气动机械手的PLC控制系统的设计

毕业设计报告

课题：气动机械手PLC控制系统的设计

系部：电气工程系

专业：机电一体化技术

班级：机电092

姓名：XXX

学号：XXXXXXX

指导老师：XXXX

2011．3

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目录

摘要 (3)

第一章机械手的简介 (4)

1．1 概述 (4)

1．2 机械手的组成 (4)

1．3 机械手的应用 (4)

1．4 机械手应用 (4)

第二章机械手机械设计 (5)

2．1 机械手总体结构设计 (5)

2．2 机械手的工作原理 (6)

2．3 机构模块化设计 (7)

2．4 手部结构设计 (8)

第三章机械手机械控制设计 (10)

3．1 工作过程与控制要求 (10)

3．2 气动驱动设计的简述 (11)

3．3 PLC控制系统设计 (12)

结束语 (20)

谢辞 (21)

参考文献 (22)

气动机械手PLC控制系统的设计

气动机械手PLC控制系统的设计

摘要:气动技术具有一系列显著优点，在工业生产中得到越来越广泛的应用，己成为自动化不可缺少的重要手段。进入 90 年代后，气动技术更突破传统死区，经历着飞跃性进展。再者，冲压自动化是解决冲压生产成本及安全问题、提高冲压生产企业效益的必然选择，而冲压机械手是冲压自动化的重要组成部分。但是，目前冲压机械手高昂的价格却使国内众多的中小冲压企业望而却步。

PLC是以现代微处理器技术为核心的控制器，作为一种通用的工业控制器，其可靠性高、抗干扰能力强；PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性，此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息；PLC采用光电隔离和滤波技术技术有效抑制外部干扰源对PLC的影响，此外PLC还可在强、通用性好；开发周期短，功耗小。本课题对现代工业的的发展具有很重要的意义。

关键词：意义，应用，原理，plc，机械手，气动控制技术

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第一章机械手的简介

1．1概述

机械手首先是由美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出了第一台机械手。机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，并用以按固定程序抓取、搬运。它可替代人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

1．2机械手的组成

机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，成为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需要8个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般机械手有2到3个自由度。

1．3机械手的应用

机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。

1．4机械手应用

机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。另外，机械手在锻造工业中的应用不仅能进一步发展锻造设备的生产能力，而且能改善热、累等劳动条件。

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第二章机械手机械设计

2．1机械手总体结构设计

按照机械手的不同运动形式，可分为直角坐标式、圆柱坐标式、球坐标式和关节式。机械手的运动可以分为主运动和辅助运动。手臂和立柱的运动称为主运动，因为其能改变被抓取工件在空间的位置。手腕和手指的运动称为辅助运动，因为手腕的运动只能改变被抓取工件的方位，而手指的开合不能改变工件的位置和方位，所以不计为自由度数，其它运动均计为自由度数。

本文所针对的机械手需要实现两个工位间的移料动作，手臂具有回转、升降及伸缩运动，因此采用圆柱坐标式，相应的机械手具有二个自由度，即回转自由度θ(正转和反转)、升降自由度x(上升和下降)。由于被抓取工件是水平抓取，然后水平放置，搬运过程中无需改变工件的姿势，因此可以省略手腕模块。根据工件外形(圆筒形工件)，夹持部分采用两指手爪，具有一个开合运动(夹紧和放松)。图2-1-1 所示为机械手的运动示意图。

图2-1-1机械手气动系统图

机械手的机械系统由执行机构和驱动系统组成。本设计项目中机械手的操作对象为小型工件，所需要的驱动力较小，同时冲压模具可以实现工件的自对正，为简化结构和降低成本，机械手各自由度均采用气动驱动。驱动部分有回转气缸、升降气缸和开合气缸。

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2．2机械手的工作原理

本机械手采用气动驱动，使用的压力为0．6MPa。气动驱动的主要优点是气源方便，驱动系统具有缓冲作用、结构简单、成本低、维修方便。

本机械手具有一个旋转运动自由度，两个直线运动自由度和一个开合运动，用于将工件从源工作台搬运到目标工作台上，两个工作台高度不同，所在位置和机械手基座位置三点组成的位置组成一定角度，而且两个工作台与机械手基座的距离也不相同。

机械手的全部运动由气缸驱动，气缸由电磁阀控制，整个机械手在工作中能够实现正转/反转、上升/下降、伸出/缩回、夹紧/放松功能。

其回转自由度是通过普通气缸经过齿轮/齿条传动将直线运动转换为回转运动实现的，由气缸、齿轮/齿条、齿条导轨和回转运动磁性限位开关配合完成，回转工作行程为0°~180°(气缸行程为0~125mm)；升降自由度和伸缩自由度直接由普通气缸实现，皆由气缸、气缸运动导轨和磁性限位开关配合完成，其工作行程皆为0~200mm；开合运动由开合气缸实现，工作行程为0~30mm，由于气缸行程较小，无法安装磁性限位开关，所以其开合运动的限位由气缸端盖实现，即开合气缸满行程工作。

将机械手的原点(原始状态)定为开始工作位的反转限位、上升限位、缩回限位及放松状态。机械手为实现移料动作，需要以下几个动作：

(1) 竖直下降机械手升降气缸活塞缩回，气缸下行至下降限位，使手部夹持机构(手爪)到达与源工作台上的工件水平的位置。

(2) 夹紧机械手开合气缸活塞伸出，手爪夹紧工件。

(3) 竖直上升机械手升降气缸活塞伸出，气缸上行至上升限位，将工件提起，同时使手爪及其所夹紧的工件到达稍微超越目标工作台上平面的位置。

(4) 正向回转机械手回转气缸活塞伸出，机械手正转至正转限位。

(5) 手臂伸长机械手伸缩气缸活塞伸出至伸出限位，使手爪及其所夹紧的工件到达目标工作台的正上方。

(6) 放松机械手开合气缸活塞缩回，手爪放松工件。

(7) 手臂缩短机械手伸缩气缸活塞缩回至缩回限位。

(8) 反向回转机械手回转气缸活塞缩回，机械手反转至反转限位。

以上是机械手移料动作，完成之后，目标工作台所在冲床进入冲压过程。至

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此，机械手的一个完整动作循环就完成了。图 2-2-2 所示为冲压机械手的工作流程图。

图 2-2-1 机械手工作流程图

2．3机构模块化设计

近几十年来，产品更新速度越来越快，加之市场竞争日益激烈，许多企业被迫走上了多品种，中小批量的生产方式。因此，传统的设计思想和制造方式已无法适应现代化社会多样化、快节奏的要求。为适应这一转变，各种新思想、新方法，例如成组技术、计算机辅助技术等应运而生，模块化思想也是其中之一。

