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1、题目:目录摘要IAbstractII第1 章 机械手的介绍11.1机械手的现状11.2机械手的控制系统11.3机械手的发展1第2 章 机械手的结构要求32.1机械手的组成32.2机械手的工作过程32.3机械手的控制要求42.4气动控制回路4第3 章 机械手控制设计63.1 PLC的选型63.2 PLC 的 I/O 分配6第4章 外部接线图8第5章 机械手转移图和梯形图95.1机械手转移图和梯形图设计95.2机械手指令程序125.2.1机械手自动控制指令程序125.2.2机械手手动控制指令程序14结 论 16参考文献17自动送料装置机械手设计摘要：在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线
2、中，在生产型企业 中使用机械手改变生产方式是减轻企业对用工的依赖性，降低生产成本，实现可 持续发展的转变思路。PLC控制机械手可按使用要求选购相应的产品完成复杂的 逻辑控制，其以逻辑控制为主，也可以组成模拟量控制系统，软硬件开发工作量 较少，输出带负载能力和抗干扰能力强，可靠性好，环境适应能力强。机械手可 以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。关键词：机械手；PLC控制；逻辑控制Automatic feeding device robot designAbstract: In the modern production process, robots ar
3、e widely used in automatic production lines. The use of robots to change production methods in production enterprises is to reduce the dependence of enterprises on employment, reduce production costs, and realize the transformation of sustainable development. The PLC control robot can select the cor
4、responding products to complete the complicated logic control according to the requirements of use. It is mainly based on logic control, and can also constitute an analog quantity control system. The software and hardware development work is less, the output load capacity and anti-interference abili
5、ty are strong. , good reliability and strong environmental adaptability. The robot can be programmed to perform various expected tasks, combining the advantages of both man and machine in construction and performance.Key words: robot; PLC control; logic control第 1 章 机械手的介绍1.1 机械手的现状机械手是工厂自动化生产不要人工的过
6、程中发展起来的一种新的操作设备。 这几年科学的发展，机器人的新起，智能化生产大量用于现代工厂的建设中，机 械手就是机械和智能化完美的结合。机械手与人相比就是没有人有大脑，可以自己思考，没那么灵活处理问题， 但是机械手可以每天 24个小时不休息的工作，也没有安全问题，大大减低了生 产成本。还可以做一些人力做不了的，做不来的重活。正因为机械手的这些好处， 很多工厂开始实现机械手操作，得到了十分广泛的应用。1.2 机械手的控制系统机械手的控制系统要求包括手动和自动两个控制系统，自动控制系统就是按 下自动开始按钮，机械手自动工作，不管运行到那一步只有按下停止按钮就会停 止下来。手动按钮有几个，有控制机
7、械手左右摆动的，有控制机械手上下升降的， 还有控制机械手夹紧和放松的。这两个系统相互独立，不会相互干扰。用一个可 编程控制器控制着两个系统。1.3 机械手的发展机械手在国内发展很快，国内因为机器人技术的新起，生产赶不上进度，才 开始研究机械手来代替人工劳动。因为人力无法不停止的生产，在一些加工和危 险施工工艺上无法满足现代生产。还有很大的安全问题。所以，国内开始大量研 究机械手的功能，大量运用到工厂中，处理那些人工无法达到的领域以及加工的 精度。大大减少人工劳动时间，改善了工厂加工的条件。科学家还研究出很多新 功能的机械手，不仅仅用来搬运传送的机械手，通过研究机械手的升降运动，左 右运动和夹紧
8、工件等要求，以便完成各种工作的要求。现在机械手可以和计算机 结合，完全不需要人力了。通过计算机直接控制机械手的自动工作，以及现在正 在研究机械手的记忆能力。比如刚加工了一个工件，在机械手芯片里存储了这些 加工步骤，慢慢地机械手大脑里就会存储很多加工工艺。真正意义上达到智能化。 机械手的发展大大加快了工厂的进度，减少了安全问题。保证了加工工件的高精 度要求。第 2 章 机械手的结构要求2.1 机械手的组成机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。 执行机构包括夹紧工件的气爪、左右摆动的手臂和上下升降的立柱等部件。机械 手的驱动是电动机和辅助电磁器结合完成的。它包含了内部的
