第一篇：機(jī)械手運(yùn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)電系畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

（二）指導(dǎo)教師：張國(guó)同

一、設(shè)計(jì)題目機(jī)械手運(yùn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（二）二、設(shè)計(jì)目標(biāo)

1）掌握機(jī)械手動(dòng)作流程。

2）以PLC為系統(tǒng)控制核心

3）掌握正確選擇PLC的方法

4）掌握電氣控制元件的選擇與計(jì)算方法。

3）掌握液壓元件選擇與應(yīng)用。

三、設(shè)計(jì)內(nèi)容

機(jī)械手由液壓元件驅(qū)動(dòng)，左，右運(yùn)行采用雙伸出桿液壓缸。機(jī)械手的基本動(dòng)作： 機(jī)械手原位→下降→抓物→上升→右行→下降→放物→上升→左行→到原位結(jié)束。

1）選擇正確的電氣控制器件

2）選擇正確的液壓元件（包括液壓泵和電機(jī)型號(hào)）。

3）有各步的工作狀態(tài)指示。

4）有必要的電、液保護(hù)和聯(lián)鎖。

5）繪制電氣控制原理圖和液壓原理圖。

6）繪制元件安裝布置圖。

7）繪制接線圖、控制方框圖、控制流程圖。

四、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)格式要求（15000字以上）。以機(jī)電系畢業(yè)設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)。

1）設(shè)計(jì)題目

2）控制原理說(shuō)明設(shè)計(jì)方案論證

3）主要器件選擇依據(jù)與計(jì)算

4）元件明細(xì)表

5）設(shè)計(jì)總結(jié)及改進(jìn)意見(jiàn)

6）主要參考資料

五、參考文獻(xiàn)

工廠電氣控制技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社 主編方承遠(yuǎn)

工廠電氣控制設(shè)備機(jī)械工業(yè)出版社 主編許廖

機(jī)床電氣控制技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社 主編王炳實(shí)

可編程序控制器的應(yīng)用技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社 主編 王兆義

可編程序控制器的原理及程序設(shè)計(jì)電子工業(yè)出版社 主編崔亞軍

第二篇：基于plc機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

基于plc機(jī)械手控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì) 課題背景及研究意義

機(jī)械手是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對(duì)象。近年來(lái)隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展機(jī)械手逐漸成為一門新興學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。機(jī)械手廣泛地應(yīng)用與鍛壓、沖壓、鍛造、焊接、裝配、機(jī)加、噴漆、熱處理等各個(gè)行業(yè)。特別是在笨重、高溫、有毒、危險(xiǎn)、放射性、多粉塵等惡劣的勞動(dòng)環(huán)境中，機(jī)械手由于其顯著的優(yōu)點(diǎn)而受到特別重視?？傊瑱C(jī)械手是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的一個(gè)重要手段。國(guó)內(nèi)外都十分重視它的應(yīng)用和發(fā)展。

可編程序控制器（PLC)是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)工業(yè)控制裝置。隨著微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC在硬件配置、軟件編程、通訊聯(lián)網(wǎng)功能以及模擬量控制等方面均取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，已經(jīng)成為工廠自動(dòng)化的標(biāo)準(zhǔn)配置之一。

由于自動(dòng)化可以節(jié)省大量的人力、物力等，而PLC也具有其他控制方式所不具有的特殊優(yōu)越性，如通用性好、實(shí)用性強(qiáng)、硬件配套齊全、編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)，因此工業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用PLC。機(jī)械手在美國(guó)、加拿大等國(guó)家應(yīng)用較多，如用果實(shí)采摘機(jī)械手來(lái)摘果實(shí)、裝配生產(chǎn)線上應(yīng)用智能機(jī)器人等。我國(guó)自動(dòng)化水平本身比較低，因此用PLC來(lái)控制的機(jī)械手還比較少。本次課題設(shè)計(jì)的機(jī)械手就是通過(guò)PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的。通過(guò)此次設(shè)計(jì)可以更進(jìn)一步學(xué)習(xí)PLC的相關(guān)知識(shí)，了解世界先進(jìn)水平，盡可能多的應(yīng)用于實(shí)踐。

