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1、目录第一节 绪论1.1 机械手手的概念念.111.2 主要技技术指标标.22第二节 已知情情况、控控制要求求、设计计要求2.1 已知情情况.32.2 控制要要求.42.3 设计要要求.52.4 总体设设计思路路.6第三节 程序设设计及调调试3.1 PLCC“选型”及“I/OO分配”.663.2 机械手手控制程程序的组组成63.3 机械手手控制初初始程序序.73.4 SFCC顺序功功能图883.5梯梯形图103.6机机械手工工件搬运运PLCC顺控程程序-调调试顺序序表.122第四节 电气设设计4.1 PLCC硬件设设计的内内容.144.2 对电气气元件进进行选择择.144.3确确定电气气原理图图
2、（含pplc外外部接线线原理图图）.166第五节感感谢信.17第七节 参考文文献.18第一节 绪 论机械手是是近几十十年发展展起来的的一种高高科技自自动化生生产设备备。它的的特点是是可通过过编程来来完成各各种预期期的作业业任务，在在构造和和性能上上兼有人人和机器器各自的的优点，尤尤其体现现了人的的智能和和适应性性。机械械手作业业的准确确性和各各种环境境中完成成作业的的能力，在在国民经经济各领领域有着着广阔的的发展前前景。1.1 机械手手的概念念我国国家家标准(GB/T 1126443-990)对对机械手手的定义义:“具具有和人人手臂相相似的动动作功能能，可在在空间抓抓放物体体，或进进行其它它操
3、作的的机械装装置。机械手可可分为专专用机械械手和通通用机械械手两大大类。专专用机械械手:它它作为整整机的附附属部分分，动作作简单，工工作对象象单一，具具有固定定(有时时可调)程序，使使用大批批量的自自动生产产。如自自动生产产线上的的上料机机械手，自自动换刀刀机械手手，装配配焊接机机械手等等装置。通通用机械械手:它它是一种种具有独独立的控控制系统统、程序序可变、动动作灵活活多样的的机械手手。它适适用于可可变换生生产品种种的中小小批量自自动化生生产。它它的工作作范围大大，定位位精度高高，通用用性强，广广泛应用用于柔性性自动线线。机械手最最早应用用在汽车车制造工工业，常常用于焊焊接、喷喷漆、上上下料
4、和和搬运。机机械手延延伸和扩扩大了人人的手足足和大脑脑功能，它它可替代代人从事事危险、有有害、有有毒、低低温和高高热等恶恶劣环境境中的工工作;代代替人完完成繁重重、单调调重复劳劳动，提提高劳动动生产率率，保证证产品质质量。目目前主要要应用于于制造业业中，特特别是电电器制造造、汽车车制造、塑塑料加工工、通用用机械制制造及金金属加工工等工业业。机械械手与数数控加工工中心，自自动搬运运小车与与自动检检测系统统可组成成柔性制制造系统统(FMMS )和计算算机集成成制造系系统(CCIMSS )，实实现生产产自动化化。随着着生产的的发展，功功能和性性能的不不断改善善和提高高，机械械手的应应用领域域日益扩扩
5、大。1.2主主要技术术指标PLC的的主要技技术指标标：(1) I/OO分配图图I/O分分配图指指PLCC外部的的输入/输出端端的数目目，是衡衡量PLLC可接接收输入入信号和和输出信信号数量量的能力力，是一一项很重重要的指指标。(2) 扫描速速度通常以执执行一步步指令的的时间计计为“微秒/步”。(3) 内存容容量一般以PPLC所所能存放放用户程程序多少少来衡量量，实际际是指用用户程序序容量，它它未包括括系统程程序存储储器的容容量。(4) 指令系系统指令系统统的指令令种类和和条数是是衡量PPLC软软件功能能强弱的的重要指指标，PPLC指指令种类类越多，其其软件功功能越强强。(5) 内部寄寄存器PL
6、C内内部有许许多寄存存器，用用以存放放变量状状态中间间结果和和数据等等，寄存存器的配配置情况况常是衡衡量PLLC硬件件功能的的一个指指标。(6) 编程语语言一般用梯梯形图指指令助记记符，控控制系统统流程图图语言，高高级语言言等。(7) 编程手手段手持编程程器，CCRT编编程器，计计算机编编程器及及相应的的编程软软件。(8) 功能模模块PLC内内部用光光耦合器器、输出出模块中中的小型型继电器器和光电电晶闸管管等器件件来实现现对外部部开关信信号的隔隔离，PPLC的的模拟量量I/OO模块一一般也用用光耦合合来实现现隔离，这这些器件件除了能能减少或或消除外外部干扰扰对系统统的影响响外，还还可以保保护C
7、PPU模块块，使之之免受从从外部窜窜入的PPLC高高压的危危害，因因此一般般没有必必要在PPLC外外部在设设置干扰扰隔离器器件。在在某些工工业环境境，PLLC受到到强烈的的干扰，由由于现场场条件的的限制，有有时很长长的强电电电缆和和PLCC的低压压控制电电缆只能能敷设在在同一电电缆沟内内，强电电干扰在在输入线线上生产产的感应应电压和和感应电电流相当当大，使使PLCC产生误误动作，在在这种情情况下，对对于用长长线引入入PLCC 的开开关量信信号，可可以用小小型继电电器来隔隔离。第二节 导入部部分 机机械手计计件搬运运过程设设计要求求2.1已已知情况况某机械手手由导轨轨、滑台台、升降降杆、吸吸头等
