2022年白士阳大学方案说明书

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1、个人资料整理仅限学习使用唐 山 学 院毕 业 设 计设计题目：机床上下料机械手设计系别：_ 班级：_ 姓名：_ 指 导教 师： _ 2 0 1 8年4月13日王连银白士阳09 机电 2 班电子信息与自动化精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 30 页个人资料整理仅限学习使用机床上下料机械手设计摘 要机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运操作的自动设备。它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中，以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业，因此获得日益广泛的应用。机械手一般由执行机构、驱

2、动系统、控制系统及检测装置三大部分组成，智能机械手还具有感觉系统和智能系统。本篇介绍的工业机械手属圆柱坐标式、全液压驱动机械手。并为这种三自由度液压机械手设计了PLC 控制系统。提出了采用plc 实现液压机械手手动、自动控制的系统控制方案，并给出了系统的控制流程图及自动控制的程序。本篇根据液压系统设计的一般程序，详细地介绍了工业机械手液压系统设计过程，其中拟定液压系统原理图是重点。目录1 引言 1 2 确定机械手的工作要求2 3 液压控制系统的设计3 3.1拟定液压系统原理图3 3.2液压系统电磁铁动作顺序表3 3.3液压系统工作原理4 3.4液压系统特点分析： 7 4 电气控制系统的设计 手

3、动部分 8 4.1电气系统原理图8 4.2电气系统工作原理10 4.3电气系统特点分析： 11 5 电气控制系统的设计 PLC 部分 13 5.1 系统的结构功能 13 5.2 系统的总体设计方案13 5.3 PLC 控制系统的硬件设计14 5.3.1 PLC 选型设计 14 5.3.2 226 型 PLC 控制系统的硬件电路设计14 5.4 PLC 控制系统的软件设计17 结论 38 致谢 39 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 30 页个人资料整理仅限学习使用参考文献 40 精选学习资料 - - - - - - - -

4、 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 30 页个人资料整理仅限学习使用1 引言机械手是自动化生产设备和生产线上的重要装置，它可以根据各种自动化设备的工作需要，按照预定的控制程序动作。其中，液压机械手具有结构紧凑、运行平稳、承载能力强、可靠性高和低噪声等优点。因而在机械加工、冲压、锻造、装配和热处理等生产过程中被广泛用来搬运工件以及实现自动取料、上料、卸料等操作功能。目前，在一些工业生产企业中使用的液压机械手，大都仍采用强电集控装置，即继电器一一接触器控制系统。伴随生产要求的不断提高，强电集控装置的弊端也日益突出。主要问题表现在：大量的机械触点电弧烧蚀和机械磨损，因此可靠

5、性差寿命短，触点的机械动作工作频率低且存在抖动现象，控制精度低继电器控制系统采用硬接线逻辑，接线多而复杂，不但体积大、功耗高，而且一旦系统构成后，很难改变或增加功能，因此灵活性和扩展性很差。随着 P LC 技术的发展，早已在工业自动化领域中起到了举足轻重的作用。由于 PLC 具有控制能力强，不仅能完成复杂的继电器控制逻辑，而且能实现模拟量的控制，可靠性高抗干扰能力强、可编程、易于扩展、容易实现工艺联锁和可在线修改等优点。因此，基于对工厂控制系统的强抗干扰能力的要求，我们进行了液压机械手的 PLC 控制改造，从根本上解决了上述问题。工业机械手的技术参数是说明机械手规格与性能的具体指标，一般有以下

6、几个方面：握取重量。握取重量标明了机械手的负载能力。这项参数与机械手的运动速度有关，通常指正常运行速度所握取的工件重量。运动速度。运动速度是反映机械手性能的一项重要技术参数。它与机械手握取重量、定位、精度等参数都有密切关系，同时也直接影响机械手的运动周期。自由度。确定工业机械手的手部在运动空间的位置和姿态的、独立的变化参数就是工业机械手的自由度。自由度越多，其动作越灵活，适应性越强，但结构也相应越复杂。一般具有36 个自由度即满足使用要求。定位精度。定位精度即重复定位精度，是衡量机械手工作质量的又一项重要指标。定位精度的高低取决于位置控制方式以及运动部位本身的制造精度和刚度，与握取重量、运动速