組態(tài)王是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft的各種32位Windows平臺(tái)上運(yùn)行，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫(huà)顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問(wèn)題的方案，在自動(dòng)化領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)通過(guò)組態(tài)軟件對(duì)機(jī)械手進(jìn)行監(jiān)控，將機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行了動(dòng)畫(huà)顯示，使機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程更加形象化。機(jī)械手

2.1 機(jī)械手介紹

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。

2.2機(jī)械手的分類

機(jī)械手主要由手部和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。手部是用來(lái)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(lái)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(méi)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)械手是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來(lái)的一門新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。

2.3機(jī)械手的特點(diǎn)

機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)、不知疲勞、不怕危險(xiǎn)、抓舉重物的力量比人手大等特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多部門的重視，并越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用，例如：

1.機(jī)床加工工件的裝卸，特別是在自動(dòng)化車床、組合機(jī)床上使用較為普遍。

2.在裝配作業(yè)中應(yīng)用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來(lái)裝配印制電路板，在機(jī)械行業(yè)中它可以用來(lái)組裝零部件。

3.可在勞動(dòng)條件差，單調(diào)重復(fù)易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動(dòng)。

4.可在危險(xiǎn)場(chǎng)合下工作，如軍工品的裝卸、危險(xiǎn)品及有害物的搬運(yùn)等。

5.宇宙及海洋的開(kāi)發(fā)。

6.軍事工程及生物醫(yī)學(xué)方面的研究和試驗(yàn)。

2.4 機(jī)械手的構(gòu)成

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(lái)夾緊和松開(kāi)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。簡(jiǎn)單的機(jī)械手可以沒(méi)有手腕。支柱用來(lái)支撐手臂，也可以根據(jù)需要做成移動(dòng)。

2.傳動(dòng)系統(tǒng) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作要由傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)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(kāi)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 機(jī)械手控制方式的選擇

3.1 控制方式的分類

傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)備自動(dòng)控制主要由繼電器或分立的電子線路來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種控制方式投資相對(duì)少一些，目前僅在一些舊式的、簡(jiǎn)單的工業(yè)設(shè)備中還有一定市場(chǎng)，但該控制方式卻有以下致命缺陷：

(1)僅適合于簡(jiǎn)單的邏輯控制；

(2)僅適合特殊的工程項(xiàng)目，而沒(méi)有通用性；

(3)沒(méi)有改動(dòng)和優(yōu)化的可能性。伴隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的迅速發(fā)展，我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域的自動(dòng)化已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了從繼電器控制到計(jì)算機(jī)控制的轉(zhuǎn)變，計(jì)算機(jī)控制方式具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：

(1)硬件上至少有一個(gè)微處理器；

(2)通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)控制思想。

目前，工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域比較典型的控制方式有：

(1)可編程序邏輯控制器（PLC）；

(2)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）；

(3)集散控制系統(tǒng)（DCS）。

3.2 PLC與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）和集散控制系統(tǒng)（DCS）的比較及選型

1.各自技術(shù)發(fā)展的起源

計(jì)算機(jī)是為了滿足快速大量數(shù)據(jù)處理要求的設(shè)備。硬件結(jié)構(gòu)方面，總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高，兼容性強(qiáng)，軟件資源豐富，特別是有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，故對(duì)要求快速、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、模型復(fù)雜和計(jì)算工作量大的工業(yè)對(duì)象的控制占有優(yōu)勢(shì)。

集散系統(tǒng)從工業(yè)自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)發(fā)展到以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為中心的集散系統(tǒng)，所以其在模擬量處理、回路調(diào)節(jié)方面具有一定優(yōu)勢(shì)，初期主要用在連續(xù)過(guò)程控制，側(cè)重回路調(diào)節(jié)功能。PLC是由繼電器邏輯系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)，主要應(yīng)用在工序控制上，初期主要是代替繼電器控制系統(tǒng)，側(cè)重于開(kāi)關(guān)量順序控制方面。