8、部部分组成成，其工工作过程程（工作作循环）如如下图，元元件动作作状态如如下表。“机械手手”工作过过程示意意图2.2工工序及控控制要求求要求要支支持点动动、回原原点、连连续等33种工作作方式。对“点动动、回原原点、连连续”等方式式的控制制要求，用用链格式式，扼要要叙述如如下：(步0)原位：计件满 装满灯灯亮清0按下计数复位计满灯暗点动方方式点动控控制程序序其他方方式返回（步步0）回原点点方式回原点点控制程程序返回（步步0）连续续方式原点点条件左限、上上限、释释放、计计件欠启续续(步1)下降SQQ4下限限位11态(步2)吸持：T定时时2seec2ssec到(步3)上升SQQ3上限限位11态(步4)
9、右移SQQ2右限限位11态(步5)下降SQQ4下限限位11态(步6)释放：计数增1定时11secc1ssec到(步7)上升SQQ3上限限位11态(步8)左行SQQ1左限限位11态重新回回到原位位(步00)说明1：对“点动、回回原点、连连续”式的选选择操作作，只有有在“原点”步，才才能立即即响应；当机械械手工作作于其他他工作步步时，如如果进行行“点动、回回原点、连连续”的选择择操作，所所作出的的选择，要要等待回回到“原位”之后才才能作出出响应，此此即所谓谓“方式选选择，推推迟响应应”。说明2：在“点动”方式，要要求对机机械手的的每个基基本动作作，均能能实现点点动。说明3：在“连续”方式，要要求机
10、械械手周而而复始的的进行工工作；中中途收到到“推迟响响应的停停止”称为“预停”。2.3 a设计计要求根据生产产设备工工作方面面及其它它方面的的需要，本本次设计计要达到到如下设设计要求求：(1)要要求本次次设计的的控制装装置采用用PLCC技术实实现；(2)要要能完全全满足控控制要求求；(3)要要按照电电气设计计惯例，提提供短路路、过载载、联锁锁等故障障保护措措施；(4)本本次设计计的控制制装置应应由操作作屏、电电气控制制箱(柜柜)等部部分组成成，要尽尽量与生生产设备备进行一一体化安安装，具具体安装装尺寸另另行商定定；(5)要要求在操操作屏上上用数码码管显示示计件数数。(6)操操作屏上上要有完完整
11、的信信号指示示，包括括对各工工作步指指示，以以及电源源、启动动、停止止、故障障等指示示。因本次设设计时间间紧，程程序设计计及调试试部分、电电气设计计部分要要求做到到具体到到位，柜柜屏设计计部分不不作要求求。2.3 b.总体体设计思思路根据已知知情况、控控制要求求、设计计要求，本本PLCC计件机机械手装装置的设设计可按按照“大而化化小，分分而治之之”的思路路，划分分为以下下4个部分分，依序序进行，各各部分的的设计任任务分配配如下：(1)程程序设计计及调试试拟采用经经验编程程法，完完成程序序的设计计，并在在实验室室环境中中进行模模拟调试试，也可可以用仿仿真软件件自行调调试；(2)电电气设计计完成电
12、气气线路原原理图设设计；(3)安安装、接接线、联联合测试试完成电气气元件的的安装、接接线，并并对程序序与线路路进行联联合测试试；(4)后后期工作作说明操作作过程、机机械手动动作过程程、拟定定常见故故障排除除方案、编编写设计计说明书书等。第三节程程序设计计及调试试3.1 PLLC“选型”及“I/OO分配”根据I/O分配配情况有有16个个输出入入口，和和9个输输出口，在在选型上上要有多多余的输输入、输输出口以以保证以以后的扩扩展和防防止其它它输入输输出端口口的损坏坏，以保保证替代代作用。所所以在这这里我们们选三菱菱FX系系列FXX2N48MMR为控控制主机机。机械手控控制程序序的组成成机械手的的控
13、制程程序的组组成情况况如图所所示。该该程序主主要由初初始程序序、主体体程序和和声警程程序等三三部分组组成，主主体程序序又包括括了切换换程序、计计数及定定时程序序、动作作程序和信信号程序序。3.2 划分“工作步步”、明确确PLCC输出端端外接元元件的动动作状态态根据机械械手搬运运启动的的工序、控控制要求求及I/O分配配图，划划分“工作步步”及明确确PLCC输出端端外接元元件的动动作状态态，如下下表。序号工作步下行KMM1吸持YVV上行KMM2右行KMM3回移KMM40原位(松松开)-1下行+-2吸持-+-3上行-+-4右行-+-+-5下行+-6释放-7上行-+-8回移-+注1：KKM1、KKM2升降降电机MM1的正正、反转转接触器器注2：KKM3、KKM4移行行电机MM2的正正、反转转接触器器注3：吸吸持线圈圈YV通电电时吸持持钢球、断断电后释释放钢球球3.322 机械械手控制制初始程程序PLC-机械手手的初始始程序的的梯形图图如图由M80002开开机脉冲冲使M00置1从从而“初入步步0”。M80441为“启续”继电器器，对启
