基于PLC的机械手控制系统设计毕业设计
基于三菱PLC的机械手控制系统设计毕业设计
基于三菱PLC的机械手控制系统设计毕业设计机械手是一种广泛应用于工业生产的设备。
在传统工艺中，采用继电器控制时需要使用大量的继电器，接线复杂，容易出现故障，维修困难，费时费工，增加了成本，影响了设备的工效。
因此，采用可编程控制器（PLC）对机械手进行控制是一种更加可靠、方便的方法。
本文介绍了使用XXX生产的F1/F2系列PLC对机械手进行控制的设计方案。
该方案根据机械手的运动规律进行软件编程，实现了手动操作和自动操作。
采用梯形控制直观易懂，PLC控制使接线简化，安装方便，减少了维修量，提高了工效。
第一章 PLC的技术简述1.1 PLC的定义PLC是一种可编程控制器，是一种数字计算机，可用于控制各种工业过程，包括机械手的控制。
PLC通过数字输入和输出模块与外部设备进行通信，通过编程实现对设备的控制。
1.2 PLC的特点PLC具有可编程性、可靠性、灵活性、扩展性等特点。
它可以根据不同的应用需求进行编程，可以适应不同的工业环境，具有较高的可靠性和稳定性，可以方便地进行扩展和升级。
1.3 PLC的一般结构PLC一般由中央处理器、存储器、输入模块、输出模块、通信模块等组成。
其中，中央处理器是PLC的核心部件，负责执行程序和控制设备。
存储器用于存储程序和数据。
输入模块用于接收外部设备的信号，输出模块用于控制外部设备的动作，通信模块用于与其他设备进行通信。
1.4 PLC的基本工作原理PLC的基本工作原理是通过输入模块接收外部设备的信号，经过中央处理器进行处理，然后通过输出模块控制外部设备的动作。
PLC的程序是由用户编写的，可以根据实际需求进行修改和升级。
PLC的输入和输出可以根据需要进行扩展，以适应不同的应用场合。
第二章机械手控制系统的控制要求2.1 工作对象的介绍机械手是一种用于自动化生产的设备，可以完成各种物料的搬运、装卸、组装等操作。
机械手的控制需要考虑到其运动规律和工作对象的特点。
2.2 工作原理机械手的工作原理是通过电机驱动各个关节进行运动，实现对工作对象的搬运、装卸、组装等操作。
基于PLC的机械手操纵系统设计毕业设计
本科生毕业设计基于PLC的机械手操纵系统设计学生姓名所在学院专业及班级指导教师完成日期摘要本文在了解机械手和PLC操纵技术的国内外研究现状及进展趋势基础上,选用四自由度液压机械手作为操纵对象进行研究。
由于液压机械手具有大功率、易操纵和快速性等特点，在工业各领域取得普遍的运用。
四自由度液压机械手涉及到了机械设计、液压系统和操纵系统等综合知识,是典型的机电液一体化系统。
本文在分析机械手工作环境和要完成的任务后,选定了机械手的机构；在分析机械手各动作后,对液压部份进行了分析。
液压部份是操纵的关键所在，本系统是通过PLC操纵电磁阀的电磁铁,从而实现对机械手各动作的操纵。
通过度析系统对输入输出数据釆集的要求,选择适当的PLC、I/O模块、信号搜集元件压力变送器、分派PLC输入输出地址、设计操纵系统电路和操纵柜。
最后,本设计以四自由度液压机械手为对象,采纳公司生产的西门子PLC和触摸屏进行操纵,用自带编程软件STEP 7 MicroWIN SP3与 Wincc flexible 2020编程实现机身旋转、手臂伸缩、手腕转动和手指夹取等自动、半自动和点动动作。
关键词：机械手； PLC；触摸屏；传感器；操纵；程序AbstractThis article is based on the understanding of the manipulator and the PLC technology at home and abroad based on the present situation and development trend, selected Four-DOF hydraulic manipulator as the control object to study.As the hydraulic manipulator with, high-power, easy control and fast, etc. Widely used in various industrial fields, Four-DOF hydraulic manipulator Involve Mechanical Design Hydraulic System Control System Is a typical mechanical and electronic integration system This article analyzes the manipulator working environment, and mission to complete, then selected the manipulator, while analysis the manipulator motion, Analysis the hydraulic parts. Hydraulic part is the key to control, this system control the Electromagnet of Solenoid valve by the PLC, In order to achieve the movement of the manipulator control. Pressure Transmitter and Grating