2022年PLC的参赛机器人控制系统设计 .pdf
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1、基于 S7-200 PLC 的 ABU参赛机器人控制系统设计摘 要 : 根据ABU 参赛机器人的比赛要求,设计出了一套以可编程序控制器(S7- 200 PLC ) 为控制核心的机器人自动控制系统。介绍了系统主要硬件配置、系统控制方法、 S7- 200 程序结构。该系统控制算法采用PID 算法,且根据现场比赛要求实现了从手动到自动的无干扰切换功能。经过试运行和实战演习表明,基于PID 控制规律的机器人PLC 控制系统运行稳定可靠,操作方便,易于维护。1 引 言亚 洲 - 太 平 洋 广 播 联 盟 ABU ( Asia -PacificBroadcasting Union) 每年一次的“ 亚太地
2、区大学生机器人比赛”受到了亚洲各国的重视, 每年在亚广联比赛前我国都举行一次国内选拔比赛, 赛题与亚广联同步。2005 年比赛的题目是“ 登长城、点火炬”。我们根据本次大赛的主题经过潜心研究, 开发和研制了一套以可编程序控制器( PLC) 为主控部件的机器人自动控制系统。2 系统硬件设计2.1 系统总体结构机器人控制系统部分主要由 SIEMENS S7-200 PLC 、操作面板、传感器组、运控器组、继电器组、电磁铁等组成。控制系统总体结构如图 1 所示。( 1) 可编程序控制器Siemense simatic S7-200 PLC 是德国西门子公司生产的一种模块化小型 PLC, 可自由扩展
3、, 应用十分灵活。为满足机器人控制需大量地输入点和输出点的要求, 本系统 S7-200 PLC由电源模块、中央处理单元 CPU224、 模拟量输入扩展模块 EM231、 模拟量输出扩展模块 EM232、数字量输出扩展模块 EM222 等组成 , 主要完成各种类型的开关量输入信号检测、输出信号控制以及传感器信号检测、模拟量信号输入与输出等功能。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 5 页 - - - - - - - - - ( 2) 操作面板操作面板作为人机界面,
4、 通过使用控制按钮和各种类型的开关来自定义系统的操作方法,PLC 实现自动控制, 按钮实现手动控制, 模式转换开关实现控制模式转换, 从而达到系统过程要求的最佳效果。操作面板通过电缆线与 S7-200PLC 相连 , 组成控制网络。( 3) 传感器组传感器组由 6 个单色传感器和 2 个真彩色传感器QL50 组成。6 个单色传感器主要实现基本的循线行走功能, 要求当单色传感器检测到白线时输出信号 1, 而在白线以外的地方输出信号 0, 这样将传感器所检测到的信号传给 PLC, 然后由 PLC 根据程序判断 6 个单色传感器的状态 , 是应该调整还是作出转向或停车的决定。2 个真彩色传感器用于实
5、现重要的颜色识别功能 , 真彩色传感器检测主机构的颜色, 并将检测到的信号传给 PLC, 由 PLC根据程序发出命令, 来控制电机 C 的运动状态。( 4) 运控器组运控器组由 Faulhaber 公司的 3 个运控器MCDC2805 组成 , 可以在 4 种控制模式下控制电机的速度。运控器MCDC2805 是专为 Faulhaber 公司生产的直流微电机设计的, 若电机配上 IE2-512 内置集成编码器, 即使在转速非常低的情况下, 也能达到0.2 的定位控制精度。滤波参数和配置参数( 驱动模式、输入/ 输出设置等 ) 可以通过RS-232 口输入并保存在运控器的内置存储器(EEP-ROM
6、) 中 。 Faulhaber Motion Manager 程 序 可 以 运 行 在Windows95/98/NT/2000/XP/2003 下, 它提供了一个直观易用的界面, 让用户轻松操作使用运控器 , 并提供动态图形显示, 以实现实时监控、分析电机运行。2.2 系统工作原理工作时 , 机器人从规定区域出发,PLC 利用由 6 个单色传感器检测的信号状态控制运控器A、B, 分别驱动电机 A、B, 当机器人达到预定的位置时, 停止电机 A、B; 同时 ,PLC 输出信号闭合继电器来启动提升机构的电机 D, 到一定位置时触动微动开关,PLC 接收到微动开关的控制信号停止电机 D; 同时 ,
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