PLC课程设计机械手电气控制系统.
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。
PLC控制机械手控制系统设计
PLC控制机械手控制系统设计PLC（可编程逻辑控制器）是一种用于控制机械设备的电子设备，广泛应用于工业自动化领域。
在机械手控制系统设计中，PLC可以起到关键的作用，实现机械手的精确控制和高效运行。
下面将介绍PLC控制机械手控制系统的设计要点。
首先，PLC控制机械手控制系统设计需要明确系统的功能和需求。
根据机械手的应用场景和任务要求，确定系统需要具备的功能和性能指标，例如机械手的动作速度、精度、负载能力等。
其次，PLC控制机械手控制系统设计需要选择合适的PLC型号和配套设备。
根据系统需求和实际情况，选择适合的PLC型号和配套设备，例如输入输出模块、通信模块、运动控制模块等。
同时，还需要考虑PLC的编程环境和开发工具，确保可以方便地进行PLC程序的编写和调试。
然后，PLC控制机械手控制系统设计需要进行系统的硬件设计。
根据机械手的结构和控制需求，设计硬件电路和连接方式，包括传感器的选择和布置、执行器的选型和控制方式等。
同时，还需要考虑系统的电源供应和电气安全措施，确保系统的稳定性和安全性。
接下来，PLC控制机械手控制系统设计需要进行PLC程序的编写和调试。
根据系统功能和需求，编写PLC程序，包括输入输出的配置、数据处理的逻辑、控制算法的实现等。
在编写过程中，需要进行充分的测试和调试，确保程序的正确性和可靠性。
最后，PLC控制机械手控制系统设计需要进行系统的集成和调试。
将PLC控制系统与机械手的其他部分进行集成，包括传感器、执行器、机械结构等。
进行系统的调试和优化，确保机械手的正常运行和稳定性。
总之，PLC控制机械手控制系统设计需要从系统的功能和需求出发，选择合适的PLC型号和配套设备，进行系统的硬件设计，编写PLC程序并进行调试，最后进行系统的集成和调试。
通过科学合理的设计和调试，可以实现机械手的精确控制和高效运行。
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。
机械手plc控制系统
电气控制设计题目：机械手plc控制系统课程：电气控制及可编程控制器专业：电气工程及其自动化学号：班级：姓名：指导教师：完成日期：目录一、任务书.................................. 错误!未定义书签。
二、课程设计报告含输入输出设备清单、主电路 .. 错误!未定义书签。
三、控制流程图.............................. 错误!未定义书签。
四、I/O地址分配表 .......................... 错误!未定义书签。
五、I/O接线图 .............................. 错误!未定义书签。
六、梯形图及程序说明........................ 错误!未定义书签。
七、指令助记符程序.......................... 错误!未定义书签。
八、课程设计总结............................ 错误!未定义书签。
九、参考文献................................ 错误!未定义书签。
一．任务书（一）、课程设计的目的和要求目的课程设计主要目的，是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。
通过设计也有助于复习、巩固以往学习的内容，达到灵活应用的目的。
电气设计必须满足生产设备和生产工艺要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。
“电气控制与可编程序控制器”课程设计是在完成该门课的理论与实验教学的学习之后进行的，目的在于训练学生面对具体的工程问题时，学会分析其工艺流程与控制要求、拟定控制方案、选型机床电器元件和PLC 以及设计电气控制电路、程序编制与调试运行等方面的实战能力，从而能应用机床电气控制与PLC 技术来解决以顺序、开关逻辑控制为主的一般机床电气工程的应用与设计问题。
基于PLC的机械手臂控制课程设计
课程设计说明书课程设计说明书课程名称:电气控制PLC课程设计课程代码: XXXXXXXX 题目:基于PLC机械手控制系统学生姓名: X X 学号: XXXXXXXXXXXXX 年级/专业/班: XXXX级电气自动化X班学院(直属系) : XXXXXXX学院指导教师: X X学院名称：XXXXXX 专业：XXX 年级：2021级机械手控制系统设计一、选题背景及题目来源工业实际工程，可在天科TKPLC-A实验装置机械手装置的模拟控制实验区完本钱模拟实验。
二、训练目的〔1〕通过使用各根本指令，进一步熟悉掌握PLC的编程和程序调试；〔2〕学会绘制电气原理图及接线图；〔3〕选择电气元器件；〔4〕完成系统硬件和软件设计；〔5〕完成模拟实验；〔6〕编写技术文件。
三、要求实现的功能启动机械手，将物体从A处移动到B处，机械手将完成原位、下降、抓取、上升、右移、下降、放松、上升、左移、循环或者回到原位动作过程。
在执行动作时由限位开关对机械手位置进行控制，并且由双线圈二位电磁阀推动气缸完成。
提出改良方案：在机械手夹紧过程进行探究，增加压力传感器用于机械手爪压力并进行反响控制；增加超声波传感器检测物体是否滑落。
当物体出现滑落或操作错误时发出报警等。
四、实验设备1、安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台2、天科TKPLC-A实验装置3、机械手模块五、设计任务〔1〕根据控制要求分析控制及动作过程，设计硬件系统；〔2〕绘制电气原理图及PLC I/O接线图；〔3〕设计软件系统；〔4〕组成控制系统；〔5〕进行系统调试，实现〔三〕所要求的控制功能，完成模拟实验。
〔6〕撰写课程设计说明书。
六、参考资料1、天科TKPLC-A实验装置实验手册2、?S7-200可编程序控制器手册?，西门子技术效劳中心，四川省机械研究设计院，3、?现代电器控制及PLC应用技术?第2版，王永华，北京航空航天大学出版社指导教师： XX 签名日期： 2021 年 06 月 1日摘要可编程控制器是一种以微处理器为核心的工业控制装置。
PLC机械手课程设计报告
目录摘要 (I)1 设计目的和要求 (1)1.1 目的 (1)1.2 要求 (1)2 机械手的工艺和控制要求 (2)2.1 设备概况 (2)2.1.1 工艺介绍 (2)2.1.2 面板操作 (3)2.2 控制要求 (3)2.2.1液压系统油泵启动及停止 (3)2.2.2机械手工作方式 (3)2.2.3系统保护和报警功能。
(3)3 PLC控制系统发设计方法。
(5)3.1 确定输入输出 (5)3.2 选着PLC的型号。