sensor by Analysis the hydraulic system on the input and output data collection requirements. I/O module, signal acquisition components pressure transmitter, PLC I/O address distribution, design control system circuit and the control cabinet.Finally, the subject is an object with four degrees of freedom hydraulic manipulator, the company production of Siemens PLC and touch screen control, with their own programming software STEP 7 MicroWIN SP3 and Wincc flexible 2020 programming implementation body rotation, telescopic arm, wrist and fingers point such as automatic, semiautomatic and motion.Key words: manipulator; PLC; Touch screen. The sensor; Control; The program目录第一章绪论.................................................. 错误!未定义书签。
基于PLC的机械手自动操作系统设计本科毕业设计
1绪论1.1课题提出背景如今，机械自动化已经成为了新时代的主题。
其中，机械手是工业生产过程中应用最多的，而且它的发展也是最快的。
工业生产自动化的程度越来越高，而生产环境变得越来越恶劣，这样对工人提出了更高的要求，比如安全性、健康性、环保性等。
机械手可以有效的解决这个问题，它可以在高温、高压、有毒、放射性等场合应用。
在机械制造行业中，机械手又称工业机器人，它主要被应用于运送加工原料或者给特定的机床进行刀具的转换和机器的装配等一些自动化流水生产线上。
综上所述，机械手的应用更加有效率，同时还能降低生产成本。
机械手是一门综合性的学科，它包含了机械、电子、材料、自动控制等许多学科方面的知识。
随着计算机和电子技术的飞速发展，机械手也不断的更新换代，朝着精密化、智能化、复杂化的方向发展。
如今的机械手加入了传感器反馈系统，当机械手发生故障时，它可以自我检测，并且自动修复。
工业的自动化程度的高低离不开PLC，它的控制能力越高，自动化的程度也越高。
所以PLC常被用于工业生产中，随着它的地位逐渐增长，它的功能也随之有了很大的提高。
对于PLC而言，它的程序编写容易、系统操作灵活，同时对于控制也方便实现，这样能够提高工业生产的效率和加工的质量。
在一些恶劣的环境下，PLC同样能够取代人类去完成一些控制，从另一方面而言，成本也相对减轻了许多。
基于PLC设计的机械手自动操作系统，更加容易实现生产的连续性。
在本次设计任务中，选用三菱系列的PLC对机械手进行控制，完成自动操作系统的设计。
实现对机械手的上下、左右、旋转等控制，要完全实现这些，还需要其它辅助元器件，比如气缸、传感器、电磁阀、底座和支架等。
为了能够更加直观的对机械手的动作进行展示，在本次设计中加入了组态软件对机械手进行监控。
MCGS是一种用于对机械手整体监控的一种组态软件，通过对机械手运动数据的采集，MCGS以动画形式表现，对机械手的运动过程进行监控和整个流程的控制。
1.2国内外研究现状在1954年，美国的著名工程师沃尔德最早提出了人机一体化的构想；到了1959年，拥有丰富创造力的两人沃尔德和英格伯一同制造出了世界上第一台机械手；1962年时，美国政府将机械手的实用性做了相关的叙述，机械手慢慢被大家所认知；1970年在美国召开了第一届有关机械手相关的会议，主要研究它的价值和实用性；1973年美国一家公司开始制造出了一台小型的机械手，为工业发展做奠基；直到1980年，机械手在日本很快的发展起来，使得机械手得到了充分的改进，现在机械手正在向智能化、高速化、精密化的方向发展，机械手的定位精度也是越来越高，能达到现在的纳米级别，它的运行速度可以达到3m/s，产出的产品可以达到6轴，夹起工件的重量也是越来越大。
基于PLC控制的机械手设计(毕业论文)第二章 PLC机械运动控制手
第二章 PLC机械运动控制手2.1 机械手工作原理机械手主要由执行机构．驱动机构和控制系统组成，机械手的执行机构又包括手部、手臂和躯干。
手部安装在最前端，主要是用来准确的抓取搬移工件，手臂的作用是用来辅助手部准确的抓住工件并能够转移到所需要的位置，机械手的运动有两种：一个是上下直线运动，另一个是左右直线运动。
因此其必须安装有液压缸、电液脉冲马达、电磁阀等作为其执行机构的动力部分或辅助系统。
驱动机构主要有四种：液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动。
其主要以电气和气压驱动为主，只有少量的运用液压和机械驱动。
本课题采用的机械手全部动作由汽缸驱动，而汽缸又由相应的电磁阀控制。
而电磁式继电器广泛用于电力拖动控制系统中，其结构及工作原理与接触器类似，也是由电磁机构和触点系统组成。