模块化是用来描述公共单元的使用以便实现产品的各种变型，它的主要目标就是确定独立的、标准化的或可改变的单元来满足功能的变化。模块化设计的理论基础最初来自于 Suh 的独立性公理：在好的设计中保持功能要求的独立性。因此在可能的情况下，产品完成的每一个功能都应独立于产品完成的所有其它功能，这个公理就要求寻找物理结构独立性与功能独立性之间的统一。在模块化设计的早期主要根据两个产品设计特征来定义模块性：一是在物理结构与功能结构之间的相似性；二是极小化物理元件之间附加的相互作用。即模块化产品或部件从功能结构中的功能元件向产品的物理元件有一对一的映射关系。要建立模块库，首先要将产品划分成若干模块，划分的一般原则为：

(1)

尽量减少产品包含的模块总数，简化模块自身的复杂程度，以免模块组合

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时产生混乱；

(2) 以有限的模块数来获得尽可能多的实用组合方案，以满足用户的需要；

(3) 划分中应使模块具有一定的功能独立性和结构完整性；

(4) 要充分注意模块间的结合要素，以便于结合和分离；

(5) 要考虑模块的划分对产品的精度、刚度带来的影响；

(6) 模块单元的划分必须考虑经济因素等。

模块式机械手是将一些通用部件，根据作业的要求，选择必要的能完成预定机能的单元部件，以基座为基础进行组合，配上与其相适应的控制部分，即成为能完成特殊要求的机械手。通过模块选择与组合以构成一定范围内的不同功能或同功能不同性能、不同规格的系列产品。并且在产品变化或临时需要对机械手进行新的分配任务时，可以允许方便的改动或重新设计其新部件，能很快地投产，降低安装和转换工作的费用。

气动通用机械手按其功能分析可分为基座、立柱、手臂、手腕、手部模块。其中手臂模块和手部模块是该机械手的基本模块，并可以细分为不同功能的局部模块。立柱模块和手腕模块为可选模块，如机械手需要手臂的升降功能则可省略立柱模块。各部分连接件和关节具备一定的互换性和继承性，夹持式和吸附式手部模块可以根据需要互换，根据各种实际情况需要还可以增加或减少功能模块。

2．4手部结构设计

手部就是与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手部。当被夹持工件是圆柱形状时，一般使用夹持式手部；当被夹持工件是板料时，一般使用气流负压式吸盘。

夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。手爪是与物件直接接触的构件，常用的手爪运动形式有回转型和平移型。回转型手爪结构简单，制造容易，故应用较广泛。平移型手爪应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手爪夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。

手爪结构取决于被抓取物件的表面形状被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的；手爪有外夹式和内撑式；指数有双指式、多指式和双手双指式等。而传力机构则通过手爪产生夹紧力来完成夹放物件的任务。其传力结构形式比较多，如滑槽杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮

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齿条式、弹簧杠杆式。本机械手加持对象为圆筒形工件，因此选用夹持式回转型手部，具体的设计结构如图2-3 所示。

图2-4-1 机械手手部结构示意图

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第三章机械手机械控制设计

3．1工作过程与控制要求

1)工作过程

实验机械手的结构如图3-1所示。工作过程为:机械手的初始位置停在原点，按下起动按钮后，机械手将依次完成下降—夹紧—上升—右旋—再下降—放松—再上升—左旋8个动作。机械手的下降、上升、右旋左旋等动作的转换，是由相应的限位开关来控制的，而夹紧、放松动作的转换是由时间来控制的。机械手所

右旋

左旋

旋转气缸

图3-1-1机械手工作时的动作示意图

有的动作均由气压驱动，它的上升与下降、左旋与右旋等动作均由三位五通电磁换向阀控制，即当下降电磁线圈CY2-0通电时，机械手下降；下降电磁线圈CY2-0断电时，机械手停止下降；只有当上升电磁线圈CY2-1通电时，机械手才上升。机械手的夹紧和放松用一个二位五通电磁换向阀来控制，线圈通电时夹紧，线圈断电时放松。

2)控制要求

机械手的控制要求分为如下几个方面:

(1)手动工作方式利用按钮对机械手每一动作单独进行控制。譬如，按“下降”按钮，机械手下降；按“上升”按钮，机械手上升。用手动操作可以使机械手置于原点位(机械手在最左边和最上面，且夹紧装置松开)，还便于维修时机械手

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的调整；

(2)单步工作方式 从原点开始，按照自动工作循环的步序，每按一下起动按钮，机械手完成一步的动作后自动停止；

(3)单周期工作方式按下启动按钮，从原点开始，机械手按工序自动完成一个周期的动作，返回原点后停止；

(4)连续工作方式 按下启动按钮，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。或者将工作方式选择开关转换到“单周期”工作方式，此时机械手在完成最后一个周期的工作后，返回原点自动停机。

3．2气动驱动设计的简述

机械手的气动驱动系统是驱动执行机构运动的传动装置，主要实现机械手垂直升降、水平左右旋转和手爪的夹紧动作。气动原理如图3-2所示。

1、2、3．电磁换向阀与消声器 4~6．单向节流阀 7．夹紧气缸8．垂直升降气缸与磁性行程开关 9．水平左右移动气缸与磁性行程开关10．气源调节装置与截止阀

图3-2-1 气动系统工作原理图

(1)垂直升降、水平左右旋转运动部分

电磁阀2的电磁线圈CY2-1通电，压缩空气经电磁换向阀2和节流阀5进入垂直升降气缸8下缸体，机械手上升，气缸8伸出到ST2位置，机械手上升停止，电磁阀2的电磁线圈CY2-0通电，压缩空气进入气缸8上缸体，则机械手下降，气缸8缩回到ST1位置，机械手下降停止；电磁阀1的电磁线圈CY1-1通电，压SQ1 SQ2 SQ3

SQ4

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缩空气经电磁换向阀1和节流阀4进入水平左右移动气缸9右缸体，机械手左旋，气缸9缩回到ST4位置，机械手左旋停止，电磁阀1的电磁线圈CY1-0通电，压缩空气进入气缸9左缸体，则机械手右旋，气缸9伸出到ST3位置，机械手右旋停止。

(2)夹紧、松开运动部分

机械手下降到左工作台后，电磁换向阀3的电磁线圈CY3-1通电，压缩空气经电磁换向阀3和节流阀6进入夹紧气缸7下缸体，机械手夹紧物体。当机械手按控制要求运动右工作台后，电磁换向阀3的电磁线圈CY3-1断电，压缩空气经进入夹紧气缸7上缸体，夹紧气缸7松开物体。

