-机械手电气控制系统设计
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机械手控制系统设计
基于PLC机械手控制系统设计工业机械手是一种高科技自动化生产设备，也是工业机器人的一个重要分支。
它通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。
机械手作业的准确性和在各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。
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，是一门跨学科综合技术。
通用机械手是一种能够独立按程序控制实现重复操作的机械手，适用范围比较广。
由于通用机械手能够很快地改变工作程序，适应性较强，因此在不断变换生产品种的中小批量生产中得到了广泛的应用。
机械手的发展得益于其积极作用：一方面，它能够部分代替人工操作；另一方面，它能够按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；还能够操作必要的机具进行焊接和装配，从而改善了工人的劳动条件，显著提高了劳动生产率，加快了实现工业生产机械化和自动化的步伐。
因此，机械手受到了很多国家的重视，投入了大量的人力物力来研究和应用。
尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，机械手的应用更为广泛。
近年来，在我国也有较快的发展，并取得了一定的效果，受到了机械工业的关注。
机械手是一种能够自动控制并可重新编程以变动的多功能机器，具有多个自由度，可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。
随着工业技术的发展，机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。
但现在，制成了能够独立按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的通用机械手。
本文介绍了机械手的分类和应用，其中第一类是通用机械手，可以根据任务需要编制程序完成各项规定工作。
本项目要求设计的机械手模型也属于这一类，通过设计可以增强对工业机械手的认识，并熟悉掌握PLC技术、位置控制技术、气动技术等工业控制常用的技术。
机械手控制系统的设计步骤包括确定被控系统必须完成的动作和它们之间的关系、分配输入输出设备、设计PLC用户程序、对程序进行调试和修改，最后保存已完成的程序。
搬运机械手电气控制系统设计
目录第1章概述 (1)1.1 PLC简介 (1)1.2机械手概述 (1)1.3 机械手控制系统设计步骤 (2)第2章控制方案论证 (3)2.1 搬运机械手的设计原理 (3)2.2 PLC的选取 (4)第3章控制系统硬件电路设计 (7)3.1传送带A,B主电路图及传送带B的控制电路图 (7)3.2PLC控制面板及接口电路图 (8)第4章控制系统软件设计 (10)4.1控制系统的软件设计原理 (10)4.2梯形图 (12)第5章控制系统调试 (14)5.1 控制系统的调试过程 (14)总结 (15)参考文献 (16)附录 (17)第1章概述1.1PLC简介自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。
同时，PLC的功能也不断完善。
随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。
今天的PLC 不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。
通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。
实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。
1.2机械手概述工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。
工业机械手是工业机器人的一个重要分支。
它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。
机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。
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，是一门跨学科综合技术。
工业机器人电气控制系统设计分析
工业机器人电气控制系统设计分析摘要：工业机器人主要用于搬运物料，即按照程序要求将特定动作有序完成的一种机械装置。
除了搬运物料以及完成动作这两种功能以外，工业机器人还具有图像识别、语音交互等功能，而且开发人员正致力于其他功能的设计。
工业机器人由四个部分组成：1.检测系统；2.控制系统；3.驱动系统；4.机械系统。
对此，本文围绕工业机器人如何应用电器控制系统这一问题展开了详细论述，以期能够为工业行业创造更高效益。
关键词：工业生产；机器人；电气控制1 工业机器人的起源《罗萨姆的万能机器人》这本著作中最先提出了机器人这一名词。
二战期间，美国为了开发核武器，设计了遥控机械手，这也是世界上首台工业机器人。
早在1954年，乔治.沃尔德相当于可编辑机器人的最先设计者。
约瑟夫·英格伯格享有“工业机器人之父”的称号，他在1959年就成为了Unimation公司的董事，主要从事于工业机器人的生产。
到1961年，通用汽车公司将工业机器人广泛用于汽车零部件的生产当中。
Unimation公司为了扩大工业机器人的推广与应用，通过降低成本价向通用公司出售工业机器人。
Unimation 公司于1967年向瑞典出售了工业机器人，这也是工业机器人在欧洲的首次使用。
到1969年，Unimation公司又将工业机器人远销到日本。
此后，全世界都开始注重工业机器人的研发与推广。
纵观工业机器人的发展历程，可知工业机器人在美国的引领下取得了非凡的成就。
与其他国家相比，日本和欧洲还是比较超前，只是要晚于美国。
2 工业机器人电气控制系统的功能2.1搬运工业机器人的常见动作就是搬运工厂零件或物品。
例如，加工机床将工业机器人取代人工作业进行上下料。
