè)計繪圖、設(shè)計計算、加工制造、生產(chǎn)規(guī)劃已得到了比較廣泛和深入的研究，并初見成效，而產(chǎn)品開發(fā)初期方案的計算機輔助設(shè)計卻遠遠不能滿足設(shè)計的需要。 設(shè)計的目的和意義 科學技術(shù)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品功能要求的日益增多，復雜性增加，壽命期縮短，更新?lián)Q代速度加快。總之，必須把提高自主創(chuàng)新能力作為國家戰(zhàn)略，貫徹到現(xiàn)代化建設(shè)的各個方面，貫徹到各個產(chǎn)業(yè)、行業(yè)和 地區(qū)，大幅度提高國家競爭力。改革開放20 多年來，我國引進了大量技術(shù)和裝備，對提高產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平、促進經(jīng)濟發(fā)展起到了重要作用。 要把提高自主創(chuàng)新能力擺在全部科技工作的突出位置。引領(lǐng)未來，就是著眼長遠，超前部署前沿技術(shù)和基礎(chǔ)研究，創(chuàng)造新的市場需求，培育新興產(chǎn)業(yè)，引領(lǐng)未來經(jīng)濟社會的發(fā)展。重點跨越，就是堅持有所為、有所不為，選擇具有一定基礎(chǔ)和優(yōu)勢、關(guān)系國計民生和國家安全的關(guān)鍵領(lǐng)域，集中力量、重點突破，實現(xiàn)跨越式發(fā)展。 科技工作的指導方針是：自主創(chuàng)新，重點跨越，支撐發(fā)展，引領(lǐng)未來。中華民族擁有 5000年的文明史，中華文化博大精深、兼容并蓄，更有利于形成獨特的創(chuàng)新文化。與此同時，我們比以往任何時候都更加需要緊緊依靠科技進步和創(chuàng)新，帶動生產(chǎn)力質(zhì)的飛躍，推動經(jīng)濟社會的全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展。從國際上看，我國也將長期面臨發(fā)達國家在經(jīng)濟、科技等方面占有優(yōu)勢的巨大壓力。經(jīng)濟增長過度依賴能源資源消耗，環(huán)境污染嚴重；經(jīng)濟結(jié)構(gòu)不合理，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，高技術(shù)產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)發(fā)展滯后；自主創(chuàng)新能力較弱，企業(yè)核心競爭力不強，經(jīng)濟效益有待提高。同時，必須清醒地看到，我國正處于并將長期處于 社會主義初級階段。為了改變落后的生產(chǎn)狀態(tài) ,緩解日趨緊張的供求關(guān)系 ,我們研究 就得 開發(fā)多工步搬運機械手。 The electrical machinerydrives the hand fingernail and the chassis revolves。 關(guān)鍵字 ：可編程控制器 PLC,機械手 ,電機 ,任意位置 Ⅱ II ABSTRACT In industrial production and other domains, because works need, the people frequently receive factor the and so on high temperature,corrosion and virulent gas harm, increased worker39。本文介紹的機械手是由 PLC 輸出四路來分別驅(qū)動橫軸、豎軸、底盤轉(zhuǎn)動、手轉(zhuǎn)動電機，控制機械手橫軸和豎軸的精確定位，微動開關(guān)將位置信號傳給 PLC 主機；電機拖動手爪和底盤旋轉(zhuǎn)；電磁閥控制氣閥的開關(guān)來控制機械手手爪的張合，從而實現(xiàn)機械手精確運動的功能。電氣方面有電機、開關(guān)電源、電磁閥、等電子器件組成。 I I 工業(yè)機械手模型 基于 PLC 的控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計 學生姓名： 學生學號： 院 （系）： 年級專業(yè)： 指導教師： II I 摘 要 在工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)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，甚至于危及生命。工業(yè)機械手就這樣誕生了 ,機械手是工業(yè)機器人系統(tǒng)中傳統(tǒng)的任 務(wù)執(zhí)行機構(gòu)，是機器人的關(guān)鍵部件之一。該裝置涵蓋了可編程控制技術(shù)，位置控制技術(shù)、氣動技術(shù)等，是機電一體化的典型代表儀器之一。本課題擬開發(fā)的工業(yè)機械手模型可在空間抓放物體，動作靈活多樣，可代替人工在高溫和危險的作業(yè)區(qū)進行作業(yè) ，并可根據(jù)工件的變化及運動流程的要求隨時更改相關(guān)參數(shù)。s labor intensity,even endangers life. The industry manipulator like this was born, the manipulator is in theindustry robot assembly system the traditional duty implementingagency, is one of robot key ponents. The electrical aspect has theelectrical machinery, the switching power supply, the solenoid valve,and so on the electronic device position. This equipment has covered the programmable control technology, theposition control technology, the air operated technology and so on, isthe integration of machinery model represents one of instruments. This