PLC控制的关节型机械手的结构设计

一、要求机械手的PLC控制1．设备基本动作：机械手的动作过程分为顺序的8个工步：既从原位开始经下降、夹紧、上升、右移、下降、放松、上升、左移8个动作后完成一个循环（周期）回到原位。

并且只有当右工作台上无工件时，机械手才能从右上位下降，否则，在右上位等待。

2．控制程序可实现手动、自动两种操作方式；自动又分为单工步、单周期、连续三种工作方式。

3．设计既有自动方式也有手动方式满足上述要求的梯形图和相应的语句表。

4. 在实验室实验台上运行该程序。

二参考1. “PLC电气控制技术——CPM1A系列和S7-200”书中212页“8.1.3机械手的控制”2. “机床电气控制”第三版王炳实主编书中156页“三、机械手控制的程序设计”。

3．“可编程控制器原理及应用”宫淑贞徐世许编著人民邮电出版社书中P168—P175例4.6。

其中工作方式时手动、自动（单步）、单周期、连续；还有自动工作方式下的误操作禁止程序段（安全可靠）。

注解：“PLC电气控制技术——CPM1A系列和S7-200”书中212页“8.1.3机械手的控制”例中只有手动和自动（连续）两种操作模式，使用顺序控制法编程。

PLC 机型选用CPM2A-40型，其内部继电器区和指令与CPM1A系列的CPM有所不同。

“机床电气控制”第三版王炳实主编书中156页“三、机械手控制的程序设计”。

本例中的程序是用三菱公司的F1系列的PLC指令编制。

有手动、自动（单工步、单周期、连续）操作方式。

手动方式与自动方式分开编程。

参考其编程思想。

“可编程控制器原理及应用”宫淑贞徐世许编著人民邮电出版社书中P168—P175例4.6。

其中工作方式有手动、自动（单步）、单周期、连续；还有自动工作方式下的误操作禁止程序段（安全可靠）。

用CPM1A编程。

这里“误操作禁止”是指当自动（单工步、单周期、连续）工作方式时，按一次操作按钮自动运行方式开始，此后再按操作按钮属于错误操作，程序对错误操作不予响应。

第二章 PLC机械运动控制手2.1 机械手工作原理机械手主要由执行机构．驱动机构和控制系统组成，机械手的执行机构又包括手部、手臂和躯干。

手部安装在最前端，主要是用来准确的抓取搬移工件，手臂的作用是用来辅助手部准确的抓住工件并能够转移到所需要的位置，机械手的运动有两种：一个是上下直线运动，另一个是左右直线运动。

因此其必须安装有液压缸、电液脉冲马达、电磁阀等作为其执行机构的动力部分或辅助系统。

驱动机构主要有四种：液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动。

其主要以电气和气压驱动为主，只有少量的运用液压和机械驱动。

本课题采用的机械手全部动作由汽缸驱动，而汽缸又由相应的电磁阀控制。

而电磁式继电器广泛用于电力拖动控制系统中，其结构及工作原理与接触器类似，也是由电磁机构和触点系统组成。

继电器只能用于切换电流较小的控制电路或保护电路(各触点允许通过的电流多为5A)，继电器可对多种输入信号量的变化作出反映，起工作原理为上升/下降和左移/右移分别由双线圈二位电磁阀控制。

