物理与电子工程学院
《PLC原理与应用》
课程设计报告书
设计题目：基于PLC的机械手自动控制的设计
专业：自动化
班级：XXX
学生姓名:XX
学号:XXXX
指导教师：XXXX
2013年12月20日
物理与电子工程学院课程设计任务书
专业：自动化班级： 3班
摘要
工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理
论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中
的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪声
以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。在我国，近几年来也有较
快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。
本文介绍的物料搬运机械手可在空间抓放物体，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，主要作用是完成机械部件的搬运工作，能放置在各种不同的生产线或物流流水线中，使零件搬运、货物运输更快捷、便利。关键词：PLC；机械手控制；程序设计
目录
1 课题介绍 ...............................................
1.1 课题设计内容...........................................
1.2课题设计具体要求........................................
1.3课题研究的目的和意义.................................... 2机械手和PLC的概念及选择................................
2.1机械手的概念............................................
2.2 PLC的概念..............................................
3 PLC控制机械手的系统....................................
3.1机械手的流程图..........................................
3.2 IO地址分配.............................................
3.3 机械手的PLC编程语句 ...................................
3.4机械手自动控制的梯形图.................................. 4心得体会................................................参考文献 ..............................................
1 课题介绍
1.1 课题设计内容
机械手设有调整、连续、单周及步进四种工作方式，工作时要首先选择工作方式，然后操作对应按钮。其工作示意图如图1-1-1所示。
图1-1-1 机械手工作循环示意图
机械手的工作方式及过程如下：
1.调整工作方式：可按相应按钮实现左移、右移、上移、下移、加紧、放松各个动作的单独调整。
2.连续工作方式：按下起动按钮，机械手按下降→加紧→上升→右移→下降→放松→上升→左移的顺序周而复始的连续工作；按下停止按钮，机械手将自动结束本周期的工作，回到原位后停止。按下急停按钮，系统立即停车。
3.单周工作方式：按下起动按钮后，机械手按下降→加紧→上升→右
移→下降→放松→上升→左移的顺序自动工作一个周期停止。若要再工作一个周期，可再次按下起动按钮。按下停止按钮，机械手将自动结束本周期的工作，回到原位后停止。按下急停按钮，系统立即停车。
4.步进工作方式：每按一次起动按钮，机械手完成一步动作后自动停止。按下急停按钮，系统立即停车。
1.2课题设计具体要求
1．PLC输入输出点的分配。
2．编制机械手PLC程序及梯形图控制程序。
1.3课题研究的目的和意义
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，甚至于危机生命。由于以上的问题，需要一种东西代替人在恶劣的环境中作业的要求呼之欲出，同时随着社会的进步，工业自动化产品的性能日益加强，而价格也因电子技术的高速发展而不断下降。对原有的设备的电器控制可以高性价比进行改进，通过采用先进的控制技术和驱动技术，使设备的运行更加节能、高效、安全可靠。机械手就在这样诞生了，自从机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。机械手可在空间抓放搬运物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。机械手一般由耐高温，抗腐蚀的材料制成，以适应现场恶劣的环境，大大降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。机械手是工业机械手的重要组成部分，在很多情况下它就可以称为工业机械手。工业机械手是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。广泛采用工业
机械手，不仅可以提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有这十分重要的意义。
2机械手和PLC的概念及选择
2.1机械手的概念
机械手也被称为自动手。
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，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
