机械手PLC控制设计
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，按一次操作按钮自动运行方式开始，此后再按操作按钮属于错误操作，程序对错误操作不予响应。
基于PLC的机械手控制设计
基于PLC的机械手控制设计基于PLC的机械手控制设计，是一种智能化的机械手控制方法，它利用PLC 控制器进行逻辑控制，使机械手能够自主地完成多种工作任务。
本文将介绍本方法的具体实现过程，包括机械结构设计、PLC程序设计以及控制算法设计。
一、机械结构设计机械结构是机械手的核心，合理的机械结构设计将为实现机械手的自主运动提供必要的保障。
机械手一般由控制系统、机械部分和执行机构三部分组成。
机械部分一般包含基座和移动结构，执行机构包括手臂和手指。
这里我们以一款三轴机械手为例进行介绍。
1. 机械手构造机械手采用了一种比较简单的三轴结构，主要有三个关节——一个旋转关节和两个平移关节。
机械手的底座固定在工作台上，三个关节通过模拟伺服电机的方式进行控制。
2. 机械手控制器机械手采用PLC控制器进行逻辑控制，PLC控制器由三个部分组成：输入接口、中央处理器和输出接口。
输入接口用于读取传感器信号，输出接口用于控制执行机构，中央处理器则用于控制机械手的运动。
二、PLC程序设计机械手的PLC程序设计主要分为四个部分：程序初始化、数据采集、运动控制和异常处理。
1.程序初始化机械手程序初始化主要包括程序开头的自诊断和状态检测，并根据检测结果自动执行不同的控制程序。
自诊断可以避免因器件故障等原因引起的机械手操作异常。
2.数据采集机械手需要收集外部环境数据和操作数据。
外部环境数据包括工作物品的坐标、大小、形状等信息，操作数据包括机械手应该执行的命令。
在采集数据时，机械手需要通过传感器或外部设备接口实现。
3.运动控制机械手的运动控制分为机械手移位运动和执行机构运动两个部分。
机械手移位运动需要根据采集到的工作物品信息以及执行机构的操作命令来控制机械手的运动轨迹。
执行机构运动控制则是将机械手的控制信号转换为电机运动信号。
4.异常处理机械手运动过程中可能会出现异常情况，例如碰撞、误差等，需要通过对异常情况的处理来保证机械手的安全和可靠性。
基于PLC机械手控制系统设计
2024-04-29
• 项目背景与意义 • 整体方案设计 • 硬件选型 • 程序设计 • PLC仿真 • 项目总结与展望
目录
Part
01
项目背景与意义
机械手控制系统优势
效率高、准确高
高生产自动化程度，有利于 提高材料的传送、工件的装 卸、刀具的更换以及机器的 装配等的自动化程度，提高 生产效率，降低生产成本
改善劳动条件
避免人身事故，代替人安全 地在高温、高压、低温、低 压、有灰尘、噪声、臭味、 有放射性或有其它毒性污染 以及工作空间狭窄等场合中 完成工作。
自动化程度高，成本低
采用PLC控制系统，实现远 程监控和自动调节，提高运 维效率，降低了人工成本。
Part
02
整体方案设计
系统硬件设计
plc选型 机械手的位置反馈是开关量控制，所需的I/0点数量并不多，所以使用一般 的小型plc的选择就可以了。由于所需要的 I/0 点数分别为 20 点和12 点， 因此本设计选用西门子S7-226来实现控制
2）通过下面一排拉杆模拟PLC输入信号，通过观察Q点输出亮灯情况检查程序。
组态制作
新建一个工程，触摸屏的类型选择TPC7062TD
2）制作主页面。
组态制作
在设备窗口中添加-通用串口父设备和西门子_S7200PPI
2）双击西门子_S7200PPI，增加设备通道，并且连接对应的数据库，是PLC与触摸屏互相通信。
Part
03
硬件选型
plc硬件接线图简图
选型与配置方案
PLC控制器
使用一般的小型plc的选择就可以 了。由于所需要的 I/0 点数分别 为 20 点和12 点，因此本设计选 用西门子S7-226来实现控制。
《2024年基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》范文
