第一篇：基于西門子PLC課程設(shè)計(jì)電子稿(機(jī)械手終結(jié)版)要點(diǎn)

河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 課程設(shè)計(jì)報(bào)告書 課程名稱: 課題名稱: 系部名稱: 專業(yè)班級(jí):計(jì)控 102 姓 名: 學(xué) 號(hào): 2012年 06月 20日 目 錄 目

錄.....................................................................................................................................................I I

1、引言...........................................................................................................................................1

2、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)..........................................................................................................................2 2.1機(jī)械手系統(tǒng)硬件配置及組成原理....................................................................................................2 2.2有關(guān)機(jī)械手的 I/O系統(tǒng)變量定義及分配表...................................................................................6

3、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)................................................................................................................................7 3.1控制程序總流程圖..........................................................................................................................7 3.2控制程序設(shè)計(jì)思路..........................................................................................................................8 3.3創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容..................................................................................................................................9

4、上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)..........................................................................................................................9

5、程序調(diào)試.....................................................................................................................................11 5.1調(diào)試設(shè)備...................................................................................................................................11 5.2遇到的問題與解決方法...........................................................................................................11

6、心得體會(huì).......................................................................................................................................12附錄 1 參考文獻(xiàn).............................................................................................................................13附錄 2 程序清單.............................................................................................................................14 PLC 技術(shù)與工程應(yīng)用課程設(shè)計(jì)

1、引 言

在現(xiàn)代工業(yè)中,生產(chǎn)過程的機(jī)械化、自動(dòng)化已成為突出的主題。隨著工業(yè)現(xiàn) 代化的進(jìn)一步發(fā)展 , 自動(dòng)化已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)中的重要支柱 , 無人車間、無人生產(chǎn)流 水線等等,已經(jīng)隨處可見。同時(shí),現(xiàn)代生產(chǎn)中,存在著各種各樣的生產(chǎn)環(huán)境,如 高溫、放射性、有毒氣體、有害氣體場(chǎng)合以及水下作業(yè)等,這些惡劣的生產(chǎn)環(huán)境 不利于人工進(jìn)行操作。

機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新的技術(shù)機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域, 是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。,是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化實(shí)踐相結(jié)合的產(chǎn)物, 并以成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。機(jī)械手是提高生產(chǎn)過程 自動(dòng)化、改善勞動(dòng)條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的有效手段之一。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射性和污染的場(chǎng)合,應(yīng)用得更為廣泛。在我國,近幾年來也有較快的發(fā)展,并取得一定的效果,受到機(jī)械工業(yè)和鐵路工業(yè)部門的重 視。

機(jī)械手的種類,按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手;按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種;按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn) 位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。

機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置,如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上 裝卸和傳遞工件,在加工中心中更換刀具等,一般沒有獨(dú)立的控制裝置。有些操 作裝置需要由人直接操縱,如用于原子能部門操持危險(xiǎn)物品的主從式操作手也常 稱為機(jī)械手。機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力,改 善熱、累等勞動(dòng)條件。

機(jī)械手首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī) 械手。

隨著人類的發(fā)展、文明的進(jìn)步,工業(yè)正不斷發(fā)展著,需要人們完成的工作量 也不斷增大(尤其是那種重復(fù)性大的工作, 像傳運(yùn)貨物 , 涉及到危險(xiǎn)性的工作也 日趨增多, 這就迫使人們研究開發(fā)一種新裝置, 能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能, 用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作的一種裝置,而機(jī)械手正 是這樣一種

裝置:它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化,能在有 害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全,因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和 原子能等部門。

2、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

2.1機(jī)械手系統(tǒng)硬件配置及組成原理 <一 > 輸入、輸出驅(qū)動(dòng)單元

該設(shè)備四自由度動(dòng)作由四臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng), 每臺(tái)電動(dòng)機(jī)可進(jìn)行正反轉(zhuǎn)運(yùn)行。左右擺動(dòng)由齒輪組嚙合實(shí)現(xiàn)減速傳動(dòng);伸出與退回、上下移動(dòng)由直流減速電機(jī)驅(qū) 動(dòng)絲杠--螺母結(jié)構(gòu)完成;機(jī)械手指的夾緊與張開由直流減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)連桿結(jié)構(gòu)實(shí) 現(xiàn)。該設(shè)備共有 8個(gè)動(dòng)作,由控制器輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)。

每個(gè)自由度運(yùn)行極限位置設(shè)置了兩個(gè)行程開關(guān), 用于判斷當(dāng)前動(dòng)作是否到位。該設(shè)備共有 8個(gè)行程開關(guān)作為控制器的輸入信號(hào)。

機(jī)械手實(shí)驗(yàn)設(shè)備如圖 1所示。該設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)手臂的左右擺動(dòng)、伸出與退回、上下移動(dòng)、機(jī)械手指的夾緊與張開等四自由度動(dòng)作。

圖 1.機(jī)械手實(shí)驗(yàn)設(shè)備 <二 > 輸入 /輸出接口電路介紹

機(jī)械手實(shí)驗(yàn)設(shè)備既是所謂控制對(duì)象,對(duì)于一般工業(yè)控制,其控制核心使用可 編程控制器(PLC。設(shè)計(jì)輸入輸出接口電路(如圖 2所示 的目的是為解決機(jī)械手 設(shè)備輸出驅(qū)動(dòng)單元、輸入檢測(cè)單元與 PLC 之間的信號(hào)接口問題。圖中上層電路板 是驅(qū)動(dòng)電路板,下層電路板左側(cè)是輸入接口電路板,右側(cè)是輸出接口電路板。

圖 2.輸入輸出接口電路板 <三 > 輸入 /輸出接口電路板

輸入接口電路板原理圖如圖 3所示,其功能是將設(shè)備上行程開關(guān)的開關(guān)狀態(tài) 轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電平信號(hào)(邏輯 1:24V DC;邏輯 0:0V DC。板上設(shè)有光電隔離電 路,將內(nèi)外電源隔離,以保護(hù)設(shè)備安全。

圖 3.輸入接口電路板電氣原理圖

本設(shè)備 8個(gè)輸入信號(hào),對(duì)應(yīng)輸入接口電路板的 8根輸入信號(hào)線。各信號(hào)線對(duì)應(yīng)的行程開關(guān)如表 1所示。

輸出接口(如圖 4所示 由兩塊電路板構(gòu)成:驅(qū)動(dòng)電路板和輸出接口電路板。它們的功能是將 PLC 輸出的控制信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作,從而控制電動(dòng)機(jī)正向 或反向運(yùn)行。輸出接口電路板上也設(shè)有光電隔離電路,可將內(nèi)外電源隔離。

左圖為驅(qū)動(dòng)電路板電氣原理圖, 繼電器 A 吸合、B 釋放,對(duì)應(yīng)的電機(jī)正轉(zhuǎn);繼 電器 A 釋放、B 吸合,對(duì)應(yīng)的電機(jī)反轉(zhuǎn);繼電器 A、B 同時(shí)釋放,電機(jī)停止運(yùn)行;不允許二者都吸合。右圖為輸出接口電路板電氣原理圖,當(dāng) PLC 輸出的某路控制 信號(hào)有效時(shí),對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)有效,從而可以使得對(duì)應(yīng)的繼電器吸合。

圖 4.輸出接口電路電氣原理圖

(左圖為驅(qū)動(dòng)電路板,右圖為輸出接口電路板

本設(shè)備有 8個(gè)輸出控制信號(hào),對(duì)應(yīng)輸出接口電路板的 8根輸出信號(hào)線。各輸 出信號(hào)線對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)動(dòng)作關(guān)系如表 2所示。

<四 >系統(tǒng)組成圖

圖

5、機(jī)械手電氣控制系統(tǒng)總組成圖 PLC 技術(shù)與工程應(yīng)用課程設(shè)計(jì)

2.2 有關(guān)機(jī)械手的 I/O系統(tǒng)變量定義及分配表 《 1》、機(jī)械手 I/O變量分配

《 2》、機(jī)械手控制系統(tǒng)接線 圖

6、機(jī)械手控制系統(tǒng)的接線圖

3、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 控制程序總流程圖

圖

7、機(jī)械手程序總流程圖 機(jī)械手程序的簡(jiǎn)要說明 :

《 1》、在單步模式下按下啟動(dòng)按鈕(若機(jī)械手處于初始位置, 則開始運(yùn)行;否則, 按下復(fù)位鍵, 使機(jī)械手復(fù)位 →伸出 →下行 →手指夾緊 →上行 →左轉(zhuǎn) →下行 →手指張開 →上行 →退回 →左行 →停止

《 2》、在連續(xù)模式下按下啟動(dòng)按鈕,上述動(dòng)作依次發(fā)生,但回到初始位置之后, 繼續(xù)下一個(gè)工件的傳輸過程。連續(xù)模式下,按下停止按鈕,待本次工件傳輸工作 結(jié)束后,停止運(yùn)行。

3.2 控制程序設(shè)計(jì)思路

該課程設(shè)計(jì)中的實(shí)驗(yàn)程序采用功能圖其具體的步驟和編寫思路如下:

