文档介绍：该【基于PLC的机械手控制系统设计论文】是由【知识徜徉土豆】上传分享，文档一共【29】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【基于PLC的机械手控制系统设计论文】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。I / 31
文华学院
毕业设计(论文)
基于PLC的机械手控制系统设计
目录
摘要 3
关键词3
Abstract4
1. 可编程控制器PLC5
PLC简介5
PLC部结构5
中央处理器CPU6
存储器6
输入输出单元6
电源部分8
PLC的选型8
2. 机械手概况10
机械手的起源与发展10
机械手的工作原理10
3. 机械手控制系统11
基于PLC的机械手控制系统的研究意义11
基于PLC机械手设计的优点11
机械手实现的功能 12
4. 基于PLC机械手控制系统设计 13
I\O点分配13
电器元件的选择13
1 / 31
I\O分配13
4．2 .硬件接线图 14
电气主接线14
PLC输入接线15
PLC输出接线16
4．3 控制流程图17
4．4 程序梯形图17
4．5 人机界面设计22
结束语24
参考文献26
致 27
2 / 31
基于PLC的机械手控制系统设计
摘要
随着社会的进步，工业自动化发展尤为瞩目，各种机械自动化设备的产生，逐步取代了传统手工制作。自动化流水线的产生，不仅大大提高了工作效率，也让许多人工操作存在安全隐患的流程被机械设备替代，让现代工业变得更具人性化。
机械手在当代自动化流行中起着重要的作用，一方面其能够在高温、腐蚀性、有毒等恶劣环境下持续工作，另一方面其在完成抓取、转移、旋转、释放等动作时候精确度也较高。机械手的动作是由精确的控制系统来控制完成的，从早期的继电器控制系统发展到如今的PLC控制系统，机械手技术的更新就是控制系统的发展和完善。
本次课题是选用三菱公司的FX系列PLC，完成对电动工具电机的抓取转移以与零件的压装动作。电气设备有PLC、触摸屏、传感器、直流电源等。通过可编程控制器的程序设计，完成相应的动作，实现控制功能。
关键词：机械手；PLC；控制；设计
3 / 31
The design of control system of manipulator based on PLC
Abstract
Along with social progress, industrial automation development is particularly attention, produce a variety of machinery automation equipment, and gradually replaced the traditional hand-made. Automated assembly line production, not only greatly improve the work efficiency, but also to many unsafe manual processes are replaced by machinery and equipment, so that modern industry to become more humane.
Robotic automation plays in contemporary popular an important role, on the one hand it can continue to operate at high temperatures, corrosive, toxic and other harsh environments, on the other hand its complete capture, transfer, rotation, and other movements release time accuracy also higher. A robot is controlled by a precise system control is completed, from the early development of the relay control system to today's PLC control system, the development of robot technology update is the control system and perfect.
The issue is the choice of Mitsubishi FX series PLC, the completion of the press-fit electric power tools and part of the transfer operation crawl. Electrical equipment PLC, touch screen, sensors, DC power supplies. By PLC programming, complete the appropriate actions to achieve the control function.
5 / 31
Key Words：manipulator;PLC;control;design
5 / 31
1 可编程控制器PLC
PLC简介
可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）由上世纪60年代提出，首先是为了取代继电器控制装置。经过了半个世纪的发展，PLC的应用围也变得更加的广泛。随着数字时代的到来，信息技术的飞速发展从而带动了各个行业的自动化进程。PLC其强大的开关量控制以与逻辑控制，使得自身在现代化行业中的作用变得尤为突出。