7、度等也有密切关系。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 30 页个人资料整理仅限学习使用2 确定机械手的工作要求随着数控机床的发展，机械加工自动化已成为机械加工行业的发展趋势。数控加工中心的出现在减轻工人劳动强度的同时 , 大大提高了劳动生产率. 但数控加工中常见的上下料工序 , 通常仍采用人工操作或传统继电器控制的半自动化装置 ,前者费时费工、效率低 , 后者因设计复杂 , 需较多继电器 , 接线繁杂 , 同时电气控制部分易受车体振动干扰 , 而存在可靠性差、故障多、维修困难等问题. 为解决以上问题 , 我将设计开发一个用P

8、LC 控制的机床上下料机械手。该机械手将达到控制系统动作简便、线路设计合理、具有较强的抗干扰能力 , 既能保证系统运行的可靠性 , 降低维修率 , 又能提高工作效率的效果.根据工况要求，执行机构要具有手臂升降、手臂伸缩、手臂回转三个自由度。执行机构相应由手臂升降机构、手臂伸缩机构、手臂回转机构、手指夹紧机构和回转定位机构等组成，每一部分均由液压缸驱动与控制它完成的动作循环为：插定位销 - 手臂前伸 - 手指张开 - 手指夹紧抓料 - 手臂上升 - 手臂缩回 - 拔定位销 - 手臂回转- 插定位销 - 手臂前伸 - 手臂中停 -手指松开 - 手指闭合 - 手臂缩回 - 手臂下降 - 拔定位销 -

9、 手臂回转复位 - 待料，泵卸载。如图1。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 30 页个人资料整理仅限学习使用图 1：功能图3 液压控制系统的设计3.1拟定液压系统原理图，如图2. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 30 页个人资料整理仅限学习使用plc3Y4Y5Y6Y7Y8Y9Y10Y1Y2Y12345678922K232117181620151413121110192425图 2：工业机械手液压系统图3.2液压系统电磁铁动作顺序表如表 1：表 1：电

10、磁阀动作顺序表动作顺序1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7Y 8Y 9Y 10Y K23 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 30 页个人资料整理仅限学习使用插定位销+ + + 手臂前伸+ + + 手指张开+ + + + 手指抓料+ + + 手臂上升+ + + 手臂缩回+ + + 拔定位销+ 手臂回转+ + 插定位销+ + + 手臂前伸+ + + 手指张开+ + + + 手指闭合+ + + 手臂缩回+ + + 手臂下降+ + + 拔定位销+ 手臂反转+ + 待料卸载+ + 3.3液压系统工作原理1、插定位销 1、10）按下

11、油泵起动按钮后，双联叶片泵1、2 同时供油，电磁铁1Y、2Y 带电，油液经溢流阀 3 和 4 至油箱，机械手处于待料卸荷状态。启动程序动作。电磁铁1Y带电， 2Y不带电，使泵 1 继续卸荷，而泵2 停止卸荷，同时 10Y通电。进油路：泵 2阀 6减压阀 8阀 9阀 22右）定位缸左腔。此时，插定位销以保证初始位置准确。定位缸没有回油路，它是依靠弹簧复位的。2、手臂前伸 ，接通电磁铁 5Y，泵 1 和泵 2 经相应的单向阀汇流到电液换向阀14 左位，进入手臂伸缩缸油腔。进油路：泵 1单向阀 5阀 14左）手臂伸缩缸右腔泵 2阀 6阀 7回油路：手臂伸缩缸左腔单向调速阀15阀 14左）油箱3、手指

12、张开 1、9、10）手臂前伸至适当位置，行程开关发讯，电磁铁1Y、9Y 带电，泵 1 卸载，泵 2供油，经单向阀6 电磁阀 20 左位，进入手指夹紧缸右腔。回油路从左腔通过液控单向阀 21 及阀 20 左位进入油箱。进油路：泵 2阀 6电磁阀 20左）手指夹紧缸右腔精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 30 页个人资料整理仅限学习使用回油路：手指夹紧缸左腔阀21电磁阀 20左）油箱4、手指抓料 1、10）手指张开后，出发行程开关。继电起器发讯使9Y 断电，泵 2 的压力油通过阀20的右位进入缸的左腔，使手指夹紧棒料。进油路：泵