近年來(lái)隨著微電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)等的發(fā)展，PLC在技術(shù)和功能上發(fā)生了飛躍。在初期邏輯運(yùn)算的基礎(chǔ)上，增加了數(shù)值運(yùn)算、閉環(huán)調(diào)節(jié)等功能，增加了模擬量和PID調(diào)節(jié)等功能模塊；運(yùn)算速度提高，CPU的能力趕上了工業(yè)控制計(jì)算機(jī)；通信能力的提高發(fā)展了多種局部總線和網(wǎng)絡(luò)(LAN)，因而也可構(gòu)成為一個(gè)集散系統(tǒng)。特別是個(gè)人計(jì)算機(jī)也被吸收到PLC系統(tǒng)中。PLC在過(guò)程控制的發(fā)展將是一智能變送器和現(xiàn)場(chǎng)總線，暨向下拓展功能，開(kāi)放總線。

2.相同點(diǎn) 在微電子技術(shù)發(fā)展的背景下，從硬件的角度來(lái)看，PLC、工業(yè)計(jì)算機(jī)、集散系統(tǒng)(DCS)之間的差別正在縮小，都將由類似的一些微電子元件、微處理器、大容量半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和I/O模件組成。編程方面也有很多相同點(diǎn)。

3.不同點(diǎn)由于PLC和計(jì)算機(jī)屬于兩類產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展都形成了自身的裝置特點(diǎn)和軟件工具，實(shí)際上它們的區(qū)別仍然存在。

PLC用編程器或計(jì)算機(jī)編程，編程語(yǔ)言是梯形圖、功能塊圖、順序功能表圖和指令表等。集散系統(tǒng)自身或用計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)形成組態(tài)構(gòu)成開(kāi)發(fā)系統(tǒng)環(huán)境。

特別需要提出的是，PLC與STD總線工控機(jī)的區(qū)別，無(wú)論從維修、安裝和模件功能都很相似。PLC更適用于黑模式下運(yùn)行，但在線運(yùn)行時(shí)若要進(jìn)行較大的程序修改，其能力略遜于STD工控機(jī)，但是從開(kāi)關(guān)量控制而言，PLC的性能優(yōu)于STD工控機(jī)。

總的來(lái)說(shuō)，在選擇控制器時(shí)，首先要從工程要求、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)性等方面考慮。沒(méi)有哪種控制器是絕對(duì)完善的，也沒(méi)有哪種產(chǎn)品絕對(duì)差，只能說(shuō)根據(jù)不同的環(huán)境選擇更適用的產(chǎn)品。

本章小結(jié)

本章主要介紹了機(jī)械手的來(lái)源、研究背景及研究意義，機(jī)械手的分類、特點(diǎn)。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。機(jī)械手的控制方式可以有多種，本文主要研究通過(guò)PLC來(lái)控制機(jī)械手。

第三篇：搬運(yùn)機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

搬運(yùn)機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

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(lái)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(guò)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(kāi)關(guān)(SQ1---SQ9)產(chǎn)生的通斷信號(hào)傳輸?shù)絇LC控制器，通過(guò)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(lái)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(guò)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(lái)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

ABSTRACT With the popularity of industrial automation and development, the demand for year-on-year increase of controller, handling the application of robot gradually popularity, mainly in the automotive, electronic, mechanical processing, food, 1

第四篇：關(guān)于研發(fā)機(jī)械手編程控制系統(tǒng)申請(qǐng)報(bào)告

關(guān)于研發(fā)機(jī)械手編程控制系統(tǒng)

申請(qǐng)報(bào)告

編制：

日期：2011年6月8日星期三

目 錄

前 言

機(jī)械手：mechanical hand，也被稱為自動(dòng)手，auto hand 機(jī)械手是模仿人的手部和臂的某些動(dòng)作功能，按固定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)物件和操作工具的自動(dòng)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(lái)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(lái)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(méi)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。

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，增加了工人們勞動(dòng)強(qiáng)度，甚至危及生命。機(jī)械手就是在這種條件下誕生的，機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中的傳統(tǒng)的任務(wù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是機(jī)器人的關(guān)鍵部件之一。它特別是在高溫、高壓、多粉塵、易燃、易爆、放射性等惡劣環(huán)境中，以及笨重、單調(diào)、頻繁的操作中代替人作業(yè)。機(jī)械手雖然目前還不如然手那樣靈活，但它具有不斷重復(fù)工作和勞支，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，抓舉重物的力量比人手力大的特點(diǎn)，因此獲得日益廣泛的應(yīng)用。

