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气动机械手控制系统设计图示及仿真实现

气动机械手控制系统设计图示及仿真实现

从驱动方式来看,机械手有气压传动、液压传动、电气传动和机械传动几种方式。其中,被广泛应用的气压传动以压缩空气为介质,其平稳、可靠、迅速,且使用寿命长,因此常被作为首选。

一、软件设计

1、气动机械手手动流程图

依次执行的动作线路为摆动缸向左摆→水平气缸伸出→垂直气缸伸出→吸持工件→垂直气缸退回→水平气缸退回→摆动缸右摆→水平气缸伸出→垂直气缸伸出→放松工件→垂直气缸退回→水平气缸退回→原位的循环过程。

2、气动机械手总结构图

气动机械手的总结构图如下所示:

3、气动机械手程序结构图

梯形图的设计的总体思路为方式选择开关X10=1 时,执行手动操作方式,X10=1 时,执行自动操作程序,可利用程序控制指令CJ 来实现。

4、手动梯形图程序

用按钮单独操作实现位置的移动这个就是手动梯形图程序,调整安装机械手的时候需要手动进行。

5、自动梯形图程序

自动程序部分是由控制单周期、连续、和单步的程序组成的。

单周期、连续、单步这三种工作方式主要是用连续标志和转换允许标志来区分。单步与非单步的区分:系统工作在连续或者单周期工作方式时,X11、X12 触点实现,允许步与步之间的转换。

结合控制要求,我们绘制气动机械手自动控制的顺序功能图。如下。

①②

③④

二、仿真软件基本操作

本例中仿真实现采用Gx-Developer8 软件,Gx-Developer8 是一种较完整、用户界面较为友好的产品。Gx-Developer8为用户提供了程序录入、编辑和监视手段,是一款功能较强的基于电脑的PLC编程软件。软件对电脑的配置要求比较低,只要在该软件支持的操作系统Windows 2000或Windows XP等均能安装。

1、创建新文件

初始界面上点击“新文件”按钮,或点下拉菜单“文件”选“新文件”命令。之后选择PLC类型,然后点击确认。

●PLC类型选择

●进入编程工作界面

2、打开文件

点“打开”按钮或点一下菜单“工程”选“打开工程”命令,桌面上就会弹出“打开工程”子窗口。

3、转换操作

点下拉菜单上的“变换”,在菜单中选“变换”即可,注意转换前后窗口中颜色的变化。转换操作的目的是把梯形图转换成指令语句。

4、保存文件

对新文件保存可在界面中点“工程”下拉菜单,选“保存工程”。若存在对原打开文件修改后进行存盘,可在“工程”菜单下拉“另存工程为”后根据弹出对话框进行存盘即可。

三、仿真实现

1、手动操作程序仿真

●输出线圈录入

●梯形图程序录入

●手动梯形图程序语法检查

●手动梯形图程序参数检查●参数设置

●程序进入仿真

●手动程序输入条件表

●手动程序调试

2、自动操作程序仿真

自动程序仿真分为如下几个部分:●程序录入

●程序检查与参数检查

●程序仿真操作

●I/O系统设置

●梯形图程序录入

●仿真操作

在“File”下拉菜单打开填写的表格,并执行在“File”下拉菜单“Execute I/O system settings”进界面,双击条件输入,其会在灰色与黄色相互变化,使输出状态根据输入条件变化,调试程序的合理性。

气动机械手关节结构设计及运动学仿真分析

气动机械手关节结构设计及运动学 仿真分析 气动机械手是一种机电一体化的特种机器人。它基于气动原理,通过气缸、节流控制阀、离合器等元器件,实现各个部位的运动。机器人拥有人类难以实现的灵活度和速度,是现代工业生产过程中不可或缺的一部分。因此,对气动机械手关节结构的设计和运动学仿真分析非常重要。 首先,气动机械手关节结构设计的成功与否,直接关系到机械手的精度和效率。目前,常见的气动机械手结构大致分为两种,一种是连续轴型,另一种是分体型。连续轴型结构主要应用于需要连续运动的操作,如滚动、旋转等。分体型结构则适用于需要机械手能够在单个方向上进行快速而准确的定位和移动。 在关节结构的设计中,需要考虑以下几点: 一是材料的选择。机械手需要经受极高的压力及扭转力,材料的强度、韧性等特性都需要符合设计需求。 二是接头的设计。机械手的运动靠关节的连接完成,接头的稳定性和精度直接影响到机械手的运动质量。因此,在接头的设计中,需要注重紧固件的种类、紧固方式、接触面、间隙颗粒等问题。

三是气缸的选择。气缸是机械手的核心部件,需要选择合适的型号和规格。要求气缸具备高的工作压力、精度、可靠性及长寿命等特点。 四是其它部件的设计。机械手的运动还需要配合其他辅助部件完成,如离合器、节流控制阀、气管等,设计时需要考虑每个部件的配合度和稳定性。 其次,运动学仿真分析的设计是机械手研发的一项重要工作。通过运用仿真软件,可以模拟机械手的运动,对机械手的参数及结构的优化、修改及改进提供帮助。 运动学仿真分析主要包括以下几个方面: 一是建模与导入。将机械手的三维模型导入到仿真软件中,建立机械手的虚拟模型。 二是建立运动学模型。对机械手的运动进行建模,包括关节角度、轴向位置、速度以及加速度的变化等。 三是运动分析。通过对运动学模型的计算,进行机械手运动性能的分析。通过计算机模拟,可以更好的评估机械手的运动性能,包括工作速度、运动精度、定位精度及负载能力等。 四是参数优化。通过仿真分析的结果,对机械手的参数进行优化调整。在优化过程中需要考虑关节角度、轴向位置、速度以及加速度等参数的变化,以及机械手与工件/物体之间的 协作效果。 在总结中,气动机械手关节结构设计和运动学仿真分析是机械手开发过程中不可或缺的步骤。要注意结构设计的材料选