圖

8、機(jī)械手的順序功能圖 PLC 技術(shù)與工程應(yīng)用課程設(shè)計(jì) 順序功能圖簡(jiǎn)要說明 :(1 由于單步 /連續(xù)運(yùn)行的原因, 使用了分支選擇電路, 使機(jī)械臂按照不同的操 作方法進(jìn)行物料的抓取與放置。

(2 機(jī)械臂在上、下、左、右行走的控制中使用了 S-作為狀態(tài)條件。(3 S7-200PLC 的順控指令不支持直接輸出故用了 SM0.0常 ON 繼電器作為線 圈通的條件來解決這一缺陷。

(4 程序中 M0.0是一個(gè)選擇邏輯它相當(dāng)于一個(gè)開關(guān),控制系統(tǒng)是單步操作還 是循環(huán)操作。

3.3 創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容

《 1》、編制四個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的保護(hù)程序。要求自動(dòng)檢測(cè)電機(jī)是否處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。若 電機(jī)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài),應(yīng)立即停止系統(tǒng)工作,并點(diǎn)亮故障報(bào)警燈;故障排除后,按 下復(fù)位按鈕,故障報(bào)警燈熄滅;《 2》、連續(xù)運(yùn)行模式下,統(tǒng)計(jì)傳輸工件的個(gè)數(shù),存儲(chǔ)于 PLC 的 V 型數(shù)據(jù)區(qū),以備 組態(tài)監(jiān)控使用,也可用狀態(tài)表監(jiān)視其狀態(tài)變化。

4、上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)所采用上位監(jiān)控系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)的上 STEP 7Micro WIN軟件, 而進(jìn) 行對(duì)程序和設(shè)備的系統(tǒng)內(nèi)部的監(jiān)控,主要的過程如下: 1.熟悉 STEP 7Micro WIN軟件的編程環(huán)境、編程方法和用 STEP 7Micro WIN軟 件編寫上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的程序。

2.根據(jù)課目設(shè)計(jì)要求,編寫程序。

3.對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和 I/O地址的分配、標(biāo)釋。

4.運(yùn)行機(jī)械手設(shè)備, 打開上位機(jī)上的監(jiān)控系統(tǒng), 觀察課目設(shè)計(jì)程序, 并監(jiān)控機(jī)械 手設(shè)備是否正常情況下工作。

5.對(duì)設(shè)備工作中的不足進(jìn)行修改,重新進(jìn)行觀察 本軟件對(duì)程序?qū)嵤┝吮O(jiān)控,監(jiān)控部分剪影如圖 9所示 :

圖

9、程序的上位機(jī)監(jiān)控圖

另外本上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)還對(duì)數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行了全程監(jiān)控,監(jiān)控圖表剪影如圖 10所示 :

圖

10、據(jù)變化的監(jiān)控系統(tǒng)圖

5、程序調(diào)試 5.1調(diào)試設(shè)備

首先在電腦的 STEP-7-Micro /WIN編程軟件中將編輯的梯形圖寫入軟件中, 然后點(diǎn)擊運(yùn)行并對(duì)其指出的錯(cuò)誤進(jìn)行修改,修改完最終運(yùn)行無誤后將其下載到可 編程控制儀器中;其次按照設(shè)計(jì)的要求接好線,確定無誤后按下啟動(dòng)按鈕。啟動(dòng) 后發(fā)現(xiàn)程序并不能按照實(shí)驗(yàn)要求的步驟進(jìn)行運(yùn)行,甚至沒有可運(yùn)行的跡象,這樣 起初設(shè)計(jì)的單步程序和連續(xù)運(yùn)行程序就失敗了,也就不符合設(shè)計(jì)中的要求動(dòng)作依 次有序進(jìn)行操作的要求,所以務(wù)必要對(duì)其進(jìn)行修正。這種情況下我采取了以下方 案: 方案一:在沒有確定設(shè)備是否存在問題的情況下,首先我們對(duì)設(shè)備進(jìn)行了檢 測(cè),發(fā)現(xiàn)不存在任何問題,在這種情況下我選擇了再一次用先前的步驟來完成整 個(gè)過程以確定初次的接線過程是否有誤,結(jié)果發(fā)現(xiàn)和以前的運(yùn)行結(jié)果一樣。這樣 方案一就以失敗而告終。

方案二:經(jīng)過老師的指點(diǎn)我才明白是最初的程序均是單獨(dú)的互不連接的,未 經(jīng)子程序進(jìn)行調(diào)用,因此就更不用提程序能連續(xù)運(yùn)行了。于是我這次選擇了利用 順序功能圖進(jìn)行編程,摒棄了之前的程序,經(jīng)過對(duì)程序的一改再改之后,又一次 對(duì)程序進(jìn)行了調(diào)試并下載到可編程控制器中進(jìn)行模擬檢測(cè),結(jié)果仍然取得了不盡 如人意的結(jié)果。于是就再去請(qǐng)教指導(dǎo)老師,經(jīng)過一番指導(dǎo)終于小有成果,可以使 機(jī)械手進(jìn)行預(yù)定步驟的動(dòng)作的演示,所以此方案成功了。

5.2遇到的問題與解決方法

1、問題:“怎樣使機(jī)械手的工作狀態(tài)清晰而簡(jiǎn)單呈現(xiàn)出來?” 法案:“采用功能圖進(jìn)行程序的編寫與調(diào)試?！?/p>

2、問題:“如何解決機(jī)械手的動(dòng)作單步運(yùn)行?” 法案:“采用上升沿脈沖觸發(fā)并使用計(jì)數(shù)器、比較指令，以撥動(dòng)開關(guān)產(chǎn)生上升沿脈沖觸發(fā)數(shù)目來判定機(jī)械手那步動(dòng)作的執(zhí)行?！?/p>

3、問題:“如何解決對(duì)工件數(shù)目的計(jì)數(shù)? 法案:“進(jìn)行標(biāo)志位設(shè)置,使用傳送指令、加數(shù)指令、上沿觸發(fā)指令,以循環(huán) 動(dòng)作的最后一步限位開關(guān)閉合作為觸發(fā)進(jìn)行加數(shù),把所得加數(shù)和送給 VB0.6、心得體會(huì)

機(jī)械臂的 PLC 控制課程設(shè)計(jì)是自動(dòng)化課程當(dāng)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)通過了 2周的課 程設(shè)計(jì)使我對(duì)課程設(shè)計(jì)過程有進(jìn)一步了解,對(duì)自動(dòng)化產(chǎn)品的有關(guān)的控制知識(shí)有了 深刻的認(rèn)識(shí)。

此次設(shè)計(jì)是在張士磊老師的悉心指導(dǎo)下完成的。老師為設(shè)計(jì)課題的研究提出 了許多指導(dǎo)性的意見,為課程設(shè)計(jì)的撰寫、修改提供了許多具體的指導(dǎo)和幫助。張士磊老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、不斷探索的科研作風(fēng),敏銳深邃的學(xué)術(shù)洞察力,孜孜不 倦的敬業(yè)精神,給我留下了深刻的印象,使我受益良多。在本文結(jié)束之際,特向 我敬愛的老師致以最崇高的敬禮和深深的感謝!通過此次設(shè)計(jì),一方面讓我認(rèn)識(shí)到自己的不足,發(fā)現(xiàn)了學(xué)習(xí)中的錯(cuò)誤之處;另一方面又積累豐富的知識(shí),吸取別人好的方法和經(jīng)驗(yàn),增強(qiáng)對(duì)復(fù)雜問題的解決 能力,摸索出一套解決綜合問題的方法,為自己以后的工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基 礎(chǔ)。再一方面也加強(qiáng)了我和老師的交流,認(rèn)識(shí)到知識(shí)的淵博度。

因?yàn)槔碚撝R(shí)學(xué)的不牢固,在設(shè)計(jì)遇到了不少問題,如:遺忘以前學(xué)過的專 業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。通過理論與實(shí)際的結(jié)合,進(jìn)一步提高觀察、分析和解決問題的實(shí)際 工作能力,以便培養(yǎng)成為能夠主動(dòng)適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的高素質(zhì)的復(fù)合 型人才。運(yùn)用學(xué)習(xí)成果,把理論運(yùn)用于實(shí)際,使理論得以提升,形成創(chuàng)新思想。通過此次設(shè)計(jì)過程,鞏固了專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí),培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程及其 他課程的理論知識(shí)和應(yīng)用生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)解決工程實(shí)際問題的能力,在設(shè)計(jì)的過程 中還培養(yǎng)出了我們的團(tuán)隊(duì)精神,為今后的學(xué)習(xí)和工作過程打下基礎(chǔ)。

經(jīng)過這次的努力,使我順利的完成了此次課程設(shè)計(jì)。這份課程設(shè)計(jì)既是對(duì)這 學(xué)期所學(xué)知識(shí)的總結(jié),又是自己知識(shí)的積累,也大大加深了對(duì)可編程控制器技術(shù) 的了解。

