毕业设计（论文）-基于plc的液压传动钻孔机械手控制系统设计.docx

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1、基于plc的液压传动钻孔机械手控制系统设计摘要本文章是根据目前国内外机械人的发展趋势选用PLC控制的液压机械手进行研究。它采用了一种四自由度多关节坐标点位伺服控制机器人，它的控制方式由一个目标点移向另一个目标点，只是在这个目标点上完成操作。选择液压其原因主要是液压压力高，可以获得很大的输入力，流量轻便简单，可实现无级调速，反应灵敏。该钻孔式机械手是由各种机械系统、驱动系统、控制装置等组成的一种钻孔式专用工业机械手，是比较典型的机电液一体化的系统。在工业领域被广泛使用。液压部分在整个系统中来说是比较重要的一部分，在这个新的液压部分系统中，是由PLC通过自动控制其上下运动电磁阀的一根自动电磁管铸铁

2、，进一步的来实现对于一个工业机械手各个人体运动系统动作的自我控制。在通过系统分析对输入和输出数据采集的需求，合理的选择PLC控制系统、I/O模块、A/D模块进行信息转换。之后通过继电器梯形图语言(LD)编程实现机身旋转、手臂伸缩完成钻孔。然后在绘制液压原理图以及机械手的设计。本课题的研究是将机械与计算机相互结合，体现出机电一体化的优越性。同时也符合时代需求，不仅仅是单纯的传统机械。而是一种灵活性与通用性相结合的机械式电子设备，能够让使用者具有各种类似与人或其他生物体的动作和功能，同时也具有一定程度的智能，自主地进行一些操作。所以对这种“机-电-液”组成的自动化控制装置的研究就十分有必要了。使其

3、能够不断的推广到各个领域，不断的丰富和提升人类的生产和生活。关键词：机械手、PLC、液压Design of control system for hydraulic drilling manipulator basedon plcAbstractAccording to the development trend of robots at home and abroad at present, the hydraulicmanipulator controlled by PLC is selected for research in this paper. It is a four-degre

4、e-of-freedommulti-joint coordinate point servo control robot. Its control mode moves from one target point to another,and only completes the operation on the target point. The reasons for choosing hydraulic pressure arehigh hydraulic pressure, large output force, easy flow control, stepless speed re

5、gulation and sensitiveresponse. The manipulator is a drilling industrial manipulator composed of mechanical system, drivingsystem and control system, which is a typical electromechanical and hydraulic integrated system. It iswidely used in the industrial field. The hydraulic part is an important par

6、t of the whole system. In thishydraulic system, PLC controls the electromagnet of its electromagnetic valve to further control theactions of the industrial manipulator. Through systematic analysis of the demand for input and outputdata collection, PLC control system, I/O module and A/D module are re

7、asonably selected for informationconversion. After that, through relay ladder diagram language (LD) programming, the machine bodyrotates and the arm expands and contracts to complete drilling1171.Then draw the hydraulic schematic diagram and design the manipulator. The research of thissubject is to

8、combine machinery with computer, which shows the superiority of mechatronics. At thesame time, it also meets the needs of the times, not just traditional machinery. It is a kind of mechanicaland electronic device with flexibility and universality, which can have the action function similar to thatof

9、 human beings or other organisms, and at the same time has a certain degree of intelligence to completesome operations autonomously. Therefore, it is necessary to study the automatic control devicecomposed of Umechanical-electrical-hydraulic, So that it can be continuously extended to various fields

10、,and constantly enrich and enhance human production and life.Key Words： manipulator、PLC、hydraulic pressure目录第一章 绪论11.1 课题研究价值及意义11.2 研究现状及发展趋势 11.3 主要研究内容3第二章机械手的总体设计32.1机械手的基本结构32. 2设计依据62.2.1 传动方案的设计62.2.2 本参数的确定62.3机械手的运动学分析61.1.1 3. 1刚体的姿态介绍71.1.2 齐次坐标变换71.1.3 连杆变换矩阵82. 4机械手正运动学92.5机械手逆运动学11第三章液

