前言
20世纪80年代以来，从原料进入车间到纺成纱，以及织成布的各个工序都在提高自动监控水平的基础上加快了纺纱速度、缩短了纺纱生产周期，并逐步实现了许多自动生产线，纺纱生产有的实现了无人车间、无人工厂、无人工序，织造生产也在自动化进程中加快了步伐。自动化的实现及自动监控水平的实现，不仅减少了用工，提高机器运转效率，而且显著提高了半制品及成品质量，使棉纺织工业走向高科技阶段，估计再经过若干年时间，不论纺纱及织造工厂都将在自动化进程中向着更加完善、更加高级的水平发展，甚至会实现无人纺纱及织造工厂。
本篇论文围绕喷水织布机控制系统的设计，根据设计要求，介绍了织布机的发展概况，喷水织布机的工作原理，控制系统原理图的设计，软件流程图的绘制与程序的编写，并介绍了如何使用Protel 99SE 绘制原理图、出PCB图。
全文分五章，第1章为织布机概述，主要介绍了织布机的种类及发展概况、喷水织布机的结构组成、工作原理及控制、检测要求。第2章为硬件设计部分，详细说明了硬件部分的设计情况，包括设计方案的确定，主控制电路、整流控制电路及强电控制电路部分的设计、分析。第3章为软件设计部分，包括主程序、子程序流程图的绘制，主程序、中断子程序、延时子程序的编写和说明等。第4章为Protel 99SE的应用，介绍了Protel 99SE，并简单说明了如何应用Protel绘制系统原理图及PCB板。第5章主要写了做毕业设计的心得体会。
第一章织布机概述
1.1 织布机简介
织布机分梭织机、喷水织机和喷气织机，由于梭织机惯性大、效率低，已基本淘汰，目前的织布机多为喷水织机和喷气织机，两者的织布原理基本相同。
喷水织机是利用高压水与纬纱之间的摩擦力，拉动纬纱穿过交错排列的上下交替运动的一根根经纱。经纱和纬纱交替过程中，经纱边交替上下运动边向前移动，每上下交替运动一次，高压水嘴喷出一跟纬纱。纬纱和经纱绕在各自的纱管上，自动放纱，每喷出一根纬纱，剪纱刀自动将其剪断。为使纬纱排紧，每喷一根纬纱，紧纱装置紧纱一次，使纬纱排列紧密。织成的布经吸水装置吸水后，卷到前方卷布筒上。原理图如图1-1所示。
1.2 检测的内容及要求
在喷水织布过程中，遇到故障必须立即停车，需检测的故障有：
（1）断纬。在正常工作中，每喷一次水，由接近开关产生一信号，同时探纬传感器也相应产生一信号，两信号同时送到探纬器。若探纬器只收到接近开关信号，没有收到探纬传感器信号，说明已经断纬，此时，探纬器立即发出停车信号，切断主电机电源，随后发出刹车信号，刹住织布机，停止运动，以免经纱继续向前走，造成织布故障，重新开机后，纬纱不连续，织出次品。
（2）电机过热。当电机温度过高，电机内部的过热保护装置发出信号，电机须停机，并立即刹车。
（3）左、右捻边纱，缠纬纱断纱，卷布筒张力过大，需停车、刹车。
（4）除了上述的故障发生，需停车外，当织布机长度达到设定长度时，也需要立即停车。
1.3织布机的控制要求
1.3.1 织布机的三只电机
1.主电机
主电机主要为织布机运动装置提供运动及动力。起动时，有两种方式：①Y形
起动，正常工作时也为Y形；②Δ-Y形起动，Δ形起动（起动快），经延时后切换成Y形正常运转，起动方式可由操作者选择。
2.风机电机
风机电机共两只，一只吹风，一只吸水，将吹风机吹出的水汽吸走。
图1-1 织布机原理
1.3.2 电机的控制
调整织布机各个运动机构位置时，可正、反点动主电机。此时风扇电机不需要起动。织布时，要先起动风扇电机，后起动主电机，否则主电机不起动。
1.3.3 刹车的控制
刹车装置为电磁铁，起动主电机织布时，刹车装置必须处于有效状态，即遇到故障时停车后能立即刹车。当刹车装置处于无效状态时，主电机不能起动。点动调整织布机时，刹车也应处于有效状态。松开点动按钮后，能立即刹住织布机。当刹车装置处于无效状态时，可用手工盘动织布机，以调整织布机运动机构位置。
1.3.4 指示灯
织布机有四盏指示灯。红色为电源指示灯，接通电源后，该灯亮；黄灯为织布（探纬）指示，正常工作时，该灯不停闪烁，断纬停车后，该灯只亮不闪烁；绿灯为电机过热、捻边纱、缠纬纱断纱指示，故障发生后停车时，该灯亮，故障不发生灯不亮；蓝灯为计长指示，设定长度达到后停车时指示，长度未达到不停车不亮。
1.3.5 直流电源
控制系统所需直流电源有四种：单片机工作电压5V，探纬器工作电压12V，控制按钮工作电压12V，刹车装置直流电压110V。上述四种直流电压经变压、整流后获得。刹车时加在电磁铁上的电压为110V，停车后，降为24V，这是通过控制系统软件，使电磁铁线圈处于通—断—通—断┅工作状态，改变通、断时间比，使线圈的平均电压为24V。如图1-2所示。
图1-2 刹车电压
第二章硬件部分设计
硬件的设计主要包括两部分内容：电路原理图部分和PCB板图部分。
2.1 设计方案
根据毕业任务书，要求设计织布机控制系统。电路图包括强电与弱电两部分内容。弱电部分的直流电压由工业用电380V交流电压经整流滤波获得，包含主控电路与整流电路的设计。主控电路主要由单片机、控制电机实现正反转、点动、风机运转、电磁刹车、故障检测和各项运行指示电路组成，并使用光电耦合器耦合脉冲信号、隔离单片机系统的输入、输出部分,固态继电器控制系统输出口与强电电路接口。整流电路主要由整流变压器、二极管整流桥、滤波器和集成稳压器等环节组成。强电部分主要包括电气保护元件、接触器开关、电机等。
2.2 主控电路的设计
主控电路主要由单片机、控制电机实现正反转、正反点动、风机运转、电磁刹车、故障检测和各项运行指示电路组成，并使用光电耦合器耦合脉冲信号、隔离单片机系统的输入、输出部分，固态继电器控制系统输出口与强电电路接口。
1.89C2051在织布机控制系统中的应用分析
