论文总字数：19467字

摘 要

机械手是我国的工业自动化产品,它遍及工业生产、物流等多种领域。而可编程序控制器则是人们用来对工业自动化设备进行编程操控的一类工业用控制装置^[3]。传统的控制系统是采用继电器—接触器的方式，具有逻辑控制、顺序控制、定时、计时等功能^[1]，而可编程序控制器都能实现且更具优势。

本论文介绍了PLC技术在回转式机械手控制系统中的应用,设计了一套较为可行的控制系统方案。本次通过控制要求确定了PLC的输入输出端口，从而决定选用西门子S7-200系列的CPU226，程序控制各类电磁阀及气压缸等实现了对金属物块在空间上的搬运工作，并绘制了反映回转式机械手如何工作的系统原理图、控制系统当中的气压驱动图及PLC的硬件接线图和控制流程图,最后通过编写PLC程序控制各类电磁阀及气压缸来达成机械手的控制要求。本课题拟设计机械手在空间上实现对物料的搬运,动作相对灵活多样,可代替人工在危险环境下的作业,具有一定的实用价值^[2]。

关键字:回转式机械手,可编程序控制器,控制系统,西门子,设计

Design of control system of rotary machinery

Abstract

The manipulator are our product in industrial automation, which is widely used in industrial production and other fields. The programmable controller is that people used to carry out a new industrial automation equipment, programming controlled by the control device^[3]. Traditional control system is the use of relay - contact manner, with logic control, sequential control, timing, timing and other functions ^[1], and programmable logic controller and can achieve an advantage.

This paper introduces the PLC technology in the rotary robot control system, we designed a set of feasible control system solutions.The control requirements determined by the PLC’s I/O input and output ports,and thue decided to use Siemens S7-200 series CPU226,program control various types of solenoid valves and pneumatic cylinder or the like to achieve the handling of metal work pieces in space, and draw the rotary robot control system schematics, system among the pneumatic system diagram and PLC hardware wiring diagram and the control flow chart control, and finally to achieve control requirements robot by writing PLC program control various types of solenoid valves and pneumatic cylinders. This paper intends to design a robot to achieve material handling in space, the action is relatively flexible, can replace manual work in a hazardous environment, it has a certain practical value^[2] .

Keywords: rotary manipulator, programmable controllers, control systems, Siemens, design

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 机械手简述 2

1.2.1机械手的定义 2

1.2.2机械手的应用 3

1.2.3机械手的研究意义及发展 4

1.3 PLC简述 5

1.3.1PLC的定义 5

1.3.2PLC的应用 5

1.3.3PLC的工作原理 6

第二章 机械手控制系统的总体设计方案 8

2.1 系统设计的基本思路 8

2.2 回转式机械手的控制要求 8

2.3 机械手硬件构造和工作状态 9

第三章 机械手控制系统的硬件设计 12

3.1 机械手控制原理 12

3.2 PLC的选型 12

3.3 西门子S7-200系列PLC的结构功能 14

3.4 PLC的I/O资源配置 16

3.5 其他资源配置 19

第四章 机械手控制系统的软件设计 21

4.1 程序简介 21

4.2 系统程序流程图 21

4.3 各功能模块程序设计 22

第五章 机械手的气压驱动系统设计 29

5.1 机械手气压驱动系统分析 29

5.2 机械手气压控制原理 29

结论 33

参考文献 34

致谢 36

第一章 绪论

1.1 引言

机械手是几十年来的一种机械技术与自动化相结合的伟大发明。这类装置可以通过编辑程序控制电磁阀、气缸、传感器等外部机构实现要求的控制任务，它同时具备两者的优点，它有像人的动作也是机械，有一定的智能性和较好的适应能力。在产业生产及众多行业中有着很广阔的远景。早先产业生产中的物料的搬运是通过数控加工中心或是传统的继电器-接触器操控^[6]。这类控制系统只可以完成半自动化操作任务，同时链路驳杂，装置工作也不可靠。随着自动化技术的不断进步，传统的电器控制技术有相当一部分已被淘汰。而PLC由于其相较传统的控制技术有着更好的控制能力，并且更易与学习、维修方便等等的优势，应用于众多的设备中，比如打印机、机械手、无人机等。

根据机械手的控制要求，选择相对应的产品，从而实现复杂的逻辑功能的控制，或带有一定的模拟量控制系统。该系统抗干扰的能力强，可靠性能高，软硬件开发的工作量较少。其控制系统设计一般分成两个程序：元件、机构等硬件设计和程序或梯形图等软件设计^[5]。

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