機(jī)械手是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置。隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來(lái)的一門新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。在現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)械手被廣泛的動(dòng)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。

結(jié) 論

研發(fā)設(shè)計(jì)機(jī)械手主要應(yīng)用于機(jī)床加工生產(chǎn)，貨物、工具調(diào)運(yùn)等生產(chǎn)場(chǎng)合。機(jī)械手采用PLC控制，體積小，重量輕，控制方式靈活，可靠性高，操作簡(jiǎn)單，維修容易。使用該機(jī)械手代替人工搬運(yùn)工件，既安全，又準(zhǔn)確，不但提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，還保證了工件的質(zhì)量，并降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

可編程控制器PLC以其豐富的I/O接口模塊、高可靠性，可以在機(jī)械手的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中起到了十分重要的作用?？梢杂行У靥岣呔幊炭刂葡到y(tǒng)的抗干擾能力，并可進(jìn)行精確的控制，取得了良好的效果。

隨著機(jī)械手應(yīng)用的普及，機(jī)械手向著專用化，機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化的方向發(fā)展，機(jī)械手的動(dòng)作更加靈活多樣，其控制方式也在向著多元化的方向發(fā)展，在PLC控制的過(guò)程中，還有許多問(wèn)題需要解決，PLC在機(jī)械手開(kāi)發(fā)中的開(kāi)發(fā)應(yīng)用還有很大的空間。

綜上所述，研發(fā)機(jī)械手編程控制系統(tǒng)是必然趨勢(shì),為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)研發(fā)項(xiàng)目勢(shì)在必行，請(qǐng)求給予批準(zhǔn)研發(fā)為盼。

商祺！

第五篇：基于PLC和組態(tài)王的搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

基于PLC和組態(tài)王的搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

首先分析了搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)的要求，然后進(jìn)行了可編程控制器I / O點(diǎn)的分配、編寫(xiě)了PLC控制程序、繪制了原理圖;同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了PLC與上位計(jì)算機(jī)組態(tài)王軟件的通訊、設(shè)備的連接與配置、數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)造、圖形界面的設(shè)計(jì)和動(dòng)畫(huà)連接的建立等;最后運(yùn)行系統(tǒng)并調(diào)試成功。本設(shè)計(jì)利用工控組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)搬運(yùn)機(jī)械手的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控和管理，這對(duì)提高生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制水平有著重大的意義。

引言

隨著我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)日新月異，流水生產(chǎn)線已基本普及，人工搬運(yùn)或包裝貨物和產(chǎn)品不僅耗時(shí)費(fèi)力，而且在環(huán)境惡劣、無(wú)法作業(yè)的條件下依然動(dòng)用人工去作業(yè)已然不太現(xiàn)實(shí)。因此，傳統(tǒng)的工作方式必然不能適應(yīng)我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，自動(dòng)化生產(chǎn)模式則應(yīng)運(yùn)而生，而機(jī)械手自動(dòng)化控制的研究與應(yīng)用對(duì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)有著巨大的意義。

利用PLC 控制實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的精準(zhǔn)、快速地進(jìn)行貨物的搬運(yùn)、移動(dòng)、打包和分揀等繁瑣或有害人體的工作，勞動(dòng)強(qiáng)度得以大大減輕，生產(chǎn)的自動(dòng)化程度也得到大幅度提高，并且機(jī)械手完全可以代替人工在環(huán)境惡劣、工人無(wú)法作業(yè)或有特殊要求的場(chǎng)合完成既定的工作任務(wù)。因此，利用組態(tài)軟件可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、可視畫(huà)面同步和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)從而構(gòu)成一個(gè)集動(dòng)作控制、過(guò)程監(jiān)測(cè)與控制的網(wǎng)絡(luò)化、智能化、綜合化、組態(tài)化的機(jī)電一體化自動(dòng)控制，在我國(guó)現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展進(jìn)程中將起到巨大的推動(dòng)作用。系統(tǒng)的控制要求

