毕业论文 赵晓乐 - 图文

基于PLC及伺服电机的精确定位输送机械手设计

毕业设计论文

设计（论文）题目：基于PLC及伺服电机的精确定位输送机械手设计

下 达 日 期： 2015 年 7 月 8 日 开 始 日 期： 2015 年 9 月 1 日 完 成 日 期： 2015 年 月 日 指 导 教 师： 学 生 专 业： 电气自动化技术 班 级： 自动化1302 学 生 姓 名： 赵晓乐 教 研室主任： 王永康

电气工程 学院

基于PLC及伺服电机的精确定位输送机械手设计

陕西工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书

一、设计（论文）内容及要求：

（一）设计（论文）内容

本设计要求使用PLC、伺服电机、气缸等机电设备，实现一套精确定位的输送机械手控制系统。

机械手是能够按照给定程序、轨迹与要求模仿人手的部分动作，实现自动抓取、搬运或操作的自动化装置，应用机械手可以提高生产作业的自动化水平及产品质量，减轻操作者的劳动强度，还可以大大提高生产的效率。输送机械手可以将工件从一个工作台上搬运到另一个工作台上进行加工，实现工件在工作台之间的传输，在自动化生产线中的得到了广泛的应用，精确的定位能力，是衡量输送机械手性能的重要指标。

伺服电机是将收到的电信号转换成电机轴上的角位移输出，使用自带的编码器将运行信号反馈给伺服驱动器，实现闭环控制，可实现精确的定位控制。

（二）要求 1．准备资料

1) 西门子S7-200系列可编程控制器系统手册； 2) 松下NINAS A5系列伺服驱动器使用说明书； 3) 直线气缸、摆动气缸、电磁阀等气动元件手册； 4) 西门子PLC编程软件STEP7 Micro/Win V4.0； 5）电感式接近开关、磁性开关等传感器说明书。 2．原理分析

1）PLC是系统控制核心，产生高速脉冲及控制信号驱动伺服电机运行。

2）伺服电机工作在位置控制模式，采用脉冲+方向信号的方式进行定位控制。 3）直线气缸、摆动气缸、电磁阀等控制机械手完成抓料及放料工作。 4）电感式接近开关、磁性开关等用于检测机械手动作状态。 3．设计要求

1) 确定系统设计方案； 2) 选择相应的机电设备；

3) 完成相应的电气设备线路设计、安装与调试； 4) 完成气动回路设计、安装与调试；

5) 完成PLC控制程序设计调试及伺服驱动器参数设置； 6）系统调试。 4．系统调试 二、技术指标：

1．PLC机型： 西门子S7-200系列PLC机型CPU226 DC/DC/DC，可产生20KHz的高速脉冲；

2．伺服驱动器与电机：松下NINAS A5系列伺服驱动器MADHT1507E； 3．系统定位精度：输送机械手定位精度0.01mm 三、完成设计报告：

1、封面 2、摘要 3、目录目的 4、符号说明 5、论文正文

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基于PLC及伺服电机的精确定位输送机械手设计

包含输送机械手硬件组成、工作原理、电气线路连接、PLC程序设计、气路连接、伺服驱动器参数等。

6、参考文献 7、附录 8、致谢

四、主要参考资料：

1) 何用辉．《自动化生产线安装与调试》【M】．北京：机械工业出版社，2012.8； 2) 王永华．《现代电气控制及PLC应用技术（第3版）》【M】．北京：航空航天大学出版社，2013.8

3) 吕井泉．《自动化生产线安装与调试（第二版）》【M】．北京：中国铁道出版社，2009.12；

4) 《s7-200可编程控制器系统手册》；

5) 《交流伺服马达﹒驱动器NINAS A5系列使用说明书》

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基于PLC及伺服电机的精确定位输送机械手设计

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陕西工业职业技术学院毕业设计（论文）进程计划表

序号 1 起止日期 计划完成内容 资料收集查阅 实际完成情况 检查签名 2 确定系统设计方案； 选择相应的机电设备； 完成电气线路设计、安装与调试 气动回路设计、 安装与调试 3 4 5 完成控制程序设计及调试 6 完成论文设计报告初稿 完善论文 7 准备毕业答辩 3

基于PLC及伺服电机的精确定位输送机械手设计

基于PLC及伺服电机的精确定位输送机械手设计

摘 要

机械手是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转、平移等独立运动方式，称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度。

机械手的种类，按驱动方式可分为机械式、气动式、电动式、液压式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。

机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。

关键字：机械手，PLC,伺服电机，电磁阀，传感器,气缸

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