1、 1 课课 程程 设设 计（论文）计（论文） 课程名称 基于 PLC 的机械手设计毕业论文 题目名称 机械手设计 学生学部 机电与信息工程学部 2015 年 1 月 10 0 日 2 目录目录 摘要 3 第一章可编程控制 PLC. 5 11 PLC 简介 5 12 PLC 内部原理. 6 A. 系统程序存储区 . 7 B. 系统 RAM 存储区 . 7 C用户程序存储区 . 8 13 PLC 的工作原理. 9 14 PLC 机型的选择方法 12 3.1 设计内容 17 致谢 . 24 参考文献 . 25 3 4 摘要摘要 在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。随着工 业现代化
2、的进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、 无人生产流水线等等，已经随处可见。同时，现代生产中，存在着各种各样 的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等， 这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。 工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理 论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中 的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、 提高产品质量和生产效率的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪声 以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。在我国，近几年来也有较 快的发展，并取得一定的效果
3、，受到机械工业和铁路工业部门的重视。 本题采用日本三菱公司的 FX2N 系列 PLC，对机械手的上下、左右以及抓 取运动进行控制。该装置机械部分有滚珠丝杠、滑轨、机械抓手等；电气方 面由交流电机、变频器、操作台等部件组成。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。 关键词：PLC；控制；机械手； 5 第一章第一章 可编程控制可编程控制 PLCPLC 1 11 PLC1 PLC 简介简介 自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC 得到了快速发展，在世 界各地得到了广泛
4、应用。同时，PLC 的功能也不断完善。随着计算机技术、信号 处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC 在开关量 处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。 今天的 PLC 不再局限于逻辑 控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。 作为离散控的制的首选产品，PLC 在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅 速发展，世界范围内的 PLC 年增长率保持为 20%30%。随着工厂自动化程度的 不断提高和 PLC 市场容量基数的不断扩大， 近年来 PLC 在工业发达国家的增长速 度放缓。但是，在中国等发展中国家 PLC 的增长十分迅速。综合相关资料，2004 年全
5、球PLC的销售收入为100亿美元左右， 在自动化领域占据着十分重要的位置。 PLC 是由摸仿原继电器控制原理发展起来的， 二十世纪七十年代的 PLC 只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺 序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制 各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先 存入 PLC 的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺 流程要求的操作。PLC 的 CPU 内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运 行过程中，每执行一步该计数器自动加 1，程序从起始步（步序号为零）起依次
6、执行到最终步（通常为 END 指令） ，然后再返回起始步循环运算。PLC 每完成一 次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的 PLC，循环扫描周期在 1 微秒到几十微秒之间。PLC 用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点， 在微秒量级，解算 1K 逻辑程序不到 1 毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处 理，16 位（也有 32 位的）为一个模拟量。大型 PLC 使用另外一个 CPU 来完成模 拟量的运算。把计算结果送给 PLC 的控制器。 相同 I/O 点数的系统， 用 PLC 比用 DCS， 其成本要低一些 （大约能省 40% 6 左右） 。PLC 没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比 DCS 要低很多。一个 PLC 的控制器，可以接收几千个 I/O 点（最多可达 8000 多 个 I/O） 。如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用 PLC 较为合适。PLC 由于采用通用监控软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。 近 10 年来，随着 PLC 价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多