89C2051是由ATMEL公司推出的一种小型单片机，其主要特点为采用Flash存储器技术，降低了制造成本，其软件、硬件与MCS-51完全兼容，其程序的电可擦写特性，使得开发与试验比较容易。
（1）如图2-1所示，89C2051共15条I/O引脚，P1口共8脚，准双向端口，P3口共7脚，准双向端口，并且保留全部P3口的第二功能。在织布机控制系统电路图中，2051的P1口、P3口只作为双向I/O口使用，不使用P3口的第二功能。
（2）外接晶体引脚XTAL1和XTAL2接外部振荡器信号，即把外部振荡器的信号直接连到内部时钟发生器的输入端。原理图中使用了12MHz晶振，则根据单片机CPU的工作时序，其4个周期的具体值计算如下：
振荡周期=1/12us；
时钟周期=1/1221/6
?=；
us us
机器周期=1/12261
??=；
us us
指令周期=1(1~4)1~4
?=。
us us
（3）单片机工作电压+5V，由
交流电压经变压、整流、滤波得到。
（4）各引脚应用说明(表2-1)
表2-1 引脚应用说明
2.光电耦合器驱动接口
（1）光电耦合器的结构及特点光电耦合器由发光源和受光器两部分组成，并封闭在同一不透明的管壳内由绝缘的透明树脂隔开，如图2-2所示。发光源引出的管脚为输入端，受光器引出的管脚为输出端。光耦合器的封装形式有管形，双列直插式和光导纤维连接等形式。光电耦合器的发光源常用砷化镓红外发光二极管，受光器常用光电三极管、光敏晶体管和光敏集成电路等。
（2）设计原理图中的光耦（如图2-3所示），为光电耦合器在控制系统
物料分拣机械手自动化控制系统设计 摘要 机械手在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。它可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳动。可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，因此被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 本文在纵观了近年来机械手发展状况的基础上，结合机械手方面的设计，对机械手技术进行了系统的分析，提出了用气动驱动和PLC控制的设计方案。采用整体化的设计思想，充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化。对物料分拣机械手的整体结构、执行结构、驱动系统和控制系统进行了分析和设计。在其驱动系统中采用气动驱动，控制系统中选择PLC的控制单元来完成系统功能的初始化、机械手的移动、故障报警等功能。最后提出了一种简单、易于实现、理论意义明确的控制策略。 关键词:机械手；可编程控制器；自动化控制；物料分拣
目录 第一章前言 (1) 1.1研究的目的及意义 (1) 1.2主要研究的内容 (1) 第二章控制系统的组成结构和性能要求 (2) 2.1控制系统的组成结构 (2) 2.2控制系统的性能要求 (2) 第三章传感器的选择 (4) 第四章控制系统PLC的选型及控制原理 (6) 4.1 PLC控制系统设计的基本原则 (6) 4.2 PLC种类及型号选择 (10) 4.3 I/O点数分配 (10) 4.4 PLC外部接线图 (11) 4.5机械手控制原理 (12) 第五章 PLC程序设计 (14) 5.1总体程序框图 (14) 5.2初始化及报警程序 (15) 5.3手动控制程序 (16) 5.4自动控制程序 (16) 第六章总结与展望 (19) 参考文献 (20) 谢辞 (21)
前言 随着我国工业生产的飞跃发展，自动化程度的迅速提高，实现工件的装卸、转向、输送或操持焊枪、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等作业的自动化，已愈来愈引起人们的重视。 机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。 机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用，生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。 本文将通过西门子PLC控制机械手，PLC是可编程控制器（Programmable Logic Controller）的简称，是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用的工业自动化控制装置。随着电子技术和计算机技术的迅猛发展，PLC的功能也越来越强大，更多地具有计算机的功能。目前PLC已经在智能化、网络化方面取得了很好的发展。该系统利用西门子PLC，在步进电机驱动下，完成对机械手在搬运过程中的下降、夹紧、上升、右旋、下降、放松、上升、左旋等全过程自动化控制，并对非正常情况实行自动报警和自动保护，实现企业的机电一体化，提高企业的生产效率。