机械手主要由手部和运动机构组成。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。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度。
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。
2.2 PLC的概念
可编程序控制器为（Programmable Logic Controller，简称PLC），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自动控制装置。
可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC具有可靠性高、适应面广、抗干扰能力强、编程方便、对环境要求低、与其他装置配置连接方便等特点。在工业自动化控制系统中占有极其重要的地位。
本文选用的PLC是西门子公司开发的S7-200系列。
3 PLC控制机械手的系统
3.1机械手的流程图
由机械手的工作过程可知，这是一个典型的顺序控制系统。为此，可从机械手的连续工作方式入手编写程序。首先应绘出连续工作时的功能表如图3-1-1，然后直接列写逻辑表达式，用触点线圈指令编程，也可使用置位复位指令或顺序控制继电器指令来完成。
图3-1-1机械手动作功能表3.2 IO地址分配
IO地址分配如下表3-2-1所示。
表3-2-1机械手控制输入输出分配表
3.3 机械手的PLC编程语句
LD I1.2 = M1.2 LD I1.3 = M1.3 LD I1.4 = M1.4 LD I1.5 = M1.5 LDN M1.2 JMP 0
LD I0.4 = M0.4 LD M0.4 LPS
AN M0.1 AN Q0.0 AN Q0.3 AN Q0.4 = Q0.2 LPP
TON T37, 100 LD T37
= M0.1
LD I0.5
= M0.5
LD M0.5 LPS
AN M0.0
AN Q0.2
AN Q0.3
AN Q0.4
= Q0.0 LPP
TON T38, 100 LD T38
= M0.0
LD I0.6
= M0.6
LD M0.6 LPS
AN M0.3
AN Q0.3
AN Q0.0
AN Q0.2
= Q0.4 LPP TON T39, 100 LD T39
= M0.3
LD I0.7
= M0.7
LD M0.7 LPS
AN M0.2
AN Q0.0
AN Q0.2
AN Q0.4
= Q0.3 LPP
TON T40, 100 LD T40
= M0.2
LD I1.0
O M1.0
AN M1.1
= M1.0
LD M1.0
= Q0.1
LD I1.1
= M1.1
LBL 0
LDN M1.3 JMP 1
LD I0.2
= M1.7 LD I0.0
= M2.0 LDN C4
A C8
O C5
AN M0.1 AN Q0.2 LPS
AN M0.0
= Q0.0 LPP
TON T39, 50 LD T39
= M0.0 LD C2
O Q0.1 AN M1.7 LPS
AN C1 = Q0.1 LPP
TON T37, 50 LD C3
AN M0.2
O C6
AN M1.7 LPS
AN M0.1
= Q0.2 LPP
TON T40, 50 LD T40
= M0.1 LD Q0.1
A C4
O Q0.3
O M0.2 AN M1.7 AN Q0.4 LPS
AN M0.2
= Q0.3 LPP
TON T41, 50 LD T41
= M0.2
LD M2.0
LD M1.7
LD Q0.4
ED
OLD
CTU C1, 6 LD C7
A C1
LPS
AN M0.3
= Q0.4 LPP
TON T42, 50 LD T42
= M0.3
LD M2.0
LD M1.7
LD Q0.4
ED
OLD
CTU C2, 2 LD M2.0 LD M1.7 LD Q0.4 ED
OLD
CTU C3, 3 LD M2.0 LD M1.7 LD Q0.4 ED
OLD
CTU C4, 4 LD M2.0 LD M1.7 LD Q0.4 ED
OLD
CTU C5, 5 LD M2.0 LD M1.7 LD Q0.4 ED
CTU C6, 7 LD M2.0
LD M1.7 LD Q0.4 ED
OLD
CTU C7, 8 LD M2.0 LD M1.7 LD Q0.4 ED
OLD
CTU C8, 1 LBL 1 LDN M1.4 JMP 2 LD I0.2 O M1.7 AN I0.0 = M1.7 LD I0.1 O M2.1 AN I0.0 = M2.1 LD I0.0 O M2.0 AN M1.7
= M2.0 LD M2.0 AN M0.1 AN Q0.2 LPS
AN M0.0
= Q0.0 LPP
TON T39, 50 LD T39
= M0.0 LD M0.0
O Q0.1 AN M1.7 LPS
AN T38
= Q0.1 LPP
TON T37, 50 LD T37
AN M0.2
O T38
AN M1.7
LPS
AN M0.1
= Q0.2 LPP
TON T40, 50 LD T40
= M0.1
LD Q0.1
A M0.1
O Q0.3
O M0.2
AN M1.7
AN Q0.4 LPS
AN M0.2
= Q0.3 LPP
TON T41, 50 LD T41
= M0.2
LD M0.0
LD T42
AN M2.1
O M1.7 CTU C1, 2 LD C1
TON T38, 30 LD M0.1 AN M1.7
A T38 LPS
AN M0.3
= Q0.4 LPP
TON T42, 50 LD T42
= M0.3 LBL 2
LDN M1.5 JMP 3
LD I0.1
= M2.1 LD I0.2
= M1.7 LD I0.0
O M2.0 AN M1.7
= M2.0