3．3PLC控制系统设计

1) PLC的选择和I/O地址分配：

表3-1-1 PLC输入点及输出点的分配表

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机械手的工作状态和操作的信息需要18个输入端子。具体分配为:位置检测信号有下限、上限、右限、左限位共4个行程开关，需要4个输入端子；“无工件”检测信号采用光电开关作检测元件，需要1个输入端子；“工作方式”选择开关有手动、单步、单周期和连续4种工作方式，需要4个输入端子；手动操作时，需要有下降、上升、右移、左移、夹紧、放松、回原点7个按钮，需要7个输入端子；自动工作时，尚需启动按钮、停止按钮，需占2个输入端子。

控制机械手的输出信号需要6个输出端子。具体分配为:机械手的下降、上升、右移、左移和夹紧5个电磁阀线圈，需要5个输出点；机械手从原点开始工作，需要有1个原点指示灯，需用1个输出点。因此需要6个输出端子。

根据控制要求及端子数，此处选用FX2N-48MR继电器型PLC。FX2N-48MR PLC共有输入24点，输出24点，满足控制所需端子数，分配PLC的I/O端子接线如图3-3所示。

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SQ1

SQ2

SQ3

SQ4

SA

图3-3-2机械手PLC控制外部接线图

2)控制程序设计

该机械手控制程序较复杂，运用模块化设计思想，采用“化整为零”的方法，将机械手控制程序分为:公用程序、手动程序和自动程序，分别编出这些程序段后，再“积零为整”，用条件跳转指令进行选择，该控制程序运行效率高，可读性好。机械手的主控制程序如图3-3-3所示。系统运行时首先执行公用程序，而后当选择手动工作方式(手动，单步)时，X007或者X010接通并跳至手动程序执行；当选择自动工作方式(单周期、连续)时，X007、X010断开，而X011或X012接通则跳至自动程序执行。工作方式选择转换开关采取机械互锁，因而此程序中手动程序和自动程序可采用互以不互锁。

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图3-3-3主控制程序

(1)公用程序

公用程序用于处理各种工作方式都要执行的任务，以及不同的工作方式之间相互切换的处理，公用程序如图3-3-4所示。左限位开关X004、上限位开关X002的常开触点和表示机械手夹紧的Y001的常闭触点的串联电路接通时，“原点条件”M5变为ON。当机械手处于原点状态(M5为ON)，在开始执行用户程序(M8001为ON)、系统处于手动状态或自动回原点状态(X007或I2．1为ON)时，初始步对应的S0将被置位，为进入单步、单周期和连续工作方式做好准备。如果此时M5为OFF状态，S0将被复位，初始步为不活动步，即使按下启动按钮也不能进入步S20，系统不能在单步、单周期和连续工作方式下工作。

(2)手动程序

手动程序分点动控制和单步控制两部分。手动操作不需要按工序顺序动作，按普通继电器程序来设计，手动操作程序如图3-3-5所示。手动按钮X007、X013~I2．1分别控制下降、上升、右旋、左旋、夹紧、放松和回原点各个动作。为了保证系统的安全运行设置了一些必要的连锁。其中在左、右旋转的梯形图中加入了X002作为上限连锁，因为机械手只有处于上限位置时，才允许左右旋转。由于夹紧、放松动作是用二位五通电磁换向阀的CY3-1电磁线圈控制，故在梯形图中用“置位”、“复位”指令，使之有保持功能。

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图3-3-4公用程序

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图3-3-5 手动操作程序图

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图3-3-6 自动控制程序图

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(3)自动程序

由于自动操作的动作较复杂，采用顺序功能图设计法设计程序，用以表明动作的顺序和转换条件，矩形框表示“工步”，相邻两工步用线段连接，表明转换的方向。横线表示转换的条件。若转换条件得到满足则程序从上一工步转到下一工步。其顺序功能图(SFC)如图3-3-6所示，根据顺序功能图可以方便地转换为梯形图程序。

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结束语

对冲压气动机械手的结构设计、分析和控制的一些普遍性问题及方法进行了研究。并设计了用于冲压机床上下料及移料的气动机械手。在全面分析机械手功能的基础上，着重进行了机械手机构设计、机械手抓取机构夹紧力的优化、气动驱动系统设计和控制系统设计等几个方面的研究工作。总结如下：

(1) 从整体上对机械手的执行机构和驱动系统进行了设计，机械手结构具有模块式的特点，每一个部件成为一个模块，通过更换或调整伸缩气缸、升降气缸、手部结构及其连接件等，可适应不同类型的工作要求。在满足基本动作要求的基础上，采用气动驱动作为机械手的驱动方式。

(2) 根据机械手的装配图和零件图建立了机械手的虚拟样机模型，并在此基础上结合机械手顺序动作流程建立了机械手驱动系统动作时序，然后根据动作时序对机械手的顺序动作循环。

(3) 对机械手抓取机构进行模型简化，建立机械系统模型，包括零件、约束副、弹性连接、应用力和驱动等；对模型进行运动，测试模型；通过细化模型，建立设计变量；通过优化设计，确定获得最优机构性能的最佳设计参数。

(4) 根据机械手的功能要求绘制了机械手的控制系统流程图，编写了控制系统I/O 分配表。在此基础之上利用梯形图的形式编写了完整的PLC 控制系统程序。

PLC控制的工业机械手设计

学院 课程设计说明书 题目:基于PLC控制的工业机械手 专业:机电一体化技术 班级: 学号: 姓名: 指导老师: 二○一○年十一月三日

摘要 机械手在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。它可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳动。可以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因此被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 本文在纵观了近年来机械手发展状况的基础上，结合机械手方面的设计，对机械手技术进行了系统的分析，提出了用气动驱动和PLC控制的设计方案。采用整体化的设计思想，充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化。对物料分拣机械手的整体结构、执行结构、驱动系统和控制系统进行了分析和设计。在其驱动系统中采用气动驱动，控制系统中选择PLC的控制单元来完成系统功能的初始化、机械手的移动、故障报警等功能。最后提出了一种简单、易于实现、理论意义明确的控制策略。 通过以上部分的工作，得出了经济型、实用型、高可靠型工业机械手的设计方案，对其他经济型PLC控制系统的设计也有一定的借鉴价值。 关键词:机械手，气动控制，可编程控制器（PLC），自动化控制。