《基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》篇一一、引言随着工业自动化技术的不断发展，机械手运动控制系统在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
传统的机械手控制系统通常采用单片机或嵌入式系统进行控制，但由于其处理能力和稳定性的限制，已经无法满足现代工业生产的高效、精确和可靠的要求。
因此，本文提出了一种基于PLC（可编程逻辑控制器）的工业机械手运动控制系统设计。
该系统采用先进的PLC技术，能够有效地提高机械手的控制精度、稳定性和可靠性，满足现代工业生产的需求。
二、系统设计1. 硬件设计本系统硬件部分主要包括PLC控制器、机械手本体、传感器、执行器等部分。
其中，PLC控制器是整个系统的核心，采用高性能的PLC模块，能够实现对机械手的精确控制。
机械手本体包括手臂、手腕、抓手等部分，通过执行器进行驱动和控制。
传感器则用于检测机械手的运动状态和位置信息，为控制系统的精确控制提供支持。
2. 软件设计软件部分是整个系统的关键，它决定了机械手的运动方式和控制精度。
本系统采用PLC编程软件进行程序设计，通过编写梯形图或指令代码来实现对机械手的控制。
程序包括主程序和控制程序两部分。
主程序负责控制整个系统的运行流程，而控制程序则负责实现对机械手的精确控制。
3. 控制策略本系统采用基于位置的控制策略，通过传感器实时检测机械手的位置信息，将位置信息与目标位置进行比较，计算出位置偏差，并通过执行器对机械手进行精确的控制。
同时，系统还具有速度控制和力控制等功能，能够根据实际需求进行灵活的调整和控制。
三、系统实现1. 硬件连接硬件连接是整个系统实现的基础。
首先需要将PLC控制器与机械手本体、传感器、执行器等部分进行连接，确保各部分之间的通信和信号传输畅通。
同时，还需要对硬件设备进行调试和测试，确保其正常工作。
2. 程序设计程序设计是整个系统的核心部分。
根据实际需求和机械手的运动特性，编写相应的梯形图或指令代码，实现对机械手的精确控制。
基于PLC控制的机械手设计(毕业论文)第二章 PLC机械运动控制手
第二章 PLC机械运动控制手2.1 机械手工作原理机械手主要由执行机构．驱动机构和控制系统组成，机械手的执行机构又包括手部、手臂和躯干。
手部安装在最前端，主要是用来准确的抓取搬移工件，手臂的作用是用来辅助手部准确的抓住工件并能够转移到所需要的位置，机械手的运动有两种：一个是上下直线运动，另一个是左右直线运动。
因此其必须安装有液压缸、电液脉冲马达、电磁阀等作为其执行机构的动力部分或辅助系统。
驱动机构主要有四种：液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动。
其主要以电气和气压驱动为主，只有少量的运用液压和机械驱动。
本课题采用的机械手全部动作由汽缸驱动，而汽缸又由相应的电磁阀控制。
而电磁式继电器广泛用于电力拖动控制系统中，其结构及工作原理与接触器类似，也是由电磁机构和触点系统组成。
继电器只能用于切换电流较小的控制电路或保护电路(各触点允许通过的电流多为5A)，继电器可对多种输入信号量的变化作出反映，起工作原理为上升/下降和左移/右移分别由双线圈二位电磁阀控制。
例如，当下降电磁阀通电时，机械手下降；当下降电磁阀断电时，机械手停止下降，但保持现有动作状态。
只有在上身电磁阀通电时，机械手才上升；当上身电磁阀断电时，机械手停止上升。
同样，左移/右移分别由座椅电磁阀和右移电磁阀控制，机械手的放松/夹紧由一个单线圈二位电磁阀控制，该线圈通电时，机械手夹紧；该线圈断电时，机械手放松。
机械手的工作机构手部、手臂和躯干，手部主要采用电气传动，而抓取机构主要采用气压传动，机械手的是抓取工件要准确迅速的抓起是设计的最起码的要求。
当我们设计手爪时，首先要知道机械手的坐标形式、运动的速度和加速度的具体要求，还要考虑被夹紧的物体的重量、大小和惯性来计算。
同时还要考虑手爪的开口尺寸，以保证有足够的开口来抓取工件。
为了防止工件在被夹紧是有损坏，所以我们要在手爪的接触部分加上弹性棉垫。
为了防止电源临时出现故障。
所以我们应该对其工件加以保护。