13、 2阀 6阀 20右）阀 21手指夹紧缸左腔回油路：手指夹紧缸右腔阀20右）油箱5、手臂上升 3、10）当手指抓料后，手臂上升。此时，泵1 和泵 2 同时供油到升降缸。主油路为：进油路：泵 1单向阀 5阀 10左）阀 11阀 12手臂升降缸下腔泵 2阀 6阀 7回油路：手臂升降缸上腔阀13阀 10左）油箱6、手臂缩回 6、12）手臂上升至预定位置，碰行程开关，3Y 断电，电液换向阀10 复位， 6Y 带电。泵 1 和泵 2 一起供油至电液换向阀14 右端，压力油通过单向调速阀15 进入伸缩缸左腔，而右腔油液经阀14 右端回油箱。进油路：泵 1阀 5阀 14右）阀 15手臂伸缩缸左腔泵 2阀 6

14、阀 7回油路：手臂伸缩缸右腔阀14右）油箱7、拔定位销 1）当手臂上的碰块碰到行程开关时，6Y断电，阀 14、22 复位，定位缸油液经阀22左端回油箱，弹簧作用拔定位销。回油路：定位缸左腔阀22左）油箱定位缸没有进油路，它是在弹簧作用下前进的。8、手臂回转 ，接通7Y。泵 2 的压力油进入阀6 经换向阀 16 左端通过单向调速阀18 最后进入手臂回转缸，使手臂回转。进油路：泵 2阀 6换向阀 16左）单向调速阀18手臂回转缸回油路：手臂回转缸单向调速阀17换向阀 16左）行程节流阀19油箱9、插定位销 1、10）当手臂回转碰到行程开关时，7Y断电， 10Y重又通电，插定位销同1。进油路：泵 2

15、阀 6减压阀 8阀 9阀 22右）定位缸左腔。此时，插定位销以保证初始位置准确。定位缸没有回油路，它是依靠弹簧复位精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 30 页个人资料整理仅限学习使用的。10、手臂前伸 ，接通电磁铁 5Y，泵 1 和泵 2 经相应的单向阀汇流到电液换向阀14 左位，进入手臂伸缩缸油腔。进油路：泵 1单向阀 5阀 14左）手臂伸缩缸右腔泵 2阀 6阀 7回油路：手臂伸缩缸左腔单向调速阀15阀 14左）油箱11、手指张开 1、9、10）接到继电器信号后， 1Y、9Y 通电，手指张开同3。并启动时间继电器延时，主机

16、夹头移走棒料后，继电器发讯。12、手指闭合 1、10）接继电器信号， 9Y断电，泵 2 的压力油通过阀 20 的右位进入缸的左腔，使手指夹紧棒料。进油路：泵 2阀 6阀 20右）阀 21手指夹紧缸左腔回油路：手指夹紧缸右腔阀20右）油箱13、手臂缩回 6、10）当手指闭合后， 1Y断电，使泵 1 和泵 2 一起供油，同时6Y通电，泵 1 和泵 2一起供油至电液换向阀14 右端，压力油通过单向调速阀15 进入伸缩缸左腔，而右腔油液经阀 14 右端回油箱。进油路：泵 1阀 5阀 14右）阀 15手臂伸缩缸左腔泵 2阀 6阀 7回油路：手臂伸缩缸右腔阀14右）油箱14、手臂下降 4、10）手臂缩回碰

17、到行程开关，6Y 断电， 4Y 通电。此时，电液换向阀10 右端动作，压力油经阀 10 和单向调速阀 13 进入升降缸上腔。进油路：泵 1单向阀 5阀 10右）阀 13手臂升降缸上腔泵 2阀 6阀 7回油路：手臂升降缸下腔阀12阀 11阀 10右）油箱15、拔定位销 1）手腕反转碰到行程开关后，11Y、10Y 断电。泵 2 的压力油进入阀6 经换向阀16 左端通过单向调速阀18 最后进入手臂回转缸，使手臂回转。进油路：泵 2阀 6换向阀 16左）单向调速阀18手臂回转缸回油路：手臂回转缸单向调速阀17换向阀 16左）行程节流阀19油箱精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总