LD M2.0 AN M0.1 AN Q0.2 LPS
AN M0.0
= Q0.0 LPP
TON T39, 50 LD T39
= M0.0 LD M0.0
O Q0.1 AN M1.7 LPS
AN T38
= Q0.1 LPP
TON T37, 50 LD T37
AN M0.2
O T38
AN M1.7 LPS
AN M0.1
= Q0.2
LPP
TON T40, 50
LD T40
= M0.1
LD Q0.1
A M0.1
O Q0.3
O M0.2
AN M1.7
AN Q0.4
LPS
AN M0.2
= Q0.3
LPP
TON T41, 50
LD T41
= M0.2
LD M0.0
LD I0.0
O M1.7
AN M2.1
3.4机械手自动控制的梯形图
CTU C1, 2 LD C1 TON T38, 30 LD M0.1 A T38 LPS
AN M0.3 = Q0.4 LPP
TON T42, 50 LD T42 = M0.3 LBL 3
END
韶关市职工大学韶关市第二技师学院 毕业论文 题目:三菱plc控制机械手设计系统 系别：电气自动化工程系专业系别：14电气自动化双高 学生姓名：饶金荣 学号：42 指导教师：王建军老师 温惠萍老师 李集祥老师
摘要 可编程序控制器(PLC)是近年来发展极为迅速，应用面极广，以微处理器为核心，集微机技术、自动化技术、通信技术于一体的通用工业控制装置。PLC的广泛应用，已经给生产带来许多的好处，它具有功能齐全、使用方便、维护容易、通用性强、可靠性好、性能价格比高等特点，已在工业控制的各个领域得到了极为广泛的应用，成为实现工业自动化的一种强有力工具。比如plc控制的机械手在搬运工件方面的应用，以前一直采用人工搬运物料，不仅工人的劳动强度大，安全性差，而且效率低。本文分析了机械手和PLC之后，我们采用PLC控制的机械手进行物件的搬运来代替人力。 本文基于汇川公司的PLC，提出了PLC控制工件传送机械手PLC控制系统的设计方法。重点研究了实验开发系统的工作原理、硬件部分的主要构成，以及硬件部分的设计、安装调试和实验应用开发。讨论了汇川PLC指令系统、编程语言和程序设计方法，分析了汇川PLC专用编程软件在本系统中具体应用， 关键词：机械手，PLC，
第一章概述 1.1 PLC产生、定义及发展趋势 1.1.1 PLC(可编程逻辑控制器)的产生 PLC(可编程逻辑控制器)是20世纪60年代末期逐步发展起来的一种 以计算机技术为基础的新型工业控制装置。近几年来，PLC技术在各种工业过程控制、生产自动线控制及各类机电一体化设备控制中得到极其广泛的应用，成为工业自动化领域中的一项十分重要的应用技术。 在PLC出现以前，继电器控制曾得到广泛应用，在机电设备和工业过程控制领域中占有主导地位。但是继电器控制系统有明显的缺点；体积大，可靠性低，故障查找困难，特别是因为它是由硬接线逻辑构成的系统，造成了接线复杂，容易出故障，对生产工艺变化的适应性较差。 20世纪60年代未，美国最大的汽车制造商通用汽车公司(GM)为了适应汽车型号不断更新的需要，试图寻找一种新的生产线控制方法，使之尽可能地减少重新设计继电器控制系统的工作量以及尽量地减少控制系统 硬连接线的数量，以降低生产成本，缩短制造周期，减少生产线的故障率，从而有效地提高生产效率。当时，电子计算机的硬件己经基本完备，其主要功能是通过软件来实现的，因此具有灵活性、通用性等优点，但价格相对来说比较昂贵，于是他们想到了把继电器控制系统简单易懂、操作方便、价格便宜的长处与计算机灵活、通用的优点结合起来，用来制造一种新型的工业控制装置，并进而采用招标的方式，首先是美国数字设备公司(DEC)研制出符合上述想法的工业控制装置，命名为可编程逻辑控制器，即PLC( Programmable Logic Controller)。1969年，第一台PLC在GM公司汽车生产线上首次运行，成功地取代了沿用多年的继电器控制系统，尽管当时的PLC功能仅具有逻辑控制、定时、计数等功能，但却标志着一种新型装置问世。随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，20世纪70年代中期又出现了微处理器和微型计算机，这些新技术很快也被用到PLC之中，使
基于PLC自动门控制 系统的设计 （正文） 摘要 本文是关于自动门控制系统的设计，自动门系统主要由可编程控制器（PLC）、感应器件、驱动装臵和传动装臵组成。主要工作原理是感应器件将检测到的人体或物体信号传送到PLC，PLC再综合收到的自动门状态信号作出判断，而后发出控制信号，使驱动装臵运行，在通过传动装臵带动门的动作。 随着电子技术的发展，PLC不断的更新，PLC控制已成为自动控制中最常见的方式之一。自动门就是自动控制应用的以典型例子，由于可编程控制器具有很好的处理自动门开关控制及良好的稳定性，而且可以很简单的改变控制的方式，因此，自动门的生产商家很多都运用PLC来做门的控制器。目前自动门在日常生活中用越来越广泛。PLC 控制具有较高的可靠性、稳定性、维修方便等优点。
本文分四个部分来介绍其软、硬件结构、工作原理等，具体如下： 第二章介绍自动门的设计要求 第三章介绍自动门的硬件设计，PLC选型，驱动装臵选型，感应器件的选型， 第四章介绍了系统软件设计，PLC梯形图设计，软件设计 第五章介绍程序调试，硬件接线 关键词：自动门、PLC、感应器件、驱动装臵