机械手plc控制设计总结
机械手PLC控制设计项目年度总结一、项目概述项目名称：机械手PLC控制设计项目负责人：____________________项目团队成员：____________________项目周期：____年____月至____年____月二、设计目标和要求1. 设计目标：开发一套高效稳定的PLC控制系统，用于机械手的精准操作和控制。
2. 技术要求：确保系统能够实现____________________（例如：高速响应、精准定位等）。
三、项目实施过程1. 需求分析：与利益相关者进行沟通，明确了机械手的操作需求和技术规格。
2. 系统设计：设计了基于PLC的控制逻辑，包括输入/输出配置、逻辑编程等。
3. 系统集成：将PLC控制系统与机械手硬件进行集成测试。
4. 现场调试：在实际工作环境中对系统进行调试，确保其性能稳定可靠。
5. 用户培训和文档编制：为操作人员提供培训，并编制了详细的使用手册。
四、项目成果1. 成功实现了机械手的自动控制，提高了操作效率和准确性。
2. 在实际应用中，系统表现稳定，故障率低。
3. 用户反馈良好，操作简便，维护方便。
五、遇到的挑战及应对1. 挑战：____________________。
应对措施：____________________。
2. 挑战：____________________。
应对措施：____________________。
六、经验与教训1. 项目管理经验：如何高效地协调团队资源，确保项目按时完成。
2. 技术经验：在PLC编程和系统集成方面的实践经验。
3. 遇到的问题和解决方法：____________________。
七、未来工作建议1. 对现有系统进行进一步优化，以提高____________________。
2. 探索新的技术应用，如____________________，以增强系统功能。
3. 加强与用户的沟通，收集反馈，持续改进产品。
八、总结本项目在机械手PLC控制设计方面取得了重要成果，不仅提高了操作效率，也为未来相关项目提供了宝贵的经验。
基于plc控制的机械手设计
基于PLC控制的机械手设计引言PLC（可编程逻辑控制器）是一种被广泛应用于工业自动化系统的控制器。
它以可编程的方式控制工业过程中的各种设备和机械。
机械手是一种常见的自动化设备，广泛应用于工业领域。
本文将介绍基于PLC控制的机械手设计，包括系统的硬件组成、PLC程序设计和系统的工作原理。
硬件组成基于PLC控制的机械手系统包括以下硬件组成部分：1.PLC控制器：PLC控制器是系统的核心部分，负责接收和处理输入信号，并控制输出设备的操作。
常见的PLC控制器有西门子、施耐德等品牌。
2.机械手：机械手是系统的执行部分，负责完成各种任务，如抓取、搬运等。
它通常由电动机、传动装置、执行器等组成。
3.传感器：传感器用于检测和监测系统的状态和环境变量。
常见的传感器有接近传感器、压力传感器、温度传感器等。
4.输入设备：输入设备用于向系统提供操作信号和参数设置，如按钮、开关等。
5.输出设备：输出设备用于显示系统状态或输出结果，如指示灯、显示屏等。
PLC程序设计PLC程序是由一系列指令组成的，用于控制PLC控制器。
以下是基于PLC控制的机械手系统的PLC程序设计步骤：1.确定系统的需求和功能：首先需要确定机械手的具体需求和功能，如抓取物体的方式、搬运的速度等。
2.设计输入和输出信号：根据系统需求，确定输入和输出信号的类型和数量。
输入信号可以是按钮的状态、传感器的检测结果等，输出信号可以控制机械手的运动和执行动作。
3.设计PLC程序逻辑：根据系统需求和硬件组成，设计PLC程序的逻辑。
逻辑可以使用Ladder Diagram、Function Block Diagram等可视化编程语言进行描述。
4.编写PLC程序：根据设计的逻辑，使用PLC编程软件编写PLC程序。
编写过程中需要考虑安全性、可靠性和性能等方面。
5.调试和测试：将编写好的PLC程序下载到PLC控制器中，并进行调试和测试。
调试过程中需要检查各个输入和输出设备是否正常工作，是否满足系统的需求和功能。