(5)3.3 机械手设计框图: (4)3.4 为PLC的输入输出编址 (5)4 电气原理图设计 (7)4.1主电路设计 (7)4.2输入电路 (7)4.3输出电路 (7)4.4绘图注意事项 (7)5 PLC程序设计 (8)5.1主程序流程图 (9)5.2 手动子程序 (10)5.3回原点子程序流程图 (11)5.4 单步流程图 (12)5.5 单周期流程图 (13)5.5自动流程图 (14)5.6 程序调试 (14)6 总结 (15)附录1 机械手电气原理图附录2 机械手梯形图摘要机械手主要用于搬动或者装卸零件的重复动作, 动力来源于液压系统。
在机械手控制选用PLC, 其原因安全可靠。
机械手控制分为手动、回原点、单步、单周期、自动五大部分。
各个功能运用转换开关进行切换, 切后按照以前步骤继续执行。
通过PLC输出驱动中间继电器, 接通电磁阀。
首先运用AUTOCAD绘制实际工程电气接线图, 在实验室运用实验模拟设备, 进行编程模拟。
关键字: 机械手PLC 电气接线图电磁阀中间继电器1 设计目的和要求1.1 目的（1）用PLC实现对机械手手、自动控制。
（2）用PLC设计具有多种操作方式的电控系统的程序结构。
（3）掌握一般控制系统操作方式切换时保持系统状态连续的程序设计思路和方法。
（4）自行设计手动、回原点、单步、单周期和自动五种工作方式下的控制程序。
1.2 要求（1）绘制电气原理图时要符合国家标准。
械手PLC控制系统电气控制系统设计
械手PLC控制系统电气控制系统设计第一部分:机械手PLC控制系统电气控制系统设计一、机械手PLC控制系统电气控制系统设计任务书1．机械手PLC控制系统工艺的技术要求随着现代工业技术的发展，工业自动化技术越来越高，生产工况也有趋于恶劣的态势，这对一线工人的操作技能也提出了更高的要求，同时操作工人的工作安全也受到了相应的威胁。
工人工作环境和工作内容也要求理想化简单化，对于一些往复的工作由机械手远程控制或自动完成显得非常重要。
这样可以避免一些人不能接触的物质对人体造成伤害，如冶金、化工、医药、航空航天等。
机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。
机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替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。
机械手主要由执行机构、驱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，称为机械手的自由度。
为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6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。
一般专用机械手有2～3个自由度。
控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。
同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。
借助PLC强大的工业处理能力，很容易实现工业生产的自动化。
基于此思路设计的机械手，在实现各种要求的工序前提下，大大提高了工业过程的质量，而且大大解放了生产力，改善了工作环境，减轻了劳动强度，节约了成本，提高了生产效率，具有十分重要的意义。
课程设计机械手PLC控制系统
目录摘要 (I)Abstract (II)一、设计要求 (1)二、设计的作用目的 (2)三、所用仪器设备及软件 (3)1．可编程控制器（PLC） (3)2．THPFSL-2型网络型可编程控制器综合实训装置 (4)3．三菱GX-Developer PLC编程软件 (5)四、系统设计 (6)1．系统总体设计 (6)2．子模块设计 (7)2．1 PLC选型 (7)2．2 电源模块 (8)2．3 外部位置检测装置 (8)2．4 液压驱动装置 (8)3．机械手PLC控制系统的电气设计 (9)3．1 I/O口信号及点数分析 (9)3．2 I/O端口分配及功能表 (9)4．PLC外部接线图 (10)5．系统程序框图 (11)五、实验调试结果 (12)1．调试工具 (12)2．调试方法 (12)3．时序图 (13)六、设计中的问题及解决办法 (13)七、设计心得 (14)八、致谢 (14)九、参考文献 (15)附录一：梯形图程序 (16)机械手PLC控制系统摘要机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
它可在空间抓、放、搬运物体等，动作灵活多样，广泛应用在工业生产和其他领域内。
应用PLC控制机械手能实现各种规定的工序动作，不仅可以提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。
本文介绍了机械手的工作过程，采用三菱FX2N系列可编程控制器实现对机械手工作过程的控制，给出了系统的工作过程示意图、顺序功能图、I/O分配，系统采取了响应的保护措施。
关键词：机械手；PLC；控制The Control System of Manipulator with PLCAbstractThe manipulator is a new device developed in the mechanized, automatic production process. It can grab, put and carry object, etc. in the space. Because of its flexibility, the manipulator is widely used in industrial producing and other fields. Manipulator with PLC control can complete various specified procedural actions. Not only can it enhance quality and out put, but also it is meaningful to ensure the personal security, improve the working environment, lower labor intensity, raise labor productivity, save the raw materials consumption and reduce the production cost .This paper deals with the procedures of manipulators, and to design its control system with the series of MITSUBISHI FX2N PLC. The technology flow chart, sequential function chart, ladder diagram, and I/O assignation are given. The system adopts corresponding protecting measure.Key words: manipulator; PLC; control机械手PLC控制系统本课题主要研究一个机械手PLC控制系统，用PLC控制机械手搬运工件。