課程設(shè)計(jì)中既動(dòng)腦又動(dòng)手,是一個(gè)理論與實(shí)際結(jié)合的過程。僅僅有理論是不 夠的,更重要的是實(shí)際的,是我們所設(shè)計(jì)的實(shí)物,具有設(shè)計(jì)合理,經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu) 點(diǎn)。這就需要我們?cè)O(shè)計(jì)者考慮問題是要仔細(xì)、周密,不能有絲毫的大意。對(duì)設(shè)計(jì) 方案的優(yōu)越化,也需要我們綜合各方面的因素考慮,尤其是實(shí)際。再次向教育指 導(dǎo)我的老師及同學(xué)表示誠摯的感謝!鑒于本人所學(xué)知識(shí)有限,經(jīng)驗(yàn)不足,又是初次研究這種復(fù)雜的設(shè)計(jì),在此過 程中難免存在一些錯(cuò)誤和不足之處,懇請(qǐng)老師給予批評(píng)和指正。

PLC 技術(shù)與工程應(yīng)用課程設(shè)計(jì) 附錄 1 參考文獻(xiàn)

[1]王永華.現(xiàn)代電氣控制及 PLC 應(yīng)用技術(shù)(第二版.北京:北京航空航天大學(xué)出版社, 2008.[2]西門子公司.SIMATIC S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè).2004.6 [3]姚永剛。電機(jī)與控制技術(shù).北京:中國鐵道出版社.2010 [4] 朱獻(xiàn)清 鄭靜.電氣制圖.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2012 [5] 王永華.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程.北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2006 [6] 西門子公司.MICROMASTER 用戶手冊(cè)。2004 附錄 2 程序清單

第二篇：plc機(jī)械手課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)說明書

目錄 引言.................................................................5 2 設(shè)計(jì)目的及主要內(nèi)容...................................................6 2.1設(shè)計(jì)目的.......................................................4 2.2.主要內(nèi)容.......................................................4 3 氣動(dòng)機(jī)械手的操作要求及功能...........................................4

3.1.操作要求.......................................................4 3.2操作功能.......................................................5 4 PLC及機(jī)械手的選擇和論證.............................................6 4.1 PLC............................................................6 4.1.1 PLC簡(jiǎn)介...................................................6 4.1.2 PLC的結(jié)構(gòu)及基本配置.......................................6 4.1.3 PLC的選擇及論證..........................................7 4.2機(jī)械手.........................................................7 4.2.1機(jī)械手簡(jiǎn)介.................................................7 4.2.2機(jī)械手的選擇...............................................8 5 硬件電路設(shè)計(jì)及描述...................................................8 5.1操作方式.......................................................8 5.2 PLC的I/O分配接線.............................................9 6 軟件電路設(shè)計(jì)及描述..................................................10 6.1機(jī)械手的操作系統(tǒng)程序..........................................10 6.2回原位程序....................................................10 6.3手動(dòng)單步操作程序..............................................11 6.4自動(dòng)操作程序..................................................12 6.5機(jī)械臂傳送系統(tǒng)梯形圖..........................................12 6.6指令語句表....................................................13 7 心得體會(huì)...........................................................15 參考文獻(xiàn).............................................................16

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1引 言

在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機(jī)械化，自動(dòng)化已成為突出的主題。化工等連續(xù)性生產(chǎn)過程的自動(dòng)化已基本得到解決。但在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。專用機(jī)床是大批量生產(chǎn)自動(dòng)化的有效的辦法；控制機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等自動(dòng)化機(jī)械是有效地解決多品種小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的重要辦法。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，有待于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。據(jù)資料介紹，美國生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有75%是小批量生產(chǎn)，金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三有50件以下，零件真正在機(jī)床上加工的時(shí)間僅占零件生產(chǎn)時(shí)間的5%。從這里看出，裝卸、搬運(yùn)等工序機(jī)械化的迫切性，工業(yè)機(jī)械手就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動(dòng)化而生產(chǎn)的。并且在工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，甚至于危及生命。自從機(jī)械手問世以來，相應(yīng)的各種難題迎刃而解。機(jī)械手可在空間抓、放、搬運(yùn)物體，動(dòng)作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動(dòng)化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性自動(dòng)線。機(jī)械手一般由耐高溫，抗腐蝕的材料制成，以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)惡劣的環(huán)境，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。

可編程控制器是繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制出上開發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展成以微器處理為核心把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。

機(jī)械手采用plc控制，具有可靠性高，改變程序靈活等優(yōu)點(diǎn)。無論進(jìn)行時(shí)間控制還是控制或混合控制，都可以通過設(shè)置plc的程序?qū)崿F(xiàn)?？梢愿鶕?jù)機(jī)械手的動(dòng)作順序改變程序，是機(jī)械手通用性更好。

采用氣壓傳動(dòng)，動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏，能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，便于自動(dòng)控制。工作環(huán)境適應(yīng)性好。阻力損失和泄露減少。不會(huì)污染環(huán)境，造價(jià)低。

在彩電、冰箱等家用電器產(chǎn)品的裝配生產(chǎn)線上，在半導(dǎo)體芯片、印刷電路等各種電子產(chǎn)品的裝配流水線上，不僅可以看到各種大小不

一、形狀不同的氣缸、氣爪，還可以看到許多靈巧的真空吸盤將一般氣爪很難抓起的顯像管、紙箱等物品輕輕地吸住，運(yùn)送到指定目標(biāo)位置氣動(dòng)機(jī)械手被廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、半導(dǎo)體及家電行業(yè)、化肥和化工，食品和藥品的包裝、精密儀器和軍事工業(yè)等。

課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)目的及主要內(nèi)容

2.1設(shè)計(jì)目的

1、培養(yǎng)plc設(shè)計(jì)能力；

2、擴(kuò)展知識(shí)結(jié)構(gòu)；

3、培養(yǎng)綜合運(yùn)用能力；

4、是課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充。通過本次課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加強(qiáng)自己對(duì)機(jī)械手和PLC的認(rèn)識(shí)，以及它們?cè)谏钪袕V泛應(yīng)用。

2.2主要內(nèi)容

1.正確選用機(jī)械手和PLC類 2.繪制I/O分配 3.設(shè)計(jì)梯形圖 4.指令語句 5.模擬調(diào)試 氣動(dòng)機(jī)械手的操作要求及功能

3.1操作要求

氣動(dòng)機(jī)械手的動(dòng)作示意圖如圖1所示，氣動(dòng)機(jī)械手的功能是將工件從A處移送到B處?？刂埔鬄椋?/p>

1、氣動(dòng)機(jī)械手的升降和左右移行分別由不同的雙線圈電磁閥來實(shí)現(xiàn)，電磁閥線圈失電時(shí)能保持原來的狀態(tài)，必須驅(qū)動(dòng)反向的線圈才能反向運(yùn)動(dòng)；

2、上升、下降的電磁閥線圈分別為Q0.0、Q0.2；右行、左行的電磁閥線圈為Q0.3、Q0.4；

3、機(jī)械手的夾鉗由單線圈電磁閥Q0.1來實(shí)現(xiàn)，線圈通電時(shí)夾緊工件，線圈斷電時(shí)松開工件；

4、機(jī)械手的夾鉗的松開、夾緊通過延1S實(shí)現(xiàn)；

5、機(jī)械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程開關(guān)I1.0、I0.5、I1.1、I0.6來實(shí)現(xiàn)；

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3.2操作功能

機(jī)械手的操作面板如圖2所示。機(jī)械手能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、回原位、單步、單周期和連續(xù)等五種工作方式。

1、手動(dòng)工作方式時(shí)，用各按鈕的點(diǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)作；

2、連續(xù)工作方式時(shí)，機(jī)械手在原位，只要按下啟動(dòng)安鈕，機(jī)械手就會(huì)連續(xù)循環(huán)工作，直到按下停止安鈕；

3、單步工作方式時(shí)，每按下一次啟動(dòng)安鈕，機(jī)械手向前執(zhí)行一步；

4、單周期工作方式時(shí)，每按下一次啟動(dòng)安鈕，機(jī)械手只運(yùn)行一個(gè)周期；

5、傳送工件時(shí)，機(jī)械手必須升到最高點(diǎn)才能左右移動(dòng)，以防止機(jī)械手在較低位置運(yùn)行時(shí)碰到其他工件；

6、出現(xiàn)緊急情況，按下緊急停車按鈕時(shí)，機(jī)械手停止所有的操作。

課程設(shè)計(jì)說明書 PLC及機(jī)械手的選擇和論證

4.1 PLC 4.1.1 PLC簡(jiǎn)介

可編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC）：是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。

PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)?？梢灶A(yù)料：在工業(yè)控制領(lǐng)域中，PLC控制技術(shù)的應(yīng)用必將形成世界潮流。

4.1.2 PLC的結(jié)構(gòu)及基本配置

一般講，PLC分為箱體式和模塊式兩種。但它們的組成是相同的，對(duì)箱體式PLC，有一塊CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，當(dāng)然按CPU性能分成若干型號(hào)，并按I/O點(diǎn)數(shù)又有若干規(guī)格。對(duì)模塊式PLC，有CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架。無任哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC，都屬于總線式開

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放型結(jié)構(gòu)，其I/O能力可按用戶需要進(jìn)行擴(kuò)展與組合。

CPU：PLC中的CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺(tái)PLC至少有一個(gè)CPU。與通用計(jì)算機(jī)一樣，主要由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。它確定了進(jìn)行控制的規(guī)模、工作速度、內(nèi)存容量等。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。