气动机械手设计-内含计算步骤及尺寸装配图等等讲解

毕业设计(论文) 课题名称:气动机械手的设计 专业班级: 学生姓名: 指导教师: 201 年月

目录 摘要 (4) 第一章前言 1.1机械手概述 (5) 1.2机械手的组成和分类 (5) 1.2.1机械手的组成.......................................4 1.2.2机械手的分类.......................................6 第二章机械手的设计方案 2.1机械手的坐标型式与自由度.............................. 8 2.2机械手的手部结构方案设计.............................. 8 2.3机械手的手腕结构方案设计.............................. 9 2.4机械手的手臂结构方案设计...............................9 2.5机械手的驱动方案设计...................................9 2.6机械手的控制方案设计...................................9 2.7机械手的主要参数.......................................9 2.8机械手的技术参数列表...................................9 第三章手部结构设计 3.1夹持式手部结构.........................................11 3.1.1手指的形状和分类.................................11 3.1.2设计时考虑的几个问题.............................14 3.1.3手部夹紧气缸的设计...............................14 第四章手腕结构设计 4.1手腕的自由度.......................................... 19 4.2手腕的驱动力矩的计算.................................. 19 4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩........................ 20 4.2.2回转气缸的驱动力矩计算...........................22 第五章手臂伸缩,升降,回转气缸的设计与校核 5.1手臂伸缩部分尺寸设计与校核.............................23 5.1.1尺寸设计.........................................23 5.1.2尺寸校核.........................................24 5 .1 .3导向装置.......................................25 5 .1 .4平衡装置.......................................25 5.2手臂升降部分尺寸设计与校核.............................26 5.2.1尺寸设计.........................................26. 5.2.2尺寸校核.........................................26 5.3手臂回转部分尺寸设计与校核.............................27 5.3.1尺寸设计.........................................27 5.3.2尺寸校核.........................................27

(完整word版)PLC机械手臂课程设计原稿

气动机械手控制系统 1 课程设计的任务与要求 1。1 课程设计的任务 1。熟悉三菱FX2N PLC的机构及使用。 2.掌握相关的PLC的编程操作并实现所要求的功能。 3。具备PLC的硬件设计。 4.熟悉PLC仿真软件的操作和仿真。 通过本次论文,进一步加强自己对机械手和PLC的认识,以及它们在生活中广泛应用. 1.2 课程设计的要求 气动机械手动作示意图如下图所示,气动机械手的功能是将工件从A点搬运到B点,控制要求为:(1)气动机械手的升降和左右移动分别由不同的双线圈电磁阀实现,电磁阀线圈失电时能保持原来的状态,必须驱动反向的线圈才能反向运动; (2)上升、下降的电磁阀线圈分别为MB2、MB1;右行、左行的电磁阀线圈为MB3、MB4; (3)机械手的夹钳由单线圈电磁阀MB5来实现,线圈通电夹紧,断电松开; (4)机械手的夹钳的松开,夹紧通过延时2s实现; (5)机械手下降、上升、右行、左行的限位由行程开关BG1、BG2、BG3、BG4来实现。 图1 气动机械手动作示意图

2气动机械手控制系统设计方案制定 本设计采用三菱系列PLC设计下图为一个将工件由A处传送到B处的机械手,上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成.当某个电磁阀线圈通电,就一直保持现有的机械动作,例如一旦下降的电磁阀线圈通电,机械手下降,即使线圈再断电,仍保持现有的下降动作状态,直到相反方向的线圈通电为止.另外,夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成,线圈通电执行夹紧动作,线圈断电时执行放松动作。设备装有上、下限位开关和左、右限位开关,它的工作过程如图所示,有八个动作,即为: 原位下降夹紧上升右移 左移上升放松下降 图2 机械手的动作周期 3气动机械手控制系统设计方案实施 3.1气动机械手控制系统电路元器件选择 为实现设计目的,本设计需用到两台三相电机,4个接触器,4个继电器.其中M1三相电机控制机械手臂的上下移动(KM1闭合M1电动机正转,机械手臂下降;KM2闭合M1电动机反转,机械手臂上升);M2三相电机控制机械手臂的左右移动(KM3闭合M2电动机正转,机械手臂右移;KM4