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劳动条件。
机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机 械手。
随着人类的发展、文明的进步，工业正不断发展着，需要人们完成的工作量也不 断增大（尤其是那种重复性大的工作，像传运货物，涉及到危险性的工作也日趋增多，这就迫使人们研究开发一种新装置，能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程 序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作的一种装置，而机械手正是这样一种装置：它可代替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。
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。
•设置单步/连续切换开关
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f伸出f下行f手指夹紧f上行f左转f下行f手指张开f上行f退回f左行 -停止
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
3.1.1输出驱动单元
该设备四自由度啮合实现减速传动；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。
5.2遇到的问题与解决方法（14
&心得体会（15
附录1参考文献（16
附录2程序清单（16
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。随着工业现代 化的进一步发展，自动化已经成为现代企业中的重要支柱，无人车间、无人生产流水 线等等，已经随处可见。同时，现代生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射 性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进 行操作。
注:以上连贯动作实现时，某些动作（见上述动作字体加粗部分可以同时进行。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。
2.提高要求
i编制四个驱动电机的保护程序。要求自动检测电机是否处于堵转状
态。若电机处于堵转状态，应立即停止系统工作，并点亮故障报警灯；
本设备8个输入信号，对应输入接口电路板的8根输入信号线。各信号线对应 的行程开关如表1所示。
表1.输入信号线与行程开关对应关系表
输入信号线序号（自左到右
对应行程开关备注1左转到位2右转到位3退回到位4伸出到位5上移到位
6下移到位7手指张开到位8
手指夹紧到位
3.1.5输出接口
输出接口（如图4所示由两块电路板构成：驱动电路板和输出接口电路板。它们 的功能是将PLC输出的控制信号用于驱动继电器动作，从而控制电动机正向或反向 运行。输出接口电路板上也设有光电隔离电路，可将内外电源隔离。
3.1.2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。
3.1.3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
故障排除后，按下复位按钮，故障报警灯熄灭;
ii连续运行模式下，统计传输工件的个数，存储于PLC的V型数据区,
以备组态监控使用，也可用状态表监视其状态变化。
3.高级要求
利用上位机组态软件组态监控画面，或利用触摸屏组态监控画面，监控机械手的 生产过程。
3、系统方案设计
3.1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。
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
3.1.4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
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。
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
机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术机械手技术涉及到力学、机 械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域 门跨学科综合技术。，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成 为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。机械手是提高生产过程自动化、 改善劳动条件、提咼产品质量和生产效率的有效手段之一。尤其在咼温、咼压、粉 尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。在我国，近几年来也有较 快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。
2、系统总体设计要求
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•基本要求:
•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。
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:计控102班
学号:101413231
2012年06月20日
目录（1
1、引言（4
2、系统总体设计要求（6
3、系统方案设计（6
4、上位监控系统设计（12
5、程序调试（14
5.1调试设备（14