18、结 - - - - - - -第 10 页，共 30 页个人资料整理仅限学习使用16、手臂反转 1、8）拔定位销，压力继电器发信号，8Y接通。换向阀16 右端动作，压力油进入手臂回转缸的另一腔，手臂反转，机械手复位。进油路：泵 2阀 6换向阀 16右）单向调速阀17手臂回转缸回油路：手臂回转缸单向调速阀18换向阀 16右）行程节流阀19油箱17、待料卸载 KP9ST7SB8ST6SB7ST5SB6ST4SB4ST3SB3ST2ST2SBKPPSB1图 3：机械手电气系统图各执行机构的动作均由电控系统发信号控制相应的电磁换向阀，按程序依次步进精选学习资料 - - - - - - - - - 名师

19、归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 30 页个人资料整理仅限学习使用动作。4.2电气系统工作原理1、插定位销 1、10）放下闸刀开关QG ，按下起动按钮SB2 ，中间继电器10K 得电，其常开触点闭合，使电磁铁1Y、2Y 同时得电，两泵同时卸载，机械手处于待料卸载状态。同时继电器 KM得电，其常开触点闭合，电机M运转，运输棒料。当棒料到达待上料位置时，撞上行程开关10ST, 10ST 闭合，使中间继电器12K断电，电磁铁 2Y 断电，小泵停止卸载，大泵仍卸载，同时使中间继电器11K 得电，其常开触点自锁，使另外的常开触点闭合，电磁铁12Y得电，实现插定位销。2、手臂前伸 5、

20、10）当定位缸的油压达到一定值时，压力继电器KP发讯，使行程开关6ST闭合，中间继电器 5K得电，其常开触点闭合，电磁铁5Y得电，实现手臂前伸。3、手指张开 1、9、10）经一定时间，手臂伸缩缸上的碰块碰到行程开关4ST,4ST 闭合，中间继电器4K得电，其常开触点闭合，电磁铁9Y得电，实现手指张开。4、手指抓料 1、10）经一定时间，手指夹紧缸上的碰块碰到行程开关5ST,5ST 闭合，中间继电器4K断电，其常开触点断开，电磁铁9Y断电，实现手指抓料。5、手臂上升 3、10）经一定时间，手指夹紧缸上的碰块碰到行程开关2ST,2ST 闭合，中间继电器2K得电，其常开触点闭合，电磁铁3Y得电，实现

21、手臂上升。6、手臂缩回 6、10）经一定时间，手臂升降缸上的碰块碰到行程开关7ST,7ST 闭合，中间继电器6K得电，其常开触点闭合，电磁铁6Y断电，实现手臂缩回。7、拔定位销 1）经一定时间，手臂伸缩缸上的碰块碰到行程开关9ST,9ST 闭合，中间继电器10K 得电，其常闭触点断开，电磁铁12Y 断电，同时 7ST断开后，中间继电器6K断电，其常开触点断开，电磁铁6Y断电，实现拔定位销。8、手臂回转 1、7）经一定时间，定位缸支路上无油压后，压力继电器KP 发讯，使行程开关8ST闭合，中间继电器 7K得电，其常开触点闭合，电磁铁7Y得电，实现手臂回转。9、插定位销 1、10）其过程同 1。1

22、0、 手臂前伸 5、10）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 30 页个人资料整理仅限学习使用其过程同 7。11、 手指张开 1、9、10）其过程同 3。12、 手指闭合 1、10）其过程同 4。13、 手臂缩回 6、10）其过程同 6。14、 手臂下降 4、10）经一定时间，手臂伸缩缸上的碰块碰到使行程开关3ST ，3ST闭合，中间继电器8K得电，其常开触点闭合，电磁铁4Y得电，实现手臂下降。15、 拔定位销 1）其过程同 8。16、 手臂反转 1、8）拔定位销销后，压力继电器KP发讯，行程开关9ST 闭合，中间继电器8