机器人需在头部安装吸附装置或夹持装置，这样才能搬运物品。
一般来说，机器人主要用于夹持气缸，吸附真空吸盘。
为了使气缸动作得到控制，机器人的内部控制系统必须保证开关量信号的输出。
想要使真空吸盘能够产生吸力，也是如此。
搬运机械手PLC控制系统设计
搬运机械手PLC控制系统设计摘要：本搬运机械手(以下都称机械手)的机械结构主要包括由两个电磁阀控制的液压缸来实现机械手的上升下降运动及夹紧工件的动作，两个转速不同的电动机分别通过两线圈控制电动机的正反转，从而实现小车的快进、慢进、快退、慢退的运动运动；其动作转换靠设置在各个不同部位的行程开关(SQ1---SQ9)产生的通断信号传输到PLC控制器，通过PLC内部程序输出不同的信号，从而驱动外部线圈来控制电动机或电磁阀产生不同的动作，可实现机械手的精确定位；其动作过程包括：下降、夹紧、上升、慢进、快进、慢进、延时、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式包括：回原位、手动、单步、单周期、连续。
关键词：搬运机械手；可编程控制器（PLC）；液压缸；电磁阀；目录摘要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1目录. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2一、机械手的概述(一)机械手的应用简况. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3(二)机械手的特点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3(三)PLC机型的选择方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 二、搬运机械手总体设计方案(一)搬运机械手结构及其动作. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6(二)机械手的控制过程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6(三)机械手的控制要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7三、机械手硬件系统设计(一)机械手的结构及其作. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8(二)电气控制设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8(三)操作面板及动作说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8(四)I/O分配. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9四、机械手的软件系统设计(一)梯形图的总体设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11(二)各部分梯形图的设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12致谢. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 结论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21附：语句表. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22一、机械手概述（一）机械手的应用简况搬运机械手主要应用于以下几方面：1.热加工方面的应用热加工是高温、危险的笨重体力劳动，很久以来就要求实现自动化。
机械手的PLC控制系统设计
《工业控制计算机》2010年第23卷第6期机械手的PLC 控制系统设计赵华军（广州铁路职业技术学院，广东广州510430）机械手，也被称为自动手，能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运工件或操作工具的自动操作装置。
本文利用步进电机、直流电动机、气动装置、PLC 共同实现从一个地方将被搬运物旋转换位后搬运到另一个地方堆叠。
1控制要求本设计控制要求如图1所示：要求机械手U 轴前伸一定长度后（根据工件摆放位置确定L1），L 轴下降一定高度(根据工件摆放位置确定高度L2)，然后利用机械手B 轴夹紧，抓取工件，然后L 轴回升L2高度，T 轴旋转180°工件翻转，U 轴反转使机械手后缩L1长度，利用S 轴旋转一定角度θ，U 轴前伸一定长度后（根据工件需摆放位置L3确定），L 轴下降新的摆放位置(L4)，然后释放机械手B 轴，松开工件，然后L 轴上升L4高度，T 轴反转180°，然后U 轴反转，机械手后缩，利用S轴反转一定角度回到原始位置。
2控制思路1）系统在U 轴和L 轴的移动位置用步进电机进行控制；2）旋转手臂T 轴及旋转底盘S 轴采用直流电机进行控制；3）机械夹手B 轴采用气动电磁阀来进行控制；4）机械手U 轴和L 轴在动作过程的原点判断及限位保护都是采用微动开关来进行设计；原点初始化可以采用U 轴到最左边，L 轴到最上面的微动开关进行位置确定；5）机械手B 轴原点位置判断及限位保护采用接近开关进行检测；6）机械手的地盘原点位置采用接近开关确定，旋转底盘S 轴的旋转角度θ可以用接近开关确定或者用旋转码盘来记录其旋转位置。
3控制设备选择和设备接线3．1传感器的接线在该系统中，涉及到的传感器从功能上分为：光电传感器、光电开关、行程开关等。
从接线方式上分为两种，一种是三线式，另一种是二线式。
光电传感器采用三线式接线方式，光电开关、行程开关是二线式。
三线式传感器分为电源线和信号线，其中电源线为两根，分别接24V 直流电源的正端和负端(或COM 口)子，信号线根据I ／O 分配表与PLC 的输入端进行连接。
电气控制课程设计--机械手设计
