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1、基于PLC简单机械手控制系统设计,论文的框架：,背景意义,随着工业自动化程度的不断发展，越来越多的工作由机械手去完成。极大的提高了生产的安全性和生产的效率。PLC在工业上的应用已经很成熟，有着操作简单、可靠性高、通用灵活、使用寿命长等一系列的优点。 使用PLC控制的的机械手灵活、安全可靠，成为机械手的 一个发展趋势。,机械手的基本构造,机械手的结构可以分为两个部分：执行机构和驱动机构。其中执行机构分为手部、腕部、臂部。机械手的驱动方式有四种：液压驱动、气压驱动、电气驱动、机械传动。液压驱动：抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。但对密封装置要求严格。气压驱动: 其主要特点是介质来
2、源极方便、气动动作迅速、结构简单、成本低，稳定性差。,电气驱动：由特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动，因为不需要中间的转换机构，故机械结构简单。机械传动：它的主要特点是运动准确可靠、动作频率高，但结构较大，动作程序不可变。机械手在工业中的使用实例如下图所示：,选型,考虑到需要控制量的输入输出的点数以及实验室现有的设备，选用日本欧姆龙公司生产的型号为CPM1A-40CDR-A的PLC。对于CPM1A-40CDR-A各个参数的含义为：40为总的输入输出点数（24点输入，16点输出）;C表示CPU单元；D表示混合型，有输入也有输出；R表示继电器输出；A表示工作电压为交流
3、电压。电源电压：100220V 5060Hz 电源保持：10ms以上中断处理：外部中断（响应时间0.3ms一下）通信接口：RS232C内置功能：高速计数（5KHz） 脉冲输出（2KHz）,CPM1A-40CDR-A的CPU特性如下图所示：,软件系统设计,控制要求,控制流程图如下所示：1、机械手有四种工作方式：单周运动、连续运动、单步运动、手动方式。2、开始运动后机械手依次经过下降、夹紧、上升、右行、下降、放松、上升、左行完成一个周期的运动回到原位。3、当机械手在原位时原位指示灯亮；当机械手夹紧工件时夹紧指示灯亮；当机械手放松工件时放松指示灯亮。,I/O分配,机械手的下降、上升、右行、左行位置由
4、限位开关确定；上升和下降由一个双线圈的电磁阀控制；夹紧和放松由一个单线圈电磁阀控制。知道需要14个输入点，8个输出点。I/O分配如下表所示：,PLC外部接线图简图如下所示：,通讯,CPM1A-40CDR-A自带的编程电缆为FS-CIF02，由于它的另一端是COM口，所以用一个USB2.0转RS232通用串口线与PC机通讯。,程序编写,程序总体框架如下图，跳转指令的触发条件为off。,自动运行程序流程图为,自动程序的实现主要是靠移位寄存器，它的梯形图符号为其中I（IN)代表数据输入端；P(SP)是一移位脉冲输入端；R是复位端；st是移位开始通道号；E是移位结束通道号。当复位端R为off时，在P端的每个移位脉冲上升沿时刻st到E通道中所有数据按位依次左移移一位，E通道中数据的最高位溢出丢失，st通道中最低为则移进IN端的数据，当复位端R为on时st到E所有通道均复位为零，且移位指令不执行。,调试仿真,总结,学习了利用PLC编程控制运动的一些基本知识，了解了控制的原理和基本的流程。但是由于条件的限制，没有用PLC连接电机，进行真正的实物控制，只是利用小彩灯模拟机械手的动作，所以在实际的应用中很多的问题都没有涉及到，这是本次设计的最大的缺陷。,谢谢！,