继电器只能用于切换电流较小的控制电路或保护电路(各触点允许通过的电流多为5A)，继电器可对多种输入信号量的变化作出反映，起工作原理为上升/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，机械手停止下降，但保持现有动作状态。
只有在上身电磁阀通电时，机械手才上升；当上身电磁阀断电时，机械手停止上升。
同样，左移/右移分别由座椅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控制，该线圈通电时，机械手夹紧；该线圈断电时，机械手放松。
机械手的工作机构手部、手臂和躯干，手部主要采用电气传动，而抓取机构主要采用气压传动，机械手的是抓取工件要准确迅速的抓起是设计的最起码的要求。
当我们设计手爪时，首先要知道机械手的坐标形式、运动的速度和加速度的具体要求，还要考虑被夹紧的物体的重量、大小和惯性来计算。
同时还要考虑手爪的开口尺寸，以保证有足够的开口来抓取工件。
为了防止工件在被夹紧是有损坏，所以我们要在手爪的接触部分加上弹性棉垫。
为了防止电源临时出现故障。
所以我们应该对其工件加以保护。
毕业设计基于plc控制的机械手毕业设计
(六)军事工程及生物医学方面的研究和试验。
第二节
机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机 械手设计的关 键参数。自由 度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度。控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。控制系统的核心通常是由单片机或DSP等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能设置了停电保持器件（如备用电池），以保证断电后这部分存储器中的信息不会丢失。
（十)故障诊断功能
PLC可对系统组成、某些硬件状态及指令的合法性等进行自诊断，发现异常情况，发出报警并显示错误类型，如属严重错误则自动终止运行。
二、
PLC作为通用工业控制计算机，30年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃，其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步，其领域从小到大，实现了单体设备控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务的跨越，今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用，主要特点有：可靠性高，抗干扰能力强，能适应工厂环境。
1、肩的前后动作
2、肘的上下动作
3、腕(手)的动作
控制系统采用西门子PLC控制。运动形式:动力上下、左右两个自由度运动，均由两个液压伺服系统控制两个系统均为具有位置及动压反馈的闭环系统。
基于PLC的机械手控制系统设计毕业设计论文
题目：基于PLC的机械手控制系统设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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(完整版)PLC机械手毕业设计论文
摘要机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。
机械手的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、等机械器件组成；电气方面有交流电机、变频器、传感器、等电子器件组成。
该装置涵盖了可编程控制技术，位置控制技术、检测技术等，是机电一体化的典型代表仪器之一。
本文介绍的机械手是由PLC输出三路脉冲，分别驱动横轴、竖轴变频器，控制机械手横轴和竖轴的精确定位，微动开关将位置信号传给PLC 主机；位置信号由接近开关反馈给PLC主机，通过交流电机的正反转来控制机械手手爪的张合，从而实现机械手精确运动的功能。
本课题拟开发的物料搬运机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，并可根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数。
关键词：机械手 PLC 变频器交流电机AbstractManipulator industrial robot systems traditional mandate, Robot is one of the key components. Manipulator using the mechanical structure of screw-ball, slider, and other mechanical devices composition; Electric control technology, detection technology, Mechatronics is a typical representative of one of the machines. This paper presents a manipulator by three PLC output pulse, driving , micro-switches