目录 摘要--------------------------------------7 1 前言------------------------------------11 2 国内外自动门的发展----------------------13 2.1国内外自动门的发展现状-------------13 2.2本课题研究的内容-------------------15 2.3本课题研究的目的和意义-------------16 3自动门控制系统总体方案设计--------------17 3.1自动门的功能需求分析--------------17 3.1自动门的控制要求------------------18 3.3自动门控制系统构成----------------19 3.3.1 PLC 概述------------------19 3.3.2 具体构成------------------24 3.4自动门的机械传机构设计------------25 4 自动门控制系统的硬件设计----------------26 4.1 PLC 的选型----------------------26 4.2 驱动装臵的选型------------------30 4.3 感应器件的选型------------------31
理工学院毕业设计(论文)开题报告 题目：铣床自动上下料点位控制机械手的设计 学生姓名：韩抟彬学号： 10L0551370 专业：机械设计制造及其自动化 指导教师：陈继荣 2014年3月31日
毕业设计开题报告 摘要； 在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。 PLC是以现代微处理器技术为核心的控制器，作为一种通用的工业控制器，其可靠性高、抗干扰能力强；PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性，此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息；PLC采用光电隔离和滤波技术有效抑制外部干扰源对PLC的影响，此外PLC还可在强、通用性好；开发周期短，功耗小。本课题对现代工业的的发展具有很重要的意义。 1．课题研究的目的和意义 1.1本课题的意义 机械手又名工业机器人，是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代科技的一个重要组成部分。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。 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。因此，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
目录 第一章绪论 1.1 项目的技术背景与研究意义 1.2 取苗装置的国内外研究现状 1.2.1国外取苗装置的研究现状 1.2.2国内取苗装置的研究现状 1.3论文的研究目标与研究内容 1.4论文研究的技术路线 第二章穴盘苗自动移栽机机械手整机方案设计 2.1 穴盘苗自动移栽机机械手工作原理和结构分析2.2 利用UG建立样机模型 第三章穴盘苗自动移栽机取苗装置的结构设计 3.1 取苗机构的基本构成 基本结构 （1）机械手 （2）穴盘定位平台 （3）驱动系统 （4）控制系统 PLC程序 （5）底座 3.2 取苗机构的工作原理 第四章穴盘苗自动移栽机送苗装置的设计要求分析1穴盘育苗及穴盘的选择 2送苗装置的工作原理和结构组成 3送苗机构的控制系统 第五章取苗装置的实验研究 1.取苗装置影响因素分析 2影响取苗成功率的因素 3取苗装置手臂角度的实验分析
第六章总结与展望1 全文总结 2研究展望 结束语 参考文献 致谢
第一章绪论 1.1项目的技术背景与研究意义 随着社会进步和人民生活水平的提高，设施农业已成为国民经济中的支柱产业，温室蔬菜、花卉及棉花生产对发展农村经济，增加农民收入，丰富人民的菜篮子，改善人民生活具有举足轻重的作用。穴盘苗移栽是近年才兴起的种植新技术，它具有缩短生育期，提早成熟，提高棉花单产，具有广阔的推广前景。过去几年温室大棚育出成品苗向大田移栽，全部是靠人工移栽。穴盘苗自动移栽技术是温室蔬菜或花卉生产实现工厂化和自动化而采用的一种重要的种植方式。目前，国内穴盘苗移栽的取苗、喂苗环节主要靠手工完成，劳动强度大，作业效率低，不能满足规模化生产的需要，从而制约了蔬菜生产的发展。因此，研制开发适合我国国情、结构简单、价格低廉、性能稳定可靠的中小型穴盘苗自动移栽机迫在眉睫，而移栽机械手是温室穴盘苗移栽自动化的关键部分，能够完成“穴盘定位—自动送苗—钵苗抓取—钵苗投放”这一系列连续动作，其性能直接影响移栽机的移栽质量。穴盘苗移栽机械手的研究对实现实现温室穴盘苗移栽生产过程自动化、减轻穴盘苗移栽作业的劳动强度、提高作物移栽质量，推进我国温室农业作物生产机械化和自动化进程，特别是我国“十二五”农业发展规划的顺利实施具有重大意义。 1.2 取苗装置的国内外研究现状 国外穴盘苗移栽机取苗装置的技术较成熟，而且大部分机型开始投入使用，尤其是应用于花卉、蔬菜等经济价值高的作物的大面积移栽，具有很好的经济价值。国内的研究主要集中在各大高校及科研院所，且大部分的研究成果只是样机的试制，尚没有成型的机型投入生产应用。 1.2.1国外取苗装置研究现状 20 世纪初期部分国家开始出现移栽机具。三十年代出现移栽装置或移栽器代替人工取苗。五十年代移栽的生产技术研究，研制出了不同结构的半自动移栽机。八十年代，半自动移栽机已在欧美国家的农业生产中广泛被使用，培育穴盘苗、移栽作物等，实现了制造机械、播种机械、移栽机等各种机械配套使用。到90年代,有关部门加强从育苗到栽植整个系统的研究,使育苗和栽植有机地结合,研制出多种全自动移栽机,如日本90年代初将穴盘苗自动移栽机列为农业机械急需开发的项目,日本农机研究所联合三家农机公司,于1993年至1995年期间开发出了三种型号的全自动移栽机（图1-1～1-3）,可移栽穴盘苗或纸钵苗,主要
毕业设计（论文）题目：气动机械手的设计 系部：机电工程系 专业：数控技术 班级： ： 学号：