搬運(yùn)機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)采用滾珠絲桿、滑桿、氣缸、氣夾等機(jī)械部件組成;電氣方面有步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、傳感器、開(kāi)關(guān)電源、電磁閥等電子器件組成。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示。

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圖1 搬運(yùn)機(jī)械手示意圖

機(jī)械手轉(zhuǎn)盤部分由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，升降和伸縮部分由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，夾緊部分由氣泵和電磁閥控制。

機(jī)械手的工作過(guò)程為: 從原點(diǎn)開(kāi)始，按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)初始化，氣夾正轉(zhuǎn)，到位后機(jī)械手下降，下降到底時(shí)，碰到下限位開(kāi)關(guān)，下降停止，同時(shí)機(jī)械手夾緊;夾緊后機(jī)械手上升，上升到頂時(shí)，碰到上限位開(kāi)關(guān)，上升停止;基座正轉(zhuǎn)，到位后機(jī)械手右移，右移到位時(shí)，碰到右限位開(kāi)關(guān)，右移停止;機(jī)械手下降，下降到底時(shí)，碰到下限位開(kāi)關(guān)，下降停止;同時(shí)氣夾電磁閥斷電，機(jī)械手放松，放松后，機(jī)械手上升，上升到頂時(shí)，碰到上限位開(kāi)關(guān)，上升停止;機(jī)械手開(kāi)始左移，左移到位時(shí)，碰到左限位開(kāi)關(guān)，左移停止，基座反轉(zhuǎn)，到位后回到原點(diǎn)位置。至此，機(jī)械手經(jīng)過(guò)12 步動(dòng)作完成了1 個(gè)動(dòng)作周期。系統(tǒng)的PLC 控制部分設(shè)計(jì)

2．1 PLC 輸入輸出點(diǎn)分配

2．1．1 控制系統(tǒng)輸入輸出

控制系統(tǒng)輸入輸出分配如表1 和表2 所示。

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表1 可編程序控制器(PLC)輸入點(diǎn)

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表2 可編程序控制器(PLC)輸出點(diǎn)

2．1．2 PLC 外部接線圖的設(shè)計(jì)

PLC 外部接線圖如圖2 所示;氣夾電機(jī)接線圖如圖3 所示;基座電機(jī)接線圖如圖4 所示

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圖2 PLC 外部接線圖 點(diǎn)擊圖片查看大圖

圖3 氣夾電機(jī)接線圖 點(diǎn)擊圖片查看大圖

圖4 基座電機(jī)接線圖

2．2 系統(tǒng)的順序功能圖

系統(tǒng)的順序功能圖如圖5 所示

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圖5 系統(tǒng)的順序功能圖 組態(tài)部分的設(shè)計(jì)

在本設(shè)計(jì)中，交通信號(hào)燈監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控軟件采用了北京亞控公司的Kingview6． 5 組態(tài)王軟件。

3．1 定義I /O 設(shè)備

首先雙擊工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“設(shè)備 COM1”，彈出串口設(shè)置對(duì)話框，如圖6 所示。

要用004km.cn組態(tài)軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控首先要完成通訊連接，組態(tài)王通訊參數(shù)應(yīng)與PLC 的通訊參數(shù)設(shè)置保持一致。由于本系統(tǒng)是PLC 與組態(tài)王間進(jìn)行通訊，因此將PLC 的生產(chǎn)廠家、設(shè)備名稱、通訊方式等填入相應(yīng)的對(duì)話框即可。

在本設(shè)計(jì)中采用的是三菱FX 系列可編程控制器，當(dāng)使用RS232 與上位機(jī)相連時(shí)，PLC 與組態(tài)王連接的I /O 設(shè)備的缺省與推薦設(shè)置如表3 所示。按照表3 中給定參數(shù)設(shè)置串口設(shè)置對(duì)話框

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圖6 串口設(shè)置對(duì)話框

表3 I /O 設(shè)備的通訊參數(shù)

然后選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“設(shè)備 COM1”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，運(yùn)行“設(shè)備配置向?qū)А?，選擇PLC 三菱FX2 系列產(chǎn)品中“編程口”，如圖7 所示。

