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毕业设计__plc机械手控制系统设计

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毕业设计 [论文]题目：机械手控制系统的设计系别：电气与电子工程系专业：自动化姓名：学号：指导教师：河南城建学院2011年5月24日河南城建学院毕业设计（论文）任务书题目机械手控制系统的设计系别电气与电子工程系专业自动化班级学号学生姓名指导教师发放日期河南城建学院教务处制河南城建学院本科毕业设计（论文）任务书审核后发给学生，最后同学生毕业论文等其它材料一起存档。

毕业设计（论文）成绩评定答辩小组评定意见一、评语（根据学生答辩情况及其论文质量综合评定）。

二、评分（按下表要求评定）答辩小组成员签字年月日毕业答辩说明1、答辩前，答辩小组成员应详细审阅每个答辩学生的毕业设计（论文），为答辩做好准备，并根据毕业设计（论文）质量标准给出实际得分。

2、严肃认真组织答辩，公平、公正地给出答辩成绩。

3、指导教师应参加所指导学生的答辩，但在评定其成绩时宜回避。

4、答辩中要有专人作好答辩记录。

指导教师评定意见一、对毕业设计（论文）的学术评语（应具体、准确、实事求是）：签字：年月日二、对毕业设计（论文）评分[按下表要求综合评定]。

（1）理工科评分表（2）文科评分表指导教师签字：年月日摘要机械手是在自动化生产过程中发展起来的一种新型装置，广泛应用于工业生产和其他领域。

可编程控制器（PLC）已在工业生产过程中得到广泛的应用。

论文以西门子PLC为基础，介绍PLC在机械手搬运控制中的应用，设计了一套可行的机械手控制系统，并给出了详细的PLC程序。

此机械运用到了步进电机、直流电机驱动和气压传动，能够使机械手满足控制要求。

介绍了机械手的动作顺序及其应用PLC进行控制的设计方法，建立了相应的原理图，确定了PLC的输入∕输出量，建立了PLC控制的硬件接线图及相应的控制流程图。

通过PLC的软件程序控制各电磁阀，驱动气缸动作，给出一定的脉冲驱动步进电机，从而控制机械手的动作。

本课题拟开发的物料搬运机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，并可根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数。

关键字：机械手， PLC，驱动AbstractThe manipulator is a new device developed in the automatic production process. It is widely used in industrial producing and other fields. Programmable Logic Controller (PLC), has been widely used in industrial producing as well. This paper based on Siemens PLC is introduced, and control of PLC in manipulator handling applications, design a feasible robot control system, and gives the detailed PLC program. This machine use to step motor, dc motor drive and pneumatic transmission, can make robots meet the control requirements well. Introduces the order and application of the manipulator action PLC control design method, establishes the principle diagram, confirmed the input/output of PLC, and established the PLC control hardware hookup and corresponding control flow. The PLC program control each electromagnetic valve software, drive, and give certain cylinder drive stepping motor pulse of the manipulator to control movements. This subject is the development of material handling manipulator to put in space objects, flexible motion caught diversiform, can replace artificial in high temperature and dangerous areas in the operations, and can according to the changes and the movement process workpiece requirements of related parameters change at any time.Keywords: manipulator, PLC, drive目录1 绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2 机械手的定义及分类 (2)1.3 机械手的应用及组成机构 (3)1.4 机械手的发展趋势 (4)2 可编程逻辑控制器（PLC） (4)2.1 PLC的特点 (4)2.2 PLC的选型 (5)2.3 西门子—S7-200系列PLC的结构功能 (6)3 机械手的结构设计 (8)3.1 机械手的结构概述 (8)3.1.1 机械手的运动自由度 (8)3.2 机械手的各部分结构 (9)3.2.1手部的设计 (9)3.2.2 手腕 (12)3.2.3 臂部 (13)3.2.4 机身 (14)3.3 本设计的总体要求 (15)4 机械手的硬件设计及驱动 (16)4.1气压传动 (16)4.1.1 气压传动简介 (16)4.1.2 气压传动的设计 (16)4.2 步进电机的驱动 (17)4.2.1步进电机驱动的原理 (17)4.2.2 步进电机驱动的设计 (19)4.3直流电机的驱动 (21)4.3.1 驱动芯片的介绍 (21)4.3.2 驱动的设计 (21)5 机械手的控制系统设计 (22)5.1 机械手的功能介绍 (22)5.2 机械手的控制 (23)5.2.1 S7-200 PLC的CPU选择 (23)5.2.2 PLC的I/O分配 (23)5.2.3 物块的位置控制及程序流程图 (25)5.3 PLC的程序设计 (27)5.4 PLC程序设计的总结 (31)结论 (32)参考文献 (33)附录A (34)致谢 (47)1 绪论1.1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。