23、K 得电，其常开触点闭合，电磁铁8Y得电，实现手臂反转。17、 待料卸载 1、2）经一定时间，手臂回转缸上的碰块碰断行程开关11ST,中间继电器 10K断电，其常开触点断开，常闭触点闭合，电磁铁8Y 断电，电磁铁2Y 得电，两泵同时卸荷，实现待料卸载。4.3电气系统特点分析：控制方式为点位程序控制。程序设计采用开关预选方式，机械手的自动循环采用步进继电器控制。步进动作是由每一个动作完成后，使行程开关ST 的触点闭合而发出信号或依据每一步的动作预设停留时间。发信指令完成由相应的中间继电器K 来实现，受发指令的完成方式为机械手相应动作结束的同时使步进继电器再动作，复位指令完成是给相应的中间继电器通

24、电，使机械手回到工作准备状态。机械手除能实现自动循环外，还设有调整电路，可通过手动按钮SB 进行单个动作调试。液压泵的供油与卸载和每步动作之间的对应关系由控制电器保证：只有在2K、3K、4K、5K、6K、7K、8K、等九个中间继电器全部不通电所有液压缸不动作）时，中间继电器12K 才通电，使电磁铁1Y、2Y 得电，大、小泵同时卸载；中间继电器中任意一个通电即任一液压缸动作），12K 则断电，小泵停止卸载；中间继电器2K、3K、5K、6K 中任意一个通电 即手臂升降，手臂伸缩），大泵则停止卸载。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页

25、，共 30 页个人资料整理仅限学习使用手臂定位与手臂回转由继电器互锁。在插定位销后，定位缸压力上升，压力继电器K 升压发令，一方面由常开触点接通手臂升降、手臂伸缩、手指松夹、手腕回转等部分的自动循环电气线路；另一方面由常闭触点断开手臂回转的电气线路。同时在定位缸用电磁铁10Y 的线圈两边串联有中间继电器7K 和 8K手臂回转）的常闭触头和9K定位插销）的常开触头，这些互锁措施保证了任何情况下手臂回转只在拔定位销之后进行。因机械手工作环境存在金属粉尘，在电磁铁Y 的线圈两边各串联了一个中间继电器的常开触头，用以保证继电器断电之后常开触头可靠脱开，液压缸即时停止工作。精选学习资料 - - - -

26、- - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 30 页个人资料整理仅限学习使用5 电气控制系统的设计PLC 部分5.1 系统的结构功能本机械手为机床设备上用于搬运工件的三自由度液压机械手的工作和结构示意图，系统要求利用机械手将工件从 A 点搬运到加工机床上。在工作过程中，机械手要在三个坐标平面内完成升降、回转、左右平移、和手指的夹紧与松放动作。为了满足生产的需要，系统要求设置手动和自动包括连续、单周期、单步、自动返回初始状态等）工作方式。5.2 系统的总体设计方案根据系统要求，为使液压机械手自动完成升降、回转、左右平移、和手指的夹紧与松放动作，我们确定了选用目前

27、企业上应用较多的德国 SIEMENS 公司生产的 S7 一 266 型 PLC 作为系统控制核心的设计方案。同时为了满足企业不断变化的生产的需要，便于控制系统的扩展和柔性化控制，在系统设计上采用了模块化结构。主要包括控制模块、执行模块和检测模块。其总体结构框图如图 4 所示。图 4：系统结构框图控制模块由计算机、电气和液压三部分组成，它是系统的核心。计算机通过RS232C 与 PLC 进行通讯，实现对PLC 的编程和在线修改，以及过程显示和故障诊断。电气部分主要由PLC 、电源、控制开关和指示灯等组成。通过控制开关可以选择机械手的工作方式，如手动、连续、单周期、单步方式等。PLC 根据不同程序

28、对机械手的每一个动作进行控制。指示灯显示每一个动作的执行情况，便于实现故障诊断。电源的作用是为PLC 和电磁阀提供22OV 的交流电源。液动部分精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 30 页个人资料整理仅限学习使用由电磁阀组成，通过PLC 来控制其吸合，实现机械手执行部件的换向、压力和调速等。执行模块用来实现机械手的上下、左右、回转、定位、及手爪的松放动作。主要由液压泵、左右水平移动液压缸、上下垂直移动液压缸、间转液压马达、定位液压缸、手爪液压缸及各种控制阀组成的液压系统。检测模块主要由上下、左右、回转等 8 个限位开关组成

