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1、目录一、摘要1二、控制要求2三、控制原理介绍及图示31、机械手动作的模拟实验面板图32、输入/输出接线列表33、控制过程3四、控制方案51、工作过程分析52、梯形图6五、运行调试9六、小结10七、参考文献11一、摘要随着工业自动化的普及和发展，控制器的需求量逐年增大，搬运机械手的应 用也逐渐普及。机械手：mechanical hand，也被称为自动手，auto hand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。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，可以更好地节约能源和提高运输设备或产品的 效率，以降低其他
2、搬运方式的限制和不足，满足现代经济发展的要求。因而广泛 应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。机械手主要由手部、运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。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，
3、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 称为机械手。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改 善热、累等劳动条件。就个人而言，希望通过这次毕业设计对未来将从事的工作进行一次适应训 练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基 础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。2、控制要求图中为一个将工件由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
4、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，它的工作过程如图所示，有八个 动作，即为：原位一下降一夫紧一上升一 右移左移上放松下降图1动作顺序图三、控制原理介绍及图示1、机械手动作的模拟实验面板图:图2实验模板图2、输入/输出接线列表表1输入/输出接线列表输入接线SB1SQ1SQ2SQ3SQ4SB2X0X1X2X3X4X5输出接线YV1YV2YV3YV4YV5HLY0Y
5、1Y2Y3Y4Y53、工作过程分析当机械手处于原位时，上升限位开关I0.2、左限位开关I0.4均处 于接通“1”状态），移位寄存器数据输入端接通，使M10.0置“1”， Q0.5线圈接通，原位指示灯亮。按下启动按钮，SB1置“1”，产生移位信号，M10.0的“1”态移 至M101，下降阀输出继电器I0.0接通，执行下降动作，由于上升限 位开关U0.2断开，M10.0置“0”，原位指示灯灭。当下降到位时，下限位开关SQ1接通，产生移位信号,M10.0的“0” 态移位到M10.1，下降阀Q0.0断开，机械手停止下降，M10.1的“1” 态移到M10.2,M20.0线圈接通，M20.0动合触点闭合，
6、夹紧电磁阀Q0.1 接通，执行夹紧动作，同时启动定时器T37，延时1.7秒。机械手夹紧工件后，T0动合触点接通，产生移位信号，使M10.3 置“1”，“0”态移位至M102.，上升电磁阀YQ0.2接通，I0.1断开， 执行上升动作。由于使用S指令，M20.0线圈具有自保持功能，Q0.1 保持接通，机械手继续夹紧工件。当上升到位时，上限位开关I0.2接通，产生移位信号，“0”态移 位至M10.3, Q0.2线圈断开，不再上升，同时移位信号使M10.4置“1”， Q0.4断开，右移阀继电器Q0.3接通，执行右移动作。待移至右限位开关动作位置，I0.3动合触点接通，产生移位信号， 使M10.3的“0
7、”态移位到M10.4，Q0.3线圈断开，停止右移，同时 M10.4的“1”态已移到M10.5，Q0.0线圈再次接通，执行下降动作。当下降到使I0.1动合触点接通位置，产生移位信号，“0”态移至 M10.5, “1”态移至M10.6, Q0.0线圈断开，停止下降，R指令使M20.0 复位，Q0.1线圈断开，机械手松开工件；同时T38启动延时1.5秒， T1动合触点接通，产生移位信号，使M10.6变为“0”态，M10.7为“1” 态，Q0.2线圈再度接通，I0.1断开，机械手又上升，行至上限位置， I0.2触点接通，M10.7变为“0”态，M11.2为“1”态，I0.2线圈断 开，停止上升，Y00
8、4线圈接通，X003断开，左移。到达左限位开关位置，X004触点接通，M11.2变为“0”态，M11.3 为“1”态，移位寄存器全部复位，Q0.4线圈断开，机械手回到原位， 由于I0.2、I0.4均接通，M10.0又被置“1”，完成一个工作周期。再次按下启动按钮，将重复上述动作。四、控制方案1、工作过程分析：1）使用状态转移指令当满足X000闭合条件时，跳转到S20,使线圈Y000得电， 机械手开始下降；2）当满足下限位开关X001闭合条件时，跳转到S21，触发定时器T0，延时1S后，使Y001得电并保持；机械手夹紧工件；3）当满足定时器T0条件时，触发线圈Y002，机械手上升；4）当满足上限
9、位开关X002闭合条件时，跳转到S23，触发线圈Y003，使机械 手带着工件右移；5）当满足右限位开关X003闭合条件时，跳转到S24，触发线圈Y000，使机械 手带着工件下降；6）当满足下限位开关X001闭合条件时，跳转到S25，使线圈Y001失电，机械 手松开工件；定时器T0触发；7）当满足定时器T0条件时，跳转到S26，触发线圈Y002，使机械手上升；8）当满足上限位开关X002闭合条件时，跳转到S27，触发线圈Y004，使机械 手左移；9）当满足左限位开关X004闭合条件时，机械手停止左移，复位。表2机械手模拟控制系统的I/O分配表输入信号输出信号名称输入点编号名称输入点编号启动按钮S
10、B1X000机械手下降指示灯YV1Y000下限位按钮SQ1X001机械手夹紧/放松指示灯YV2Y001上限位按钮SQ2X002机械手上升指示灯YV3Y002右限位按钮SQ3X003机械手右移指示灯YV4Y003左限位按钮SQ4X004机械手左移指示灯YV5Y0042.梯形图M10.6T38M10710.2M11.010.4图3梯形图五、运行调试1.实验步骤1. 主机模块的COM接主机模块输入端的COM和输出端的COM1、COM2、COM3、 COM4、 COM5。2. 主机模块的24+、COM分别接在实验单元的V+、COM。3. 打开主机电源将程序下载到主机中。4. 启动并运行程序观察实验现象
11、。六、小结通过这次设计培养了我综合运用所学知识，发现，提出，分析和 解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对我实际工作能力的具 体训练和考察过程。懂得了理论与实际相结合的重要性，只有理论知 识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论 中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。对于 PLC有了总体大致上的了解，也认识到了在这个机械手的课题上还有 很大的不足，还可以有更大的突破，机械手的设计在机械和电气方面 上都还有很大的课题空间，在以后我仍需努力。北京理工大学出版社化学工业出版社化学工业出版社北京机械工业出版社七、参考文献【1】范次猛 可编程控制原理与应用【2】李俊秀可编程控制应用技术实训指导【3】史国生 电气控制与可编程控制器技术【4】余雷生方宗达电气控制与PLC应用
