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《工业过程控制》课程实验报告
题目:步进电机机械手控制实验报告
学 院： 电子工程学院
专 业： 11级机械设计制造及其自动化
步控机械手实验报告
一、机械手概述
1.1机械手简介
三自由度机械手又称3D机械人，能够实现三个自由度方向(水平、垂直和旋转)的抓取或放置物品，具有操作范围大，灵活性好，应用广泛的特点。
1.2机械手控制原理
机械手的XY移动距离是是通过步进电机来控制的，步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环执行元件。在非超载情况下，电机的转速、停止位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数目。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性误差而无累计误差。
1.3机械手的结构
三自由度机械手为圆柱坐标型。图1为机械手结构示意图，机械手手臂的左
右运动(水平方向)由伸缩步进电机控制，上下运动(垂直方向)由升降步进电机控制，逆时针和顺时针旋转运动则由底盘直流电机的正反转控制。机械手的夹紧装置采用关节结构，其夹紧与松开用气压驱动，并由电磁阀控制。
机械手可以根据设定程序的动作将工件从A处搬运到B处。SQ1，SQ2，SQ5，SQ6为水平和垂直方向上的限位开关，SQ3，SQ4为原点位置和终点位置的光接近开关。
机械手升降步进电机SQ1SQ2SQ6机械手伸缩步进电机机械手夹紧装置B点SQ4SQ5底盘旋转直流电机工件SQ3A点
图1 三自由度机械手结构示意图
二、机械手的控制方式
本实验只要求控制XY轴的移动，所以现在只研究平面内的运动。机械手的控制分为：
1、原点回归工作方式 2、手动工作方式
3、单步运行工作方式 4、单周期运行工作方式 5、自动运行工作方式
2.1 IST指令实现控制功能
如图2
X10：手动 起动S0初始状态步，执行手动操作方式：有上升、下降、左行、右行、夹紧、松开等；
X11：回原点 起动S1初始状态步，执行回原位操作方式，按下返回原位按钮X25，机械手将按规定程序返回到原位
X12：单步 当X12=1时，满足转移条件时，状态步不在自动转移，必须按下起
图2 动按钮M26，状态才能转移
X13：单循环 当X23=1时，按下起动按钮X26，机械手按规定方式循环一次，返回到原位后停止； X14：自动 一直循环
X15：原位启动 原位启动按钮 X16：启动 X17：停止 循环结束后停止 X10——X14必须用旋转开关，以保证这组输入中不可能有两个输入同时为ON
3系统资源分配
3.1内部继电器部分
上升 下降 左行 右行 夹紧 松开 手动 回原位 M5 M10 M6 M11 M12 M7 M20 M21 单步 单循环 自动 原位 起动 停止 急停 M22 M23 M24 M25 M26 M27 M28 3.2数字量输入部分
X1 X2 X3 X4 下限位 上限位 右限位 左限位 3.3数字量输出部分
升降步进电机 脉冲输出 Y0 方向：上/下 Y2 伸缩步进电机 脉冲输出 Y1 方向：左/右 Y3 夹紧/放松
Y5 四、 IST编程实现
IST指令一定要放在状态寄存器的前面，不然会导致一些功能错乱。
五、系统硬件连接图
X4
脉冲 A+ Y1 X1 Y0 脉冲 A+ Y1 方向 A- 5V M X2 COM 公共端 B+ B- - + X3 + 24 - V PLC 方向 A- Y3 5V M 公共端 B+ COM B- COM - + + 24 - Y5 V
图2 PLC控制步进电机的硬件电路图
六、组态截图
6.1系统主界面
6.2通信连接
6.3内部实时数据库
七、总结
通过对步进电机机械手的控制运用。学会了PLSY指令的应用，对步进电机
的运动方式也有一定的了解，经过此次的学习，对工业控制有了更深一步的理解，对PLC的Y0/Y1口的运用更加的熟练了。
七、梯形图程序
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