百度文库- 让每个人平等地提升自我 0前言 / 机械手的积极作用正日益为人们所认识，其一，它能部分地代替人的劳动并能达到 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。因为，它能大大地 改善工人的劳动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此，受到各先进单 位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪声的 场合，应用得更为广泛。在我国，近代几年来也有较快的发展，并取得一定的成果，受 到各工业部门的重视。在生产过程中，经常要对流水线上的产品进行分捡，本课题拟开 发物料搬运机械手，采用的德 结束语 目录 0前言 0 1 课程设计的任务和要求 ...................................................................... 1 课程设计的任务 ............................................................................ 1 课程设计的基本要求 (3) 2总体设计 (3) PLC 的选型 端子分配图 3 PLC 程序设计 设计思想... 顺序功能图 4程序调试说明 参考文献
国西门子S7-200系列PLC对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。我们利用可编 程技术，结合相应的硬件装置，控制机械手完成各种动作。 机电传动以及控制系统总是随着社会生产的发展而发展的。单就机电而言，它的发展大体上经历了成组拖动，单电动机拖动和多电动机拖动三个阶段。所谓成组拖动，就是一台电动机拖动一根天轴，再由天轴通过皮带轮和皮带分别拖动各生产机械，这种生产方式效率低，劳动条件差，一旦电动机放生故障，将造成成组机械的停车；所谓但电动机的拖动，就是用一台电动机拖动一台生产机械，它虽然较成组拖动前进了一步，但当一台生产机械的运动部件较多时，机械传动机构复杂；多电动机拖动，即是一台生产机械的每一个运功部件分别由一台电动机拖动，这种拖动的方式不仅大大的简化了生产 机械的传动机构，而且控制灵活，为生产机械的自动化提供了有利的条件。 、1课程设计的任务和要求 课程设计的任务 1）示教机械手控制系统设计 2）示教机械手系统示意图如下图所示
前言 20世纪80年代以来，从原料进入车间到纺成纱，以及织成布的各个工序都在提高自动监控水平的基础上加快了纺纱速度、缩短了纺纱生产周期，并逐步实现了许多自动生产线，纺纱生产有的实现了无人车间、无人工厂、无人工序，织造生产也在自动化进程中加快了步伐。自动化的实现及自动监控水平的实现，不仅减少了用工，提高机器运转效率，而且显著提高了半制品及成品质量，使棉纺织工业走向高科技阶段，估计再经过若干年时间，不论纺纱及织造工厂都将在自动化进程中向着更加完善、更加高级的水平发展，甚至会实现无人纺纱及织造工厂。 本篇论文围绕喷水织布机控制系统的设计，根据设计要求，介绍了织布机的发展概况，喷水织布机的工作原理，控制系统原理图的设计，软件流程图的绘制与程序的编写，并介绍了如何使用Protel 99SE 绘制原理图、出PCB图。 全文分五章，第1章为织布机概述，主要介绍了织布机的种类及发展概况、喷水织布机的结构组成、工作原理及控制、检测要求。第2章为硬件设计部分，详细说明了硬件部分的设计情况，包括设计方案的确定，主控制电路、整流控制电路及强电控制电路部分的设计、分析。第3章为软件设计部分，包括主程序、子程序流程图的绘制，主程序、中断子程序、延时子程序的编写和说明等。第4章为Protel 99SE的应用，介绍了Protel 99SE，并简单说明了如何应用Protel绘制系统原理图及PCB板。第5章主要写了做毕业设计的心得体会。
第一章织布机概述 1.1 织布机简介 织布机分梭织机、喷水织机和喷气织机，由于梭织机惯性大、效率低，已基本淘汰，目前的织布机多为喷水织机和喷气织机，两者的织布原理基本相同。 喷水织机是利用高压水与纬纱之间的摩擦力，拉动纬纱穿过交错排列的上下交替运动的一根根经纱。经纱和纬纱交替过程中，经纱边交替上下运动边向前移动，每上下交替运动一次，高压水嘴喷出一跟纬纱。纬纱和经纱绕在各自的纱管上，自动放纱，每喷出一根纬纱，剪纱刀自动将其剪断。为使纬纱排紧，每喷一根纬纱，紧纱装置紧纱一次，使纬纱排列紧密。织成的布经吸水装置吸水后，卷到前方卷布筒上。原理图如图1-1所示。 1.2 检测的内容及要求 在喷水织布过程中，遇到故障必须立即停车，需检测的故障有： （1）断纬。在正常工作中，每喷一次水，由接近开关产生一信号，同时探纬传感器也相应产生一信号，两信号同时送到探纬器。若探纬器只收到接近开关信号，没有收到探纬传感器信号，说明已经断纬，此时，探纬器立即发出停车信号，切断主电机电源，随后发出刹车信号，刹住织布机，停止运动，以免经纱继续向前走，造成织布故障，重新开机后，纬纱不连续，织出次品。 （2）电机过热。当电机温度过高，电机内部的过热保护装置发出信号，电机须停机，并立即刹车。 （3）左、右捻边纱，缠纬纱断纱，卷布筒张力过大，需停车、刹车。 （4）除了上述的故障发生，需停车外，当织布机长度达到设定长度时，也需要立即停车。 1.3织布机的控制要求 1.3.1 织布机的三只电机 1.主电机 主电机主要为织布机运动装置提供运动及动力。起动时，有两种方式：①Y形
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。
