发布时间 : 星期四 文章（完整版）基于plc的机械手控制系统设计更新完毕开始阅读196b072e7a3e0912a21614791711cc7931b778dd
青岛科技大学本科毕业设计论文
3、电流的选择 静力矩一样的电机，由于电流参数不同，其运行特性差别很大，可依据矩频特性曲线图，判断电机的电流（参考驱动电源、及驱动电压）。
4、力矩与功率换算 步进电机一般在较大范围内调速使用、其功率是变化的，一般只用力矩来衡量，力矩与功率换算如下： P= Ω·M Ω=2π·n/60 P=2πnM/60 其P为功率，单位为瓦；Ω为每秒角速度，单位为弧度；n为每分钟转速；M为力矩，单位为牛顿·米；P=2πfM/400(半步工作），其中f为每秒脉冲数（简称PPS) 。
此外，在选取电机时，我们应该注意：
1、步进电机应用于低速场合---每分钟转速不超过1000转，（0.9度时3000PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度）间使用，可通过减速装置使其在此间工作，此时电机工作效率高，噪音低。
2、步进电机最好不使用整步状态，整步状态时振动大。
3、电机在较高速或大惯量负载时，一般不在工作速度起动，而采用逐渐升频提速，一是可以保证电机不失步，二可以减少噪音同时可以提高停止的定位精度。
4、电机在600PPS（0.9度）以下工作，应采用小电流、大电感、低电压来驱动。
5、应遵循先选电机后选驱动的原则。
根据以上原则，我们选用深圳雷塞两相57HS13系列步进电机，电机参数为：
表4-2 步进电机参数表 Tab. 4-2 Step motor parameter table
静力矩(NM) 歩距角( °) 相电流 串联(A) 并联(A) 电阻(Ω) 电感(mH) 长度L(mm) 转子惯量(g.cm2) 重量(Kg) 型号 57HS13 1.3 1.8 2.0 4.0 1.0 2.1 76 460 1.0 选用雷塞两相M860系列步进电机驱动器，工作电流2.4——7.2A，工作电压24——80V。
4.3 PLC原理接线图
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基于PLC的机械手控制系统设计
根据PLC的选型、输入/输出端口分布表以及步进电机和步进电机驱动器类型，画出PLC的外部接线图,如下：
图4-2 PLC外部接线图 Fig. 4-2 PLC external hookup
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5控制系统软件设计
本控制系统，我们选取自动和手动两种工作方式，手动控制方式即单步运行方式，手动操作不需要按工序顺序动作，可以按普通继电器接触器控制系统来设计，利用按钮对机械手每一动作单独进行控制，如按“下降” 按钮， 机械手下降； 按“上升” 按钮， 机械手上升。而自动工作方式，按下启动按钮后， 机械手从原点开始按工序自动反复连续循环工作， 直到按下停止按钮， 机械手自动停机。
自动控制系统的整体运行情况是：打开电源，按下起动按钮时，开机复位。机械手的动作示意图如图3-1所示。机械手若不在原点则PLC向上下行驱动器输入脉冲信号，上下行步进电机正转，机械手上升。上升到底时碰到上限位开关，然后主机向左右行驱动器同时输入脉冲信号和电平信号，左右行步进电机反转，横轴左行。当行进到位时碰到左限位开关，左行停止，回到原点。主机向上下行驱动器同时输入脉冲信号和电平信号，上下行步进电机反转，机械手下降。降到底时碰到下限位开关，下降停止，夹紧电磁阀断电，机械手夹紧。夹紧后，主机向上下行驱动器只输入脉冲信号，上下行步进电机正转，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升停止。PLC向基座电机输入正转信号，电机正转，机械手右旋，碰到右旋限位开关，右旋停止。主机向左右行驱动器输入脉冲信号电平信号，步进电机左右行正转，机械手右行，右行到位时，碰到右限位开关，右行停止。主机向上下行驱动器同时输入脉冲信号和电平信号，上下行步进电机反转，机械手下降。降到底时碰到下限位开关，下降停止，同时夹紧电磁阀得电，机械手放松。放松后，主机向驱动器上下行输入脉冲信号，上下行步进电机正转，机械手上升，上升到顶时，碰到上限位开关，上升停止。PLC向左右行驱动器同时输入脉冲信号和电平信号，左右行步进电机反转，横轴左行，当左行到底时碰到左限位开关，然后主机向基座电机同时输入反转信号，电机反转，机械手左旋，碰到左旋限位开关左旋停止，回到原点。至此，机械手经过十步动作完成一个循环。
就此给出自动控制系统的功能流程图和系统整体的PLC程序。
5.1控制系统功能流程
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基于PLC的机械手控制系统设计
图5-1控制系统功能流程图 Fig. 5-1 Control system function flow chart
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