机械手有关论文范文资料,与PLC在机械手控制上的应用相关论文开题报告

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摘 要：本文介绍了如何利用PLC（可编程控制器）的自动控制和逻辑运算的优点改变PLC的程序及参数,通过对物料搬运机械手装置结构与功能的介绍,重点分析了基于PLC的机械手控制系统组成,以及PLC对步进电机和直流电机进行综合控制的软、硬件实现方法.

关 键 词：可编程控制器（PLC）；机械手；步进电机；直流电机

引言

PLC是可编程控制器（ProgrammableLogicController）的简称,它是一种新型的通用自动控制装置,它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体,专门为工业控制而设计,具有功能强、通用灵活,可靠性高、环境适宜性好、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻等一系列优点.近年来,随着我国自动化技术的提高,PLC作为一个新兴的工业控制器,在多个方面具有独特的优点,在各个领域获得了广泛应用.

一、机械手系统的设计

机械手是一种模仿人手动作,并按设定程序、轨迹和要求代替人手抓、吸、搬运工件或工具进行操作的自动化装置.本系统的机械手部分由底盘、立杆、手臂、手组成.机械手移动到传送带B工件处夹紧工件,然后将工件移动到指定位置传送带A,接着放下工件,最后机械手回到初始位置（机械手的立杆最高,手臂最短,手最松）.其中底盘由一个直流电机驱动,该电机的正/反旋转控制底盘的顺时针/逆时针旋转；立杆由一个步进电机驱动,通过改变CP脉冲的频率来改变步进电机的速度,从而改变立杆的上升/下降的速度；手臂由另一个步进电机驱动,通过改变CP脉冲的频率来改变步进电机的速度,从而改变手臂的伸/缩速度；手由一个直流电机控制,该电机的顺时针/逆时针旋转控制手的抓紧/放松.在机械手的各个相应位置都有行程开关用于定位.

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1.机械手的单个工作流程

机械手移动到传送带B工件处——夹紧工件——将工件移动到指定位置传送带A——放下工件——机械手回到初始位置五个过程完成,机械手通过PLC来控制,可实现这五个过程全自动依次运行：

A）机械手移动到工件B处：机械手分别通过步进电机及直流电机来控制,使得机械手移到工件（传送带B）处,移动的最大位置通过相应的限位开关来控制；

B）工件移动到指定位置：机械手分别通过步进电机及直流电机来控制,使得机械手移到工件（传送带A）处,移动的最大位置通过相应的限位开关来控制；

C）夹放工件：通过夹紧/放下直流电机的正转来控制,夹紧工件通过定时器来控制,即凭经验设定一个时间（本系统设为5S）,在这个时间内机械手能完全夹紧工件；

D）放下工件：通过夹紧/放下直流电机的反转来控制,通过松限开关来控制；

E）机械手回到初始位置：机械手分别通过步进电机及直流电机来控制,使得机械手移到初始位置处,移动的最大位置通过相应的限位开关来控制.

2.机械手的操作方式

机械手的操作方式可分为手动操作方式和自动操作方式.自动操作方式又分为单步、单周期和连续操作方式.

1）手动：用按钮操作对机械手的每一步运动单独进行控制,如：当选择上/下运动时,按下起动按钮,机械手上升,按下停止按钮,机械手下降；当选择左/右运动时,按下起动按钮,机械手左移,按下停止按钮,机械手右移；当选择夹紧/放松按钮时,按下起动按钮,机械手夹紧,按下停止按钮,机械手放松,该方式用于机械手系统的“回原位”操作本系统中,可用手动方式用于机械手的初始状态定位,用操作面板（图2）上的按钮（SB5,SB6,SB7,SB8,SB9,SB10）来点动执行相应的各动作；

2）单步：每按一次起动按钮SB3,机械手完成一步动作后,自动停止；

3）单周期操作：机械手从原点开始,按一下起动按钮SB3,机械手自动完成一个周期的动作后,返回原位（如果在动作过程中,按下停止按钮SB4,机械手停在该工序上,再按下起动按钮SB3,则又从该工序继续工作,最后停在原位）,本系统采用单周期方式进行机械手的工艺过程（机械手移动到传送带B——夹紧工件——将工件移动到指定位置传送带A——放下工件——机械手回到初始位置）；

4）连续操作：机械手从原点开始,按一下起动按钮SB3,机械手的动作将自动地、连续不断地周期性循环,在工作中,若按一下停止按钮SB4,则机械手将继续完成一个周期的动作后,回到原点自动停止.

3.对直流电机的正/反转的控制

直流电机的正、反转控制也是生产线上常见的控制要求,实现起来也是比较简单的,只是在应用中要注意以下一些方面：

A.在某些应用电路中,是不允许正、反转控制继电器同时得电闭合的,在这种控制方式中,单纯的依靠软件户所来保证正、反转控制继电器不要同时得电是不可靠的,这是因为PLC执行指令的速度很快,而外部的实际继电器由线圈得电到触电闭合,以及由线圈失电到触点断开均需要延迟一段时间.在这种情况下,电路中不仅要有软件互锁,而且要由硬件互锁.具体的如图3所示.

B.在实际应用中,可以采用H桥驱动直流电机,实现正、反转控制.

图4所示的电路结构十分简单,广泛应用于小型低转动惯量直流电动机控制电路中.因为这种电路KM1或KM2单独闭合时,直流电动机可以正向旋转或者反向旋转；当KM1和KM2均闭合或者均不闭合,这时候直流电动机相当于电枢短接,可以将直流电动机很快的制动停止,此时制动电流与直流电动机的容量以及转动惯量有直接的关系,所以不适合大容量的直流电动机和大转动惯量