PLC是汽车行业发展所催生出来的。早期的汽车行业自动化进程中，控制主要来自继电器控制。继电器控制一方面控制电路复杂，一旦产生故障，检修十分困难；另一方面继电器控制效率较为低下，汽车行业作为自动化应用最为突出的表行业，继电器控制系统逐渐满足不了更为复杂的逻辑控制要求。顺应了社会的发展，PLC的出现逐步迎来了一个蓬勃的发展时期。
PLC拥有着强大的逻辑运算、定时、计数和计算等功能，其输入和输出都是采用数字量的方式，从而控制电气设备进行动作。人们首先将逻辑控制程序写入到PLC中，PLC以连续扫描的方式，给相应的输出端一定的电信号，电信号控制了外部电路的通断，从而逐步完成所预想的动作指令。PLC在逐步扫描的过程中，计数器会记录相应的步数，PLC完成一次扫描动作所需要的时间就是其扫描周期。
世界首台PLC于1969年产生于美国，现在美国和欧盟以生产大型PLC为主，日本、德国等生产中小型PLC为主，我国在经历了漫长的摸索，也有一些自己的品牌出现，但是其核心技术仍以掌握在PLC生产大国手中，我国的PLC自主之路仍充满着挑战。
随着工业自动化，PLC控制系统逐步应用于各行各业，其运算速度快、体积小等特点愈发起到了不可替代的作用。在早期PLC功能的基础上，一些新的功能如网络通讯功能得以添加，使PLC的功能更加完善。我国工业化相较于西方国家起步较晚，但是自改革开放以来，工业化进程步伐十分迅速，工业自动化发展在短短几十年走完其他国家百年走过的路程，基于PLC的控制系统成为了自动化领域的主流。
PLC可靠性高，控制系统稳定，同时在半世纪的发展和总结中，已经形成了完善的功能，具有很强的适应性。PLC的编程语言相较于其他编程语言更加简单，从而使得系统设计周期较短，维护也更加方便。PLC众多的功能模块，极大的丰富了PLC的控制领域，能够满足在不同情况下的控制要求。
PLC部结构
PLC的的部结构如图2-1所示，组要由CPU、存储器、输入输出接口、电源等组成。
6 / 31
图1-1 PLC部结构
中央处理器CPU
中央处理器是对数据进行处理的最重要部件，其作用就相当于人体的大脑，在PLC系统中处于中枢地位[1]。
CPU能够接收输入单元的信号，并对信号进行识别和处理，同时通过给输出单元施加电信号，从而实现输入输出的协调配合。CPU能够对自身信息进行检测，识别错误信息并警告提醒，党PLC在运行的时候，能够控制系统进行扫描，完成相应的计算和逻辑运算，以循环扫描的方式控制输出。
CPU是逐步读取编写的程序，每一步都进行扫描，当前一步执行完成，则通过存储区的相应信息，控制输出端信号的产生。在每一个固定的扫毛周期，CPU都重复进行着一样的动作。

PLC的存储器和电脑的存储器功能一样，都是用来存放相对应的数据。PLC存储器中存储程序、逻辑变量等。
PLC存储器分为系统程序存储区、系统RAM存储区和用户程序存储区。系统程序和用户程序在在存储器中有独立的位置划分。
输入输出单元
输入和输出单元是连接外部短路的直接位置，其通过接收信号和发出信号从而控制外部电路。与三极管的导通方式类似，PLC的输入输出有源形和漏形之分[2]。
输入单元是PLC接收外部信号的通道，不同的PLC有不同的输入方式，源形和漏形输入如图2-2所示。
7 / 31
图2-2 PLC漏形输入和源形输入接线
漏形输入时，PLC公共端接24V，电流由外部流入输入端子；源形输入时，PLC公共端接0V，电流由端子流出。
输出单元是给外部电路信号的端口，通常有继电器输出和晶体管输出输出方式，晶闸管输出方式一般不是很常用。继电器输出相较于晶体管输出，其输出端的承受电流更大，但是其开关量的开关频率没有晶体管输出方式的高，因此在一些开关频率较高、控制流程较快的场合，晶体管输出方式更加实用。但一般的情况下，继电器输出由于负载能力更强，所以实用的围更广。
输出单元也有源形输出和漏形输出的区别，图2-3就是两种不同的输出方式。
8 / 31
图2-3 PLC漏形输出和源形输出接线
漏形输出时候，电流由外部流入端子，公共端接24V;源形输出时候，电流流出端子，公共端接0V。但是当输出为晶闸管输出时候，交流电源的正负对于输出端没有什么影响，则可以自由选择。

PLC运行需要给其供电，其开关量的闭合、断开控制是由直流电源的高低电平来实现的，所以PLC运行时候需要给其供应直流稳压电源。
PLC有直流供电和交流供电的，但是最终都是将其转化为直流的方式。PLC有自己的部电源，其稳定性很好但是输出功率较小，直流电源一般采用直流24V电压，保证PLC的正常运行。
PLC的选型
PLC型号众多，在进行相关设计和应用的时候，如何准确的选择尤为重要。在PLC的选型时候，可从以下几个方面进行。
第一，确定输入输出点的个数。以三菱FX系列PLC为例，输入输出点有10点、14点、20点、30点、32点、64点等等，在进行PLC选型时候，首先就是要确定控制系统中输入点和输出点的个数，然后来以确定基本的选型方向。同时在选择的同时，应注意输入输出都要预留总数10%左右数量的触点作为预备点。
第二，选取合适的电源类型。PLC有AC和DC两种型号。DC电源一般为24V，AC有100-230V。在进行PLC选型时候，应该根据系统的电源实际情况，选取合适的电源类型的PLC，使其适合设计的要求。
第三，明白输出信号类型。PLC的输出有继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出。继电器输出的方式其输出频率较大，在实际的应用中很常见，一般的常见系统中，这种说出方式能够适应输出信号的给定；晶闸管输出的方式相较与继电器输出，其使用于要求信号变化频率很快的信号输出，但是其输出功率较小，承载电流较小[3]。
9 / 31