29、。其作用是对机械手的行程进行判断和检测。5.3 PLC 控制系统的硬件设计5.3.1 PLC 选型设计根据系统的工作流程，需要 27 个数字量输入和 20 个数字量输出，交流电磁阀的控制电压为 A C 22OV 。为使指示灯显示状态与电磁阀的状态相对应，将其与电磁阀并联输出，可以减少10 个输出点。作为系统控制核心，选用西门子S7200 小型 PLC 系列，其中 CPU 选用 模块，扫描速度可达 0 . 37 指令。因为 226只有 24 个数字输入，所以需要加一个数字扩展模块，选用EM223 型数字扩展模块，外部接线图如图5 所示。200 采用模块化紧凑设计，可按积木式结构进行系统配置，功能

30、扩展非常灵活方便。200 有很强的网络通信功能，可用多个PLC 按照工艺或控制方式建设集成工业网络，构成完整的生产过程控制系统，既可实现总线联网也可实现点到点通讯，在软件方面，使用普通计算机或笔记本电脑。在 WINDOWS 操作平台下，可使用 C + 等高级语言环境，编程工具更为开放，人机界面十分友好5.3.2226 型 PLC 控制系统的硬件电路设计为实现系统功能，通过设置上下、左右限位、定位缸限位、及左、右回转限位等八个限位开关来控制机械手的升、降，左、右行，插、拔定位销，左、右回转及手爪的夹紧和松放等五个运动输出。同时，为了满足生产的需要，设置了手动和自动 包括连续、单周期、单步、自动返

31、回初始状态等）等多种工作方式。在控制面板中，工作方式选择开关的 4 个位置 I1.4I1 . 7,）分别对应于 4 种工作方式，同时加了一个手动控制与自动控制并列，由开关转换。并在控制面板下部设置了10 个手动按钮。其中为了保证在紧急情况下包括可编程序控制器发生故障时）能可靠地切断可编程序控制器的负载电源，设置了交流接触器KM 和“紧急停车”按钮。在可编程序控制器开始运行时按下“负载电源”按钮，使K 城线圈得电并自锁，KM 的主触点接通，给外部负载提供交流电源，出现紧急情况时用“紧急停车”按钮断开负载电源。满足上述要求的 S7226 型 PLC 的 I / 0 端口分配和外部接线如图所示。输出

32、Q0.0 Q1.2 分别通过控制液压回路中相应的电磁阀线圈的通断电来控制机械手的上升、下降，左行、右行，插定位销、拔定位销，左转、右转和手爪的夹紧、松精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 30 页个人资料整理仅限学习使用开等动作。. .， . . 为检测模块中10 个限位开关的输人； 1.4 为系统选择单步工作方式的按钮输人；1.4 2.1 为控制面板上组合开关的 5 档输入； 2.0 和2.1 为起动和停止按钮输入。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共

33、30 页个人资料整理仅限学习使用L+1M2MMEM222L1N1L2LKMKMS7-266AV 220V10YA9YA8YA7YA6YA5YA4YA3YA2YA1YAFUQSKMKM1LQ1.1Q1.0Q0.7Q0.6Q0.5Q0.4Q0.3Q0.2Q0.1Q0.024VDC I0.6L+M2M1MI3.3I3.2I3.1I3.0I2.7I2.6I2.5I2.4I2.3I2.2I2.1I2.0I1.7I1.6I1.5I1.4I1.3I1.2I1.1I1.0I0.5I0.4I0.3I0.2I0.1I0.0图 5：PLC外部接线图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -

34、- - - - - -第 21 页，共 30 页个人资料整理仅限学习使用5.4PLC 控制系统的软件设计为实现系统的手动、单周期、单步、连续和回原点等多种控制功能，在 PLC 的软件设计上，我们采用模块化的编程方法。分为手动租序模块，自动程序模块包括单周期、单步、连续、）自动回原点程序模块和用于手动与自动程序模块相互切换的公用程序模块四部分。并设定机械手在最下面和手臂缩回且为夹紧状态时，为系统处于原点状态。公用程序模块用于自动程序模块和手动程序模块相互转换的处理，自动回原点程序模块的作用是为进入连续单周期、连续和单步）工作方式作好准备，手动程序模块是为系统的调试而设计的，通过. .对应的10