气动机械手的设计

第一章绪论 1.1气动机械手的概述 我国国家标准(GB/T12643–90)对机械手的定义:“具有和人手臂相似的动作功能,可在空间抓放物体,或进行其它操作的机械装置。” 机械手可分为专用机械手和通用机械手两大类。专用机械手:它作为整机的附属部分,动作简单,工作对象单一,具有固定(有时可调)程序,使用大批量的自动生产。如自动生产线上的上料机械手,自动换刀机械手,装配焊接机械手等装置。通用机械手:它是一种具有独立的控制系统、程序可变、动作灵活多样的机械手。它适用于可变换生产品种的中小批量自动化生产。它的工作范围大,定位精度高,通用性强,广泛应用于柔性自动线。 机械手最早应用在汽车制造工业,常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。机械手扩大了人的手足和大脑功能,它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作;代替人完成繁重、单调的重复劳动,提高劳动生产率,保证产品质量。目前主要应用于制造业中,特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。机械手与数控加工中心,自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统(FMS )和计算机集成制造系统(CIMS ),实现生产自动化。随着生产的发展,功能和性能的不断改善和提高,机械手的应用领域日益扩大。 1.1.1气动技术 气动技术—这个被誉为工业自动化之“肌肉”的传动与控制技术,在加工制造业领域越来越受到人们的重视,并获得了广泛应用。目前,伴随着微电子技术、通信技术和自动化控制技术的迅猛发展,气动技术也不断创新,以工程实际应用为目标,得到了前所未有的发展。气动技术(Pneumatics)是以压缩空气为介质来传动和控制机械的一门专业技术。“Pneumatics”一词起源于希腊文的“Pneuma”,其原义为“呼吸”,后来才一演变成“气动技术”。 气动技术因具有节能、无污染、高效、低成本、安全可靠、结构简单,以及防火、防爆、抗电磁干扰、抗幅射等优点广泛应用于汽车制造、电子、工业机械、食品等工业产业中。随着新材料、新技术、新工艺的开发和应用,气动技术己经突破传统的设计、制造理念,正在IC/LCD、微电子、生物制药、医疗机械等高技术领域扮演着重要角色。 随着生产自动化程度的不断提高,气动技术应用面迅速扩大,气动产品品种规格持续增多,性能、质量不断提高,市场销售产值稳步增长。在工业技术发达的欧美、日本等国家,气动元件产值已接近液压元件的产值,而且仍以较快的速

气动机械手PLC控制系统设计 2

内容摘要 本课题主要目的是通过S7-200PLC的设计,实现机械手的物料搬运,其中包括手动工作方式,回原位工作方式,单步工作方式,单周期工作方式,连续工作方式,以及一些关于安全保护类要求。具体来说包括实现机械手的各种动作控制,像上升、下降、左行、右行、夹紧以及放松的控制,另外该过程中还包括分析系统硬件要求,选择合适工作方式,选择合适的CUP以及合理分配I/O地址和完成PLC外部接线图,最后完成气动机械手的程序设计梯形图,并进行调试,完成语句表。 关键词:机械手;S7-200PLC;可编程技术

目录 第1章引言 (1) 第2章系统总体方案设计 (2) 2.1气动机械手的控制要求 (2) 2.2气动机械手的气压传动系统 (3) 2.3系统的控制面板操作与工作方式 (3) 2.3.1 操作面板操作 (3) 2.3.2 气动机械手的工作方式 (3) 第3章PLC控制系统设计 (5) 3.1可编程控制器的CPU选择 (5) 3.2气动机械手的I/O地址分配表 (5) 3.3 PLC外部接线图 (6) 3.4 气动机械手控制流程图 (7) 3.5 程序设计梯形图 (8) 结论 (9) 附录.................................................... 错误!未定义书签。参考文献.. (177)

第1章引言 由于气压传动系统使用安全、可靠,可以在高温、震动、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射等恶劣环境下工作。而气动机械手作为机械手的一种,它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境、容易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等优点。所以气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工,食品和药品的包装、精密仪器和军事工业等。现代汽车制造工厂的生产线,尤其是主要工艺的焊接生产线,大多采用了气动机械手。车身在每个工序的移动;车身外壳被真空吸盘吸起和放下,在指定工位的夹紧和定位;点焊机焊头的快速接近、减速软着陆后的变压控制点焊,都采用了各种特殊功能的气动机械手。高频率的点焊力控的准确性及完成整个工序过程的高度自动化,堪称是最有代表性的气动机械手应用。 本课题拟开发物料搬运机械手,采用西门子系列S7-200PLC,对机械手的上升、下降、左行、右行、夹紧以及放松进行控制。我们利用可编程技术,结合相应的硬件装置,控制机械手完成各种动作。 1

气动机械手控制系统设计分析

气动机械手控制系统设计分析 气动机械手是一种用气压作为动力源的机械手臂,主要应用于工业自动化制造中的装配、夹取等工作。气动机械手控制系统是机械手操作的重要组成部分,本文将从气动机械手控制系统设计分析的角度,对气动机械手控制系统相关问题进行分析。 一、气动机械手控制原理 气动机械手的控制原理是通过空气压力驱动气缸活塞,改变气缸活塞的位置从而实现机械手臂的运动。气动机械手控制系统一般由执行机构、感应元件、控制器、传感器等组成,其中最重要的部分就是控制器。 在气动机械手控制系统中,控制器是独立的微型计算机,其主要功能是根据操作者的设定来计算控制信号并形成控制指令,同时控制器还负责接收传感器的信号,控制气缸的开闭以及控制气压的大小等。控制器一般使用PLC(可编程逻辑控制器)或PC(个人计算机)等。 二、气动机械手控制系统设计 1、控制器选型 气动机械手控制系统设计的一个重要因素是选择控制器类型。可编程逻辑控制器(PLC)是主要的控制器类型之一,它是一 种基于电子技术的智能控制器,具有可编程性和可扩展性特点。PLC的应用是非常广泛的,它可以用于机器人、制造业、自