喷气织机 咸阳织机制造公司开发出三新型喷气织机 由经纬纺织机械股份有限公司组织国内外专家共同组织设计,由咸阳织机制造公司等单位组织生产的三种新型喷气织机,近日问世。这三种织机经机械运转、使用厂的工艺试验和专家的现场评估,一致认为这三种喷气织机的技术具有较高的水平,在国内喷气织机生产中实现了新的突破。G1752-360型喷气织机幅宽190cm和360cm,最大创新点、亮点是采用了双侧共轭凸轮打纬、双织轴双伺服同步送经,采用上置式边撑,配置有分幅装置可以适应织物双幅织造,同时配置4色自由选纬、电子送经、电子卷取、电子多臂。这台织机具有结构合理,制造精良,织物品种、工艺适应性强的特点。G1752-360型喷气织机的核心技术D0432型电控系统,是与国外厂商共同开发研制的。这套控制系统具有自主软件技术、自有知识产权。与传统的控制系统相比具有划时代的变化。它体现了新颖而先进的控制思路有方便而精确的数字探纬技术,优异而人性化的数字引纬设计,精确的储纬控制技术和先进的监控手段。在监控平台中,系统控制台可适时监控所有输出口,软件示波器可对机器现场运转情况进行故障诊断,“黑匣子”可以知道机器在现场运转情况,可以获得第一手资料。 咸阳经纬纺机公司是我国最大的喷气织机研发和生产基地，从1986年引进日本津田驹喷气织机制造技术以来，通过实施国家“两机项目”，使喷气织机的研发和生产技术快速提高。该公司新近研制开发出了拥有自主产权和核心控制技术的新型喷气织机和特宽幅喷气织
机，在业界树立了良好的品牌形象。截至目前，咸阳经纬喷气织机已累计销售11000多台，在不到两年的时间里仅在鲁西南地区就累计销售1000余台。山东荣达纺织有限公司和山东泰信纺织有限公司在一年间就购进咸阳经纬喷气织机436台，同时还购进了咸阳经纬新型喷气织机和特宽幅喷气织机。 咸阳纺织机械厂是我国定点的喷气织机制造基地，是一个集科研、开发、生产、营销为一体的大型纺织机械骨干企业，拥有 多条世界先进水平的自动生产线。主要生产ZA200系列、GA700 系列、GD700系列喷气织机，产品遍及全国14个省、市、自治区， 国产喷气织机市场占有率达90%以上。咸纺机愿与国内纺织界 有识之士精诚合作，共同发展。GA706型喷气织机是咸阳纺 织机械厂在引进日本津田驹公司喷气织机的基础上，总结多年 喷气织机生产经验，自行研制、开发的一种最适合我国国情的 喷气织机，可配置曲柄、凸轮、多臂等各种开口装置，其质量 指标、技术性能已达到日本同类机型水平，可用于棉、化纤、 人造丝、混纺纱等为原料的轻、重型纯织或交织的平纹、斜纹、 缎纹、灯芯绒及小提花织物。织机转速：500～650r/min；筘幅：150～330cm；纬密：25～225根/in；入纬率：1200～1600m/ min， 纬纱选择：单色、双色、四色、任意选纬。ZA205i型喷气 织机是我厂与日本津田驹公司合作生产的具有20世纪90年代国 际先进水平的无梭织机，适应织物品种广泛，具有完善精练的
机械手控制系统设计 摘要 在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危及生命。自从机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。 本次设计根据课题的控制要求,确定了搬运机械手的控制方案,设计控制系统的电气原理图，对控制系统进行硬件和软件选型,完成PLC（可编程控制器）用户程序的设计。设计中使用了德国西门子公司生产的S7-200系列的CPU 226。该系列PLC具有功能强大，编程方便，故障率低，性价比高等多种优点。机械手的开关量信号直接输入PLC，使用CPU 226来完成全部的控制功能，包括：手动/自动控制切换，循环次数设定，状态指示，手动完全操控等功能。机械手完成下降、伸出、加紧工件、上升、右旋、再下降、放松工件、缩回、放松、左旋十个动作。通过模拟调试，有序的控制物料从生产流水线上安全搬离，提高搬运工作的准确性、安全性，实现一套完整的柔性生产线，使制造过程变的更有效率。 通过本次毕业设计，对PLC控制系统的设计建立基本的思想：能提出自己的应用心得；可巩固、深化前续所学的大部分基础理论和专业知识，进一步培养和训练分析问题和解决问题的能力，进一步提高自己的设计、绘图、查阅手册、应用软件以及实际操作的能力，从而最终得到相关岗位和岗位群中关键能力和基本能力的训练。 关键词：机械手；PLC（可编程控制器）；CPU；梯形图
II The Design of Manipulator Control System ABSTRACT In industrial manufacturing and other fields, due to the demand of work, many workers are compelled to expose in harmful circumstance like high temperature, corrosion, toxic gases harm and so on, that increased labor intensity, even imperial their lives. However, since the manipulator came out, many knotty problems are smoothly solved. The design requirements under the control of the subject to determine the handling robot control program, designed control system electrical schematic diagram, the control system hardware and software selection, complete the design of the user program in the PLC (programmable controller). Design used in the German company Siemens S7-200 series CPU 226. The series PLC with powerful, easy programming and low failure rate, and cost