电气控制课程设计题目：机械手动作的PLC控制设计班级：姓名：学号：指导老师：史建平日期：2011年1月常州工学院电子信息与电气工程学院电气控制课程设计任务书二级学院：电子信息与电气工程学院专业：电气工程及其自动化班级：目录一、课题介绍 (4)二、控制要求 (5)三、控制指标 (6)1、PLC接线图 (6)2、PLC梯形图 (6)3、联机调试 (6)四、控制方案及硬件选择 (6)1、PLC控制流程框图 (6)2、PLC的I/O地址表 (9)3、PLC外部接线图 (10)4、硬件的选择及计算 (11)五、PLC程序设计 (12)1、设计思想 (12)2、重点环节的PLC程序说明 (13)六、联机调试及出现的问题 (16)七、设计心得 (18)八、附录 (19)附录1：电气原理图（控制电路） (19)附录2：PLC程序 (20)附录3：参考文献 (22)一、课题介绍机械手在自动化车间中用来运送物料，从事焊接、喷漆、装配等工艺操作，可以使操作工人从繁重、单调、重复的体力劳动中解放出来。
特别是可在高温、危险、有害的作业环境（放射性、有毒气体、粉尘、易燃、易爆、强噪声等）中代替人的部分操作。
目前，机械手已应用于铸造、锻造、冲压、切削加工、喷漆、装配等各种工艺过程中。
本次设计介绍的是将工件由A处传送到B处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。
当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止。
另外，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电时执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。
设备装有上、下限位和左、右限位开关，限位开关用钮子开关来模拟，应为点动。
电磁阀和原位指示灯用发光二极管来模拟。
工件传送机构输入、输出控制如图1-1所示：图1-1 工件传送机构输入、输出控制起始状态为原位。
-机械手电气控制系统设计
机械手电气控制系统设计目录一、机械手设计任务书………………………………。
11机械手结构、动作与控制要求 (1)2设计任务 (1)二、电器控制部分…………………………………。
..。
21.电器元件目录表……………………………………。
22.机械手主电路接线图 (3)3。
继电器控制电路 (4)4.接线图 (4)5.电器板元件布置图 (5)6。
控制面板...。
....................................。
(5)三、PLC控制部分 (6)1.PLC的选型..........................。
.. (6)2.PLC I/O图 (6)3。
状态转移图……………………。
……………………。
74.梯形图.................................。
. (7)5。
指令表 (10)四、参考文献 (14)一、机械手设计任务书1机械手结构、动作与控制要求机械手在专用机床及自动生产线上应用十分广泛，主要用于搬动或装卸零件的重复动作,以实现生产的自动化。
本设计中的机械手采用关节式结构。
各动作由液压驱动，并由电磁阀控制。
动作顺序及各动作时间的间隔采用按时间原则控制的电气控制系统，动作时间需要可调。
以镗孔专用机床加工零件的上料、下料为例，机械手的动作顺序是:由原始位置将以加工好的工件卸下，放回料架,等待料架转过一定角度后，再将未加工零件拿起，送到加工位置，等待镗孔加工结束，再将加工完毕工件放回料架，如此重复循环。
设计要求1.1加工中上料和下料各动作采用自动循环。
1。
2各动作之间应有一定的延时（由时间继电器调定)1.3机械手各部分应单独动作，以便调整及维修。
1.4液压泵电动机（Y100L2—4.3KW）及各电磁阀运行状态应有指示。
1。
5应有必要的电气保护与联锁环节。
2设计任务:2。
1绘制电气控制原理线路图，选用电器元件，制订元件目录表。
2.2设计并绘制以下工艺图样中的一种：电器板元件布置图与底板加工零件图；电器板接线图；控制面板元件布置图、接线图及面板加工图；电气箱及系统总接线图.2。
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机械手电气控制系统设计
目录
一、机械手设计任务书 (1)
1机械手结构、动作与控制要求 (1)
2设计任务 (1)
二、电器控制部分 (2)
1.电器元件目录表 (2)
2.机械手主电路接线图 (3)
3.继电器控制电路 (4)
4.接线图 (4)
5.电器板元件布置图 (5)
6.控制面板 (5)
三、PLC控制部分 (6)
1.PLC的选型 (6)
2.PLC I/O图 (6)
3.状态转移图 (7)
4.梯形图 (7)
5.指令表 (10)
四、参考文献 (14)
一、机械手设计任务书
1机械手结构、动作与控制要求
机械手在专用机床及自动生产线上应用十分广泛，主要用于搬动或装卸零件的重复动作，以实现生产的自动化。
本设计中的机械手采用关节式结构。
各动作由液压驱动，并由电磁阀控制。
动作顺序及各动作时间的间隔采用按时间原则控制的电气控制系统，动作时间需要可调。
以镗孔专用机床加工零件的上料、下料为例，机械手的动作顺序是：由原始位置将以加工好的工件卸下，放回料架，等待料架转过一定角度后，再将未加工零件拿起，送到加工位置，等待镗孔加工结束，再将加工完毕工件放回料架，如此重复循环。
设计要求
1.1加工中上料和下料各动作采用自动循环。
1.2各动作之间应有一定的延时（由时间继电器调定）
1.3机械手各部分应单独动作，以便调整及维修。
1.4液压泵电动机（Y100L2-4.3KW）及各电磁阀运行状态应有指
示。
1.5应有必要的电气保护与联锁环节。
2设计任务：
2.1绘制电气控制原理线路图，选用电器元件，制订元件目录表。
2.2设计并绘制以下工艺图样中的一种：
电器板元件布置图与底板加工零件图；电器板接线图；控制面
板元件布置图、接线图及面板加工图；电气箱及系统总接线图。
2.3编制设计，使用说明书，设计小结，列出设计参数资料目录。
二、继电器控制部分
1.电器元件目录表
2.机械手主电路接线图
3.继电器控制电路
4.电器板接线图
5.电器板元件布置图
6.控制面板元件排列图
三、PLC控制部分
1.PLC的选型
设计图中PLC的输入点26个，输出点14个，考虑到实际应用情况所以选用型号为FX1N-60MR-001的三菱PLC（输入点36，24点继电器输出）。
2.PLC I/O图
3.状态转移图
4.梯形图
5.指令表
四、参考文献：1.《机械设计手册》徐灏机械工业出版社
2.《工厂电气控制技术》方承远机械工业出版社。