动化系统等领域。 另外,个人计算机(PC)也可以作为气动机械手控制器。相 比PLC,PC的可编程性更强,其控制功能也更加灵活。不过,PC在可靠性和实时性方面相对较弱,其控制系统需要通过编 写控制软件或使用现有的控制程序来实现。因此,在实际应用中需要根据具体的控制要求和性能要求来选择控制器类型。 2、传感器选型 在气动机械手控制系统中,传感器是非常重要的部分,它能够实现机械手运动的持续监测和位置检测。传感器的选型应该根据需求进行,有以下几种常用传感器: (1)接触式传感器:可以感知物体的接触情况,通常用于检 测机械手夹持物体的情况。 (2)光电传感器:可以感知物体的存在和位置,通常用于检 测工件的位置和方向。 (3)压力传感器:可以感知气压变化,通常用于检测气缸的 工作状态。 (4)编码器:可以检测机械手的位置和方向,通常用于机械 手的导航。 传感器选型的依据是根据其功能实现要求,以及可靠性、准确度和灵敏度等方面的考虑。

基于S7-200PLC气动控制机械手项目

基于S7-200PLC的气动控制机械手项目 项目要求: 采用PLC为主组成的控制系统,控制若干个电磁阀,驱动机械手作伸出、下降、抓取工件、上升、缩进、下降、放下工件、上升等动作。 当选择手动调试时,通过各步的开关或按钮操作机械手进行单步的动作。 当选择自动时,按下启动按钮,机械手按BCD拨码开关(两位)设定的循环次数,自动进行上述动作的循环工作,循环工作次数完成,机械手自动停止工作。在自动循环过程中,若按下停止按钮,机械手在完成当前一个循环后停止。 2.4.1 机械手控制方案设计 1. 机械手的基本构成 项目要求机械手实现机械手下降——夹紧工件——机械手上升——机械手前伸——机械手下降——松开工件——机械手上升——机械手后退,共8步。 为此,需要有以压缩空气为动力源的气缸。 (1)控制机械手前伸/后退的气缸。 机械手前伸/后退的气缸水平安装在机械手立柱托架上,该气缸活塞的端头安装升降气缸构件。由双电控电磁阀控制气路来实现机械手前伸/后退。 (2)控制机械手上升/下降的气缸。 升降气缸垂直安装,气缸伸出端向下。该气缸活塞有上升(缩进)到位和下降(伸出)到位两个位置。由双电控电磁阀控制气路来实现升降。 (3)控制机械手对工件夹紧/松开的气缸。 夹紧/松开工件的气缸构件安装在升降气缸活塞的端头。该气缸活塞端头装有夹紧/松开工件的机械爪,由单电控电磁阀控制气路来实现机械爪的夹紧/松开。 图2.4-1 气动控制机械手 2. 控制机械手气路的电磁阀 共使用双电控电磁阀2个、单电控电磁阀1个。各个电磁阀由PLC控制。 (1)控制机械手前伸/后退气缸的电磁阀。 采用双电控电磁阀控制前伸/后退气缸的气路。对控制气缸活塞伸出的电磁阀线圈通电,将使机械手前伸。对控制气缸活塞缩进的电磁阀线圈通电,将使机械手前伸。两者应互锁。(2)控制机械手上升/下降气缸的电磁阀。 采用双电控电磁阀控制上升/下降气缸的气路。对控制气缸活塞伸出(下降)的电磁阀线圈通电,将使机械手下降。对控制气缸活塞缩进(上升)的电磁阀线圈通电,将使机械

气动机械手控制系统设计图示及仿真实现

气动机械手控制系统设计图示及仿真实现 从驱动方式来看,机械手有气压传动、液压传动、电气传动和机械传动几种方式。其中,被广泛应用的气压传动以压缩空气为介质,其平稳、可靠、迅速,且使用寿命长,因此常被作为首选。 一、软件设计 1、气动机械手手动流程图 依次执行的动作线路为摆动缸向左摆→水平气缸伸出→垂直气缸伸出→吸持工件→垂直气缸退回→水平气缸退回→摆动缸右摆→水平气缸伸出→垂直气缸伸出→放松工件→垂直气缸退回→水平气缸退回→原位的循环过程。 2、气动机械手总结构图 气动机械手的总结构图如下所示:

3、气动机械手程序结构图 梯形图的设计的总体思路为方式选择开关X10=1 时,执行手动操作方式,X10=1 时,执行自动操作程序,可利用程序控制指令CJ 来实现。

4、手动梯形图程序 用按钮单独操作实现位置的移动这个就是手动梯形图程序,调整安装机械手的时候需要手动进行。 5、自动梯形图程序 自动程序部分是由控制单周期、连续、和单步的程序组成的。 单周期、连续、单步这三种工作方式主要是用连续标志和转换允许标志来区分。单步与非单步的区分:系统工作在连续或者单周期工作方式时,X11、X12 触点实现,允许步与步之间的转换。 结合控制要求,我们绘制气动机械手自动控制的顺序功能图。如下。

①②

③④

二、仿真软件基本操作 本例中仿真实现采用Gx-Developer8 软件,Gx-Developer8 是一种较完整、用户界面较为友好的产品。Gx-Developer8为用户提供了程序录入、编辑和监视手段,是一款功能较强的基于电脑的PLC编程软件。软件对电脑的配置要求比较低,只要在该软件支持的操作系统Windows 2000或Windows XP等均能安装。 1、创建新文件 初始界面上点击“新文件”按钮,或点下拉菜单“文件”选“新文件”命令。之后选择PLC类型,然后点击确认。 ●PLC类型选择 ●进入编程工作界面