机械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。

机械手发展较快，应用较多。

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。

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技术有效抑制外部干扰源对PLC的影响，此外PLC还可在较为复杂的环境下工作；具有编程简单，易于掌握；设计安装容易，维护工作量少；功能强、通用性好；开发周期短，功耗小等优点。

本课题对现代工业的的发展具有很重要的意义。

可编程序控制器PLC控制的物料搬运机械手控制系统动作简便、线路设计合理、具有较强的抗干扰能力，保证了系统运行的可靠性，降低了维修率，提高了工作效率。

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。

1.2 机械手的定义及分类工业机械手是五十年代末才发展起来的一种高科技自动化生产设备。

工业机械手的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。

随着工业自动化的发展，出现了数控加工中心，它在减轻工人的劳动强度的同时，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，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。

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，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。

机械手的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识。

其一，它能部分代替人工操作；其二，它能按照生产工艺要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三，它能操作必要的机具进行焊接和装配。

因此，它能大大地改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。

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基于三菱PLC的机械手控制系统设计毕业设计

基于三菱PLC的机械手控制系统设计毕业设计

基于三菱PLC的机械手控制系统设计毕业设计机械手是一种广泛应用于工业生产的设备。

在传统工艺中，采用继电器控制时需要使用大量的继电器，接线复杂，容易出现故障，维修困难，费时费工，增加了成本，影响了设备的工效。

因此，采用可编程控制器（PLC）对机械手进行控制是一种更加可靠、方便的方法。

本文介绍了使用XXX生产的F1/F2系列PLC对机械手进行控制的设计方案。

该方案根据机械手的运动规律进行软件编程，实现了手动操作和自动操作。

采用梯形控制直观易懂，PLC控制使接线简化，安装方便，减少了维修量，提高了工效。

第一章 PLC的技术简述1.1 PLC的定义PLC是一种可编程控制器，是一种数字计算机，可用于控制各种工业过程，包括机械手的控制。

PLC通过数字输入和输出模块与外部设备进行通信，通过编程实现对设备的控制。

1.2 PLC的特点PLC具有可编程性、可靠性、灵活性、扩展性等特点。

它可以根据不同的应用需求进行编程，可以适应不同的工业环境，具有较高的可靠性和稳定性，可以方便地进行扩展和升级。

1.3 PLC的一般结构PLC一般由中央处理器、存储器、输入模块、输出模块、通信模块等组成。

其中，中央处理器是PLC的核心部件，负责执行程序和控制设备。

存储器用于存储程序和数据。

输入模块用于接收外部设备的信号，输出模块用于控制外部设备的动作，通信模块用于与其他设备进行通信。

1.4 PLC的基本工作原理PLC的基本工作原理是通过输入模块接收外部设备的信号，经过中央处理器进行处理，然后通过输出模块控制外部设备的动作。

PLC的程序是由用户编写的，可以根据实际需求进行修改和升级。

PLC的输入和输出可以根据需要进行扩展，以适应不同的应用场合。

第二章机械手控制系统的控制要求2.1 工作对象的介绍机械手是一种用于自动化生产的设备，可以完成各种物料的搬运、装卸、组装等操作。

机械手的控制需要考虑到其运动规律和工作对象的特点。

2.2 工作原理机械手的工作原理是通过电机驱动各个关节进行运动，实现对工作对象的搬运、装卸、组装等操作。

毕业设计--基于PLC的机械手控制系统设计

毕业设计--基于PLC的机械手控制系统设计

设计题目基于PLC的机械手控制系统设计摘要【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。

机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。

因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。

尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。

在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果，受到机械工业的。

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。

机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。

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快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。

ABSTRACTManipulator hand and arm can imitate the certain movements function, according to fixed program to grab, transporting or operating tool for automatic operation of the device. It can replace the hard labor in order to realize people the mechanization of manufacturing and automation, can in harmful environment operation to protect the personal safety and so widely used.The type of manipulator, according to drive mode can be divided into hydraulic, pneumatic, electric and mechanical manipulator; According to applicable range can be divided into robots for and general manipulator two; According to the trajectory control mode can be divided into position control and continuous track control robots.The design of the manipulator and add plane rotation type and structure, the action of the manipulator by pneumatic cylinder driving, pneumatic cylinder of the corresponding electromagnetic valve to control, electromagnetic valve controlled by PLC. Drive the implementation of the component finish, can very convenient embedded in all kinds of industrial production line. Manipulator used PLC control, and has high reliability, change program flexible, and other advantages, whether for time control or travel control or mixed control, can be set to realize through PLC program. According to the order of the manipulator action can modify the program, so that more of the manipulator strong generality.Keywords: manipulator electromagnetic valve PLC目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第一章绪论 (4)1.1机械手的概述 (4)1.1.1机械手的简介 (4)1.1.2机械手的类型 (4)第二章机械手总体方案的设计 (4)2.1机械手的工作过程及控制要求 (5)2.1.1 机械手的基本结构 (5)2.1.2机械手的控制要求 (7)2.2.3 机械手的控制方案设计 (9)2.2.4 机械手的手部结构 (9)2.2.5机械手的主要参数..................................................................... 错误!未定义书签。