9、调节系统，自动调 节驱动电压电流以及速度。控制系统现在就是由可编程控制器来控制，通过可编 程器来完成机械手各种控制要求。位置检测装置都是根据机械手执行机构的实际 位置与限位开关的位置进行对比发送到控制系统。机械手的结构工作原理图如图 2-1 所示。上升工件传谨机械 一右移 J左移图 2-1 机械手结构图件2.2 机械手的工作过程机械手电气控制系统，除了有多功能的特点之外，还要求有连续控制和手动 控制等操作方式。当工作模式是手动模式时，每次按一个开关，执行完一步之后 就会停止，比如按了上升的按钮，就只会上升，上升到限位开关位置就会停。单 步运行时，按一下功能按钮就向前面一步执行一个。这是一个将低
10、处的工件放到 高处来，当旋钮打向自动时，系统自动完成各工步操作，且循环动作。当旋钮打 向手动时，每一工步都要按下该工步按钮才能实现。以下是设计该机械手控制程 序的步骤和方法。这次设计的机械手用于工厂自动搬运，根据对机械手的工艺过程及控制要求 分析，机械手的动作过程如下图所示：图 2-1 机械手的控制流程图2.3 机械手的控制要求机械手能实现手动、回复位、单步、单周期和连续等五种工作模式。手动的 工作模式的运行，就是在控制面板上按到按钮的开关来实现各种相对应的动作， 比如你要上升就按下上升的按钮。机械手回到复位工作模式时，只需要按下“回 复位”按钮，则机械手就会自动返回原位；机械手单步工作模式时
11、，每按一次起 动按钮机械手会根据流程图的方式向前执行一步；机械手选择单周期工作方式时 每按一次起动按钮，机械手只会运行一个流程周期就停下，最后会回到原点上； 机械手连续工作方式时，机械手向前执行一步；只要按下起动按钮，机械手就会 连续循环动作，直到按下停止按钮，机械手才会最后运行到原位并停下；而在传 送工件的过程中，机械手必须升到最高位置才能左右移动，以防止机械手在较低 位置运行时碰到其它工件。并在最高点和最低点都有相应的限位开关。2.4 气动控制回路本设计采用气动控制方式，用气压传动控制机械手臂的运动，其中气缸由电 磁换向阀控制的，控制机械手的左右摆动、上下升降和气爪抓紧和松开工件。具 体图
12、如下图所示。如图中当 Y0.1 电磁铁 Y0.1 b 端通电时，电磁换向阀是右位 状态，缸体缩回，即机械手上升，当当 Y0.1 电磁铁 Y0.1a 端通电时，电磁换向 阀是左位状态缸体伸出，即机械手下降。当 Y2.3 电磁铁 Y2.3 b 端通电时，电 磁换向阀是右位状态，缸体缩回，即机械手右摆，当当 Y2.3 电磁铁 Y2.3a 端通 电时，电磁换向阀是左位状态，缸体伸出，即机械手左摆。当Y4电磁铁Y4b端通电时，电磁换向阀是右位状态，缸体缩回，即机械手抓紧工件，当当Y4电磁 铁Y4a端通电时，电磁换向阀是左位状态缸体伸出，即机械手放松工件。第3章 机械手控制设计3.1 PLC的选型三菱FX
13、系列可编程控制器是现在世界上最先进的PLC,编程简单。在三菱 可编程控制器中，有几种控制方式，可以通过输入控制的制冷表程序，也可以通 过控制梯形图来控制。梯形图有步进的方式和经典的方式。编程简单,检查编程 程序简单明了。这个还可以向外扩展,实现更多功能本设计PLC控制机械手系统采用FX系列PLC作为控制核心，FX2N系列是三 菱PLC中FX家族中最先进的系列，所以本次设计采用的FX2N-40MR的PLC。是 三菱 PLC 中价格最便宜，大小很小，体积小质量轻，不需要占多大地方。适合学 习用电磁阀输出，24V供电，编程的时候有专门的编程器。设计选用FX2N-40MR, 其中使用了输入继电器(X)
14、 15个点，使用了输出继电器(Y)9个点，辅助继电器 (M)。还有很多按钮开关和限位开关，限位开关一般都是光电感应开关，运行时 各功能的指示灯。3.2 PLC的I/O分配机械手的运行包括机械手的上下升降、左右摆动、夹紧和松开工件、机械手 气爪的伸缩。每个运行的状态都有相应的限位开关，都是位磁感应开关。机械手 工作有手动和自动两种状态，都有相应的按钮开关来控制。PLC输入端都是实现 各种功能的开关，输出端就是电磁阀控制。具体的机械手PLC控制输入I/O分配 如表3-1所示，输出I/O分配如表3-2所示。表 3-1 机械手 PLC 控制输入 I/O 分配表序号输入编址/元件名称功能1X4/SB5左
15、摆限位开关2X3/SB4右摆限位开关3X2/SB2上升限位开关4X1/SB1下降限位开关5X6手动按钮6X16回到原点按钮7X9单步运行按钮8X8单周期运行按钮9X7连续运行按钮10X0启动旋钮11X5停止按钮12X10夹紧按钮13X11松开按钮14X12上升按钮15X13下降按钮16X15右摆按钮17X14左摆按钮表 3-2 机械手 PLC 控制输出 I/O 分配表序号输出编址功能1Y2机械手上升状态2Y0机械手下降状态3Y3机械手右摆状态4Y4机械手左摆状态5Y1机械手夹紧/放松第 4 章 外部接线图FX2N-40MR外部接线图如图4-1所示。PLC控制器通过外接220V电压接入，电压通过漏电断路器进行系统保护，15个输入端口分别接入相应的按钮开关以 及相应的限位开关，保证机械手的正常运行。输出端接了7个电磁阀以及两个运 行指示灯。一个是自动运行灯，一个是夹紧工件的指示灯，因为这两个对于机械 手系统很重要，自动指示灯亮起来，表示系统自动控制，不需要人去按钮，只有 当你想停止下来，才去按停止按钮，自动控制停止运行，机械手回到原点。还有 一个夹紧指示灯很重要，