存儲(chǔ)器：可編程序控制器的存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。I/O模塊：PLC的對(duì)外功能，主要是通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的。電源模塊：有些PLC中的電源，是與CPU模塊合二為一的，有些是分開的，其主要用途是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為交流220VAC或110VAC，直流電源，加的為直流電壓，常用的為24V。

PLC 的外部設(shè)備：外部設(shè)備是PLC系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類 1.編程設(shè)備2.監(jiān)控設(shè)備3.存儲(chǔ)設(shè)備.4.輸入輸出設(shè)備.4.2 機(jī)械手

4.2.1機(jī)械手簡(jiǎn)介

mechanical hand 也被稱為自動(dòng)手，auto hand能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。

機(jī)械手簡(jiǎn)述:機(jī)械手的形式是多種多樣的，有的較為簡(jiǎn)單，有的較為復(fù)雜，但基本的組成形式是相同的，一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助裝置組成。

1．執(zhí)行機(jī)構(gòu)

機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由手、手腕、手臂、支柱組成。手是抓取機(jī)構(gòu)，用來夾緊和松開工件，與人的手指相仿，能完成人手的類似動(dòng)作。手腕是連接手指與手臂的元件，可以進(jìn)行上下、左右和回轉(zhuǎn)動(dòng)作。支柱用來支撐手臂，也可以根據(jù)需要做成移動(dòng)。

2．傳動(dòng)系統(tǒng)

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執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作要由傳動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。常用機(jī)械手傳動(dòng)系統(tǒng)分機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)和電力傳動(dòng)等幾種形式。

3.控制系統(tǒng)

機(jī)械手控制系統(tǒng)的主要作用是控制機(jī)械手按一定的程序、方向、位置、速度進(jìn)行動(dòng)作，簡(jiǎn)單的機(jī)械手一般不設(shè)置專用的控制系統(tǒng)，只采用行程開關(guān)、繼電器、控制閥及電路便可實(shí)現(xiàn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求進(jìn)行動(dòng)作．動(dòng)作復(fù)雜的機(jī)械手則要采用可編程控制器、微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。

4.2.2機(jī)械手選擇

由于機(jī)械手是在搬運(yùn)中的應(yīng)用，所以采用傳送帶加旋轉(zhuǎn)的機(jī)械手類型。此機(jī)械手易于操作，性能可靠。并且根據(jù)要求，我們?cè)O(shè)計(jì)的是氣動(dòng)機(jī)械式。硬件電路設(shè)計(jì)及描述

5.1 操作方式

設(shè)備的操作方式一般可分為手動(dòng)和自動(dòng)兩大類，手動(dòng)操作方式主要用于設(shè)備的調(diào)整，自動(dòng)操作方式用于設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行。

手動(dòng)操作方式------手動(dòng)操作：用單個(gè)按鈕接通或斷開各自對(duì)應(yīng)的負(fù)載。

自動(dòng)操作方式------單步運(yùn)行：每按一次啟動(dòng)按鈕，設(shè)備前進(jìn)一個(gè)工步。------單周期運(yùn)行：在原點(diǎn)位置時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行一個(gè)周期后停止原位；途中按下停止按鈕，設(shè)備停止運(yùn)行；再按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，設(shè)備從斷點(diǎn)處繼續(xù)運(yùn)行，直到原位停止。

-------連續(xù)運(yùn)行：在原點(diǎn)位置按下啟動(dòng)按鈕，設(shè)備按既定工序連續(xù)反復(fù)運(yùn)行。中途按下停止按鈕，設(shè)備運(yùn)行到原位停止。

5.2 PLC的I/O分配接線

I/O分配及接線圖I 軟件電路設(shè)計(jì)及描述

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6.1 主程序設(shè)計(jì)

主程序是整個(gè)程序的開始，系統(tǒng)讀取的時(shí)候一定從主程序開始，至于之后需執(zhí)行哪個(gè)子程序，都在主程序中體現(xiàn)。SM0.0的常開觸點(diǎn)一直閉合，鏈接公用程序，公用程序是無條件執(zhí)行的；在手動(dòng)控制方式中，I2.0為ON時(shí)，其常開觸點(diǎn)閉合，執(zhí)行“手動(dòng)”子程序；在回原點(diǎn)控制方式中，I2.1為ON時(shí)，其常開觸點(diǎn)閉合，執(zhí)行“回原點(diǎn)”子程序；在單步、單周期和連續(xù)控制方式中，I2.2、I2.3、I2.4并聯(lián)，其中任何一個(gè)為ON時(shí)，執(zhí)行“自動(dòng)”子程序。主程序梯形圖為：

圖2-1 主程序梯形圖

6.2 公用程序設(shè)計(jì)

公用程序用于處理各種工作方式都要執(zhí)行的任務(wù)，以及不同的工作方式之間相互切換的處理。左限位開關(guān)I0.4、上限位開關(guān)I0.2的常開觸點(diǎn)和表示機(jī)械手松開的Q0.1的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)接通時(shí)，“原點(diǎn)條件”M0.5變?yōu)镺N，機(jī)械手處于原點(diǎn)狀態(tài)，在開始執(zhí)行用戶程序、系統(tǒng)處于手動(dòng)或自動(dòng)回原點(diǎn)狀態(tài)時(shí)，初始步對(duì)應(yīng)的M0.0將被置位，為進(jìn)入單步、單周期和連續(xù)工作方式作好準(zhǔn)備。若M0.5為OFF狀態(tài)，M0.0被復(fù)位，初始步為不活動(dòng)步，按下啟動(dòng)按鈕也不能進(jìn)入步M2.0，系統(tǒng)不能在單步、單周期和連續(xù)工作方式下工作。

當(dāng)系統(tǒng)處于手動(dòng)工作方式和回原點(diǎn)方式時(shí)，必須將單步、單周期以及連續(xù)工作方式程序中，除初始步以外的各步對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器位（M2.0~M2.7）復(fù)位，否則當(dāng)系統(tǒng)從自動(dòng)工作方式切換到手動(dòng)工作方式，然后又返回自動(dòng)工作方式時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)同時(shí)有兩個(gè)活動(dòng)部的異常情況，引起錯(cuò)誤的動(dòng)作。如果不是回原點(diǎn)方式，I2.1的常閉觸點(diǎn)閉合，代表回原點(diǎn)中的各步

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M1.0~M1.5復(fù)位。在非連續(xù)方式，I2.4的常閉觸點(diǎn)閉合，表示連續(xù)工作狀態(tài)的標(biāo)志M0.7復(fù)位。公用程序梯形圖為：

圖2-2 公用程序梯形圖

6.3 手動(dòng)程序設(shè)計(jì)

在手動(dòng)程序中，為了保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，設(shè)置了上升與下降之間、左行與右行之間的互鎖，防止功能相反的兩個(gè)輸出同時(shí)為ON；限位開關(guān)I1.2的常開觸點(diǎn)閉合使得輸出Q0.1置位得電，表示工件已夾緊；當(dāng)左限位開關(guān)或右限位開關(guān)的常開觸點(diǎn)閉合同時(shí)限位開關(guān)I0.7常開觸點(diǎn)閉合時(shí)，輸出Q0.1復(fù)位失電，表示工件已松開；I0.1~I0.4的常閉觸點(diǎn)，限制機(jī)械手移動(dòng)的范圍；上限位開關(guān)I0.2的常開觸點(diǎn)與控制左右行的Q0.4和Q0.3的線圈串聯(lián)，機(jī)械手升到最高位置才能左右移動(dòng)，以防止機(jī)械手在較低位置運(yùn)行時(shí)與別的物體碰撞；只允許機(jī)械手在最左邊或最右邊時(shí)上升、下降和松開工件。

手動(dòng)程序梯形圖為：

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圖2-3 手動(dòng)程序梯形圖

6．4 自動(dòng)程序設(shè)計(jì)

自動(dòng)程序（包括單步、單周期和連續(xù)）采用起保停電路控制。單周期、連續(xù)和單步工作方式主要用“連續(xù)”標(biāo)志M0.7和“轉(zhuǎn)換允許”標(biāo)志M0.6來區(qū)分，M0.0表示初始步，M2.0~M2.7分別表示下降、夾緊、上升、右行、下降，松開、上升、左行標(biāo)志。當(dāng)系統(tǒng)處于單步工作狀態(tài)時(shí)，I2.2常閉觸點(diǎn)斷開，只有在每按下一次啟動(dòng)按鈕I2.6，M0.6才能得電一個(gè)掃描周期，程序執(zhí)行一步，以此來實(shí)現(xiàn)單步執(zhí)行，此時(shí)轉(zhuǎn)換不允許。當(dāng)系統(tǒng)處于連續(xù)工作狀態(tài)時(shí)，M0.6始終得電，按下啟動(dòng)按鈕I2.6后同時(shí)未按停止按鈕I2.7之前，“連續(xù)”標(biāo)志M0.7始終得電，系統(tǒng)首先通過M0.0、M0.5、I2.6使M2.0得電，進(jìn)而開始程序執(zhí)行，由于M0.7始終得電，其常閉觸點(diǎn)斷開，使得程序執(zhí)行完一個(gè)周期后不在進(jìn)入初始步M0.0，而是直接進(jìn)入M2.0，開始了下一個(gè)周期的執(zhí)行，以此來實(shí)現(xiàn)連續(xù)執(zhí)行。當(dāng)系統(tǒng)處于單周期工作狀態(tài)時(shí)，M0.7不得電，M0.6得電，按下啟動(dòng)按鈕I2.6后系統(tǒng)也是首先通過M0.0、M0.5、I2.6使M2.0得電，進(jìn)而開始程序執(zhí)行，由于M0.7不得電，其常閉觸點(diǎn)閉合，當(dāng)程序執(zhí)行完一個(gè)周期后，返回初始步M0.0，此時(shí)程序再要執(zhí)行必須重新按下啟動(dòng)按鈕I2.6，以此來實(shí)現(xiàn)單周期執(zhí)行。自動(dòng)程序梯形圖見附錄1。