advantages. Robot switch signal input to the PLC, the CPU 226 to complete all the control functions, including: manual / automatic control switch, set the number of cycles, status indicator, manual complete control and other functions. the production line on the safe move out, so that the manufacturing process becomes more efficient. The graduation project, the design of PLC control system to establish the basic idea: to make their own application experience; can strengthen and deepen the most of the former continued the basic theory and professional knowledge, further training and training to analyze and solve problems the ability to further improve their design, drafting, inspection manuals, application software, as well as the actual ability to operate, and ultimately related jobs and job base in key skills and basic skills training. Key Words: Manipulator;PLC;CPU;Ladder-diagram
河北工程大学 课程设计指导说明书 课程题目: 机械手及控制系统设计 专业: 机械设计制造及其自动化—机电方向班级: 机制11班 姓名: 唐科 学号 8 指导老师: 杨玉敏
目录 第一章绪论 题目要求。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3题目概况。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3气动机械手。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3气动机械手的发展趋势。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3课题的现实意义。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 第二章气动机械手的操作要求及功能 机械手移动动作示意图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5机械手操作面板图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5机械手的输入\输出信号定义图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6机械手顺序动作的要求。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 第三章机械部分设计 气动搬运机械手的结构。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8机械手的主要部件及运动。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8驱动机构的选择。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9机械手的技术参数列表。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9气动回路的设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9末端执行器的设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10升降手臂的设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12平移手臂的设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14 第四章机械手控制设计 PLC的简介。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。16 PLC的应用领域。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。16 PLC的系统组成。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。16 PLC的定义及选择。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。17机械手传送系统输入点和输出点分配表。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。