目录 摘要 (3) 第一章前言 1.1机械手概述 (4) 1.2机械手的组成和分类 (4) 1.2.1机械手的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 1.2.2机械手的分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 第二章机械手的设计方案 2.1机械手的坐标型式与自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 2.2机械手的手部结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 2.3机械手的手腕结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 2.4机械手的手臂结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.5机械手的驱动方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.6机械手的控制方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.7机械手的主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.8机械手的技术参数列表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 第三章手部结构设计 3.1夹持式手部结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.1手指的形状和分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.2设计时考虑的几个问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
第一章绪论 1. 1 PLC简介 可编程控制器简称PLC(Progrsmmable Logic Controller, PLC),它是以微处理器为基础服务夫人通用工业控制装置。国际电工委员会(IEC)在1985年的PLC标准草案第3稿中，对PLC作了如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输出和输入，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”可编程控制器是一种通用的工业控制计算机。它的程序是可以控制不同的对象。具有更大的灵活性，再加上体积小、工作可靠性高、抗干扰能力强、控制功能完善，适应性强，安装接线简单等众多优点，它可以方便地应用在各种场合，PLC釆用了典型的计算机结构，主要是山微处理器(CPU)、存储器(RAM/R0M)、输入输出接口(I/O)电路、通信接口及电源组成。 中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 PLC的主要特点，可靠性高、抗干扰能力强功能完善、应用领域广编程简单，易学易用系统安装简单、体积小、价格低可编程控制器的应用领域PLC在钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业的应用也越来越广泛，主要有以下儿个方面的控制，开关量的逻辑、控制模拟量控制、运动控制过程控制、数据处理通信及联网。PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信。随着现代社会计算机技术的提高，网络通讯技术的不断发展，它也将和其他的工业控制计算
随着经济的发展和人们生活水平的提高，自动门的应用也越来越广泛。它现在为许多宾馆、超市、百货大楼等现代建筑所必备，不仅可以美化出入口环境，而且具有节能、防尘、隔音等功能，同时也是建筑物智能化的重要指标。本次课程设计的自动门控制系统是利用PLC为核心来控制,其电路结构简单,单元电路分别通过原理图设计、由梯形图语言设计完成,利用试验室所提供的条件来模拟和验证程序,并利用指示灯实现系统功能,非常适用于日常生活控制场合。 关键字：智能化;PLC;梯形图
1 PLC概述 (3) 2 自动门的介绍 (3) 2.1自动门的简介 (3) 2.2自动门的分类 (3) 2.3自动门机的基本组成 (4) 2.4自动门行程开关的工作原理 (4) 2.5自动门光电开关介绍 (5) 3 自动门控制总体设计方案 (6) 4 自动门控制装置的硬件组成 (6) 5 自动门控制系统流程图 (6) 6 自动门控制顺序功能图 (7) 7 自动门控制PLC外部接线图 (8) 8 继电器接触控制图 (9) 9 自动门控制梯形图程序设计 (10) 10 自动门控制程序设计 (10) 11 系统调试与分析 (11) 12 结束语 (12) 13 参考文献 (13) 14 致谢 (14)
1 PLC概述 PLC可编程序控制器：PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 1969年美国数字设备公司（DEC）根据美国通用汽车公司的这种要求，研制成功了世界上第一台可编程控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用，取得很好的效果。从此这项技术迅速发展起来。 2 自动门的介绍 2.1自动门的简介 自动门英文名：automatic door。自动门从理论上理解应该是门的概念的延伸，是门的功能根据人的需要所进行的发展和完善。自动门是指：可以将人接近门的动作（或将某种入门授权）识别为开门信号的控制单元，通过驱动系统将门开启,在人离开后再将门自动关闭，并对开启和关闭的过程实现控制的系统。 自动门开始在建筑物上使用，是在二十世纪年以后。二十年代后期，美国的超级市场的开放，自动门开始被使用，受此影响，世界第一自动门品牌多玛在1945年开发出油压式、空气式自动门，新建大楼的正门也开始使用了。到了1962年，电气式己开始出现，之后伴随着城市的建设，自动门技术的领域每年都在增加。当初，用供给建筑物用电源进行电动机的速度控制很难，只好进行油压、空压速度控制，转换但因能源利用效率很低，然而伴随着电气控制的技术发展，现在电气控制技术已经成熟，直接控制电动机的电气式自动门逐渐成为主流。例如：各种用可识别控制的自动专用门，如：感应自动门(红外感应,微波感应,触摸感应,脚踏感应)、刷卡自动门等。 2.2 自动门的分类 常用的自动门可分为推拉门、平开门、折叠门和旋转门。 推拉门：可细分为单开、双开、重叠单开、重叠双开和弧形门。弧形门门扇沿孤形轨道平滑移动，可分为半弧单向、半弧双向、全弧双向。为了最大限