6.5 自動(dòng)回原點(diǎn)程序設(shè)計(jì)

自動(dòng)回原點(diǎn)程序用起保停電路設(shè)計(jì)。在此工作方式下，I2.1為ON，按下啟動(dòng)按鈕I2.6后，機(jī)械手可能處于三種情況下，應(yīng)分別處理。

Q0.1為0狀態(tài)，即機(jī)械手處于松開狀態(tài)，應(yīng)直接返回原點(diǎn)應(yīng)進(jìn)入上升步M1.4或左行

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步M1.5；若Q0.1為1狀態(tài)同時(shí)機(jī)械手在最右邊此時(shí)說明應(yīng)執(zhí)行下降步M1.2,；若Q0.1為1狀態(tài)同時(shí)機(jī)械手不在最右邊，應(yīng)將工件先送到B點(diǎn)，再返回原點(diǎn)，進(jìn)入步M1.0。

返回原點(diǎn)后，原點(diǎn)條件滿足，公用程序中的原點(diǎn)條件標(biāo)志M0.5為ON，此時(shí)I2.1為ON，M0.0在公用程序中置位，為進(jìn)入自動(dòng)工作方式作好準(zhǔn)備。因此可以認(rèn)為自動(dòng)程序中的初始步M0.0是步M1.5的后續(xù)步。自動(dòng)回原點(diǎn)程序見附錄2。心得體會(huì)

可編程控制器課程設(shè)計(jì)是課程當(dāng)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過了2周的課程設(shè)計(jì)使我對(duì)plc設(shè)計(jì)過程有進(jìn)一步了解，對(duì)plc產(chǎn)品的有關(guān)的控制知識(shí)有了深刻的認(rèn)識(shí)。

因?yàn)槔碚撝R(shí)學(xué)的不牢固，在設(shè)計(jì)遇到了不少問題，通過理論與實(shí)際的結(jié)合，進(jìn)一步提高觀察、分析和解決問題的實(shí)際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠主動(dòng)適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的高素質(zhì)的復(fù)合型人才。運(yùn)用學(xué)習(xí)成果，把理論運(yùn)用于實(shí)際，使理論得以提升，形成創(chuàng)新思想。通過此次設(shè)計(jì)過程，鞏固了專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用可編程控制器設(shè)計(jì)課程及其他課程的理論知識(shí)和應(yīng)用生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)解決工程實(shí)際問題的能力，在設(shè)計(jì)的過程中還培養(yǎng)出了我們的團(tuán)隊(duì)精神，為今后的學(xué)習(xí)和工作過程打下基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

《可編程控制器原理與應(yīng)用》 主編：周惠文 電子工業(yè)出版社 北京，2007.8 《可編程控制器原理與應(yīng)用》 主編：涂明武 北京航空航天出版社 北京，2008.8 《PLC操作實(shí)訓(xùn)（三菱）》 主編：孫德勝 李偉 機(jī)械工業(yè)出版社 北京，2007.9 《PLC應(yīng)用技術(shù)》 主編：馮新強(qiáng) 北京郵電大學(xué)出版社 北京，2009.4

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附錄1 自動(dòng)程序梯形圖：

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附錄2 自動(dòng)回原點(diǎn)程序梯形圖：

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第三篇：機(jī)械手PLC控制程序

附錄3

1.主程序：

2.油泵電機(jī)保護(hù)及啟停：

3.手動(dòng)：

4.單步：

5.單周期：

6.自動(dòng)：

7.回原點(diǎn)：

8.獲取位置：

9.子單周期：

10.SBR_8:

第四篇：PLC機(jī)械手

PLC機(jī)械手

摘

要

隨著工業(yè)自動(dòng)化的普及和發(fā)展，控制器的需求量逐年增大，搬運(yùn)機(jī)械手的應(yīng)用也逐漸普及，主要在汽車，電子，機(jī)械加工、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的生產(chǎn)流水線或貨物裝卸調(diào)運(yùn), 可以更好地節(jié)約能源和提高運(yùn)輸設(shè)備或產(chǎn)品的效率，以降低其他搬運(yùn)方式的限制和不足，滿足現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。

本機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括由兩個(gè)電磁閥控制的液壓鋼來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的上升下降運(yùn)動(dòng)及夾緊工件的動(dòng)作，兩個(gè)轉(zhuǎn)速不同的電動(dòng)機(jī)分別通過兩線圈控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)小車的快進(jìn)、慢進(jìn)、快退、慢退的運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)；其動(dòng)作轉(zhuǎn)換靠設(shè)置在各個(gè)不同部位的行程開關(guān)(SQ1---SQ9)產(chǎn)生的通斷信號(hào)傳輸?shù)絇LC控制器，通過PLC內(nèi)部程序輸出不同的信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)外部線圈來控制電動(dòng)機(jī)或電磁閥產(chǎn)生不同的動(dòng)作，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的精確定位；其動(dòng)作過程包括：下降、夾緊、上升、慢進(jìn)、快進(jìn)、慢進(jìn)、延時(shí)、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式包括：回原位、手動(dòng)、單步、單周期、連續(xù)；來滿足生產(chǎn)中的各種操作要求。

關(guān)鍵詞：搬運(yùn)機(jī)械手，可編程控制器（PLC），液壓，電磁閥 目

錄 前言………………………………………………………………………………….1 第一章 機(jī)械手的概況

1.1 搬運(yùn)機(jī)械手的應(yīng)用簡(jiǎn)況…………………………………………………2 1.2 機(jī)械手的應(yīng)用意義………………………………………………………3 1.3 機(jī)械手的發(fā)展概況………………………………………………………3 第三章 搬運(yùn)機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 搬運(yùn)機(jī)械手結(jié)構(gòu)及其動(dòng)作……………………………………………… 3.2 搬運(yùn)機(jī)械手系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)……………………………………………… 3.3 搬運(yùn)機(jī)械手控制程序設(shè)計(jì)……………………………………………… 1 操作面板及動(dòng)作說明…………………………………………………… 2 I/O分配………………………………………………………………… 3 梯形圖的設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 1）梯形圖的總體設(shè)計(jì)…………………………………………………… 2）各部分梯形圖的設(shè)計(jì)………………………………………………… 3）繪制搬運(yùn)機(jī)械手PLC控制梯形圖……………………………………

結(jié)

論……………………………………………………………………………… 謝

辭……………………………………………………………………………… 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………….附：語句表

梯形圖

I/O接線圖 前言

機(jī)械手：mechanical hand，也被稱為自動(dòng)手，auto hand 能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。

機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。自由度是機(jī) 械手設(shè)計(jì)的關(guān) 鍵參數(shù)。自由 度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有2～3個(gè)自由度。

機(jī)械手的種類，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。

機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨(dú)立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險(xiǎn)物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手。機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累等勞動(dòng)條件。

機(jī)械手首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)械手。

第一章 機(jī)械手概況

1.1搬運(yùn)機(jī)械手的應(yīng)用簡(jiǎn)況

在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機(jī)械化、自動(dòng)化已成為突出的主題。在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。專用機(jī)床是大批量生產(chǎn)自動(dòng)化的有效辦法，程控機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等自動(dòng)化機(jī)械是有效解決多品種小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的重要辦法。

但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，有待于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。據(jù)資料介紹，美國生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有75％是小批量生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三在50件以下，零件真正在機(jī)床上加工的時(shí)間僅占零件生產(chǎn)時(shí)間的5％。從這里可看出，裝卸、搬運(yùn)等工序機(jī)械化的迫切性，工業(yè)機(jī)械手就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動(dòng)化而產(chǎn)生的。機(jī)械手可在空間抓放物體，動(dòng)作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動(dòng)化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性自動(dòng)線。

國內(nèi)外機(jī)械工業(yè)、鐵路部門中機(jī)搬運(yùn)械手主要應(yīng)用于以下幾方面： 1.熱加工方面的應(yīng)用

熱加工是高溫、危險(xiǎn)的笨重體力勞動(dòng)，很久以來就要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。為了提高工作效率，和確保工人的人身安全，尤其對(duì)于大件、少量、低速和人力所不能勝任的作業(yè)就更需要采用機(jī)械手操作。2.冷加工方面的應(yīng)用 冷加工方面機(jī)械手主要用于柴油機(jī)配件以及軸類、盤類和箱體類等零件單機(jī)加工時(shí)的上下料和刀具安裝等。進(jìn)而在程序控制、數(shù)字控制等機(jī)床上應(yīng)用，成為設(shè)備的一個(gè)組成部分。最近更在加工生產(chǎn)線、自動(dòng)線上應(yīng)用，成為機(jī)床、設(shè)備上下工序聯(lián)接的重要于段。3.拆修裝方面