机械手PLC控制系统设计与装调
机械手PLC控制系统设计与装调机械手是一种用来代替人工完成重复性、繁琐或危险工作的机械装置。
PLC控制系统是一种可编程逻辑控制器，能够实现自动化控制和监控设备的功能。
机械手PLC控制系统设计与装调是指利用PLC控制系统来控制机械手的运动和动作。
1.系统需求分析：根据机械手的任务和要求，分析系统所需的功能和性能，确定系统的控制策略。
2.硬件设计：根据系统需求，设计PLC控制系统的硬件部分，包括选择适当的PLC、输入输出模块、传感器等设备，并进行布置和连线。
3.软件设计：根据机械手的动作和任务，设计PLC控制系统的软件部分，包括编写PLC程序、设置逻辑关系和时序控制等。
4.程序调试：将编写好的PLC程序烧写到PLC中，并进行调试和测试。
通过观察机械手的运动和动作，检查是否符合系统需求。
5.故障排除：在调试过程中，如果发现机械手运动不正常或出现故障，需要进行故障排除和修复，确保系统正常运行。
6.系统调试：将机械手与PLC控制系统进行连接，并进行整体调试和测试。
通过检查机械手的运动轨迹和动作正确性，验证系统是否满足设计要求。
在机械手PLC控制系统设计与装调过程中1.确保PLC控制系统性能和稳定性：选择适当的硬件设备，确保其性能能够满足系统需求；合理设计PLC程序，避免死循环和死锁等问题；对系统进行充分测试和调试，排除潜在的故障。
2.确保机械手安全和可靠运行：考虑机械手的载荷、速度、加速度等因素，设计合理的控制策略，确保机械手的安全运行；设置传感器和限位开关等装置，监控机械手的位置和状态，及时停止或调整其运动。
3.确保系统兼容性和扩展性：设计PLC控制系统时，考虑到未来可能的扩展需求和变化，留出足够的余地；选择具有通信接口和扩展模块等功能的PLC，方便与其他设备进行联动和协同控制。
4.提高系统的可操作性和可维护性：设计PLC程序时，考虑到操作人员的使用和维护需求，使系统界面友好且易于操作；合理安排PLC程序的模块结构和注释，便于后续维护和修改。
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接线 技术
控
制
选
地 址
件 设
件 设
拟 调
与
文件
方
型
分
计
计
试
联机 投入
案
配
调试 运行
图8-10 任务流程图
二、知识储备
1.确定方案
接到一个控制任务后， 首先要分析被控对象的 控制过程的要求，用什 么控制装置（PLC、单 片机、DCS或IPC）完 成任务最合适。
PLC几乎可以完成工业控制领域 的所有任务，但PLC有最适合的 应用场合，如工业环境较差，安 全性、可靠性要求较高，系统工 艺复杂，输入/输出开关量为主的 工业自控系统或装置。
二、知识储备
4.软件设计与调试
系统初始化程序
软 件
主程序
设
子程序
计 包
中断程序
括 故障应急措施
辅助程序的设计
首先应根据总体要求和控制系 小控型制统开一关般的量只具体情况，确定程序的基 有主本程序结构，画出控制流程图或功
能流程图，简单的可以用经验
法设计，复杂的一般用顺序控
制设计法设计。
二、知识储备
（4） 留有适当的余量
考虑到生产规模的扩大，生产工艺的改进，控制任务的增加，以及维护 方便的需要，要充分利用PLC易于扩充的特点，在选择PLC的容量（包 括存储器的容量、机架插槽数、I/O点的数量）时，应留有适当的余量。
二、知识储备
知识点二 PLC控制系统设计流程
确
现场 编制
I\O PLC
定
硬
软
模
左移到原点时，碰到左 限位开关，左移电磁阀 断电打，左移停止。至 此，机械手经过八步动 作完成一个周期动作。
二、知识储备
知识点一 PLC控制系统设计基本原则
（1） （2）
为最明大确限控制度任地务满和足控被制控系统对应象有提的出功的能各，项设计性人能员指在标进行设计前，就
应深入 现场进行调查研究，搜集资料，与机械部分的设计人员和实际操作人 员密切 配合，共同拟定电气控制方案，以便协同解决在设计过程文件
可编程控制器的外部 接线图等电气图纸
技术文件应包括 电器元件明细表
带注释的梯形图 和说明
4.软件设计与调试
系统初始化程序
软 件
主程序
设
子程序