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圖7 設(shè)備配置向?qū)?duì)話框

單擊“下一步”，為外部設(shè)備取一個(gè)名稱，輸入“PLC”，再單擊“下一步”，為設(shè)備選擇連接串口;假設(shè)為COM1，單擊“下一步”，填寫(xiě)設(shè)備地址為“1”，單擊“下一步”，設(shè)置通信故障恢復(fù)參數(shù)(一般情況下使用系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置即可)，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А畔⒖v覽”。請(qǐng)檢查各項(xiàng)設(shè)置是否正確，確認(rèn)無(wú)誤后，單擊“完成”。

3．2 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)

要在組態(tài)王中知道外部設(shè)備的狀態(tài)，以及能夠輸出控制信號(hào)到機(jī)械手，需要建立相應(yīng)的變量。建立完成的數(shù)據(jù)庫(kù)如圖8 所示。

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圖8 構(gòu)造好的組態(tài)王數(shù)據(jù)庫(kù)

然后是動(dòng)畫(huà)連接，接著是腳本程序的編寫(xiě)。

3．3 腳本程序的編寫(xiě)

1)事件命令語(yǔ)言的編寫(xiě)。在組態(tài)王工程瀏覽器窗口左側(cè)選擇命令語(yǔ)言目錄中的“事件命令語(yǔ)言”，在右側(cè)雙擊新建圖標(biāo)，則出現(xiàn)“事件命令語(yǔ)言”對(duì)話框，在“事件描述”中輸入“停止按鈕= = 1”，在“發(fā)生時(shí)”語(yǔ)言編輯區(qū)域輸入: 停止標(biāo)志= 1;運(yùn)行標(biāo)志= 0;∥本站點(diǎn) 復(fù)位按鈕= 0;∥本站點(diǎn) 啟動(dòng)按鈕= 0;單擊右下方的“確認(rèn)”按鈕，則完成第一段事件命令語(yǔ)言的編寫(xiě)。

類似可編寫(xiě)“復(fù)位按鈕”“下降”“啟動(dòng)按鈕”“橫軸回縮”的事件命令語(yǔ)言。2)應(yīng)用程序命令語(yǔ)言的編寫(xiě)。在組態(tài)王工程瀏覽器窗口左側(cè)選擇命令語(yǔ)言目錄中的“應(yīng)用程序命令語(yǔ)言”，雙擊右側(cè)圖標(biāo)，則出現(xiàn)“應(yīng)用程序命令語(yǔ)言”對(duì)話框，在這里編寫(xiě)機(jī)械手動(dòng)畫(huà)的主要控制程序。在“運(yùn)行時(shí)”欄里輸入: if(運(yùn)行標(biāo)志= = 1){ if(次數(shù)＞ = 0＆＆ 次數(shù)＜ 50＆＆ 下降= = 1){ 機(jī)械手y = 機(jī)械手y + 2;次數(shù)= 次數(shù)+ 1;} if(次數(shù)＞ = 50＆＆ 次數(shù)＜ 60＆＆ 氣夾電磁閥 = = 1){ 次數(shù)= 次數(shù)+ 1;} if(次數(shù)＞ = 60＆＆ 次數(shù)＜ 110＆＆ 上升= =1)3．4 運(yùn)行和調(diào)試

進(jìn)入組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)。顯示出組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)畫(huà)面(如圖9 所示)，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

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圖9 搬運(yùn)機(jī)械手的組態(tài)界面 結(jié)論

設(shè)計(jì)綜合了計(jì)算機(jī)和PLC 的長(zhǎng)處: 計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)提供良好的人機(jī)界面，進(jìn)行全系統(tǒng)的監(jiān)控和管理，PLC 作為下位機(jī)執(zhí)行可靠有效的分散控制。監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以接受多種由PLC 發(fā)出的控制信號(hào)，亦可向PLC 發(fā)出各種命令信號(hào)，還可以與PLC 之間進(jìn)行各種狀態(tài)數(shù)據(jù)的傳輸?；诮M態(tài)王的搬運(yùn)機(jī)械手的PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)正確，實(shí)現(xiàn)了搬運(yùn)機(jī)械手的自動(dòng)控制，加強(qiáng)了遠(yuǎn)程監(jiān)控的能力，提高了控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。