例如，当下降电磁阀通电时，机械手下降；当下降电磁阀断电时，机械手停止下降，但保持现有动作状态。

只有在上身电磁阀通电时，机械手才上升；当上身电磁阀断电时，机械手停止上升。

同样，左移/右移分别由座椅电磁阀和右移电磁阀控制，机械手的放松/夹紧由一个单线圈二位电磁阀控制，该线圈通电时，机械手夹紧；该线圈断电时，机械手放松。

机械手的工作机构手部、手臂和躯干，手部主要采用电气传动，而抓取机构主要采用气压传动，机械手的是抓取工件要准确迅速的抓起是设计的最起码的要求。

当我们设计手爪时，首先要知道机械手的坐标形式、运动的速度和加速度的具体要求，还要考虑被夹紧的物体的重量、大小和惯性来计算。

同时还要考虑手爪的开口尺寸，以保证有足够的开口来抓取工件。

为了防止工件在被夹紧是有损坏，所以我们要在手爪的接触部分加上弹性棉垫。

为了防止电源临时出现故障。

所以我们应该对其工件加以保护。

基于PLC控制的机械手设计引言PLC（可编程逻辑控制器）是一种被广泛应用于工业自动化系统的控制器。

它以可编程的方式控制工业过程中的各种设备和机械。

机械手是一种常见的自动化设备，广泛应用于工业领域。

本文将介绍基于PLC控制的机械手设计，包括系统的硬件组成、PLC程序设计和系统的工作原理。

硬件组成基于PLC控制的机械手系统包括以下硬件组成部分：1.PLC控制器：PLC控制器是系统的核心部分，负责接收和处理输入信号，并控制输出设备的操作。

常见的PLC控制器有西门子、施耐德等品牌。

2.机械手：机械手是系统的执行部分，负责完成各种任务，如抓取、搬运等。

它通常由电动机、传动装置、执行器等组成。

3.传感器：传感器用于检测和监测系统的状态和环境变量。

常见的传感器有接近传感器、压力传感器、温度传感器等。

4.输入设备：输入设备用于向系统提供操作信号和参数设置，如按钮、开关等。

5.输出设备：输出设备用于显示系统状态或输出结果，如指示灯、显示屏等。

PLC程序设计PLC程序是由一系列指令组成的，用于控制PLC控制器。

以下是基于PLC控制的机械手系统的PLC程序设计步骤：1.确定系统的需求和功能：首先需要确定机械手的具体需求和功能，如抓取物体的方式、搬运的速度等。

2.设计输入和输出信号：根据系统需求，确定输入和输出信号的类型和数量。

输入信号可以是按钮的状态、传感器的检测结果等，输出信号可以控制机械手的运动和执行动作。

3.设计PLC程序逻辑：根据系统需求和硬件组成，设计PLC程序的逻辑。

逻辑可以使用Ladder Diagram、Function Block Diagram等可视化编程语言进行描述。

4.编写PLC程序：根据设计的逻辑，使用PLC编程软件编写PLC程序。

编写过程中需要考虑安全性、可靠性和性能等方面。

5.调试和测试：将编写好的PLC程序下载到PLC控制器中，并进行调试和测试。

调试过程中需要检查各个输入和输出设备是否正常工作，是否满足系统的需求和功能。

《基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》篇一一、引言随着工业自动化技术的不断发展，PLC（可编程逻辑控制器）已成为工业控制领域中最重要的技术之一。

工业机械手作为自动化生产线上重要的执行机构，其运动控制系统的设计直接关系到生产效率和产品质量。

本文将详细介绍基于PLC的工业机械手运动控制系统设计，包括系统架构、硬件配置、软件设计以及实际应用等方面。

二、系统架构设计基于PLC的工业机械手运动控制系统采用分层式结构设计，主要包括上位机监控系统、PLC控制器和机械手执行机构三个部分。

其中，上位机监控系统负责人机交互、数据监控和系统管理等功能；PLC控制器负责接收上位机指令，控制机械手的运动；机械手执行机构包括电机、传感器、气动元件等，负责完成具体的动作。

三、硬件配置1. PLC控制器：选用高性能、高可靠性的PLC控制器，具备强大的运算能力和丰富的I/O接口，以满足机械手运动控制的需求。

2. 电机：根据机械手的具体需求，选用合适的电机类型和规格，如伺服电机、步进电机等。

3. 传感器：包括位置传感器、速度传感器、力传感器等，用于检测机械手的运动状态和外部环境信息。

4. 气动元件：包括气缸、电磁阀等，用于实现机械手的抓取和释放等功能。

四、软件设计1. 编程语言：采用PLC的编程语言，如梯形图、指令表等，进行程序编写和调试。

2. 控制算法：根据机械手的运动需求，设计合适的控制算法，如PID控制、轨迹规划等，以实现精确的运动控制。

3. 上位机监控系统：开发上位机监控软件，实现人机交互、数据监控和系统管理等功能。

监控软件应具备友好的界面、实时的数据显示和报警功能。

4. 通信协议：建立PLC控制器与上位机监控系统之间的通信协议，实现数据的实时传输和交互。

五、实际应用基于PLC的工业机械手运动控制系统在实际应用中表现出良好的性能和稳定性。

通过上位机监控系统，操作人员可以方便地监控机械手的运动状态和生产数据。

PLC控制器根据上位机的指令，精确地控制机械手的运动，实现高精度的抓取、搬运、装配等任务。