学院 课程设计说明书 题目:基于PLC控制的工业机械手 专业:机电一体化技术 班级: 学号: 姓名: 指导老师: 二○一○年十一月三日

毕业设计任务书 机电工程系机电一体化技术专业 学生姓名学号 一、毕业设计题目：PLC控制的工业机械手设计 二、毕业设计时间 2010 年11月1日至2010年 11 月 28日 三、毕业设计地点： 四、毕业设计的内容要求： 1、系统的电路原理图。 2、元器件的明细表。 3、毕业设计说明书包含工作原理、系统结构、控制过程、控制流程图机控制程序等，字数不少于6000字。 4、设计格式按照要求完成。 指导教师年月日

PLC机械手(课程设计)

河南机电高等专科学校课程设计报告书 课程名称：《PLC技术与工程应用》 课题名称：机械手电气控制系统设计 系部名称：自动控制系 专业班级：生产过程自 姓名： 学号：121 2014年06月26日

设计任务书 设计任务书 设计目的： 1、学习PLC电气控制系统的开发过程和系统设计思路； 2、锻炼实际应用程序开发能力； 3、提高电气制图、流程图绘制及办公文档编辑能力。 设计要求： 1、设置机械手复位按钮 机械手每次的工件输送过程，都应该从初始位置开始。定义右转到位、上行到位、退回到位及手指张开到位同时满足时为机械手初始位置。开机运行时，机械手应该首先自动回到初始位置；若遇到特殊情况，机械手停在非初始位置，按下复位按钮即可实现复位。 2、设置单步/连续切换开关 a.在单步模式下按下启动按钮(若机械手处于初始位置，则开始运行；否则，按下复位键，使机械手复位)→伸出→下行→手指夹紧→上行→左转→下行→手指张开→上行→退回→右转→停止 b.在连续模式下按下启动按钮，上述动作依次发生，但回到初始位置之后，继续下一个工件的传输过程。连续模式下，按下停止按钮，待本次工件传输工作结束后，停止运行。

《PLC技术与工程应用》课程设计报告书 目录 目录 ......................................................................................................... I 1 设计思路或方案选择 ............................................................. - 1 -1.1 机械手简述 ............................................................................. - 1 - 1.1.1 设计功能及硬件组成 ............................................................ - 1 -1.2 系统组成 ................................................................................. - 2 - 1.2.1 输出驱动单元......................................................................... - 2 - 1.2.2 输入检测单元......................................................................... - 3 - 1.3 PLC工作原理 .......................................................................... - 3 - 2 硬件电路设计 ............................................................................... - 4 -2.1 输入输出接口电路介绍 ......................................................... - 4 - 2.1.1 输入电路板............................................................................ - 4 - 2.1.2 输出板电路............................................................................ - 5 - 2.1.3 驱动电路 ............................................................................... - 5 - 2.1.4 控制电路原理图 ..................................................................... - 6 -2.2 I/O分配表 .............................................................................. - 6 - 2.2.1 输入信号 ............................................................................... - 6 - 2.2.2 输出信号 ............................................................................... - 7 - 2.3 机械手运动示意图 ................................................................. - 7 - 3 软件设计......................................................................................... - 8 -3.1 总流程图及说明 ..................................................................... - 8 -3.2 重要程序及说明 ..................................................................... - 9 -

气动机械手的PLC控制系统的设计

毕业设计报告 课题：气动机械手PLC控制系统的设计 系部：电气工程系 专业：机电一体化技术 班级：机电092 姓名：XXX 学号：XXXXXXX 指导老师：XXXX 2011．3

江苏信息职业技术学院毕业设计报告 目录 摘要 (3) 第一章机械手的简介 (4) 1．1 概述 (4) 1．2 机械手的组成 (4) 1．3 机械手的应用 (4) 1．4 机械手应用 (4) 第二章机械手机械设计 (5) 2．1 机械手总体结构设计 (5) 2．2 机械手的工作原理 (6) 2．3 机构模块化设计 (7) 2．4 手部结构设计 (8) 第三章机械手机械控制设计 (10) 3．1 工作过程与控制要求 (10) 3．2 气动驱动设计的简述 (11) 3．3 PLC控制系统设计 (12) 结束语 (20) 谢辞 (21) 参考文献 (22)

气动机械手PLC控制系统的设计 气动机械手PLC控制系统的设计 摘要:气动技术具有一系列显著优点，在工业生产中得到越来越广泛的应用，己成为自动化不可缺少的重要手段。进入 90 年代后，气动技术更突破传统死区，经历着飞跃性进展。再者，冲压自动化是解决冲压生产成本及安全问题、提高冲压生产企业效益的必然选择，而冲压机械手是冲压自动化的重要组成部分。但是，目前冲压机械手高昂的价格却使国内众多的中小冲压企业望而却步。 PLC是以现代微处理器技术为核心的控制器，作为一种通用的工业控制器，其可靠性高、抗干扰能力强；PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性，此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息；PLC采用光电隔离和滤波技术技术有效抑制外部干扰源对PLC的影响，此外PLC还可在强、通用性好；开发周期短，功耗小。本课题对现代工业的的发展具有很重要的意义。 关键词：意义，应用，原理，plc，机械手，气动控制技术

基于PLC控制的三自由度气动机械手设计

任务书 以上各项由指导教师填写（请用钢笔填写）

开题报告 一、课题的来源、目的、意义，国内外基本情况 ●课题的来源： 本课题来源于企业需求。 ●课题的目的、意义: 在工业生产线中，机械手具有很广泛的用途。它是工作抓取和装配系统中的一个重要组成部分。它的基本作用是从指定位置抓取工件运送到另一个指定的位置进行装配。机械手臂代替了人工的繁杂劳动，并且操作精度高，提高了产品质量和生产效率。 ●国内外研究状况及发展趋势： 近20年来, 气动技术的应用领域迅速拓宽, 尤其是在各种自动化生产线上得到广 泛应用。电气可编程控制技术与气动技术相结合, 使整个系统自动化程度更高, 控制方式更灵活, 性能更加可靠；气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展, 对气动技术提出了更多更高的要求；微电子技术的引入, 促进了电气比例伺服技术的发展, 现代控制理论的发展, 使气动技术从开关控制进入闭环比例伺服控制, 控制精度不断提高；由于气动脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和成本低廉等特点, 国内外都在大力开发研究。 从各国的行业统计资料来看, 近30 多年来, 气动行业发展很快。20世纪70年代, 液压与气动元件的产值比约为9∶1, 而30 多年后的今天, 在工业技术发达的欧美、日 本等国家, 该比例已达到6∶4, 甚至接近5 ∶5。我国的气动行业起步较晚, 但发展较快。从20世纪80年代中期开始, 气动元件产值的年递增率达20%以上, 高于中国机械工 业产值平均年递增率。随着微电子技术、PLC技术、计算机技术、传感技术和现代控制 技术的发展与应用, 气动技术已成为实现现代传动与控制的关键技术之一。 Ⅰ.气动机械手的应用现状 由于气压传动系统使用安全、可靠, 可以在高温、震动、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射等恶劣环境下工作。而气动机械手作为机械手的一种, 它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境、容易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等优点。所以, 气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工, 食品和药品的包装、精密仪器和军事上。 Ⅱ.发展前景及方向 a)重复高精度 精度是指机器人、机械手到达指定点的精确程度, 它与驱动器的分辨率以及反馈装置有关。重复精度是指如果动作重复多次, 机械手到达同样位置的精确程度。重复精度比精度更重要, 如果一个机器人定位不够精确, 通常会显示一个固定的误差, 这个误 差是可以预测的, 因此可以通过编程予以校正。重复精度限定的是一个随机误差的范围, 它通过一定次数地重复运行机器人来测定。随着微电子技术和现代控制技术的发展, 以