position signal transmission will closeto the switching signal from the feedback from the mainframe to the PLC, through the exchange of Motor reversion to control the manipulator gripper Zhang, thus achieving accurate manipulator movement functions. The topics to be developed by the Manipulator grasping be upin space objects, movements flexible, diverse, canreplace the artificial conducted operations, Accordingto the workpiece can change the campaign process and the requirements of any changes to the relevant parameters.Key Words: Manipulator PLC Inverter AC motor目录摘要 (1)ABSTRACT (2)引言 (4)第一章机械手机械结构 (5)1．1传动机构 (5)1．2机械手夹持器和机座的结构 (6)第二章可编程控制PLC (8)2．1 PLC简介 (8)2．2 PLC内部原理 (10)A. 系统程序存储区 (11)B. 系统RAM存储区 (11)C．用户程序存储区 (11)2．3 PLC的工作原理 (12)2．4 PLC机型的选择方法 (15)2．6 机械手PLC选择及参数 (17)第三章三相异步电动机的工作原理及结构 (19)3．1 三相异步电动机的结构 (19)3．2 三相交流电机工作原理 (23)3．3 三相电动机的转动原理 (25)3．3 机械手电机的选用 (29)第四章变频器 (29)4.1变频器的构成 (30)4.2 变频器的分类和控制方式 (34)4.3 FR-A540变频器 (37)第五章机械手PLC控制系统设计 (40)5．1 机械手的工艺过程 (40)5．2 PLC控制系统 (42)致答谢词 (48)参考文献 (49)引言在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。
PLC机械手臂毕业设计
PLC机械手臂运动 控制实现
运动学方程：描述机械手臂的运动规律 运动学参数：包括位置、速度、加速度等 运动学控制：通过PLC控制机械手臂的运动 运动学仿真：验证运动学控制的准确性和稳定性
运动轨迹：直线、圆弧、螺旋线等
运动时间：设定运动时间，控制运 动节奏
添加标题
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添加标题
添加标题
运动速度：恒定速度、变速度、加 速度等
网络设备：路 由器、交换机、 网关等网络设 备，实现网络 连接和数据传
输
网络安全：采 用加密、认证、 访问控制等技 术，确保网络 通信和数据传
输的安全性
网络化控制软 件：开发网络 化控制软件， 实现PLC机械 手臂的远程控
制和监控
数据传输方式： 有线传输和无
线传输
通信协议： Modbus、 Profibus、CAN
输入信号：接收来自传感器、按钮等设备的信号 程序执行：根据输入信号执行预先编写的程序 输出信号：将执行结果输出到执行机构，如电机、电磁阀等 反馈控制：根据执行结果进行反馈控制，实现闭环控制
工业自动化：用于生产线上的物料 搬运、装配、检测等
医疗自动化：用于手术、康复等医 疗领域的自动化操作
添加标题
传感器类型： 光电、超声波、
压力等
数据处理：信 号采集、滤波、 放大、转换等
反馈控制：根 据传感器数据 调整机械手臂
动作
安全防护：检 测异常情况， 如过载、碰撞 等，并采取相
应措施
传感器性能测 试：测试传感 器的精度、响 应速度、稳定 性等性能指标
安全防护性能测 试：测试机械手 臂的安全防护功 能，如紧急停止、 安全门、安全光
扩展模块：根据机械手臂的功能需求选择合适的扩展模块，如模拟量输入输出模块、高速计数模块等
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关键词: 机械手；自动化；可编程控制器
Abstract
With the ever-changing science and technology, market competition intense, labor cost rise, formerly the manual handling can’t meet the current needs of the highly automated. Reduces the labor intensity, the safeguard production reliability, the security, reduces the production cost, enhance the product quality and the economic efficiency is the major issue which the enterprise produces must face.