四自由度多用途气动机器人(机器手)结构设计及控制实现.docx

四自由度多用途气动机器人(机器手)结构设计及控制实现 近几十年,随着全球科学技术的快速发展和信息化水平不断提高,出于解放劳动力、提高生产效率、经济效益和减少生产成本的目的,很多工业领域开始使用工业机器人进行生产运作。为了加深对机器人从设计到工业应用具体是怎样实现的,文章先对工业机器人的发展背景进行阐述,再对机器人(机械手)的机构设计进行介绍,其中包括手部、手腕、手臂等的设计,最终利用可编程序控制器对机器人(机械手)进行有效控制,使机器人(机械手)能够正常运作,进而出现在在更多生产企业的工作线上。 机器人(Robot)一词最早出现在国外,二十世纪中后期开始才得到人们的广泛关注,并被人们所熟悉,现如今,在国外,甚至国内有些工厂、企业都可以看得机器人的身影。现代的工业机器人(机器手)主要有可编程、拟人化、通用性、运用广泛这四个特点。科学技术的提高和不断创新,使得当今的工业机器人逐渐具备行走、感知、交流等多种能力。目前,美国和日本在机器人的研发方面处于世界领先水平,对全球机器人的发展最具影响。绝大多数工业机器人都是由主体、驱动系统和控制系统三个部分组成。其中主机包括臂部、腕部、手部等,大多数机器人有3-6个运动自由度,文章以下以四个自由度为例进行描述。机器人(机械手)在工业生产过程中能够代替人做些单调、频繁或者重复率强的长时间工作,但是机器人又不是简单意义上的完全复制了人工的劳务,而是在综合了人的工作性能的基础上再结合了机器人其专有的特长。机械手是模仿人手和手臂的某些功能,在设置的特定程序下抓取、搬运物件或者操作工具的自动操作装置。机器人的发展历史经历了一系列阶段,其中机械手则是最早出现的工业机器人,机械手在工业生产中的应用能够有效地减省工人、提高生产效率、降低生产成本、提高产品的品质提升工厂形象,尤其是在某些特殊的环境下,如高温高压、有毒有害、易燃易爆、放射性较大等,机器手得到了广泛的运用。 机器人(机器手)结构设计 本次设计的机械手是通用气动上下料机械手,其在工业生产有较为广泛的运用。 1.1手部结构的设计 对手部结构的设计可以设计成可更换的结构,按照实际情况使用的是夹持式手部还是气压吸盘式结构。夹持式常用的有两指、多指和双手双指式。在设计时应该考虑手指的夹紧力,惯性力和振动性,避免因为抓力不够而致使物品掉落,对手部结构的设计还要考虑一定的开闭角和抓取的对象,因地制宜,这样才能发挥出机器手的最大作用。由于手抓的物品大多数为圆柱形,所以手指形状应该设计成V型。在设计时首先计算出手部驱动力的大小,然后计

气动机械手控制系统设计机电控制综合设计

气动机械手控制系统设计机电控制综合设计 气动机械手是一种机电一体化的设备,它主要使用气压来实现机械手的运动控制。相对于传统的液压、电磁控制,气动机械手具有结构简单、体积小、控制精度高、快速响应等优点,因此被广泛应用于自动化生产线与加工制造现场。本文将从以下几个方面阐述气动机械手控制系统设计问题。 一、气动机械手的基本结构 气动机械手一般由气缸、气源、气路及控制系统等组成,其中气缸是机械手的主要执行机构,气源则提供气压能量,气路则通过调节阀门实现气体的流程控制。 在控制器方面,气动机械手控制系统一般由PLC、传感器以及执行机构组成,传感器用于对机械手运动的状态进行反馈,执行机构通过气控阀对气缸进行控制,而PLC则通过程序控制执行机构实现机械手的精确运动。 二、气动机械手控制系统的设计分析 2.1 控制系统的工作原理 气动机械手控制系统的设计中,主要需要考虑的是气路控制和电路控制,其中气路控制主要包括气源和气路的设计,而电路控制则主要包括PLC控制程序及传感器的选择及布置。 气路方面,可以根据气动机械手的运动需求,设计相应的气路

分配方案,通过不同的气路阀门控制气缸的运动。而控制电路方面,需要根据机械手的运行所需,选用合适的传感器进行布置,如接近开关、压力传感器等反馈信号,同时编写PLC控 制程序,实现机械手的运动动作。 2.2 气路系统设计 气路系统是气动机械手的核心,其设计应考虑到工作环境、机械手的运动需求和气压来源等因素。在设计气路时,需要选择合适的气缸、气路输配件和气控阀门等,同时根据实际仿真测试,匹配合适压力、流量和噪音水平等参数,以保证机械手对负载物件的运动符合要求。 2.3 传感器的选用及布置 传感器是气动机械手控制系统的另一重要组成部分,它能够实时监测气缸的运动状态,向PLC控制系统反馈运动状态信号。常见的气动机械手传感器一般有接近开关、压力传感器、位移传感器等,在选择传感器时应考虑信号响应速度、精度、灵敏度、可靠性等因素,并根据需要放置位置和连接方式。 2.4 PLC控制程序设计 PLC控制程序设计是气动机械手控制系统的核心,其设计应 考虑控制程序的稳定性、可靠性和灵活性等因素。在编写程序时,应根据气缸运动的实际需求,分别分析气路、反馈控制和安全保护等方面的因素,并采用合适的编程语言来编写程序代

