1、 第 1 页 共 34 页 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 题目基于 PLC 的机械手控制系统设计 完成日期 2014 年 10 月 30 日 第 2 页 共 34 页 目 录 摘要.4 前言.5 第一章可编程序逻辑控制器（PLC）和机械手概述.6 1.1 可编程序逻辑控制器（PLC）.6 1.1.1 PLC 的结构6 1.1.2 PLC 的发展历程7 1.1.3 PLC 的硬件8 1.1.4 PLC 的主要特点9 1.1.5 FX2N 系列 PLC 介绍.9 1.2 机械手 11 1.2.1 机械手概述.11 1.2.2 机械手的工作原理.11 1.2.3 机械手的发展趋势.11 第二章
2、系统设计.12 2.1 系统方案分析设计.12 2.2 硬件设计.14 2.3 系统程序设计.15 2.4 MCGS 组态软件21 第三章 系统的调试及设计总结.32 致谢33 附录34 参考文献.36 第 3 页 共 34 页 基于基于 PLCPLC 的机械手控制系统设计的机械手控制系统设计 摘摘 要：要：在本设计中介绍了国内外机械手研究现状及 PLC 的研究发展趋势，描述 了机械手控制系统的工作原理和动作实现过程。 研究了基于 PLC 的机械手模型控 制系统的设计，还研究了 MCGS 在机械手控制系统中的应用。利用组态软件 MCGS 设计了机械手模型控制系统监控界面，提供了较为直观、清晰、
3、准确的机械手运 行状态，进而为维修和故障诊断提供了多方面的可能性，充分提高了系统的工作 效率。 关键词：关键词：机械手，PLC，MCGS 前言前言 当今社会，科学技术飞速发展，人类活动给世界带来了巨大的改变。在科技进步 的同时， 以各种控制器控制的不同类型的机械手以其突出的性能越来越多的被人 们所应用。机械手在不同的作业场合，尤其是在特殊的环境背景下，为人类活动 的顺利快速进行带来了极大的方便和益处，尤为明显的是在工业及军事领域内。 工业中大量的生产活动，存在着很多不便于人类操纵的环节，特别是在工作环境 较危险的情况下，如果使用具有远程控制功能的机械手，则可以增加系统的安全 性，大大的节约损耗
4、，提高效率。可见，在自动化、工业化进程中，在特殊背景 环境中使用机械手已成为一种必然的趋势。 第一章可编程序逻辑控制器（第一章可编程序逻辑控制器（PLCPLC）和机械手概述）和机械手概述 1.1 可编程序逻辑控制器（PLC） 第 4 页 共 34 页 1.1.1 PLC1.1.1 PLC 的结构的结构 PLC 和一般的微型计算机基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组 成的。PLC 的硬件系统由微处理器(CPU)、存储器(EPROM，ROM)、输入输出(I/O) 部件、电源部件、编程器、I/O 扩展单元和其他外围设备组成。各部分通过总线 (电源总线、控制总线、地址总线、数据总线)连接而成9
5、。其结构简图如下： 图 2-1 PLC 硬件结构图 PLC 的软件系统是指 PLC 所使用的各种程序的集合，通常可分为系统程序和 用户程序两大部分。系统程序是每一个 PLC 成品必须包括的部分，由 PLC 厂家提 供，用于控制 PLC 本身的运行，系统程序固化在 EPROM 中。用户程序是由用户根 据控制需要而编写的程序。硬件系统和软件系统组成了一个完整的 PLC 系统，他 们是相辅相成，缺一不可的 可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller） ，简称 PLC。它是 一种以微机处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信控制技术等 现代科技而发展起来的
6、一种新型工业自动控制装置。 （本次课题主要应用三菱 FX2N 系列 PLC 进行设计） 1.1.2 PLC1.1.2 PLC 的发展历程的发展历程 在可编程控制器出现前，在工业电气控制领域中，继电器控制占主导地位， 应用广泛。但是电器控制系统存在体积大、可靠性低、查找和排除故障困难等缺 点，特别是其接线复杂、不易更改，对生产工艺变化的适应性差。 输 出 部 件 外 设 I/O 接 口 存储器 EPROM 微处理器 运算器 控制器 电源 输 入 部 件 I/O 扩 展 接 口 I/O 扩 展 单 元 受 控 元 件 输 入 信 号 外 部 设 备 第 5 页 共 34 页 1968 年美国通用汽车公司（G.M）为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺 不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它 能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线， 以降低成本， 缩短周期。 于是就设想将计算机功能强大、 灵活、 通用性好等优点与电器控制系统简单易懂、 价格便宜等优点结合起来，制成一种通用控制装置，而且这种装置采用面向
