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基于PLC的气动机械手控制系统设计

张萍萍  
【摘要】:机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程以变动的多功能机器,在工业自动化生产中占据着重要位置。驱动方式可以液压传动,也可以气压传动,也可以是电气控制等方法。随着传感器技术、气动技术、计算机技术等发展,基于计算机技术为基础的控制技术发展较快,其中气动技术以经济、廉价、灵敏等优点,而成为研究热点之一。本文介绍的是气动机械手模型基于专用计算机—PLC(Programmable logic Controller,简称PLC)的控制系统设计。 首先对搬运机械手的基本应用和基本结构进行介绍,然后提出了实现“原点位置开始启动,完成向左摆动、臂水平伸出、臂垂直下降、夹紧工件、臂垂直缩回、臂水平缩回、向右摆回、臂水平伸出、臂垂直下降、放开工件、臂垂直上升、臂水平缩回至原位”的位置控制。搬运物料气动技术驱动,用气爪气缸实现最大总重量为10kg搬运。气动技术控制采用工业专用计算机--可编程控制技术(PLC)控制的设计方案。对搬运机械手驱动系统中采用气压传动,控制系统中基于三菱公司的FX2N系列PLC为控制单元完成升降、抓物、水平与左右移动等动作的控制。之后介绍了各组成部件的作用、传感器的选型和PLC控制系统的硬件连接等,通过对机械手的各功能实现形式和控制方式研究,给出各部分的实现方案。最后进行PLC控制系统的SFC(Sequential Function Chart)图、梯形图及指令表程序等软件程序设计,选择编程软件录入程序并按工作顺序进行调试,并进行不断优化。设计形成的系统与继电-接触器控制系统比较具有较有较高的控制精度,可靠性更强,安全性能也更好。故障率会大幅度降低。 课题研究方向是计算机技术下与机械行业结合的自动控制范畴,通过课题研究把计算机技术应用于机械领域,达到对工程项目应用能力的培养。课题研究过程主要采用文献法、对比法、实际操作法等研究方法,机械手的驱动方式采用气动技术实现,形成气动控制单元及系统图;在基于三菱FX2N系列PLC为核心技术进行研发其控制系统梯形图程序、指令表程序并调试,形成手动、半自动与全自动控制方式,对越来越广泛应用的“机-电-气”形成的自动化控制装置进行研究与推广。


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