基于PLC的气动机械手控制系统设计

基于PLC的气动机械手控制系统设计 一、本文概述 随着工业自动化技术的飞速发展,气动机械手作为实现生产自动化、提高生产效率的重要工具,在各个领域得到了广泛应用。基于可编程逻辑控制器(PLC)的气动机械手控制系统,以其稳定可靠、易于编 程和维护的特性,成为当前研究的热点之一。本文旨在探讨基于PLC 的气动机械手控制系统的设计方法,包括系统构成、硬件选择、软件编程以及调试与优化等方面,以期为我国工业自动化领域的发展提供参考和借鉴。 本文将简要介绍气动机械手及其控制系统的基本原理和特点,为后续的设计工作奠定理论基础。将详细阐述PLC在气动机械手控制系统中的应用优势,包括其可靠性、灵活性以及扩展性等方面的优势。在此基础上,本文将深入探讨基于PLC的气动机械手控制系统的设计方法,包括系统架构的设计、硬件设备的选择、软件编程的实现以及系统调试与优化等方面。本文将总结基于PLC的气动机械手控制系统的设计要点和注意事项,为相关工程实践提供指导和借鉴。 通过本文的研究,旨在为我国工业自动化领域的发展提供新的思路和

方法,推动气动机械手控制系统的技术进步和应用推广。也期望本文的研究成果能对相关领域的学者和工程师产生一定的启示和借鉴作用,共同推动工业自动化技术的发展和创新。 二、气动机械手控制系统概述 气动机械手控制系统是以可编程逻辑控制器(PLC)为核心,结合气动执行元件、传感器以及相应的控制逻辑,实现对机械手的精确控制。该系统结合了气动技术的快速响应和PLC的灵活编程特性,使得机械手的动作更加准确、迅速且易于调整。 PLC控制器:作为整个控制系统的核心,PLC负责接收和处理来自传感器的信号,根据预设的程序逻辑,控制气动执行元件的动作。PLC 具有高度的可靠性和稳定性,能够适应各种复杂的工作环境。 气动执行元件:包括气缸、气阀和气压调节器等。气缸是实现机械手抓取、移动等动作的主要执行机构;气阀用于控制气缸的运动方向和速度;气压调节器则用于调节气缸的工作压力,以保证机械手的稳定性和精确性。 传感器:用于检测机械手的运动状态、位置以及抓取物体的信息。常见的传感器有位置传感器、压力传感器和接触传感器等。这些传感器

气动机械手控制系统设计

气动机械手控制系统设计 气动机械手是一种应用气动技术的机械手执行器,通过气动元件驱动来实现抓取、搬运、装配等动作。气动机械手控制系统设计是指设计控制气动机械手运动的电气、电子、液压等各种控制设备和控制方式。本文将从气动机械手的工作原理、控制系统的设计要点和实现方法三方面进行详细介绍。 一、气动机械手的工作原理 具体来说,气源通常会提供一定的压力,一般使用压缩空气。气控元件包括气缸、气阀等,用于对压缩空气进行控制,如控制气缸的进气和排气,实现气缸的伸缩和运动方向的改变。而工作执行器则是机械手的关键组成部分,它是气缸和机械手夹具的组合,通过气缸的控制,实现机械手的抓取、搬运等动作。 二、气动机械手控制系统设计要点 1.选择合适的气源和气控元件:在设计气动机械手控制系统时,需要根据机械手的负载要求选择合适的气源和气控元件。气源的压力和流量要满足机械手的工作需求,而气控元件的类型和数量要根据机械手的动作来确定。 2.设计合理的控制回路:气动机械手的控制回路包括气源控制回路和气缸控制回路。气源控制回路主要控制气源的启动和停止,而气缸控制回路则控制气缸的进气和排气,实现机械手的运动。控制回路的设计要合理布置元件,使其在工作过程中能够有序工作,减少能量损失。

3.合理安排气缸的布局:气缸的布局对机械手的工作效果有很大影响。在布置气缸时,需要考虑机械手的工作空间、抓取点的位置和安全性等因素,尽量将气缸设在合适的位置,以提高机械手的工作效率和稳定性。 三、气动机械手控制系统的实现方法 1.纯气动控制:纯气动控制是指完全依靠气源和气控元件来控制机械 手的运动。这种控制方式结构简单,控制精度较低,主要适用于对动作精 度要求不高的场合。 2.气动与电气联合控制:在气动机械手的控制系统中,可以结合电气 元件和电气控制方式,与气动元件共同控制机械手的运动。在这种控制方 式下,电气元件可用于控制气控元件的工作,提高气动机械手的控制精度。 3.PLC控制:PLC控制是指使用可编程序控制器(PLC)对气动机械手进 行控制。通过编写程序,实现对机械手动作的精确控制。PLC控制具有高 度可编程性和精确性,适用于对机械手运动要求较高、复杂场合。 总之,气动机械手控制系统设计是一个综合考虑机械手的工作原理、 控制要点和实现方法的过程。通过合理选择气源和气控元件、设计合理的 控制回路和布局,以及选择适合的控制方式,可以实现对气动机械手的精 确控制,提高其工作效率和稳定性。

气动机械手控制系统设计

气动机械手课程设计说明书 设计题目: 气动机械手结构及控制系统设计 学生姓名: 学号:1204010714 专业班级: 指导教师: 2015年07月23日

目录 摘要 (1) 第一章气动机械手课题研究的意义、目的 (1) 1.1课题设计的意义 (1) 1.2课题设计的目的 (2) 第二章总体方案设计 (2) 第三章机械系统的设计与计算 (4) 3.1工况分析 (4) 3.2机械手重要部件的设计计算与校核 (4) 第四章气动系统设计 (5) 4.1气动系统原理 (5) 4.2气动系统原理图 (5) 4.3气动系统控制过程 (6) 第五章气动系统附件的选择 (6) 5.1分水过滤器 (6) 5.2油雾器的选择 (7) 5.3减压阀选择 (8) 5.4管道与管接头 (8) 5.5换向阀的选择 (8) 5.6单向节流阀的选择 (8) 第六章PLC控制系统设计 (9) 6.1 PLC硬件系统设计 (9) 6.2软件的设计 (10) 总结 (14) 参考文献 (15) 附图 (16)