17 原理接线图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18 控制程序流程图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。19机械手控制软件设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 21控制系统程序。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。21 手动单步操作程序。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。21 机械手系统梯形图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。23 语句表程序设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。24 第五章课程设计总结
机床电器与PLC课程设计说明书 示教机械手控制系统设计 专业机械设计制造及其自动化 班级 081016 学号叉叉 组别 10 姓名叉叉 指导教师叉叉叉 日期 2011.6.2 成绩 目录 前言 (3) 摘要 (5) 第一部分
PLC概述 (6) 设计任务书 (12) 第二部分 示教机械手元器件选择 (13) 方案及控制过程 (13) I/O分配图 (14) 原理接线 (15) 流程图 (16)
梯形图 (17) 语句表 (20) 总结 (22) 参考文献 (23) 前言 在现在化的生产中，生产机械的自动化程度反映了工业生产发展的水平。现代化的生产设备与系统已不再是传统意义上单纯的机械系统，而是机电一体化的综合系统电气传动与控制系统已经成为现代生产机械的重要组成部分。机与电，传动与控制已经成为不可分割的整体。 所谓的机电传动，是指以电动机为原动机驱动生产机械的系统的总称，它的目的是将电能转变为机械能，实现生产机械的启动，停止以及速度调节，完成各种生产工艺过程的要求，保证生产过程的正常进行。 机电传动控制系统所要完成的任务，从广义上讲，就是要使生产机械设备，生产线，车间，甚至整个工厂都实现自动化；从狭义上讲，则指通过控制电动机驱
动生产机械，实现生产产品数量的曾加，质量的提高，生产成本的降低，工人劳动的条件的改善的以及能量的合理利用。 机电传动以及控制系统总是随着社会生产的发展而发展的。单就机电而言，它的发展大体上经历了成组拖动，单电动机拖动和多电动机拖动三个阶段。所谓成组拖动，就是一台电动机拖动一根天轴，再由天轴通过皮带轮和皮带分别拖动各生产机械，这种生产方式效率低，劳动条件差，一旦电动机放生故障，将造成成组机械的停车；所谓但电动机的拖动，就是用一台电动机拖动一台生产机械，它虽然较成组拖动前进了一步，但当一台生产机械的运动部件较多时，机械传动机构复杂；多电动机拖动，即是一台生产机械的每一个运功部件分别由一台电动机拖动，这种拖动的方式不仅大大的简化了生产机械的传动机构，而且控制灵活，为生产机械的自动化提供了有利的条件，所以，现在化机电传动基本上均采用这种拖动形式。 随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，市场竞争激烈、人工成本上涨，以往人工操作的搬运和固定式输送带为主的传统物件搬运方式，不但占用空间也不容易更变生产线结构，加上需要人力监督操作，更增加生产成本，原有的生产装料装置远远不能满足当前高度自动化的需要。减轻劳动强度，保障生产的可靠性、安全性，降低生产成本，减少环境污染、提高产品的质量及经济效益是企业生成所必须面临的重大问题。自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此，自动化是工业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。它集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。本设计就PLC在机械控制上的应用作了详细阐述。 摘要
交流伺服在喷气织机经纱张力控制系统中的应用 为提高织物质量并满足喷气织机高速、高性能要求，本文结合交流伺服系统高控制精度的特点，在ARM微控制器LPC2294的丰富硬件资源的基础上，研制了基于交流伺服系统的喷气织机经纱张力控制系统。论文完成了伺服系统在经纱张力控制中的理论分析和整体设计，该系统能够满足喷气织机的高速和高精度要求，并能使经纱张力保持恒定。 To improve the fabric quality and meet the high-speed, high-performance requirements of air-jet looms, an AC servo-based air-jet loom warp tension control system was designed grounding on the AC servo system’s high control accuracy and ARM microcontroller LPC2294. Theoretical analysis and integrated design of servo system in terms of the warp tension design were completed. The system can satisfy the high-speed and high-performance requirements of air-jet looms, and can maintain the tension stability of warps. 喷气织机完成经、纬纱线的交织需由提综、引纬、打纬、送经、卷取五大运动的有机配合以及其他辅助运动的配合，整个运行过程控制复杂。从经轴到卷布辊的整个织造过程
