基于PLC与步进电动机的机械手控制系统设计

基于PLC与步进电动机的机械手控制系统设计

【摘要】 随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，市场竞争激烈，人工成本上涨，以往人工操作的搬运和固定输送带为主的传统搬运方式，不但占用空间也不容易更变生产线结构，加上需要人力监督操作，更增加生产成本，原有的生产装料装置远远不能满足当前高度自动化的需要。减轻劳动强度，保障生产的可靠性、安全性、降低生产成本，减少环境污染，提高产品的质量及经济效益是企业生产所必须面临的重大问题。它集成自动控制技术、计量技术于一体的机电一体化产品，它利于控制，操作方便等优点。

本设计使用步进电机控制机械手横轴，纵轴的进给，直流电机控制机械手臂，手抓的旋转；通过光栅尺和旋转编码器对机械手进行精确定位；通过接近开关等传感器等实现机械手的精确运动。这次设计模拟物料搬运机械手，可在空间抓放物体，动作灵活多样，并可根据运动流程的要求随时更改相关参数，代替人工在高温和危险的作业区进行作业。

【关键词】 PLC；机械手；传感器；旋转编码器；光栅尺；步进电机

目录

引言 3

1. 可变程序控制器的简介 4

1.1可变程序控制器的概况 4

1.2 PLC的内部结构 6

1.2.1中央处理单元(CPU) 6

1.2.2存储器 7

1.2.3　PLC电源 8

1.3 PLC的工作原理 9

1.4 PLC机型选择方法 12

1.4.1 PLC的类型 12

1.4.2输入输出模块的选择 12

1.4.3电源的选择 12

1.4.4 存储器的选择 13

1.4.5 经济性的考虑 13

2 步进电动机的结构及控制原理 13

2.1.步进电动机的结构简介 13

3 步进电机细分驱动器 14

3.1步进电机细分驱动器的简介 14

3.2 特点 15

3.3 引脚说明 15

3.4电气特性 15

3.5 细分数和电流选择 16

3.6电源供给 18

3.7输入接口电路 18

3.8电机接线 18

3.9驱动器与电机的匹配 19

3.10驱动器接线 20

4 传感器 20

4.1电感式接近开关 20

4.1.1 工作原理 20

4.1.2 开关性能 21

4.2霍尔开关 21

4.2.1工作原理 21

4.2.2工作性能 22

4.3 旋转编码器 23

4.4光栅尺 25

5 硬件系统设计 26

5.1 主电路接线图 26

5.2控制电路接线图 30

6 软件系统设计 34

6.1 PLC I/O口地址分配 34

6.2 机械手程序的设计 35

6.2.1回原点子程序的设计 35

6.2.2手动程序的设计 36

6.2.3自动程序的设计 37

结论 39

致谢语 40

参考文献 40

附录一：机械手控制程序 42