天津机电职业技术学院毕业综合实践报告 专业电气自动化 班级电气自动化三班
目录 1 机械手的基本介绍 (1) 1.1 机械手的基本结构组成 (1) 1.1.1 气动手爪 (1) 1.1.2 伸缩气缸 (1) 1.1.3 回转气缸及垫板 (2) 1.1.4 提升气缸 (2) 1.2 直线运动传动组件 (2) 1.3 气动控制回路 (3) 2 传感器部分 (5) 2.1 传感器简介 (5) 2.2 磁性开关 (5) 2.3 光电传感器和光纤传感器 (5) 3 伺服电机应用 (7) 3.1 伺服系统 (7) 3.2 交流伺服系统的位置控制模式 (8) 3.3 接线 (10) 3.4 伺服驱动器的参数设置与调整 (10) 3.4.1 参数设置方式操作说明 (11) 3.4.2 面板操作说明： (11) 3.4.3 部分参数说明 (11) 3.5 最大速度（MAX_SPEED）和启动/停止速度（SS_SPEED）12 3.6 移动包络 (13) 4 PLC程序编写 (15) 4.1 PLC的选型和I/O接线 (15) 4.2 伺服电机驱动器参数设置 (15) 4.3 编写和调试PLC控制程序 (16) 4.4 初态检查复位子程序和回原点子程序 (19) 4.5 急停处理子程序 (20) 个人收获 (23) 参考文献 (24) 附录 (25) 致谢 (28)
1 机械手的基本介绍 1.1 机械手的基本结构组成 1.1.1 气动手爪 用于在各个工作站物料台上抓取/放下工件。由一个二位五通双向电控阀控制。见图 1-1 图 1-1 气动手爪 1.1.2 伸缩气缸 用于驱动手臂伸出缩回。由一个二位五通单向电控阀控制。见图 1-2 图 1-2 伸缩气缸
范学院成人高等教育毕业论文 (1) 第1章绪论 (2) 1.1 课题背景 (2) 1.2 机械手的定义与分类 (3) 1.3 机械手应用及组成结构 (3) 1.4 机械手的发展趋势 (4) 1.5 总体设计要求 (5) 第2章 PLC的介绍与选择 (6) 2.1 PLC的特点 (6) 2.2 PLC的选型 (6) 2.3 三菱FX系列的结构功能 (8) 第3章各功能实现形式与控制方式 (9) 3.1 本机械手模型的机能和特性 (9) 3.2 夹紧机构 (9) 3.3 躯干 (10) 3.4 旋转编码盘 (9) 第4章控制系统设计 (10) 4.1 控制系统硬件设计 (10) 4.1.1 PLC梯形图中的编程元件 (11) 4.1.2 PLC的I/O分配 (12) 4.1.3 机械手控制系统的外部接线图 (13) 4.2 控制系统软件设计 (13) 4.2.1 公用程序 (13) 4.2.2 自动操作程序 (15) 4.2.3手动单步操作程序 (20) 4.2.4 回原位程序 (24) 4.3 PLC程序的上载和下载 (27) 4.3.1 PLC程序的上载 (27) 4.3.2 PLC程序的下载 (27) 第5章设计小结 (28) 致谢.............................................. 错误！未定义书签。 二、参考文献 (30) 基于PLC控制的机械手设计
曹洪波 摘要 机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，本文介绍的是机械手模型基于PLC的控制系统设计。 首先，对可编程控制器进行相应的介绍，选择了PLC的型号。然后，通过对机械手的各功能实现形式和控制方式研究，给出各部分的实现方案并确定了控制系统的器材。最后，进行PLC控制系统的硬件结构和软件 （一）课题背景 随着现代工业技术的发展，工业自动化技术越来越高，生产工况也有趋于恶劣的态势，这对一线工人的操作技能也提出了更高的要求，同时操作工人的工作安全也受到了相应的威胁。工人工作环境和工作内容也要求理想化简单化，对于一些往复的工作由机械手远程控制或自动完成显得非常重要。这样可以避免一些人不能接触的物质对人体造成伤害，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，但若有了传感反馈自动，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械化和自动化的步伐。 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。近些年，随着计算机技术、电子技术以及传感技术等在机械手中越来越多的应用，机械手已经成为工业生产中提高劳动生产率的重要因素。 借助PLC强大的工业处理能力，很容易实现工业生产的自动化。基于此思路设计的机械手，在实现各种要求的工序前提下，大大提高了工业过程的质量，而且大大解放了生产力，改善了工作环境，减轻了劳动强度，节约了成本，提高了生产效率，具有十分重要的意义。 同时，借助组态软件的辅助作用，大大提高了系统的工作效率。因此，在自动化机床和综合加工自动生产线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确地控制生产的节拍，便于有节奏地进行生产。 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。 综上所述，有效地应用机械手是发展机械工业的必然趋势。 （二）机械手的定义与分类 机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用