基于PLC机械手控制系统设计 摘要：工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。 机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器，他有多个自由度，可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。 一、机械手简介 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。 1、机械手分类 机械手一般分为三类。第一类是不需要人工操作的通用机械手，它是一种独立的不附属于某一主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定工作。它的特点是除具备普通机械的物理性能外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工操作的，称为操作机。它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电信号操作机械手来进行探测月球、火星等。第三类是专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用于解决机床上下料和工件传送。这种机械手在国外称为“Mechanical Hand”，它是为主机服务的，由主机驱动，除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。 本项目要求设计的机械手模型可归为第一类，即通用机械手。在现代生产企业中，自动化程度较高，大量应用机械手。通过本次设计，可以增强对工业机械手的认识，同时并熟悉掌握PLC技术、位置控制技术、气动技术等工业控制常用的技术。 2、机械手控制系统设计步骤 根据工艺要求确定被控系统必须完成的动作,确定这些动作之间的关系及完成这些动作的顺序。(2)分配输入、输出设备,即确定哪些外围设备是送信号给PLC的,哪些外围设备是接收来自PLC的信号的,同时还要将PLC的输入、输出点与之一一对应,对I/O进行分配。在此基础上确定PLC的选型。(3)根据控制系统的控制要求和所选PLC的I/O点的情况及高功能模块的情况,设计PLC用户程序,此时可采用梯形田、助记符或流程图语言形式的用户程序。PLC的用户程序体现
喷气织机 喷气织机是采用喷射气流牵引纬纱穿越梭口的无梭织机。工作原理是利用空气作为引纬介质，以喷射出的压缩气流对纬纱产生摩擦牵引力进行牵引，将纬纱带过梭口，通过喷气产生的射流来达到引纬的目的。这种引纬方式能使织机实现高速高产。在几种无梭织机中，喷气织机是车速最高的一种，由于引纬方式合理，入纬率较高，运转操作简便安全，具有品种适应性较广，机物料消耗少，效率高，车速高、噪音低等优点，已成为最具发展前途的新型布机之一。由于喷气织机采用气流纬方式，最大的缺点是能量消耗较高。 各国发明 1914年美国人发明喷气织机，1950年捷克斯洛伐克生产第一台商用喷气织机，70年代喷气织机开始应用于工业生产。早期的喷气织机只能生产窄幅织物，织机速度低、织物质量差，只能生产单色的、简单的普通平纹织物。现代新型喷气织机速度、自动监控水平、产品质量、品种适应性等都有了大幅度的提高，成为无梭织机中发展最快的机型。目前国外先进的喷气织机采用了大量的先进技术，尤其是电子、微电子技术使喷气织机在保证产品质量的前提下，性能大大提高。目前国际著名的生产厂家主要是：日本津田驹、丰田、比利时必佳乐（PICANOL）、意大利意达（PROMATECH）和德国多尼尔（DORNIER）。 我国发明 我国自1982年首次由上海织布科研所引进日本津田驹公司ZA200型喷气织机用于试织，1984年首次引进津田驹ZA203型喷气织机制造技术。目前国产喷气织机主要代表机型有：咸阳织机GAX型和ZA209i型、中纺机GA718型、潍坊金蟀JS21N型、苏州纺机ASGA701型等。 喷气织造技术最新发展趋势 更稳定、更快速 国外喷气织机的主要代表包括：必佳乐（Picanol）Omni型及DELTA-190
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,机械手的动作顺序就是: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加工中上料与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
四川工程职业技术学院 学生毕业综合实践报告 基于PLC机械手控制系统设计 学生姓名： 学号： 专业班级： 指导老师： 完成时间：
摘要 随着科学与技术的发展，机械手广泛应用于采矿、冶金、石油、化学、船舶等传统领域，同时也已开始扩大到航空，航天。生化、医药、核能等高科技领域中，本文目的主要是利用可编程控制器作为载体，设计一套程序取驱动机械手进行预订动作实现对目标的抓取、搬运及投放，根据需求变化改变搬运轨迹，整个系统利用plc技术位置控制技等 关键词：机械手、可编程逻辑控制器