35、个按钮控制机械手的升、降，左、右行，插拔定位销，左、右回转及手爪的夹紧和松放等动作。公用程序模块的程序， PLC 上电后， S M 0 . 0 的常开触点一直闭合，系统无条件执行公用子程序。在公用程序中，左转限位开关 1 0 . 6 、上限位开关 10 . 2 的常开触点和表示机械手松开的Q 0 . 5 的常开触点的串联电路接通时，原点状态控制位存储器 M0 . 1 变为 ON 。“原点条件”满足，在开始执行用户程序 SMO . l 为ON ）时，初始步对应的 M0 . 0 将被置位，为进入单步、单周期和连续工作方式作好准备。位存储器 M0.1 为 ON 时，表示机械手处于原点状态，位存储器

36、M0.3 为连续工作控制位， M0 . 2 为各步间的转换允许控制位。单步工作方式， I2 . 3 单周期）常开触点闭合， I2 . 2 单步）常闭触点断开，转换允许控制位 M 0 . 2 为 0 ，步之间的转换被禁止。从初始步开始，按一下起动按钮 I 2 . 5 , 系统转换到下一步，完成该步的任务后，自动停止工作并停在该步，再按一下起动按钮 I 2 . 5 ，系统再往前走一步。单周期工作方式， I2 . 2 单步）常闭触点闭合，转换允许控制位 M0 . 2 接通并自锁。按下起动按钮 I2 . 5 后，从初始步 M0 . 0 开始，机械手按程序流程图的规定完成一个周期的工作后，返回并停留在初

37、始步。连续工作方式， I2 . 4 连续）常开触点闭合，连续工作控制位 M0 . 3 接通为 1 并自锁。在初始状态按下起动按钮 I2 . 5 后，机械手从初始步开始一个周期一个周期地反复连续工作。按下停止按钮I2 . 6 ，机械手完成最后一个周期的工作后返回并停留在初始步顺序功能图、梯形图如图6、7所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 30 页个人资料整理仅限学习使用M3.6M3.4I0.3M3.5M3.2I0.6M3.3I0.2I1.0I0.1Q0.2Q0.3Q0.5Q1.0Q0.0Q0.7I1.1M3.7M3.1

38、I1.2Q0.1M0.1 I3.2M0.1M0.3I0.5M0.3I0.5Q0.0Q0.7Q0.6Q0.5Q0.4Q0.3Q0.2Q0.1Q0.0M0.0I0.4I0.3I1.0I0.2M2.0I1.2M2.1M2.3I0.6M2.2M2.5I0.0M2.4M2.7I1.2M2.6M3.0图 6：顺序功能图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 30 页个人资料整理仅限学习使用M2.5M2.6RSM0.2I0.3M2.5M2.4M2.5RSM0.2I0.6M2.4M2.3M2.4RSM0.2I1.1M2.3M2.2M2.3RS

39、M0.2I1.0M2.2M2.1M2.2RSM0.2I0.2M2.1I3.1I3.2I3.3M0.3M0.3 I2.7M0.2I2.5PSRM0.0I3.2M0.1M0.2M2.0M2.0I1.3M0.2SRM2.1M2.0M0.0精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 30 页个人资料整理仅限学习使用M3.6I1.4M0.2SRM3.6M3.5M3.5I0.1M0.2SRM3.6M3.5M3.4I0.3M0.2SRM3.5M3.4M3.3I1.0M0.2SRM3.4M3.3M3.2I0.6M0.2SRM3.3M3.2M3.1

40、I0.2M0.2SRM3.2M3.1M3.0I1.2M0.2SRM3.1M3.0M2.7M3.0RSM0.2I0.4M2.7M2.6M2.7RSM0.2I1.2M2.6精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 30 页个人资料整理仅限学习使用I0.5M3.1Q1.1I1.0M3.0M1.0I0.4M2.7Q0.7Q0.6M2.6I1.2Q00.5M2.5I0.3Q0.4M2.4I0.0Q0.3M2.3I1.1Q0.2M2.2I1.0Q0.1M2.1I0.2I1.3M2.0Q0.0M2.9M3.1M2.0M0.6M0.3I0.5M