课程设计 课程名称传感器原理及工程应用 专业班级测控技术与仪器 姓名朱广申 学号 1021 齐鲁工业大学课程设计专用纸成绩课程名称传感器原理及工程应用指导教师孙凯
院（系）电气学院专业班级测控13-1 学生姓名朱广申学号 1021 设计日期 课程设计题目自动门控系统设计 摘要 随着电子技术的发展，可编程控制器（以下简称PLC）不断更新、发展，PLC控制 是自动控制中最常见控制方式之一，自动门就是自动控制应用的一典型例子，由于可编 程控制器具有很好的处理自动门的开关控制及良好的稳定性，而且可以很简单的改变控 制的方式，因此，自动门的生产商家很多都运用PLC来做门的控制器。目前自动门在日 常生活中运用越来越广泛。 关键词：PLC，变频器，驱动装置，感应器。
目录 摘要.................................................... 错误!未定义书签。引言.................................................... 错误!未定义书签。 1. 概述................................................... 错误!未定义书签。国内外自动门发展现状..................................... 错误!未定义书签。本课题研究的内容......................................... 错误!未定义书签。本课题研究的目的和意义................................... 错误!未定义书签。 2. 自动门控制系统总体方案设计............................. 错误!未定义书签。自动门的功能需求分析..................................... 错误!未定义书签。系统设计的基本步骤....................................... 错误!未定义书签。自动门技术参数的确定..................................... 错误!未定义书签。自动门的机械传动机构设计................................. 错误!未定义书签。 3. 自动门硬件系统的设计................................... 错误!未定义书签。控制系统结构设计......................................... 错误!未定义书签。可编程控制器(PLC)的选型.................................. 错误!未定义书签。 PLC概述................................................ 错误!未定义书签。可编程控制器（PLC）的选型................................. 错误!未定义书签。驱动装置的选型........................................... 错误!未定义书签。变频器的选型............................................. 错误!未定义书签。变频器原理............................................... 错误!未定义书签。变频器的选型............................................. 错误!未定义书签。变频器的参数设定......................................... 错误!未定义书签。感应开关的选型........................................... 错误!未定义书签。自动门系统I/O分配表..................................... 错误!未定义书签。控制系统的电气接线....................................... 错误!未定义书签。
摘要 在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。 本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。 关键词：机器人，示教编程，伺服，制动
ABSTRACT In the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way. In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point. KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake
摘要 随着微电子技术、传感器技术、控制技术和机械制造工艺水平的飞速发展，机器人的应用领域逐步从汽车拓展到其它领域。在各种类型的机器人中，模拟人体手臂而构成的关节型机器人，具有结构紧凑、所占空间小、运动空间大等优点，是应用最为广泛的机器人之一。尤其由柔性关节组成的柔性仿生机器人在服务机器人及康复机器人领域中的应用和需求越来越突出。 本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。 关键词：机器人，示教编程，伺服，制动