摘要 机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点。气动机械手控制系统的设计要求是在控制系统的指令下,能将工件迅速、灵活、准确、可靠地抓起并运送到指定位置。在工业生产中,利用气动机械手将工件从一条生产线搬运到另一条生产线是一种高效的工作方式。因此采用PLC可编程控制器作为工件抓取机械手的控制系统,根据机械手的控制要求和操作功能,设置动作流程,分配输入输出接点,按所需来选PLC的型号,接着进行梯形图的编辑,最后进行程序的编辑与调试,从而使机械手能够完成符合设计要求的动作。 关键词:机械手、可编程控制器、PLC、控制设计 第一章气动机械手课题研究的意义、目的 1.1 课题设计的意义 机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。近年来随着工业自动化的发展机械手逐渐成为一门新兴学科,并得到了较快的发展。机械手广泛地应用与锻压、冲压、锻造、焊接、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业。特别是在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中,机械手由于其显著的优点而受到特别重视。总之,机械手是提高劳动生产率,改善劳动条件,减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段。国内外都十分重视它的应用和发展。自动化还可以节省大量的人力、物力等。

机械手PLC控制系统设计

机械手PLC控制系统设计 随着工业自动化的不断发展,机械手PLC控制系统在现代化生产过程中发挥着越来越重要的作用。机械手PLC控制系统可以实现对机械手的精确控制,提高生产效率,降低生产成本,改善工作环境等方面具有明显优势。本文将介绍机械手PLC控制系统的设计过程,包括系统设计、控制算法、输入输出端子分配和抗干扰设计等方面。 机械手PLC控制系统的主要包括PLC主机、输入设备、输出设备和其他辅助设备。在设计过程中,需要根据实际生产需求,确定机械手的动作和功能,选择合适的PLC型号,并进行相应的硬件和软件配置。还需要设计控制算法,确保机械手能够精确执行各种动作,同时实现实时监控和控制。 PLC控制算法是机械手控制系统的核心,包括处理输入信号、生成输出信号和分配PLC内部资源等步骤。控制算法的设计需要结合机械手的实际动作和功能需求,例如采用PID控制算法来实现对机械手位置、速度和力的精确控制。同时,还需要考虑算法的稳定性和可靠性,防止因控制波动引起的生产故障。 输入输出端子是PLC控制系统的重要部分,包括输入信号和输出信号的连接与处理。在分配输入输出端子时,需要考虑输入信号的类型和

处理方法,例如数字信号、模拟信号和开关量信号等。同时,还需要确定输出信号的驱动能力和接口类型,例如继电器输出、晶体管输出和双向输出等。 在PLC控制系统的设计和应用过程中,抗干扰设计是保证系统稳定运行的关键。抗干扰设计包括硬件和软件两个方面。硬件方面可以通过选用高质量的电源、合理布置线路、正确选用高压电器件等方式来降低干扰的影响。软件方面可以通过采用数字滤波、重复校验、软件陷阱等技术提高系统的抗干扰能力。 机械手PLC控制系统设计是实现自动化生产的关键环节,通过对系统设计、控制算法、输入输出端子分配和抗干扰设计等方面的全面考虑,可以实现对机械手的精确控制,提高生产效率,降低生产成本,改善工作环境。在未来的系统升级和维护过程中,需要注意不断优化控制算法,提高系统的稳定性和可靠性,并加强对输入输出信号的监测和管理,以实现机械手PLC控制系统的长期、稳定运行。也需要新技术的发展和应用,不断将新的自动化技术引入到机械手PLC控制系统中,以提升自动化生产的水准。 随着工业自动化的不断发展,气动机械手在现代化生产过程中发挥着越来越重要的作用。气动机械手具有结构简单、操作方便、动作迅速

机器人控制系统的设计与matlab仿真 基本设计方法

机器人控制系统的设计与matlab仿真基本设计方法文章标题:深入探讨机器人控制系统的设计与matlab仿真 在现代工业领域,机器人技术的应用范围越来越广泛,而机器人的控制系统设计以及matlab仿真技术也是其重要组成部分之一。本文将深入探讨机器人控制系统的设计与matlab仿真的基本设计方法,并共享个人观点和理解。 一、机器人控制系统的设计 1.1 控制系统概述 在机器人技术中,控制系统是至关重要的一环。它决定了机器人的运动、定位、力量等方面的表现。一个优秀的控制系统可以使机器人更加准确、稳定地完成任务。 1.2 控制系统的基本组成 机器人控制系统一般包括传感器、执行器、控制器等多个组成部分。传感器用于获取环境信息,执行器用于执行动作,控制器则是控制整个系统的大脑。 1.3 控制系统设计的基本方法 在设计控制系统时,需要考虑机器人的运动学、动力学、轨迹规划等各个方面。在matlab中,可以通过建立模型进行仿真,以便更好地理解系统的运行。