abstract With the development of science and technology, manipulator is widely used in mining, metallurgy, petroleum, chemical, shipbuilding and other traditional areas, but also has begun to expand to aviation, aerospace. Biochemistry, medicine, nuclear energy and other high-tech fields, in this paper, the main objective is to use the programmable controller as the carrier, design a set of procedures and the drive manipulator to achieve the target capture, handling and delivery booking action, according to the demand change handling trajectory, the whole system by using the technology of PLC position control technology. Keywords: manipulator；programmable；logic controller
湖南工程学院 课程设计 课程名称电气控制与PLC 课题名称搬运机械手电气控制系统设计专业班级03 姓名 学号0 指导教师赖指南、刘星平、周向红 2013年06月25日
湖南工程学院 课程设计任务书 课程名称电气控制与PLC 课题名称搬运机械手电气控制系统设计 专业班级 姓名 学号 指导教师赖指南、刘星平、周向红 审批黄峰、汪超、刘星平 任务书下达日期2013年06月09日 课程设计完成日期2013年06月25日
目录 第1章概述 (2) 1.1 PLC简介 (2) 1.2机械手概述 (2) 1.3 机械手控制系统设计步骤 (3) 第2章控制方案论 (4) 2.1 搬运机械手的设计原理 (4) 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) 3.2电动机主电路和控制电路电器元件选择 (8) 3.3PLC控制面板及接口电路图 (9) 第4章控制系统软件设计 (11) 4.1控制系统的软件设计原理 (11) 4.2顺序功能图 (12) 4.3程序详单 (13) 第5章控制系统的调试 (19) 总结 (20) 附录一 STL语言程序 附录二 参考文献
第1章概述 1.1PLC简介 可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）以微处理器为核心，将微型计算机技术、及网络通信技术有机地融为一体，是应用十分广泛的工业自动化控制装置。PLC应用技术具有控制能力强、可靠性高、配置灵活、使用方便、易于扩展等有点，不仅可以取代继电器控制系统，还可以进行复杂的的生产过程控制以及应用于工业自动化控制网络，它已成为现代化工业控制的四大支柱（可编程控制技术、机器人技术、CAD/CAM技术和数控技术）之一。(来自《西门子PLC快速入门与实践》) 自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器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 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，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
机械手上料的综合控制系统设计 1 绪论 1.1课题背景 前不久中国国务院发布了中国制造2025中提到紧密围绕重点制造领域关键环节，开展新一代信息技术与制造装备融合的集成创新和工程应用。支持政产学研用联合攻关，开发智能产品和自主可控的智能装置并实现产业化。依托优势企业，紧扣关键工序智能化、关键岗位机器人替代、生产过程智能优化控制、供应链优化，建设重点领域智能工厂/数字化车间。在基础条件好、需求迫切的重点地区、行业和企业中，分类实施流程制造、离散制造、智能装备和产品、新业态新模式、智能化管理、智能化服务等试点示范及应用推广。建立智能制造标准体系和信息安全保障系统，搭建智能制造网络系统平台。 围绕汽车、机械、电子、危险品制造、国防军工、化工、轻工等工业机器人、特种机器人，以及医疗健康、家庭服务、教育娱乐等服务机器人应用需求，积极研发新产品，促进机器人标准化、模块化发展，扩大市场应用。突破机器人本体、减速器、伺服电机、控制器、传感器与驱动器等关键零部件及系统集成设计制造等技术瓶颈。由此可见工业机械人行业有很大的发展前景。 随着现代工业技术的发展，工业自动化技术越来越高，以往很多需要人去完成的工作现在已不再需要人去做，而且对于一些简单重复性的工作由机械手去完成往往可以提高生产效率和生产质量，对于一些高危行业用机械手代替作业则可以避免对人体造成伤害的可能性，如冶金、化工、医药、航空航天等。 在机械制造业中，机械手应用较多，发展较快。目前主要应用于机床、模锻压力机的上下料以及焊接、喷漆等作业，它可以按照事先制定的作业程序完成规定的操作，有些还具备有传感反馈能力，能应付外界的变化。如果机械手发生某些偏离时，会引起零部件甚至机械本身的损坏，但有了传感反馈自动，机械手就可以根据反馈自行调整。应用机械手，有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快实现工业生产机