ABSTRACT With the development of microelectronic technology, sensor technology, the rapid development of control technology and machinery manufacturing technology level, the application of robots gradually expanded from cars to other fields. In all types of robots, the articulated robot arm simulation human form, has the advantages of compact structure, small occupied space, large moving space, is one of the most widely used robots. Especially flexible biomimetic robot composed of flexible joint in the field of service robot and rehabilitation robot application and demand more and more prominent. In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point. KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake
1.绪论 1.1工业机械手设计的意义 1、熟悉机械手的应用场合及有关机械手设计的步骤； 2、机械手可以提高生产过程中的自动化程度，减轻人力，便于有节奏的生产； 3、结合机械手设计这方面的知识，在设计过程中学会怎样发现问题、研究问题、解决问题。 1.2国外的机械情况 现代工业机械手起源于20世纪50年代初，是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化。 机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。他的结构是：机体上安装回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。 1962年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为Uni-mate(即万能自动)。运动系统仿造坦克炮塔，臂回转、俯仰，用液压驱动；控制系统用磁鼓最存储装置。不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司（Unimaton）,专门生产工业机械手。 1962年美国机械铸造公司也试验成功一种叫Versatran机械手，原意是灵活搬运。该机械手的中央立柱可以回转，臂可以回转、升降、伸缩、采用液压驱动，控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。 1978年美国Uni-mate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种Uni-mate 型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于±1毫米。 美国还十分注意提高机械手的可靠性，改进结构，降低成本。如Uni-mate公司建立了8年机械手试验台，进行各种性能的试验。准备把故障前平均时间（注：故障前
毕业设计论文题目：气动机械手的设计 设计人： 指导教师： 所属院系： 专业班级： 2014年11月10日
第1章前言 1.1工业机械手概述 工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备.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”。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。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用.机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很
欢迎共同分享 1. 基于FX2N-48MRPLC的交通灯控制 2. 西门子PLC控制的四层电梯毕业设计论文 3. PLC电梯控制毕业论文 4. 基于plc的五层电梯控制 5. 松下PLC控制的五层电梯设计 6. 基于PLC控制的立体车库系统设计 7. PLC控制的花样喷泉 8. 三菱PLC控制的花样喷泉系统 9. PLC控制的抢答器设计 10. 世纪星组态PLC控制的交通灯系统 11. X62W型卧式万能铣床设计 12. 四路抢答器PLC控制 13. PLC控制类毕业设计论文 14. 铁路与公路交叉口护栏自动控制系统 15. 基于PLC的机械手自动操作系统 16. 三相异步电动机正反转控制 17. 基于机械手分选大小球的自动控制 18. 基于PLC控制的作息时间控制系统 19. 变频恒压供水控制系统 20. PLC在电网备用自动投入中的应用 21. PLC在变电站变压器自动化中的应用
22. FX2系列PCL五层电梯控制系统 23. PLC控制的自动售货机毕业设计论文 24. 双恒压供水西门子PLC毕业设计 25. 交流变频调速PLC控制电梯系统设计毕业论文 26. 基于PLC的三层电梯控制系统设计 27. PLC控制自动门的课程设计 28. PLC控制锅炉输煤系统 29. PLC控制变频调速五层电梯系统设计 30. 机械手PLC控制设计 31. 基于PLC的组合机床控制系统设计 32. PLC在改造z-3040型摇臂钻床中的应用 33. 超高压水射流机器人切割系统电气控制设计 34. PLC在数控技术中进给系统的开发中的应用 35. PLC在船用牵引控制系统开发中的应用 36. 智能组合秤控制系统设计 37. S7-200PLC在数控车床控制系统中的应用 38. 自动送料装车系统PLC控制设计 39. 三菱PLC在五层电梯控制中的应用 40. PLC在交流双速电梯控制系统中的应用 41. PLC电梯控制毕业论文 42. 基于PLC的电机故障诊断系统设计 43. 欧姆龙PLC控制交通灯系统毕业论文