二、matlab仿真技术在机器人控制系统设计中的应用 2.1 matlab在机器人控制系统中的优势 matlab作为一款强大的工程软件,能够提供丰富的工具箱和仿真环境,方便工程师们对机器人控制系统进行建模和仿真。 2.2 建立机器人控制系统的matlab仿真模型 在matlab中,可以建立机器人的数学模型,包括运动学、动力学方程等。通过仿真模型,可以快速验证控制算法的有效性。 2.3 仿真结果分析与优化 通过matlab仿真,可以获得大量的数据并进行分析,从而对控制系统进行优化。这对于提高机器人的运动性能和准确度非常重要。 三、个人观点和理解 在实际工程中,机器人控制系统的设计非常复杂,需要综合考虑多种 因素。matlab仿真技术可以帮助工程师们更好地理解和优化控制系统,提高工作效率。 总结回顾 通过本文的探讨,我们对机器人控制系统的设计与matlab仿真有了更深入的了解。机器人控制系统设计的基本方法、matlab仿真技术的应用以及个人观点和理解都得到了充分的阐述。希望读者能够通过本文,对这一主题有进一步的认识和思考。

气动机械手PLC控制系统设计

气动机械手PLC控制系统设计 在冶金、机械制造以及轻工业等相关行业中,普遍应用到了气动机械手这一设备,主要是气压技术的基础上得以实现的,通过空气压缩的作用实现了作用。气动机械手在结构上相对简单,并且能够平稳的进行相关工作,对于环境也毫无压力,在机械手的使用过程中可以说是一项重要的创新,本文针对气动技术做出了进一步的评价,分别阐述了其系统结构以及相应的功能,在今后的发展中具有极为重要的意义。 1、气动机械手的结构设计与功能 气动机械手在使用过程中,具有一个机械终端,终端上安装一个气动夹爪,该夹爪是由气缸以及双电控电磁阀进行抓与放的控制的,夹爪同时还能在垂直方向上实现上升以及下降的动作,是由一个单电控的电磁阀得以实现的。在水平方向的气缸上还安装了一个垂直方向的气缸,二者主要起到伸缩的作用。同时,为了使水平气缸能够正常的活动并停留在任意位置上,需要将其安装在双作用旋转气缸上,这样再通过三位五通阀进行控制,就能实现上述的效果。 气动机械手在感知部分的设计上主要采用了信号开关的方式进行控制。在左右极限点上分别设计了一个电感式传感器,在伸缩的前后位置上也设置了相应的电磁开关,并且上下极限点也同样设计了类似的信号开关,感应部分共设计了6个信号开关实现信号的采集。整个气动机械手共有两个按钮,分别承担着启动与停止的工作任务。 在工作顺序上,气动机械手按照如下的工作流程进行工作。首先是上

电,然后进行复位,紧接着启动机械手,伸出机械手,随之下降抓取工件,继续上升,并且将机械手缩回然后右转,再一次伸出机械手,下降,将工件放置在固定的位置上,随即上升再缩回,左旋,以此类推,循环往复,这就是气动机械手的主要工作流程。 2、气动机械手PLC控制设计 在实际工作中气动机械手采用了PLC控制,在软件设计方面,首先是要将复位的位置设置在左边,同时进行气缸的缩回以及放松气爪,所以在上电之后的复位动作就要将左旋的位置设计至极限,以此实现缩回与放松的动作,紧接着将启动电钮按下后,就可以达到前极限点,伸缩气缸由此伸出到相应的位置上。紧接着动作的安排是将机械手下降到相应的位置上,同样达到极限点,对工件进行抓取,因为这一动作中并没有相应传感器的设置,所以需要适当的延长时间,在1s后将机械手上升到上极限点的位置上,再退回到后极限点的位置上,继续向右极限点转移,退回到前极限点,以此重复进行,对工件进行不断的搬运,一般情况下,基于PLC 的气动机械手完成一个工作周期需要经历十三个动作,也就是说循环一次要经过上述的动作后才算完成。在长时间的使用过程中,如果悬臂梁过长,会影响到气动机械手循环,具有一种笨重的感觉,所以要将其设计为合适的长度,由此实现气动机械手的顺利运转,得到更加有效的控制。 目前,對于气动机械手的软件设计主要采用梯形图的设计方式,在进行动作编制的过程中,需要应用到保停的方法,也就是需要在一个动作完成后,自动保持一段时间,然后再切换至另外一个动作的过程。典型的梯形图为步进梯形图,是以[STL]为主要特征的,还有一些梯形图的设计是以

机械手及控制系统设计

. 河北工程大学 课程设计指导说明书 课程题目: 机械手及控制系统设计 专业: 机械设计制造及其自动化—机电方向班级: 机制11班 **: ** 学号********* ****: ***

目录 第一章绪论 1.1 题目要求。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 1.2 题目概况。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 1.3 气动机械手。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 1.4 气动机械手的发展趋势。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 1.5 课题的现实意义。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 第二章气动机械手的操作要求及功能 2.1 机械手移动动作示意图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 2.2 机械手操作面板图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 2.3 机械手的输入\输出信号定义图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 2.4 机械手顺序动作的要求。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 第三章机械部分设计 3.1 气动搬运机械手的结构。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 3.2 机械手的主要部件及运动。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 3.3 驱动机构的选择。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9 3.4 机械手的技术参数列表。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9 3.5 气动回路的设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9 3.6 末端执行器的设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10 3.7 升降手臂的设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12 3.8 平移手臂的设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14 第四章机械手控制设计 4.1 PLC的简介。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。16 4.2 PLC的应用领域。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。16 4.3 PLC的系统组成。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。16 4.4 PLC的定义及选择。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。17 4.4.1 机械手传送系统输入点和输出点分配表。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。17 4.4.2 原理接线图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18 4.4.3 控制程序流程图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。19 4.5 机械手控制软件设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。21 4.5.1 控制系统程序。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。21 4.5.2 手动单步操作程序。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。21 4.5.3 机械手系统梯形图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。23 4.5.4 语句表程序设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。24 第五章课程设计总结

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