工业机械手plc控制系统毕业设计

工业机械手plc控制系统毕业设计

工业机械手plc控制系统毕业设计工业机械手在现代化的生产线中扮演着重要的角色，它可以高效地完成各种物品转移操作，但是机械手的运作离不开PLC控制系统的支持。

因此，本文将围绕“工业机械手PLC控制系统毕业设计”展开阐述。

第一步，进行需求分析。

在进行PLC控制系统设计之前，首先需要了解客户的具体需求，包括机械手的移动速度、精度、各种动作状态、传感器的数量等等因素。

针对这些要求进行详细分析，方便后续控制程序的编写。

第二步，进行PLC选型。

在根据客户需求推算出所需要的控制模块后，可以进行PLC选型。

考虑到冗余备份和可靠性要求，一般会采用双控制模块和双电源供电模块的设计方案，以确保系统的高可靠性和稳定性。

第三步，进行程序设计。

PLC程序设计分为由编辑、编译、下载到PLC并运行、调试等步骤，需要详尽地分析程序逻辑、动作流程和异常处理等内容。

同时，还应该编写人机界面(HMI)，方便人员进行系统的监控、操作和故障排除等工作。

第四步，进行现场测试。

在PLC控制程序编写之后，需要进行现场测试以确保程序的稳定性和可靠性。

此时要进行疯狂测试，跑黑盒白盒、配置自检等多个测试方式，确保程序能够符合客户的需求。

第五步，进行评估和优化。

在测试过程中，需要对系统运行数据进行评估和分析，并对程序进行优化。

调整参数和算法，优化运行效率和准确率，最终确保系统能够达到高效稳定的运行状态。

综上所述，关于“工业机械手PLC控制系统毕业设计”，需要进行需求分析、PLC选型、程序设计、现场测试和评估优化等步骤。

这种设计方案需要掌握扎实的基础理论知识和丰富的实践经验，而且需要具备敏锐的技术洞察力以及灵活应变的能力。

只有这样才能够完成高质量的PLC控制系统毕业设计。

《2024年基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》范文

《2024年基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》范文

《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，机械手运动控制系统在工业生产中扮演着越来越重要的角色。

传统的机械手控制系统通常采用单片机或嵌入式系统进行控制，但由于其处理能力和稳定性的限制，已经无法满足现代工业生产的高效、精确和可靠的要求。

因此，本文提出了一种基于PLC（可编程逻辑控制器）的工业机械手运动控制系统设计。

该系统采用先进的PLC技术，能够有效地提高机械手的控制精度、稳定性和可靠性，满足现代工业生产的需求。

二、系统设计1. 硬件设计本系统硬件部分主要包括PLC控制器、机械手本体、传感器、执行器等部分。

其中，PLC控制器是整个系统的核心，采用高性能的PLC模块，能够实现对机械手的精确控制。

机械手本体包括手臂、手腕、抓手等部分，通过执行器进行驱动和控制。

传感器则用于检测机械手的运动状态和位置信息，为控制系统的精确控制提供支持。

2. 软件设计软件部分是整个系统的关键，它决定了机械手的运动方式和控制精度。

本系统采用PLC编程软件进行程序设计，通过编写梯形图或指令代码来实现对机械手的控制。

程序包括主程序和控制程序两部分。

主程序负责控制整个系统的运行流程，而控制程序则负责实现对机械手的精确控制。

3. 控制策略本系统采用基于位置的控制策略，通过传感器实时检测机械手的位置信息，将位置信息与目标位置进行比较，计算出位置偏差，并通过执行器对机械手进行精确的控制。

同时，系统还具有速度控制和力控制等功能，能够根据实际需求进行灵活的调整和控制。

三、系统实现1. 硬件连接硬件连接是整个系统实现的基础。

首先需要将PLC控制器与机械手本体、传感器、执行器等部分进行连接，确保各部分之间的通信和信号传输畅通。

同时，还需要对硬件设备进行调试和测试，确保其正常工作。

2. 程序设计程序设计是整个系统的核心部分。

根据实际需求和机械手的运动特性，编写相应的梯形图或指令代码，实现对机械手的精确控制。