机械手的PLC控制 PLC课程设计

一、要求 机械手的PLC控制 1．设备基本动作：机械手的动作过程分为顺序的8个工步：既从原位开始经下降、夹紧、上升、右移、下降、放松、上升、左移8个动作后完成一个循环（周期）回到原位。并且只有当右工作台上无工件时，机械手才能从右上位下降，否则，在右上位等待。 2．控制程序可实现手动、自动两种操作方式；自动又分为单工步、单周期、连续三种工作方式。 3．设计既有自动方式也有手动方式满足上述要求的梯形图和相应的语句表。 4. 在实验室实验台上运行该程序。 二参考 1. “PLC电气控制技术——CPM1A系列和S7-200” 书中212页“8.1.3机械手的控制” 2. “机床电气控制”第三版王炳实主编 书中156页“三、机械手控制的程序设计”。 3．“可编程控制器原理及应用”宫淑贞徐世许编著人民邮电出版社书中P168—P175例4.6。其中工作方式时手动、自动（单步）、单周期、连续；还有自动工作方式下的误操作禁止程序段（安全可靠）。 注解： “PLC电气控制技术——CPM1A系列和S7-200”书中212页“8.1.3机械手的控制”例中只有手动和自动（连续）两种操作模式，使用顺序控制法编程。PLC 机型选用CPM2A-40型，其内部继电器区和指令与CPM1A系列的CPM有所不同。 “机床电气控制”第三版王炳实主编书中156页“三、机械手控制的程序设计”。本例中的程序是用三菱公司的F1系列的PLC指令编制。有手动、自动（单工步、单周期、连续）操作方式。手动方式与自动方式分开编程。参考其编程思想。 “可编程控制器原理及应用”宫淑贞徐世许编著人民邮电出版社书中P168—P175例4.6。其中工作方式有手动、自动（单步）、单周期、连续；还有自动工作方式下的误操作禁止程序段（安全可靠）。用CPM1A编程。 这里“误操作禁止”是指当自动（单工步、单周期、连续）工作方式时，按

基于西门子S7_200PLC控制的机械手项目技术报告

概要 本文介绍了用PLC S7-200为控制电路主元件，外加电器系统，输入输出电路，构成了整体的实训项目。通过PLC控制机械手来模拟工业生产过程中机电设备的工作原理。工业机械手的任务是搬运物品，要求把物品从一个工位搬到另一个工位，如下图所示。机械手的全部动作由气缸驱动，而气缸又由相应的电磁阀控制，这样使我们能更近距离地了解工业生产过程。 左移

目录 前言 第一章机械手简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 1．1 机械手概念 1．2 机械手总体结构 第二章PLC介绍. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 2．1 PLC发展史 2．2 PLC应用 2．3 PLC特点 第三章汽缸简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 3．1汽缸概念与汽缸分类 3．2汽缸结构与工作原理 第四章相关元气件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 4．1电磁阀介绍 4．2传感器介绍 第五章项目的实施. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 5．1机械手的控制要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .11 5．2机械手总体设计方案. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .11

气动机械手的设计及其PLC控制系统(含CAD图纸)

河南科技学院 2012届本科毕业论文（设计） 论文题目：气动机械手的设计及其PLC控制系统 学生姓名：周文涛 所在院系：机电学院 所学专业：机械设计制造及其自动化 导师姓名：安爱琴 完成时间：2012年5月10日

摘要 本文设计了一种气动搬运机械手，其控制部分采用PLC控制系统。论文首先对气动机械手的功能进行分析，确定了总体方案，并设计了驱动系统原理图。由设计参数对机械手的主要组成部分进行选型，并对其进行三维建模，用于演示其工作原理。然后，根据控制要求，对PLC进行了选型，编写出了控制系统的梯形图程序，并绘制出了硬件接线图。 关键词：机械手，PLC，气压传动 Abstract Keywords: Manipulator，PLC，Pneumatic Transmission

目录 1 绪论 (1) 1.1 设计背景 (1) 1.2 目前国内外有关机械手的研究状况 (2) 1.3 本文的主要研究内容 (2) 2 机械手系统的结构和总体设计方案 (3) 2.1 机械手的功能分析 (3) 2.2 机械手的执行机构及运动分析 (4) 2.3 机械手的驱动系统 (5) 2.4 机械手的检测系统 (5) 3 机械手结构的设计 (5) 3.1 机械手的技术参数 (6) 3.2 气爪的选型 (6) 3.3 伸缩缸的选型 (7) 3.4 升降缸的选型 (7) 3.5 摆动缸的选型 (8) 4 机械手的三维建模 (9) 4.1 零件的三维建模 (9) 4.1.1 气爪的建模 (10) 4.1.2 伸缩缸的建模 (10) 4.1.3 升降缸的建模 (10) 4.1.4 摆动缸的建模 (10) 4.2 机械手的装配 (11) 4.3 机械手运动仿真 (11) 5 PLC控制系统的软件设计 (12) 5.1 PLC的介绍 (12) 5.1.1 PLC的定义 (12) 5.1.2PLC的优点 (12) 5.1.3 PLC的分类 (13) 5.2 PLC的选型 (13) 5.3 系统控制要求 (15) 5.4 程序设计 (16) 5.4.1 梯形图语言介绍 (16) 5.4.2 梯形图程序 (16) 5.5 机械手的工作分析 (18) 5.5.1 自动工作方式 (18) 5.5.2 手动工作方式 (19) 6 PLC控制系统的硬件设计 (19) 6.1 传感器的选择 (19) 6.2 PLC硬件接线图 (19) 7 结束语 (20)