Manipulator is to be able to imitate hand movement, and according to set program, locus, required substitute manpower to grab (inhale), take things or tool or the automation installation that operated, it can be partial to replace the handwork labor of person. The manipulator of higher level type can still imitate the arm movement of person，completes more complex work. Ithas been widely used in machinery manufacturing industry,which greatly improved the working conditions of workers, significantly improved labor productivity, and accelerate the pace of mechanization and automation of industrial production.
本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
二〇一〇年九月二十日
毕业设计（论文）使用授权声明
本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。
本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。
（保密论பைடு நூலகம்在解密后遵守此规定）
作者签名:
二〇一〇年九月二十日
随着科学技术的日新月异，市场竞争激烈、人工成本上涨，以往人工操作的搬运方式已经不能满足当前高度自动化的需要。减轻劳动强度，保障生产的可靠性、安全性，降低生产成本，提高产品的质量及经济效益是企业生成所必须面临的重大问题。
本设计应用了西门子编程软件STEP7，在研究机械手工作原理和工艺流程的基础上，进行了控制方案的分析与I/O建立，并开发了机械手的手动和自动控制子程序。应用仿真软件进行机械手控制系统的仿真调试，达到预期效果。
吉林化工学院毕业设计说明书
基于PLC的机械手控制系统设计
Design ofControlSystemfor ManipulatorBased on PLC
吉林化工学院
Jilin Institute of Chemical Technology
独创声明
本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。
Keywords: Design ofManipulator；Automation；PLC
第1章 绪论
1.
随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已经广泛地应用在几乎所有的工业领域。现代社会要求制造业对市场需求做出快速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品,，为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，可编程控制器正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。从1968年通用汽车公司提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置以来，其发展势头迅猛，目前PLC的年生产增长率仍保持在30%～40%的水平。同计算机的发展类似，目前PLC正朝着两个方向发展。一是朝着小型、简单、价格低廉的方向发展，如德国SIEMENS公司的LOGO和S7-200、日本OMRON公司的CQM1等一类PLC。这类PLC可以广泛地取代继电器控制系统，用于单机控制和规模比较小的自动化生产线控制。二是朝着大型、高速度、大存储容量、高性能、多功能和多层分布式全自动网络化方向发展。如德国SIEMENS公司的S5-115U和S7-400、日本OMRON公司的CV2000等一类PLC。现场总线技术在工业控制中越来越被广泛地应用，网络化和强化通信能力是PLC的一个重要发展趋势。PLC构成的网络将有多个PLC、多个I/O模块相连，并可与工业计算机、以太网等构成整个工厂的自动控制系统。另外，为了满足各种特殊功能的需要，通信模块、位置控制模块、快速响应模块、闭环控制模块、模拟量I/O模块、高速计数模块、数控模块、计算模块、模糊控制模块、语言处理模块等各种智能模块相继出现，进一步改善和提高了PLC的实时性精度、分辨率、人机对话等方面的能力[1]。
机械手是能够模仿人手动作，并按设定程序、轨迹和要求代替人手抓（吸）取、搬运工件或工具或进行操作的自动化装置，它能部分的代替人的手工劳动。较高级型式的机械手，还能模拟人的手臂动作，完成较复杂的作业。在机械制造业中，机械手已被广泛应用，从而大大地改善了工人的劳动条件，显著的提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。