拆修裝是鐵路工業(yè)系統(tǒng)繁重體力勞動(dòng)較多的部門之一，促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展。目前國內(nèi)鐵路工廠、機(jī)務(wù)段等部門，已采用機(jī)械手拆裝三通閥、鉤舌、分解制動(dòng)缸、裝卸軸箱、組裝輪對(duì)、清除石棉等，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了拆修裝的效率。近年還研制了一種客車車內(nèi)噴漆通用機(jī)械手，可用以對(duì)客車內(nèi)部進(jìn)行連續(xù)噴漆，以改善勞動(dòng)條件，提高噴漆的質(zhì)量和效率。近些年，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)以及傳感技術(shù)等在機(jī)械手中越來越多的應(yīng)用，工業(yè)機(jī)械手已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要因素。1.2機(jī)械手的應(yīng)用意義

在機(jī)械工業(yè)中，機(jī)械手的應(yīng)用意義可以概括如下： 1.可以提高生產(chǎn)過程的自動(dòng)化程度

應(yīng)用機(jī)械手，有利于提高材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動(dòng)化程度，從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。

2.可以改善勞動(dòng)條件、避免人身事故在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場(chǎng)合中，用人手直接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的。而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全地完成作業(yè)，大大地改善了工人的勞動(dòng)條件。在一些動(dòng)作簡(jiǎn)單但又重復(fù)作業(yè)的操作中，以機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。3.可以減少人力，便于有節(jié)奏地生產(chǎn) 應(yīng)用機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個(gè)側(cè)面，同時(shí)由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)地工作，這是減少人力的另一個(gè)側(cè)面。因此，在自動(dòng)化機(jī)床和綜合加工自動(dòng)生產(chǎn)線上，目前幾乎都設(shè)有機(jī)械手，以減少人力和更準(zhǔn)確地控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏地進(jìn)行生產(chǎn)。

綜上所述，有效地應(yīng)用機(jī)械手是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢(shì)。1.3.3機(jī)械手的發(fā)展概況與發(fā)展趨勢(shì)

1.3機(jī)械手的發(fā)展概況

專用機(jī)械手經(jīng)過幾十年的發(fā)展，如今已進(jìn)入以通用機(jī)械手為標(biāo)志的時(shí)代。由于通用機(jī)械手的應(yīng)用和發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)了智能機(jī)器人的研制。智能機(jī)器人涉及的知識(shí)內(nèi)容，不僅包括一般的機(jī)械、液壓、氣動(dòng)等基礎(chǔ)知識(shí)，而且還應(yīng)用一些電子技術(shù)、電視技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、無線電控制、仿生學(xué)和假肢工藝等，因此它是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的新技術(shù)。目前國內(nèi)外對(duì)發(fā)展這一新技術(shù)都很重視，幾十年來，這項(xiàng)技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計(jì)在不斷地修改，品種在不斷地增加，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地?cái)U(kuò)大。

早在40年代，隨著原子能工業(yè)的發(fā)展，已出現(xiàn)了模擬關(guān)節(jié)式的第一代機(jī)械手。50～60年代即制成了傳送和裝卸工件的通用機(jī)械手和數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。這種機(jī)械手也稱第二代機(jī)械手。如尤尼曼特(Unimate)機(jī)械手即屬于這種類型。60～70年代，又相繼把通用機(jī)械手用于汽車車身的點(diǎn)焊和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)線上，亦即是第二代機(jī)械手這一新技術(shù)進(jìn)入了應(yīng)用階段。80-90年代，裝配機(jī)械手處于鼎盛時(shí)期，尤其是日本。

90年代機(jī)械手在特殊用途上有較大的發(fā)展，除了在工業(yè)上廣泛應(yīng)用外，農(nóng)、林、礦業(yè)、航天、海洋、文娛、體育、醫(yī)療、服務(wù)業(yè)、軍事領(lǐng)域上有較大的應(yīng)用。90年代以后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展，機(jī)械手技術(shù)也得到飛速的多元化發(fā)展。

總之，目前機(jī)械手的主要經(jīng)歷分為三代：

第一代機(jī)械手主要是靠人工進(jìn)行控制，控制方式為開環(huán)式，沒有識(shí)別能力；改進(jìn)的方向主要是將低成本和提高精度；第二代機(jī)械手設(shè)有電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把接收到的信息反饋，使機(jī)械手具有感覺機(jī)能；第三代機(jī)械手能獨(dú)立完成工作過程中的任務(wù)。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing System)和柔性制造單元FMC(Flexible Manufacturing Cell)中重要一環(huán)。

1.4機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)

目前國內(nèi)工業(yè)機(jī)械于主要用于機(jī)床加工、鑄鍛、熱處理等方面，數(shù)量、品種、性能方面都不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。

因此，國內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大機(jī)械手應(yīng)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄鍛、熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)條件。在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)地發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合式機(jī)械手等。

將機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，如伸縮、擺動(dòng)、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)，以及適于不同類型的夾緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不用的典型部件，即可組成各種不同用途的機(jī)械手。既便于設(shè)計(jì)制造，又便于改換工作，擴(kuò)大了應(yīng)用的范圍。同時(shí)要提高精度，減少?zèng)_擊，定位精確，以更好地發(fā)揮機(jī)械手的作用。此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺、視覺等性能地機(jī)械手，并考慮于計(jì)算機(jī)聯(lián)用，逐步成為整個(gè)機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個(gè)基本單元。

在國外機(jī)械制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快。目前主要用于機(jī)床、模鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)中，它可按照事先制定的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，但是還不具備任何傳感反饋能力，不能應(yīng)付外界的變化。如發(fā)生某些偏離時(shí)，就將引起零部件甚至機(jī)械手本身的損壞。為此，國外機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)是大力研制具有某些智能的機(jī)械手，使其擁有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，做出相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍些偏差時(shí)，即能更正，并自行檢測(cè)，重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能。

視覺功能即在機(jī)械手上安裝有電視照相機(jī)和光學(xué)測(cè)距儀（即距離傳感器）以及衛(wèi)星計(jì)算機(jī)。工作時(shí)，電視照相機(jī)將物體形象變成視頻信號(hào)，然后傳送給計(jì)算機(jī)，以便分析物體的種類、大小、顏色和方位，并發(fā)出指令控制機(jī)械手進(jìn)行工作。觸覺功能即在機(jī)械手上安裝有觸覺反饋控制裝置。工作時(shí)機(jī)械手先伸出手指尋找工件，通過裝在手指內(nèi)的壓力敏感元件產(chǎn)生觸感作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小可通過裝在手指內(nèi)側(cè)的壓力敏感元件來控制，達(dá)到自動(dòng)調(diào)整握力的大小?？傊?，隨著傳感技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手的裝配作業(yè)的能力將進(jìn)一步提高。到1995年，全世界約有50%的汽車由機(jī)械手裝配。

現(xiàn)今機(jī)械手的發(fā)展更主要的是將機(jī)械手和柔性制造系統(tǒng)以及柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。1.5 PLC概況及在機(jī)械手中的應(yīng)用 1.可編程序控制器的應(yīng)用和發(fā)展概況

可編程序控制器（programmable controller），現(xiàn)在一般簡(jiǎn)稱為PLC（programmable logic controller），它是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通 信網(wǎng)絡(luò)技發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。以其顯著的優(yōu)點(diǎn)在冶金、化工、交通、電力等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一。在可編程序控制器問世以前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是繼電器控制占主導(dǎo)地位。傳統(tǒng)的繼電器控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于掌握、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用甚廣。但是控制裝置體積大、動(dòng)作速度較慢、耗電較多、功能少，特別是由于它靠硬件連線構(gòu)成系統(tǒng)，接線繁雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或控制對(duì)象改變時(shí)，原有的接線刻控制盤（柜）就必須隨之改變或更換，通用性和靈活性較差 2.PLC的應(yīng)用概況

PLC的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣，并在迅速擴(kuò)大，對(duì)于而今的PLC幾乎可以說凡是需要控制系統(tǒng)存在的地方就需要PLC，尤其近幾年來PLC的性價(jià)比不斷提高已被廣泛應(yīng)用在冶金、機(jī)械、石油、化工、輕功、電力等各行業(yè)。按PLC的控制類型，其應(yīng)用大致可分為以下幾個(gè)方面。1）.用于邏輯控制

這是PLC最基本，也是最廣泛的應(yīng)用方面。用PLC取代繼電器控制和順序控制器控制。例如機(jī)床的電氣控制、包裝機(jī)械的控制、自動(dòng)電梯控制等。2）.用于模擬量控制

PLC通過模擬量I/O模塊，可實(shí)現(xiàn)模擬量和數(shù)字量之間轉(zhuǎn)換，并對(duì)模擬量控制。3）.用于機(jī)械加工中的數(shù)字控制