11、压系统方案的设计123. 1液压系统的初步拟定123. 2液压系统的设计计算 131. 2. 1底座回转缸的计算 133. 2. 2手臂摆动缸的计算153.2.3手臂伸缩缸的计算163. 3液压系统主要的参数确定173.1.1 液压系统工作压力的选择 173.1.2 液压缸的尺寸设计183.1.3 液压马达的排量计算19第四章PLC控制系统的设计203.1.4 程控制器的概述204. 1. 1可编程控制器(PLC)的简介 204. 1.2可编程控制器的组成 204. 1.3 PLC的基本工作原理214.1 PLC控制电路的设计214.2 控制面板的相关设计23致谢24参考文献25第一章 绪论1

12、.1 课题研究价值及意义由于时代的发展和科技的进步，工业机械手（以下简称机械手）已经逐渐融入人类社会的生产生活中，它已成为人们工业生产中一种必备的新技术。在自动化控制方向中一大新型技术领域，逐渐发展成为现代制造和生产管理系统的一个重要组成部分。是机械手的出现让工业水平得到迅速的提升，在没有机械手之前，人们只能靠自身的劳动去完成一些高强度的工作，不仅浪费时间而且工作精准度也不高，导致生产水平低下，工业产品严重滞后。更严重的会影响整个国家的经济水平，对我国实现现代化的梦想产生了巨大的阻碍。国家必须要投入大量的资金去研发，只有科技才能强国。所以机械手的研究是提高国家生产水平不可或缺的关键一步。机械手

13、的优点是它不仅可以部分代替人工进行高强度操作,还可以完成人工不易完成的工作。大大的减少了工人们的劳动和生产时间，提高了企业的劳动生产率，加快推进工业机械化以及现代自动化的进程。目前为止机械手已经被各个国家广泛使用。因此现在随着机械手的发展以及市场需求的不断提高，那么传统的控制系统稳定性差、故障率高的问题也就随之出现了。机械手刚研发的时候，由于技术不成熟，机械比较笨重、繁杂，生产效率并不高，给工业化生产带来诸多不便。为了能进一步提高生产效率，必要重新研发新技术。经过一系列的探索，针对以上的问题若采用性价比比较高的可编程序控制器PLC设计控制系统，可以很好的改善这些问题。同时也可以将工业生产领域做

14、出新的技术突破，带给人类更加便捷的生活方式，使人们逐渐进入新的智能化、自动化的发展阶段。1.2 研究现状及发展趋势机械手臂是机器人技术发展的过程中衍生而来的一个分支，是一种先进、智能化的新型设备。其可通过编程方式来完成各类预期作业任务，虽然不能达到人手的那种灵活程度,但可以实现高强度的持续作业。大大降低参加工人的劳动强度，也极大提高了加工企业的平均劳动生产率，因此被各个国家广泛使用，促使机械手领域得到了蓬勃的发展。我国机械手技术的发展史源于美国。1958年时美国的联合控制公司想方设法研发了第一台能够进行操纵工作的机械人。其基本结构是在机身上安装一个手臂，这个人的头部是可以进行高速回转，在其顶部

15、直接安装一个具有电磁块的人体工件捕捉装置，其控制单元也都是示教图案。在经过四年的探索和改进，美国联合公司经过不断的探索和改进终于设计制造了一台新型的数控示教模拟再现型机械手，命名为Unimate（即万能自动），他的模型设计原理是按照坦克的炮塔，其手臂可以进行回转、俯仰、伸缩、驱动的方式都是液压型；机械手操纵控制单元一开始就由简单磁鼓组成的机器人来作为内容存储。之后绝大多数的球坐标类型机械手都是根据这种技术的基础衍生而来。同年，此公司乂开始研发出一种新型机械手，名为Versatran机械手。此类新型机械手对于中央移动立柱也同样能够具有自动回转、升降操作功能，也是一种能够采用新型液压机械驱动操作方式的新型机械手，同样也可分属于一种示教式和再现式的新型机械手。这两类工业机械手均已发展成为国内外专门的为研究我国工业机械手臂的发展趋势奠定了坚固的技术基石口叫日本对于使用机器手和人手的制造行业研究发展虽然比欧和美国晚,但是由于日本最近更喜欢国外引入并不断学习国外先进的的科学家和技术。自从1967年7月日本川崎重工业公司率先从一家美国公司引进了先进的制造机械手段和制造设备技术后，日本政府在其工业技术、政策、教育和发展市场经济上都大力地对其采用了一些相