(完整版)基于plc的机械手控制系统设计

前言 随着我国工业生产的飞跃发展，自动化程度的迅速提高，实现工件的装卸、转向、输送或操持焊枪、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等作业的自动化，已愈来愈引起人们的重视。 机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。 机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用，生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。 本文将通过西门子PLC控制机械手，PLC是可编程控制器（Programmable Logic Controller）的简称，是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用的工业自动化控制装置。随着电子技术和计算机技术的迅猛发展，PLC的功能也越来越强大，更多地具有计算机的功能。目前PLC已经在智能化、网络化方面取得了很好的发展。该系统利用西门子PLC，在步进电机驱动下，完成对机械手在搬运过程中的下降、夹紧、上升、右旋、下降、放松、上升、左旋等全过程自动化控制，并对非正常情况实行自动报警和自动保护，实现企业的机电一体化，提高企业的生产效率。

课程设计PLC机械手设计

课程设计任务书 一、设计任务： PLC机械手控制的实现 二、设计要求： 1.阐述机械手的工作原理 2.如何实现PLC对机械手的控制 3.机械手控制程序设计 三、设计期限 年月日至年月日

目录 第一节机械手的工作原理 1.1 机械手的概述 (1) 1.2 机械手的工作方式 (2) 第二节机械手控制程序设计 2.1 输入和输出点分配表及原理接线图 (3) 2.2 控制程序 (4) 第三节梯形图及指令表 3.1 梯形图 (8) 3.2 指令表 (9) 总结与评价 (10) 参考文献 (11)

第一节机械手的工作原理 1.1机械手的概述 机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。 机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用，例如： (1)机床加工工件的装卸，特别是在自动化车床、组合机床上使用较为普遍。 (2)在装配作业中应用广泛，在电子行业中它可以用来装配印制电路板，在机械行业中它可以用来组装零部件。 (3)可在劳动条件差，单调重复易子疲劳的工作环境工作，以代替人的劳动。（4）可在危险场合下工作，如军工品的装卸、危险品及有害物的搬运等。(5）宇宙及海洋的开发。 (6)军事工程及生物医学方面的研究和试验。

1 1.2 机械手的工作方式 机械手电气控制系统，除了有多工步特点之外，还要求有连续控制和手动控制等操作方式。工作方式的选择可以很方便地在操作面板上表示出来。当旋钮打向回原点时，系统自动地回到左上角位置待命。当旋钮打向自动时，系统自动完成各工步操作，且循环动作。当旋钮打向手动时，每一工步都要按下该工步按钮才能实现。以下是设计该机械手控制程序的步骤和方法。 1、机械手传送工件系统示意图，如图1所示。 图1 机械手传送示意及操作面板图

(整理)PLC课程设计题目及要求.

1.电动机顺序的控制 要求：按下启动按钮后，电动机M1运转10S, 停止5S, 电动机M2与M1相反，即M1停止时M2运行，M2运行时M1停止，如此循环往复，直至按下停车按钮。 2.喷泉的控制 要求：有A、B、C、三组喷头，启动后：A组先喷5S;然后B、C同时喷，A停；5S后B 停；再5S后C停，而A、B又喷；再2S,C也喷；持续5S后全部停喷。再过3S重复前述过程 3.压力机控制 要求：压力机冲头停在上方原始位置，行程开关SQ1被压下，其常开触点闭合。按下启动按钮，其常开触点通电一次，液压电磁阀YV1接通，冲头下行。当冲头接触工件后压力迅速升高，压力继电器SP压力值达到预定值后，其常开触点闭合。保压5S,接通电磁阀YV2。冲头上升，返回原始位置再压住行程开关SQ1,冲头停止上升，按上述控制要求设计。 4．液压滑台自动循环运动控制 要求：液压滑台循环工作过程为预备、快进、工进、停留和快退五个工步，分别利用1000～1005作为各步的工进继电器，各工步转换条件由外设SB、SQ1、SQ2、SQ3和压力继电器SP提供，对应各步的动作作为驱动电磁阀YV1、YV2和YV3的线圈。 5.* 物料传送系统的控制 在自动物流生产线上，一般通过加工、检侧、包装等工位的传送带来运送加工的工作。 每套传送系统由不同电机控制，为节能运行，没有工件的传送暂不运行，检测到工件则启动传送带，工件到达传送带的尾端，启动下条传送带，如果前条传送带没有工件则停止运行。 动作要求：按启动按钮后加工工位的传送带开始运行，有工件运行到传送带的尾部时传感器动作，启动检测工位的传送带，再传送到尾部时传感器动作，启动包装工位传送带，该传送带启动2S后，前条传送带没有工件则停止运行。传感器检测到工件到位置3S后，若前条传送带没有工件停止运行。 6. 工业自动清洗机的控制 在工业现场有一种自动清洗机，工作时将需要清洗的部件放在小车上，按启动按钮后小车自动进入清洗池指定位置A，首先加入酸性洗料，小车再继续前行到另一位置B,然后返回到位置A，打开排酸阀门将酸性洗料放出，完成一次酸洗后。再加入碱性洗料，清洗过程同酸洗。等碱性洗料完全放出后，小车从位置A回到起始位置，等待下次启动信号。 动作要求：该清洗设备的小车前进后退通过电动机的正反转控制，酸性洗料的碱性洗料通过两个泵分别注入，通过打开电磁阀排放洗料，再这里洗料的注入和放出都通过时间控制，实际的清洗也可以用液位开关控制。 7．升降控制系统 有一个升降控制系统。在自动控制时，要求上升10S，停5S，下降10S，停10S，往复循环10次后停止运行。 8．车库自动门的控制系统 汽车到达车库门前，超声波开关接收到来车的信号，门电动机正传，门上升，当门上升到顶点碰到上限开关时，停止上升，汽车驶入车库后，光电开关发出信号，门电动机反转，门下降，当下降到下限开关后门电动机停止。

气动机械手控制系统设计

机电控制课程课程设计说明书 课程名称：机电控制PLC设计 设计题目：气动机械手控制系统设计专业：机械设计制造及其自动化班级： 姓名： 学号： 指导教师： 设计时间：2010 12 10

内容摘要 机械手是工业自动控制领域中经常用到的一种能够自动抓取、操作的装置，多用于自动生产线、自动机的上下料、数控设备的自动换刀装置中。由于气动技术是以压缩空气为介质，以气源为动力的能源传递技术，其工作可靠性高、使用寿命长、对环境没有污染，所以在机械手的驱动系统中常采用气动技术。气动机械手作为机械手的一种，它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境等优点而被广泛应用。因此，对气动机械手的研究具有重要的实际价值。 关键词：机械手 PLC 自动控制气动技术