41、3.1RSM3.1M0.0RSM0.6I0.3M3.1图 7：梯形图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 30 页个人资料整理仅限学习使用结论经过两个多月的不懈努力，机床上下料机械手设计终于完成了。通过为这次设计所做的所有工作，总结出了如下若干结论：.通过对工业机械手全面的深入的学习了解，感觉到机械手的智能化、功能化是其发展的组要方向。.在对机械手液压控制系统的设计过程中，了解到液压系统在机械自动化控制中应用的重要性和广泛性。.机械手的电气控制分为手动和自动控制）两部分，其中手动部分能分步对机械手进行操作，从而达到检验的目的

42、。.机械手的自动化控制部分由来完成，由于采用了PLC 对机械手进行自动控制，不仅大大提高了系统的可靠性、控制精度和工作效率，而且其控制的灵活性和可扩展性也为学生进行专业生产实习带来了很大的开发空间。.机械手的实体部分设计分为液压缸的计算选型和手部、机架及支撑杆的设计校核。在选择液压缸的过程中，我发现由于标准液压缸的外形尺寸、机械性能比较固定，以至于对机械手的设计产生了很大的制约。在机械手的结构设计过程中，既要考虑它的功能性、简约化，同时又要受到液压缸固定形式的限制。我认为在机械手设计的过程中，如果能在保证液压缸性能的前提下对其进行适当的改造，那将对机械手的最优化设计达到一个更高的层次。.在对机

43、械手结构设计的过程中，通过/E 对一部分零件进行了实体建模。通过对部分零件进行三维的设计，能够更直观的观察设计效果，从而达到优化设计的目的。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 30 页个人资料整理仅限学习使用致谢经过近半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。在这里首先要感谢我的导师王老师。王老师平日里教案工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出调研到查阅资料，设计草案的确定

44、和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是王老师仍然细心地纠正图纸中的错误。他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。其次要感谢大学四年来所有的老师，为我打下机械专业知识的基础；最后感谢机械学院和我的母校唐山学院四年来对我的培养，愿母校的明天会更好！要感谢和我一起作毕业设计的同学，在本次设计中，他们承担了大量的工作。如果没有他们的帮助，此次设计的完成将变得非常困难。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 28 页，共 30 页个人资料整理仅限学

45、习使用参考文献a)耿文学，华熔. 微机可编程序控制器原理、使用及应用实例. 北京：电子工业出版社.1992,121-124 b)高钦和 . 可编程控制器应用技术与设计. 北京：人民邮电出版社，2004 c)张万忠，刘明芹. 电器与 PLC控制技术 . 北京：化学工业出版社.2003 d)周恩涛 . 可编程控制器原理及其在液压系统中的应用. 北京：机械工业出社.2003 e)毛谦德李振清机械设计手册.机械工业出版社.2006 f)李允文工业机械手设计. 机械工业出版社.1994 g)刘洪文材料力学 . 高等教育出版社 2003 h)吴宗泽、罗圣国机械设计基础机械工业出版社 1992 9 陈立定

46、, 吴玉香 . 电气控制与可编程控制器. 广州：华南理工大学出版社，2003 10 章宏甲，黄谊 . 液压传动 . 北京：机械工业出版社，2002 11 薛祖德 . 液压传动 . 北京：中央广播电视大学出版社，1986 12 李寿刚 . 液压传动 . 北京：北京理工大学出版社，1993 13 邓星钟 . 机电传动控制 . 武汉：华中科技大学出版社，2001 14 徐宝发 . 电工学 . 上海：华东理工大学出版社，1995 15 姚海彬 . 电工技术 . 北京：高等教育出版社，1991 16 吴绍连工程力学机械工业出版社 2003 17 严绍华金属工艺学中央广播电视大学出版社 1996 18 马海荣几何精度设计与检测机械工业出版社 2004 19 刘建亭机械制造基础机械工业出版社 2004 20 许德珠机械工程材料高等教育出版社 2001 21 大连理工大学工程画教研室机械制图高等教育出版社 1998 22 陈统坚机械工程英语机械工业出版社 1996 23 东北大学机械零件设计手册冶金工业出版社 1994 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 29 页，共 30 页个人资料整理仅限学习使用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 30 页，共 30 页