現(xiàn)代PLC具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理功能，它可以與機(jī)械加工中的數(shù)字控制（NC）及計(jì)算機(jī)控制（CNC）緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制。4）.用于工業(yè)機(jī)器人控制 5）.用于多層分布式控制系統(tǒng)

高功能的PLC具有較強(qiáng)的通信聯(lián)通能力，可實(shí)現(xiàn)PLC與PLC之間、PLC與遠(yuǎn)程I/O之間、PLC與上位機(jī)之間的通信。從而形成多層分布式控制系統(tǒng)或工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。3.PLC的特點(diǎn)

1）.可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)

PLC能在惡劣的環(huán)境如電磁干擾、電源電壓波動(dòng)、機(jī)械振動(dòng)、溫度變化等中可靠地工作，PLC的平均無故障間隔時(shí)間高，日本三菱公司的F1系列PLC平均無故障時(shí)間間隔長達(dá)30萬h，這是一般微機(jī)所不能比擬的。2）.控制系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng) 由于PLC是采用軟件編程來實(shí)現(xiàn)控制功能，對(duì)同一控制對(duì)象，當(dāng)控制要求改變需改變控制系統(tǒng)的功能時(shí)，不必改變PLC的硬件設(shè)備，只需相應(yīng)改變軟件程序。3

自上世紀(jì)六十年代，機(jī)械手被實(shí)現(xiàn)為一種產(chǎn)品后，對(duì)它的開發(fā)應(yīng)用也在不斷發(fā)展，利用機(jī)械手搬運(yùn)物體、裝配、切割、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛?，F(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用在了機(jī)械制造、冶金、化工、電力、采礦、建材、輕工、食品、環(huán)保等各行各業(yè)之中。比如：最典型的發(fā)展是生產(chǎn)者將此產(chǎn)品大量應(yīng)用于衛(wèi)生行業(yè)（全自動(dòng)生化分析儀），從而實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)生檢驗(yàn)中急需短時(shí)間、大量樣品數(shù)據(jù)的要求，但在衛(wèi)生領(lǐng)域的機(jī)械手因采用樣品加單一酶試劑顯色法，且采用濾光片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，造成試劑價(jià)格昂貴，限制了產(chǎn)品市場(chǎng)的發(fā)展。隨著技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械手的設(shè)計(jì)已經(jīng)實(shí)破了單一試劑、加熱及濾光片的束縛。隨著社會(huì)的快速發(fā)展，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械手的要求將越來越高，其技術(shù)也越來越成熟。

機(jī)械手是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對(duì)象。機(jī)械手可以完成許多工作，如搬物、裝配、切割、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛。應(yīng)用PLC控制機(jī)械手實(shí)現(xiàn)各種規(guī)定的工序動(dòng)作，可以簡(jiǎn)化控制線路，節(jié)省成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。圖1 是機(jī)械手搬運(yùn)物品示意圖。

圖1 機(jī)械手搬物示意圖

圖中機(jī)械手的任務(wù)是將傳送帶A上的物品搬運(yùn)到傳送帶B。為使機(jī)械手動(dòng)作準(zhǔn)確，在機(jī)械手的極限位置安裝了限位開關(guān)SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5，對(duì)機(jī)械手分別進(jìn)行抓緊、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、上升、下降動(dòng)作的限位，并發(fā)出動(dòng)作到位的輸入信號(hào)。傳送帶A上裝有光電開關(guān)SP，用于檢測(cè)傳送帶A上物品是否到位。機(jī)械手的起、停由圖中的起動(dòng)按鈕SB1、停止按鈕SB2控制。

傳送帶A、B由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。機(jī)械手的上、下、左、右、抓緊、放松等動(dòng)作由液壓驅(qū)動(dòng)，并分別由六個(gè)電磁閥來控制。2 機(jī)械手的動(dòng)作流程

傳送帶B處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，故不需要用PLC控制。機(jī)械手及傳送帶C 順序動(dòng)作的要求是：

1)按下起動(dòng)按鈕SB1時(shí)，機(jī)械手系統(tǒng)工作。首先上升電磁閥通電，手臂上升，至上升限位開關(guān)動(dòng)作；

2)左轉(zhuǎn)電磁閥通電，手臂左轉(zhuǎn)，至左轉(zhuǎn)限位開關(guān)動(dòng)作； 3)下降電磁閥通電，手臂下降，至下降限位開關(guān)動(dòng)作；

4)啟動(dòng)傳送帶A運(yùn)行，由光電開關(guān)SP檢測(cè)傳送帶A上有無物品送來，若檢測(cè)到物品，則抓緊電磁閥通電，機(jī)械手抓緊，至抓緊限位開關(guān)動(dòng)作； 5)手臂再次上升，至上升限位開關(guān)再次動(dòng)作；

6)右轉(zhuǎn)電磁閥通電，手臂右轉(zhuǎn)，至右轉(zhuǎn)限位開關(guān)動(dòng)作； 7)手臂再次下降，至下降限位開關(guān)再次動(dòng)作；

8)放松電磁閥通電，機(jī)械手松開手爪，經(jīng)延時(shí)2秒后，完成一次搬運(yùn)任務(wù)，然后重復(fù)循環(huán)以上過程。

9)按下停止按鈕SB2或斷電時(shí)，機(jī)械手停止在現(xiàn)行工步上，重新起動(dòng)時(shí)，機(jī)械手按停止前的動(dòng)作繼續(xù)工作。根據(jù)對(duì)機(jī)械手的順序動(dòng)作要求，可以畫出時(shí)序圖如圖2所示。由時(shí)序圖可作出圖3所示的機(jī)械手動(dòng)作流程圖。

圖2 機(jī)械手佛那故作布序圖

圖3 機(jī)械手動(dòng)作流程圖 PLC選型及其I/O點(diǎn)編號(hào)分配 3.1 PLC的選型

由于機(jī)械手系統(tǒng)的輸入/輸出接點(diǎn)少，要求電氣控制部分體積小，成本低，并能夠用計(jì)算機(jī)對(duì)PLC進(jìn)行監(jiān)控和管理，故選用日本OMRON（立石）公司生產(chǎn)的多功能小型C20P主機(jī)。該機(jī)輸入點(diǎn)為12，輸出點(diǎn)為8。內(nèi)部主要有：136個(gè)輔助繼電器、16個(gè)特殊功能繼電器、160個(gè)保持繼電器、8個(gè)暫存繼電器、48個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器、64個(gè)16位數(shù)據(jù)存貯器。3.2 I/O點(diǎn)編號(hào)分配

根據(jù)圖3所示的機(jī)械手動(dòng)作流程圖，可以確定電氣控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)分配，如表1所示。

表1 機(jī)械手控制I/O分配表

根據(jù)圖3流程圖和表1的I/O分配表，可以編制出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖4所示。

圖4 機(jī)械手狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 4 編程及程序運(yùn)行 4.1 用步進(jìn)指令編程

根據(jù)圖4狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，編制的步進(jìn)梯形圖程序如圖5所示。

圖5中，“全部輸出禁止”部分的作用是在停止時(shí)禁止全部輸出，使機(jī)械手停止在現(xiàn)行的工步上；重新起動(dòng)時(shí)又能從停止前的工步繼續(xù)動(dòng)作。

在狀態(tài)由HR010轉(zhuǎn)移至HR000的條件中，增加了保持繼電器的常閉觸點(diǎn)，其作用是：當(dāng)機(jī)械手工作在某一中間工步時(shí)，若 PLC斷電或停止運(yùn)行，機(jī)械手停止在中間工步上。PLC復(fù)電或重新投入運(yùn)行后，由于保持繼電器HR具有狀態(tài)斷電保護(hù)的功能，因此在重新起動(dòng)時(shí)，中有某一個(gè)是斷開的，使得HR000不能置位，機(jī)械手只能從停止前被置位的保持繼電器的后續(xù)工步繼續(xù)動(dòng)作。4.2 程序運(yùn)行

按下起動(dòng)按鈕SB1，輸入點(diǎn)0000為ON,則作為互鎖條件的輔助繼電器1000為ON，互鎖指令I(lǐng)L接通，IL與ILC之間的線圈正常工作，“全部輸出禁止”解除。若(抓圖1)常閉觸點(diǎn)都為ON，保持繼電器HR000接通，輸出點(diǎn)0503使上升電磁閥得電，手臂上升。當(dāng)手臂上升到位時(shí)，上升限位開關(guān)使輸入點(diǎn)0005閉合，保持繼電器HR001 接通，HR000復(fù)位，輸出點(diǎn)0501使左轉(zhuǎn)電磁閥得電，手臂左轉(zhuǎn)。......以后每當(dāng)一步動(dòng)作到位，限位條件滿足時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)移，進(jìn)行下一工步動(dòng)作。當(dāng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到HR008為ON時(shí)，輸出點(diǎn)0506使放松電磁閥得電，機(jī)械手放松，同時(shí)定時(shí)器TIM00計(jì)時(shí)。當(dāng)計(jì)時(shí)2秒到，狀態(tài)又轉(zhuǎn)移到HR000，程序又重新從第一工步開始循環(huán)。