目录 第一章引言 (3) 第二章 PLC的发展 2.1 PLC的由来和发展 (3) 2.2 可编程控制器的概念 (4) 2.3 PLC基本结构和工作原理 (5) 第三章气动机械手控制系统设计 3.1 I/o地址分配表 (7) 3.2 PLC系统选择 (7) 3.3 PLC的输入输出设备接线图 (7) 3.4系统控制方案流程图 (9) 3.5程序设计和梯形图 (10) 第四章总结 总结 (19) 致谢 (20) 参考文献 (21)

第一章引言 引言 PLC技术代表了当今电气程序控制的世界先进水平。它与数控技术，工业机器人技术已成为机械工业自动化和CIM的三大支柱。据预测，在90年代，美、日、德等发达国家的控制屏将完全由PLC所占据。由于PLC吸收了微电子技术和计算机技术的最新成果，发展十分迅速，使它已远远超出单纯取代继电器的应用领域，远远超出逻辑控制的范畴，在从单机自动化到整条生产线自动化，乃至整个工厂的生产自动化；从FMS、工业机器人到大型分散型控制系统中都担当着重要角色。 第二章 PLC的发展 2.1 PLC的由来和发展 1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号不断更新的要求，以在激烈的竞争的汽车工业中占有优势，提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置，为此，特拟定了十项公开招标的技术要求，即： 1）编程简单方便，可在现场修改程序； 2）硬件维护方便，最好是插件式结构； 3）可靠性要高于继电器控制装置； 4）体积小于继电器控制装置； 5）可将数据直接送入管理计算机； 6）成本上可与继电器柜竞争； 7）输入可以是交流115V； 8）输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀； 9）扩展时，原有系统只需做很小的改动； 10）用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。 根据招标要求，1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台PLC （PDP—14型），并在通用汽车公司自动装配线上试用，获得了成功，从而开创了工业控制新时期。 PLC问世以来，其发展极为迅速。由最初的1位机发展为8位机，现在的大型PLC已采用了32位微处理器，可同时进行多任务操作，其技术已经相当成熟。

plc机械手课程设计

p l c机械手课程设计Last revision on 21 December 2020

目录 1 2 (4) 3 (4) 4 PLC及机械手的选择和论证 (6) PLC的结构及基本配置 (6) PLC的选择及论证. (7) 6 软件电路设计及描述 1引言

在现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效的办法；控制机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75%是小批量生产，金属加工生产批量中有四分之三有50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5%。从这里看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而生产的。并且在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危及生命。自从机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。机械手可在空间抓、放、搬运物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。机械手一般由耐高温，抗腐蚀的材料制成，以适应现场恶劣的环境，大大降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。 可编程控制器是继电器控制和计算机控制出上开发的产品，逐渐发展成以微器处理为核心把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。 机械手采用plc控制，具有可靠性高，改变程序灵活等优点。无论进行时间控制还是控制或混合控制，都可以通过设置plc的程序实现。可以根据机械手的动作顺序改变程序，是机械手通用性更好。 采用气压传动，动作迅速，反应灵敏，能实现过载保护，便于自动控制。工作环境适应性好。阻力损失和泄露减少。不会污染环境，造价低。 在彩电、冰箱等家用电器产品的装配生产线上，在半导体芯片、印刷电路等各种电子产品的装配流水线上，不仅可以看到各种大小不一、形状不同的气缸、气爪，还可以看到许多灵巧的真空吸盘将一般气爪很难抓起的显像管、纸箱等物品轻轻地吸住，运送到指定目标位置气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工，食品和药品的包装、精密仪器和军事工业等。 2 设计目的及主要内容 设计目的 1、培养plc设计能力； 2、扩展知识结构； 3、培养综合运用能力； 4、是课堂教学的有益补充。通过本次课程设计，进一步加强自己对机械手和PLC的认识，以及它们在生活中广泛应用。 主要内容 1.正确选用机械手和PLC类 2.绘制I/O分配 3.设计梯形图 4.指令语句 5.模

机械手自动操作控制的PLC程序设计

中北大学 信息商务学院 课程设计说明书 学生姓名：学号： 系：机械自动化系 专业：机械设计制造及其自动化 题目：数控技术课程设计 ——机械手自动操作控制的PLC程序设计 指导教师：职称: 职称:

2016年12月5日 中北大学 信息商务学院 课程设计任务书 2016/2017 学年第 1 学期 所在系：机械工程系 专业：机械设计制造及其自动化 学生姓名：学号： 课程设计题目：数控技术课程设计 —机械手自动操作控制的PLC程序设计起迄日期：2016年12月5日～2016年12月9日课程设计地点：中北大学信息商务学院 指导教师： 系主任：暴建岗

下达任务书日期: 2016 年12月5日 课程设计任务书 1．设计目的： 通过对机械手自动操作控制的PLC程序设计，使学生在熟练机械手的动作顺序与原理的基础上，学会应用PLC。 2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：机械手将工件从A工作台搬到B工作台。机械手的工作过程由8个动作完成一个循环，如图所示。取放工件的上升/下降和左移/右移分别用YV1、YV3、YV4和YV5控制，夹具的夹紧和放松由电磁阀YV2控制。当工件搬到B工作台返回时，用光电开关SQ7发出无工件信号。 （1）采用内部移位寄存器M100~ M117逐位输出方式实现顺序控制，移位条件是对各限位开关（SQ1~SQ6）的状态检测来决定。 （2）夹紧或放松动作，分别用定时器T450、T451延时控制。 （3）采用具有保持功能的辅助继电器M202驱动夹紧阀。 通过本课程设计,完成 ①输入输出信号分析与PLC I/O分配图

目录 1机械手的工作原理 1.1机械手的概述 (1) 1.2机械手的工作方式 (2) 2机械手控制程序设计 2.1输入和输出点分配表及原理接线图 (3) 2.2控制程序 (4) 3梯形图及指令表 3.1梯形图 (9) 3.2指令表 (11) 总结 (13) 参考文献 (14) 附录 (15)

