毕业设计论文PLC控制机械手设计.docx

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1、题目：P1C控制机械手设计摘要随着中国制造业现代化的目标的逐步实现，整个社会对于工业生产自动化的需求越来越明显。在此过程中，利用P1C控制机械部件可以实现诸多功能。工业自动化生产过程中涉及许多具有高危险性、重复性、精度要求较高等工作，为了使机械手满足现代化工业生产的要求，可以利用P1C控制技术编译特定程序达到操控工业机械手运动的目的。针对P1C控制工业机械手过程中的控制原理与设备通信问题，本文设计了一种基于三菱P1C的ABB工业机械手控制系统。首先，本文选取ABB1RB1410机械手作为毕业设计的研究对象，使用软件AUtOCad绘制机械手各个关节的零件图与装配图，并利用So1idWorks软件

2、建立机械手的三维模型。然后，针对P1C与ABB工业机械手系统的通信问题，设计了一种基于CC-1ink总线的通信网络。最后，根据实际工业生产任务的要求，利用P1C编程软件GXWorks2编写机械手动作程序的SFC顺序梯形图，并且使用RobotStudio软件建立ABB工业机器人虚拟工作站，编写工作程序以及仿真动画并对仿真结果进行分析。根据仿真实验可以得知，P1C控制机械手设计是可行的，表明之前的控制系统设计是符合实际要求的，达到了预期目标。关键词？工业自动化P1C机械手通信编程AbstractWiththegradua1rea1izationofthegoa1ofChina,smanufactu

3、ringmodernization,theentiresocietysdemandforindustria1productionautomationisbecomingmoreandmoreobvious.Inthisprocess,usingP1Ctocontro1mechanica1componentscanachievemanyfunctions.Theindustria1automationproductionprocessinvo1vesmanytaskswithhighrisk,repeatabi1ity,andhighprecisionrequirements.Inorderto

4、makethemanipu1atormeettherequirementsofmodernindustria1production,P1Ccontro1techno1ogycanbeusedtocompi1especificprogramstocontro1themovementofindustria1manipu1ators.Aimingatthecontro1princip1eandequipmentcommunicationintheprocessofP1Ccontro11ingindustria1manipu1ator,thispaperdesignsanABBindustria1ma

5、nipu1atorcontro1systembasedonMitsubishiP1C.First,thisartic1ese1ectstheABBIRB1410manipu1atorastheresearchobjectofgraduationdesign,usesthesoftwareAutocadtodrawthepartsdrawingsandassemb1ydrawingsofeachjointofthemanipu1ator,andusesSoIidWorkssoftwaretoestab1ishathree-dimensiona1mode1ofthemanipu1ator.Then

6、,forthecommunicationprob1embetweenP1CandABBindustria1manipu1atorsystem,acommunicationnetworkbasedonCC-1inkbusisdesigned.Fina11y,accordingtotherequirementsofactua1industria1productiontasks,theP1CprogrammingsoftwareGXWorks2isusedtowritetheSFCsequence1adderdiagramofthemanipu1atoractionprogram,andtheRob

7、otStudiosoftwareisusedtoestab1ishtheABBindustria1robotvirtua1workstation,writetheworkingprogramandsimu1ationanimationandana1yzethesimu1ationresu1ts.Accordingtothesimu1ationexperiment,thedesignoftheP1Ccontro1manipu1atorisfeasib1e,indicatingthatthepreviouscontro1systemdesignisin1inewiththeactua1requir

8、ementsandhasreachedtheexpectedgoa1.Keywords:industria1automationP1Cmanipu1atorcommunicationprogramming目录摘要IAbstractII第一章绪论11.1 选题背景和研究意义11.2 国内外研究现状11.3 研究的关键内容21.3.1 1方案的阐述21.3.2 论文的思路31.3.3 设计的方法3第二章触摸屏及组态软件42.1人机界面触摸屏42.2组态软件的选型52.3触摸屏与P1C的通信5第三章P1C控制系统83.1P1C控制技术83.1.1P1C的发展83.1.2P1C控制系统优点83.1.3

9、P1C的基本构成93.1.4P1C的工作原理93.2P1C与机械手的通信103.2.1ABB工业机械手DSQC378B模块103.2.2CO1ink主站设置113. 2.3P1C编程参数设置124. 2.4ABB工业机器人参数设置143.3 P1C控制系统的设计163. 3.1机械手控制要求164. 3.2输入/输出元件的I/O地址分配175. 3.3P1C的选型176. 3.4P1C接线187. 3.5SFC顺序控制梯形图198. 3.6梯形图控制原理223.4 P1C控制系统外部设备223. 4.1传感器技术22第四章机械手系统254. 1ABB工业机械手254.1.1机械手综述251.