计 包
中断程序
括 故障应急措施
辅助程序的设计
软件设计好后一般先做 模拟调试。
模拟调试可以通过仿真软 件来代替PLC硬件在计算 机上调试程序，直到满足 控制要求为止。
二、知识储备
5.现场接线与联机调试
通过现场的联机调试，还 会发现新的问题或对某些 控制功能的改进。
根据控制柜及操作台的电器布 置图及安装接线图，进行现场 接线，并检查。
调试时，主电路一定要断电， 只对控制电路进行联机调试。
联机调试时，把编制好的 程序下载到现场的PLC中。
二、知识储备
5.现场接线与联机调试
如果控制系统由几个 部分组成，则应先做 局部调试，然后再进 行整体调试。
如果控制程序的步 骤较多，则可先进 行分段调试，然后 连接起来总调。
种确问保题控。 制系统的安全可靠
不能安全可靠工作的电气控制系统，是不可能长期投入生产运行的，以提 高产品数量和质量，保证生产安全为目标的应用场合，必须将可靠性放在 首位。
二、知识储备
知识点一 PLC控制系统设计基本原则
（3） 力求控制系统简单
在能够满足控制要求和保证可靠的前提下，不失先进性，应力求控制系 统结构简单，只有结构简单的控制系统才具有经济性、实用性的特点， 才能做到使用方便和维护容易。
一、任务描述
若此时右工作台上无 工件，则光电开关接 通，下降电磁阀通电， 机械手下降。
下降到底时，碰到下限位 开关，下降电磁阀断电， 下降停止；同时夹紧电磁 阀断电，机械手放松。
放松后，上升电磁阀通电，机械手上升。
一、任务描述
上升到顶时，碰到上 限位开关，上升电磁 阀断电，上升停止； 同时接通左移电磁阀， 机械手左移。
二、知识储备
3.I/O分配与硬件设计
分配PLC的输入/输出点， 编写输入/输出分配表或 画出输入/输出端子的接 线图，同时硬件设计。
PLC硬件
1 设计包括
PLC及外围
3
线路的设计 抗干扰措施
的设计
电气线路 的设计 ……
2
二、知识储备
3.I/O分配与硬件设计
选定PLC的机型和分配I/O点后，硬件设计的主要内容就是
令的表达形式及对应关系。 • 学会顺序控制梯形图的编程方法。
一、任务描述
机械手动 作过程 示意图
一、任务描述
从原点开始，按下启动按钮，下降电磁阀通电，机械手下降。
下降到底时，碰到下限位 开关，下降电磁阀断电， 下降停止；同时接通夹紧 电磁阀，机械手夹紧。夹 紧后，上升电磁阀通电， 机械手上升。
上升到顶时，碰到上 限位开关，上升电磁 阀断电，上升停止； 同时接通右移电磁阀， 机械手右移。
任务二 机械手PLC控制设计
学习目标
• 建立PLC控制系统总体设计的设计 思路。
• 能够用顺序控制方法进行简单流程 的PLC控制系统设计、安装。
• 能对出现的故障根据设计要求独立 进行检修，直至系统正常工作。
• 掌握PLC控制系统设计的基本原则。 • 掌握PLC的状态软元件及使用。 • 学会绘制顺序功能图。 • 掌握PLC的顺序功能图和顺序控制指
功能的选择，对于小型的PLC主要考虑I/O扩展模块、A/D与D/A 01 模块以及指令功能（如中断、PID等）。
I/O点数的确定。统计被控制系统的开关量、模拟量的I/O点数， 02 并考虑以后的扩充（一般加上10%~20%的备用量），从而选择
PLC的I/O点数和输出规格。
性价比高的，有些功能类似、质量相当、I/O点数相当的PLC的 03 价格能相差较大。获得高性价比的PLC也是考虑的因素。
电气控制系 统的原理图
的设计
电气控制元 件的选择
控制柜的 设计
二、知识储备
3.I/O分配与硬件设计
工学 结合
主电路
控制 电路
电气控制系统的 原理图包括
包括PLC的I/O接线和 自动、手动部分的详 细连接等。
电器元件的选择主要是根据控制要求 选择按钮、开关、传感器、保护电器、 接触器、指示灯、电磁阀等。
其他的如仪器仪表装置、家电控制器用单片机来完
成，大型的过程控制系统大部分要用DCS来完成。
二、知识储备
1.确定方案
然后深入了解控制对象的工艺过 程、工作特点、控制要求，并划分控 制的各个阶段，归纳各个阶段的特点 和各阶段之间的转换条件，画出控制 流程图或功能流程图。
二、知识储备
2.选择合适的PLC机型