停止時(shí)，按下停止按鈕SB2，0001斷開，輔助繼電器1000為OFF，互鎖指令斷開，全部輸出被禁止，但各保持繼電器的狀態(tài)是斷電保護(hù)的，機(jī)械手停在現(xiàn)行的工步上。當(dāng)重新按起動(dòng)按鈕時(shí)，互鎖指令接通，停止前的輸出被恢復(fù)，機(jī)械手繼續(xù)在停止前某保持繼電器為ON的工步動(dòng)作。5 結(jié)束語

本文介紹了日本OMRON公司生產(chǎn)的C系列P型小型多功能PLC在機(jī)械手步進(jìn)控制中的設(shè)計(jì)應(yīng)用。說明了機(jī)械手的動(dòng)作原理，設(shè)計(jì)要求，程序設(shè)計(jì)方法。本文介紹的程序已在實(shí)際生產(chǎn)中獲得了成功的應(yīng)用。

第五篇：傳送帶工業(yè)機(jī)械手的PLC控制課程設(shè)計(jì)

工業(yè)機(jī)械手的PLC控制

一、課題概述（1）機(jī)械手作用

工業(yè)機(jī)械手的任務(wù)是搬運(yùn)物品，要求它將傳送帶A上的物品搬運(yùn)到傳送帶B上，由于傳送帶A、B都按規(guī)定的方向和規(guī)律運(yùn)行，故可將物品春送到指定位置.傳送帶A為步進(jìn)式傳送，每當(dāng)機(jī)械手從傳送帶A上取走一個(gè)物品時(shí)，該傳送帶向前步進(jìn)一段距離，將下一個(gè)物品傳送到位，以便機(jī)械手在下一個(gè)工作循環(huán)取走物品。機(jī)械手按照規(guī)定的動(dòng)作，將傳送帶A上的物品搬運(yùn)到傳送帶B上。傳送帶B是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的。（2）機(jī)械手操作流程

工業(yè)機(jī)械手工作流程如圖所示，其工作過程說明如下：

三、方案設(shè)計(jì)與論證

用三菱FX軟件編寫程序，畫出SFC圖，編寫相應(yīng)的內(nèi)置梯形圖，寫入PLC，運(yùn)行監(jiān)控，按照輸入輸出模塊連接開關(guān)和二極管。通過按鍵開關(guān)，按照設(shè)計(jì)要求步驟控制程序步進(jìn)運(yùn)行，通過二極管發(fā)光表示機(jī)械手的電動(dòng)機(jī)控制。實(shí)現(xiàn)任務(wù)要求。

1、I/O地址

X0：?jiǎn)?dòng)按鈕 Y0: 機(jī)械手工作指示 X1：停止按鈕 Y1：傳送帶B X2:單步/連續(xù)控制開關(guān) Y2：傳送帶A X3：機(jī)械手下限位開關(guān) Y3：控制右旋 X4：機(jī)械手上限位開關(guān) Y4：控制左旋 X5: 機(jī)械手左旋限位開關(guān) Y5：機(jī)械手上升 X6: 機(jī)械手右旋限位開關(guān) Y6：機(jī)械手下降

X7: 機(jī)械手夾緊限位開關(guān) Y7：機(jī)械手夾緊/放松 X10:傳送帶A向前送物控制信號(hào) X11:機(jī)械手手動(dòng)上升 X12:機(jī)械手手動(dòng)下降 X13:機(jī)械手手動(dòng)右旋 X14:機(jī)械手手動(dòng)左旋

X15:機(jī)械手手動(dòng)夾緊/放松

2、系統(tǒng)的PLC I/O地址分配表

3、畫出PLC 的I/O硬件接線圖

4、指令表程序

5、梯形圖

四、上機(jī)調(diào)試程序（驗(yàn)證能否完成功能，寫出過程）操作步驟： 連動(dòng)部分：

1、按下X0（P01）啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B開始運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手從右下限位開始上升Y5(ZJ6)燈亮

2、按下X4(PS4), 機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手開始左旋Y4(ZJ5)燈亮

3、按下X5(PS5), 機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手開始下降Y6(ZJ7)燈亮

4、按下X3(PS3)、X10(TD), 機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，傳送帶A啟動(dòng)Y2(ZJ3)燈亮

5、按下X7（HL2），機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手上升Y5(ZJ6)燈亮

6、按下X4(PS4), 機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手開始右旋Y3(ZJ4)燈亮

7、按下X6（HL1）, 機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手開始下降Y6(ZJ7)燈亮

8、按下X3(PS3), Y0機(jī)械手工作指示(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手開始抓物Y7(TL4)燈亮 點(diǎn)動(dòng)部分：

1、按下X2（PS2）、X0（P01）、X11（P02），機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手上升Y5(ZJ6)燈亮

2、按下X14（P05），機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手開始左旋Y4(ZJ5)燈亮

3、按下X12（P03），機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手開始下降Y6(ZJ7)燈亮

4、按下X10（TD），機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，傳送帶A啟動(dòng)Y2(ZJ3)燈亮

5、按下X15（P06），機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手開始抓物Y7(TL4)燈亮

6、按下X11（P02），機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手上升Y5(ZJ6)燈亮

7、按下X13（P04），機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手開始右旋Y3(ZJ4)燈亮

8、按下X12（P03），機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手開始下降Y6(ZJ7)燈亮

五、結(jié)論與心得（設(shè)計(jì)中遇到的問題，如何解決的，有何收獲）

我們持續(xù)一周的關(guān)于工業(yè)機(jī)械手的PLC控制的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束了，通過此次PLC程序設(shè)計(jì)實(shí)踐,我實(shí)在是獲益不淺!PLC是今年剛接觸的一門新課，剛開始對(duì)這門課程很感興趣，可是學(xué)起來的時(shí)候感覺有點(diǎn)難度，所以學(xué)起來有點(diǎn)畏懼感，以致沒怎么學(xué)好！每次上實(shí)驗(yàn)課的時(shí)候，雖然都是嘗試著去操作，可還是只會(huì)簡(jiǎn)單的輸入程序。我知道PLC程序設(shè)計(jì)是一門重要的基礎(chǔ)課程，是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫原理和軟件工程等后繼課程的基礎(chǔ)。適用于大型系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的開發(fā)。而此次課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新月異，當(dāng)今PLC應(yīng)用在生產(chǎn)生活中可以說得是無處不在，因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握PLC技術(shù)是十分重要的，例如，這次的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容是工業(yè)機(jī)械手的PLC控制設(shè)計(jì)。通過這次實(shí)訓(xùn)，我了解到了很多關(guān)于PLC程序設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，如：工業(yè)機(jī)械手的PLC控制，這就是PLC的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，在這次的實(shí)訓(xùn)中，利用PLC相關(guān)知識(shí)，將工業(yè)機(jī)械手PLC的硬件圖、IO表、流程圖以及梯形圖編輯出來，然后在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行模擬，讓我們目睹了這一模擬過程，使我們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到PLC的重要性。雖然在這次實(shí)訓(xùn)過程中我也遇到了很多難題。但在通過查閱資料，以及向同學(xué)請(qǐng)教后，也終于成功的運(yùn)行了課程設(shè)計(jì)所要求的程序。有許多東西，許多事，不是想像中的那么容易，不去實(shí)踐，永遠(yuǎn)也不會(huì)有提高，尤其是學(xué)習(xí)PLC上。當(dāng)然，我也學(xué)到了很多關(guān)于步進(jìn)順控指令系統(tǒng)中畫SFC圖，梯形圖和調(diào)試的小技巧。如：在加停止按鈕時(shí)要實(shí)現(xiàn)任何工作狀態(tài)下都可以停止的功能則可以在主干路或則在輸出線圈前串聯(lián)一個(gè)X1常閉觸點(diǎn)，那么任何時(shí)候按下X1則會(huì)使常閉斷開，從而使?fàn)顟B(tài)斷開。還有調(diào)試時(shí)為了便于觀察現(xiàn)象和快速走完全程觀察總體結(jié)構(gòu)是否正確，可以將狀態(tài)圖中的定時(shí)器數(shù)值定為3秒左右，時(shí)間太長會(huì)浪費(fèi)太多時(shí)間，太短則效果不明顯誤以為沒有動(dòng)作。還有在試驗(yàn)?zāi)M前先列出I/O表及操作步驟與現(xiàn)象，在實(shí)驗(yàn)時(shí)一步步操作驗(yàn)證猜想是否一致，若不一致在檢查錯(cuò)誤排錯(cuò)，這樣思路清晰也會(huì)更節(jié)省時(shí)間等等。同時(shí)，在這次課程設(shè)計(jì)的過程中，我認(rèn)識(shí)到學(xué)好PLC要重視實(shí)踐操作，不僅僅是學(xué)習(xí)PLC程序設(shè)計(jì)，還是其它的課程設(shè)計(jì)，以及其它方面的知識(shí)都要重在實(shí)踐，不能只是學(xué)習(xí)和重視書本上的理論知識(shí)，所以日后在學(xué)習(xí)過程中，我會(huì)更加注視實(shí)踐操作，使自己更好地學(xué)好PLC這門課程.六、參考文獻(xiàn)

1．電氣控制與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)（第2版）郁漢琪

2．百度文庫

3．三菱FX系列可編程控制器