10、1.2机械手的控制要求274. 1.3机械手的机械结构274.1 IRC5标准型控制柜274.2 IRB1410机器人的编程294.3 仿真结果分析30第五章总结与展望315. 1论文创新点与不足315.2论文总结31致谢33参考文献34第一章绪论1.1 选题背景和研究意义机械手,顾名思义即机械制成的手，具有人类的手臂的某些特征，可以实现人手的一些基本功能，例如物料的搬运、工件的抓取或机械工具的操作等，可以根据控制人员编制的实际工程任务程序完成相应的工作需求。机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。它可代替人完成重复繁重的工作，以实现生产的机械化和自动化,能避免操作人员在高危环境

11、下工作，确保人身安全，被推广应用于现代机械生产等各个部门。在国外的现代化工业生产过程中，由于国外完善的现代化制造流程、发达的机械制造技术以及昂贵的人力成本等诸多因素，使得机械自动化生产显得十分必要。而P1C控制机械手的生产方式占据着工业自动化生产的最为重要一环，在工业自动化生产中扮演着重要的角色。这其中尤以德国、日本、美国为甚，他们在工业自动化生产领域中的地位可谓是泰山北斗，有着极大的发言权。而毫无疑问，凡是工业生产自动化程度高的国家无一例外都是工业发达，GDP高的国家，都在国际上享有盛誉。在国内的现代化工业生产过程中，我国的工业自动化起步晚、技术相对落后、体系不完善等问题是滞约我国工业生产自

12、动化发展的主要因素。所以在我国工业自动化生产落后的整体大环境下，我国的P1C控制机械手设计的研究也就有限了，更别说将其广泛地运用于实际生产生活中。也正因为这些现状的局限，我国的工业产品得不到国际社会的青睐，我们的发言权也就因此大打折扣。要想改变这种现状，我们必须致力于研究并积极推进工业自动化的思想和技术，着重工业产品的质量，进一步提高我国在工业自动化生产领域的国际声誉和地位，为我国的现代化建设奠定工业基础。现代社会大生产中，机械自动化生产占据着越来越重要的地位，可以这样说，自动化生产的程度决定了一个国家现代化的程度，决定了一个民族是否可以在国际社会得到认可，决定了一个国家工业的发达程度和国际话

13、语权。在现代工业自动化生产应用如此广泛的大背景下，作为一个机电专业出身的毕业生来说，研究P1C控制机械手的设计不仅是我的兴趣所在，更是我认为的一种使命职责。一方面，本文通过对前人研究成果的总结分析，归纳出基本的研究方向，结合现有的实验室仪器，在充分了解P1C控制机械手运动基本原理的基础上，仿真并实践所研究的结论。我在学习前人研究文献的过程中,认识到研究的不足之处，指导自己的研究，争取全面细致。另一方面，在实践中才能认识到研究的困惑。针对实际生产过程中的问题，从机械结构的优化升级和控制系统的精确稳定两个方面入手，提出解决方案。1.2 国内外研究现状1946年，随着第一台电子计算机的问世，开启了后

14、50年属于工业自动化控制的时代，人们对于工业自动化控制的研究也随着工业现场实践生产水平的提高越来越深入。两个因素深刻地影响着P1C控制机械手研究地发展。一方面，批量化流水线式的工业生产对自动化的需求高促进了工业机械手的研究。另一方面，许多工业生产中的高危工作对人的生命财产安全构成了极大的威胁，人们迫切希望研发出一种可以代替人手进行操作的装置，于是机械手应运而生。国外机械手的研究最先在美国开展。1947年，美国科学家最先开发出遥控机械手和主从式的机械手，正式打响了机械手研究的第一枪。1954年，美国的戴沃尔在总结前人多年经验和研究成果的基础之上，最早提出工业机器人的概念。1958年，美国联合控制

15、公司研制出第一台基于示教式系统原理的机械手。而后发展得越来越快，不管是在机械手的自由度问题上还是在机械手的控制精度上，西方的机械手研究都领跑全球国外关于P1C控制机械手的研究研发时间早、研发经费投入大、应用范围广，从一开始的军用机械手到后来的民用工业机械手，再到后来的高端医疗仿人形假肢机械手，无不向我们证明P1C控制机械手正向着多自由度、高精度、高复杂程度等方向上发展。工业机械手的研究在我国起始于上世纪70年代之后。相较于西方发达国家，我国工业机械手的研究面临起步晚、研究技术落后、应用范围较窄等诸多窘境。然而我国政府高瞻远瞩，高度重视工业机械手的研究工作，在国家科技部863计划中，就专门设立了

16、一项关于五指机械手的研究课题项目。不仅如此，国内各个高校也设有专门研究部门,包括哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、北京理工大学、南京航空航天大学等。其中，由哈尔滨工业大学牵头研制的D1R/HIT-II机械手可完成抓取、敲打等一系列类人手动作。我国科学家对机械手进行建模分析并求解运动学矩阵等，旨在设计出功能和结构更加类似人手的机械手，以期帮助不仅是残疾人，更多的是我国的工业发展。1.3 研究的关键内容1.4 .1方案的阐述P1C控制机械手在实际工业生产中的应用极为广泛，可以从很大程度上减少生产线工人的劳动强度以及提高执行高危任务的工人的工作安全保障。P1C控制工业机械手的发展是现代自动化制造的标志之一，在工业生