基于PLC控制的机械手设计(毕业论文)第一章绪论

第一章绪论 1. 1 PLC简介 可编程控制器简称PLC(Progrsmmable Logic Controller, PLC),它是以微处理器为基础服务夫人通用工业控制装置。国际电工委员会(IEC)在1985年的PLC标准草案第3稿中，对PLC作了如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输出和输入，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”可编程控制器是一种通用的工业控制计算机。它的程序是可以控制不同的对象。具有更大的灵活性，再加上体积小、工作可靠性高、抗干扰能力强、控制功能完善，适应性强，安装接线简单等众多优点，它可以方便地应用在各种场合，PLC釆用了典型的计算机结构，主要是山微处理器(CPU)、存储器(RAM/R0M)、输入输出接口(I/O)电路、通信接口及电源组成。 中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 PLC的主要特点，可靠性高、抗干扰能力强功能完善、应用领域广编程简单，易学易用系统安装简单、体积小、价格低可编程控制器的应用领域PLC在钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业的应用也越来越广泛，主要有以下儿个方面的控制，开关量的逻辑、控制模拟量控制、运动控制过程控制、数据处理通信及联网。PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信。随着现代社会计算机技术的提高，网络通讯技术的不断发展，它也将和其他的工业控制计算

PLC课程设计机械手电气控制系统设计

《PLC技术与工程应用》课程设计任务书 课题名称：机械手电气控制系统设计 专业班级：电气自动化技术102班 河南机电高等专科学校自动控制系 2012-06-01

1、概述 机械手是工业生产过程中常见的自动化设备，它具有工件的自动取拿、移动和输送功能。机械手机构控制涉及了PLC、传感器、电机驱动等技术。 机械手实验设备如图1所示。该设备可以实现手臂的左右摆动、伸出与退回、上下移动、机械手指的夹紧与张开等四自由度动作。 图1. 机械手实验设备 1.1 输出驱动单元 该设备四自由度动作由四台直流电动机驱动，每台电动机可进行正反转运行。左右摆动由齿轮组啮合实现减速传动；伸出与退回、上下移动由直流减速电机驱动丝杠--螺母结构完成；机械手指的夹紧与张开由直流减速电机驱动连杆结构实现。该设备共有8个动作，由控制器输出信号驱动。 1.2 输入检测单元 每个自由度运行极限位置设置了两个行程开关，用于判断当前动作是否到

位。该设备共有8个行程开关作为控制器的输入信号。 2、输入输出接口电路介绍 机械手实验设备既是所谓控制对象，对于一般工业控制，其控制核心使用可编程控制器(PLC)。设计输入输出接口电路 (如图2所示) 的目的是为解决机械手设备输出驱动单元、输入检测单元与PLC之间的信号接口问题。图中上层电路板是驱动电路板，下层电路板左侧是输入接口电路板，右侧是输出接口电路板。 图2. 输入输出接口电路板 2.1 输入接口电路板 输入接口电路板原理图如图3所示，其功能是将设备上行程开关的开关状态转换为统一的电平信号(逻辑1：24V DC ；逻辑0：0V DC)。板上设有光电隔离电路，将内外电源隔离，以保护设备安全。 图3. 输入接口电路板电气原理图

基于PLC的工业机械手控制系统设计

基于PLC的工业机械手控制系统设计 摘要 机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。近年来随着工业自动化的发展机械手逐渐成为一门新兴学科，并得到了较快的发展。机械手广泛地应用与锻压、冲压、锻造、焊接、装配、搬运、喷漆、热处理等各个行业。特别是在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中，机械手由于其显著的优点而受到特别重视。总之，机械手是提高劳动生产率，改善劳动条件，减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段。 本设计描述了基于PLC的机械手控制系统设计，重点介绍了机械手控制系统中的硬件选择方法，软件的设计过程，以及PLC控制装置的工作过程。 本设计实现了机械手在搬运装配线上，通过S7-200PLC控制机械手完成从A传送带搬运物件至B传送带中，然后进入下一个工作流程。机械手的上升/下降和左转/右转的执行，分别由双线圈二位电磁阀控制气缸的运动实现；夹紧/放松则是由单线圈的二位电磁阀控制气缸的运动来实现。 【关键词】机械手；PLC；电磁阀

Based on plc industrial manipulator control system design Abstract In the field of industrial automation manipulator is often met in a control object. In recent years, with the development of industrial automation manipulator gradually become a new subject, and with the rapid development. Manipulator widely application and forging, stamping, forging, welding, assembling, handling, spray paint, heat treatment, etc. Especially in heavy, high temperature, toxic and dangerous, radioactive, dust and so on bad work environment, manipulator because of its significant advantages by pay special attention to. In a word, the manipulator is to improve the labor productivity, improve working conditions, reduce labor intensity and realize industrial production automation is an important means. This design based on PLC describes the manipulator control system design, introduced the manipulator control system, the hardware selection method, the software design process, and the working process of the PLC control device. The design and implementation of the manipulator in the handling assembly line, manipulator controlled by the S7-200PLC complete conveyor belt carrying objects from A to B conveyor, and then go to the next workflow. The implementation of the up / down and left / right of the manipulator, respectively, to achieve control movement of the cylinder by a double coil solenoid valve; clamp / unclamp cylinder is controlled by a single coil solenoid valve movement. 【Key Words】Manipulator；PLC；solenoid valve

机械手plc课程设计

目录 1 课程设计目的 2 机械手工作过程及控制要求 2.1 机械手的工作过程 2.2机械手的控制要求 3 机械手的系统设计 3.1PLC的选择 3.2热继电器的选择 3.3熔断器的选择 3.4主电路的设计 3.5输入输出点的地址分配 3.6机械手程序设计（见附录） 4总结 5 参考文献

附录

1 课程设计目的 机械手采用PLC控制技术，大大提高了系统的自动化程度，提高了控制系统的可靠性。根据系统的控制要求综合运用了PLC技术，编程软件，机械手的电气控制系统进行课程设计，为机械手在实际应用中控制系统的设计提供借鉴。 根据工业机械手常规操作运行的特点画出时序图，根据画出的时序图以及各种综合情况选择PLC 型号，进行硬件系统的设计，根据PLC硬件系统及内部资源并画出工业机械手自动控制装置的 硬件系统图。 根据工业机械手的运行特点和要求利用所学的PLC的基本指 令进行程序设计。 根据设计的PLC硬件系统图进行接线，利用 STEP-Micro/WIN32编程软件将程序输入到PLC进行上机操作，直至调试正确。 通过编程及调试程序，了解掌握S7-200PLC的硬件构成及使用方法，摸索并积累编程的技巧经验，在调试中发现问题，分析问题，解决问题。 2 机械手工作过程及控制要求 2.1 机械手的工作过程 该机械手是一个水平、垂直位移的机械设备，其操作是将做工作台搬运到又工作台，由光耦合器VLC来检测左工作台有无工件。有工件才搬运，即使按下启动按钮，若检测到左工作台上无工件，系统也不能启动。图1是这种机械手的动作示意，其过程并不复杂，共6个动作，分3组，即上升、下降、左移、右移和放松加紧。