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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。
机械手PLC控制系统设计与装调机械手是一种用来代替人工完成重复性、繁琐或危险工作的机械装置。
PLC控制系统是一种可编程逻辑控制器，能够实现自动化控制和监控设备的功能。
机械手PLC控制系统设计与装调是指利用PLC控制系统来控制机械手的运动和动作。
1.系统需求分析：根据机械手的任务和要求，分析系统所需的功能和性能，确定系统的控制策略。
2.硬件设计：根据系统需求，设计PLC控制系统的硬件部分，包括选择适当的PLC、输入输出模块、传感器等设备，并进行布置和连线。
3.软件设计：根据机械手的动作和任务，设计PLC控制系统的软件部分，包括编写PLC程序、设置逻辑关系和时序控制等。
4.程序调试：将编写好的PLC程序烧写到PLC中，并进行调试和测试。
通过观察机械手的运动和动作，检查是否符合系统需求。
5.故障排除：在调试过程中，如果发现机械手运动不正常或出现故障，需要进行故障排除和修复，确保系统正常运行。
6.系统调试：将机械手与PLC控制系统进行连接，并进行整体调试和测试。
通过检查机械手的运动轨迹和动作正确性，验证系统是否满足设计要求。
在机械手PLC控制系统设计与装调过程中1.确保PLC控制系统性能和稳定性：选择适当的硬件设备，确保其性能能够满足系统需求；合理设计PLC程序，避免死循环和死锁等问题；对系统进行充分测试和调试，排除潜在的故障。
2.确保机械手安全和可靠运行：考虑机械手的载荷、速度、加速度等因素，设计合理的控制策略，确保机械手的安全运行；设置传感器和限位开关等装置，监控机械手的位置和状态，及时停止或调整其运动。
3.确保系统兼容性和扩展性：设计PLC控制系统时，考虑到未来可能的扩展需求和变化，留出足够的余地；选择具有通信接口和扩展模块等功能的PLC，方便与其他设备进行联动和协同控制。
4.提高系统的可操作性和可维护性：设计PLC程序时，考虑到操作人员的使用和维护需求，使系统界面友好且易于操作；合理安排PLC程序的模块结构和注释，便于后续维护和修改。
机械手PLC控制系统的设计与装调1 控制要求（1）完成把左工位的工件搬运到右工位；（2）机械手有两种控制方式：手动方式和自动方式；其中自动方式设有单步、单周期、连续三种工作方式。
（3）手动方式：用按钮对机械手的每步进行单独控制，类似于点动操作；当按住右行按钮时，机械手右行，松开或碰到右限位开关时，右行停止。
此方式用于检修。
（4）单步操作：每按一下启动按钮，机械手完成一步动作后自动停止。
此方式用于系统的调试。
（5）单周期操作：机械手从原点开始，按下启动按钮，机械手自动完成一个周期的动作后停止。
在工作中若按一下停止按钮，则机械手动作停止。
重新启动时需用手动操作方式将机械手移回到原点，然后按一下启动按钮，机械手又开始重新单周期操作。
（6）连续操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手将自动地、连续地周期性循环。
在工作中若按下停止按钮，则机械手将继续完成一个周期的动作后，回到原点自动停止。
2 控制方案2.1控制方案框图2.2 控制流程图3 电路的设计3.1控制电路的设计（1）PLC的选型因为所需的PLC输入触点为17个，为了可以有富余的输入触点，所以总共需要18个输入触点，所需的输出触点为6个。
根据以上所以选择的是S7-CPU224 CN AC/DC/RL Y型号的PLC机型和数字量扩展模块为EM 223 CN DC/RELAY。
（2）I/O分配表（3）PLC的外围接线图启动 停止 手动单步单周期连续下限上限左限右限有/无工件检测手动上升手动下降手动左移手动右移手动夹紧手动放松（4）元器件清单（5）软件设计主程序框架手动程序1Q0.0I2.0I0.6I0.2R M0.0R M2.04I0.7I2.1I1.0I1.1I1.3下降上升加紧右移左移M2.1I0.0M2.1I0.1自动程序启/停标志M2.2I0.0I0.3单步且启动，M2.2=1；不是单步的时候，M2.2=1M2.3I2.1I2.3M2.3SM0.1M2.0M1.1I2.3M2.2M0.0I0.0I0.4M2.1I0.5I0.0I0.3M0.01S 1S M0.11M0.0R I2.0M2.2M0.11S M0.21M0.1R T37M2.2M0.21S M0.31M0.2R I2.1M2.2M0.31S M0.41M0.3R 1I1.4M2.21S M0.61M0.5R M0.5I2.0M2.21S M0.71M0.6R M0.6T38M2.21S M1.01M0.7R M0.7I2.1M2.21S M1.11M1.0R M1.0INTONPT 100msT37M0.1Q0.020M0.6M0.2Q0.1M0.3M0.4M0.5M0.6M0.2I2.2M2.21S M0.5M0.4R M0.4M0.3Q0.2M1.0M0.4Q0.3M1.1Q0.4INTONPT 100ms 30M0.7T381S SM0.0M2.0自动标志I2.0I2.1I2.2I2.3M1.1R 14 调试（1）机械手位于初始位置(压合SQ2、SQ4)时，按下启动按钮SB，下降电磁阀YV1得电，机械手下降直至压合SQ1为止。
坐标式机械手的PLC梯形图控制程序设计与调试坐标式机械手的PLC梯形图控制程序设计与调试随着工业自动化的快速发展，坐标式机械手在制造业中得到了广泛应用。
为了实现精确、高效的控制，PLC（可编程逻辑控制器）梯形图控制程序成为了关键环节。
本文将阐述坐标式机械手的PLC梯形图控制程序的设计与调试过程。
一、引言坐标式机械手是一种能够在二维或三维空间内进行精确移动的自动化设备，广泛应用于搬运、装配、喷涂等生产环节。
为了实现高效、精确的控制，PLC梯形图控制程序发挥了重要作用。
PLC梯形图控制程序具有编程简单、修改方便、适应性强等优点，为坐标式机械手的控制提供了可靠的技术支持。
二、背景坐标式机械手的发展历史可以追溯到20世纪60年代，当时主要应用于数控机床的加工过程中。
随着计算机技术和自动化技术的不断发展，坐标式机械手逐渐形成了多种类型，并在各行各业得到了广泛应用。
然而，在实际应用中，坐标式机械手的控制程序存在一些问题，如控制精度不高、响应速度慢、调试难度大等，这使得PLC梯形图控制程序的设计与调试显得尤为重要。
三、设计思路针对坐标式机械手的控制需求，PLC梯形图控制程序的设计应遵循以下原则：1、硬件选型：根据机械手的运动轨迹和控制要求，选择合适的PLC 型号和输入/输出模块。
2、软件设计：根据机械手的运动规律和控制要求，设计相应的PLC 梯形图控制程序。
3、调试流程：在完成PLC梯形图控制程序的设计后，进行系统调试，确保机械手能够按照预期的要求进行运动。
具体设计流程如下：1、分析机械手的运动轨迹和控制要求。
2、选择合适的PLC型号和输入/输出模块。
3、根据控制要求，设计相应的PLC梯形图控制程序。
4、在实验环境下对控制程序进行测试和修改。
5、对实际系统进行安装和调试，确保机械手能够按照预期的要求进行运动。
四、实验验证为了验证PLC梯形图控制程序的可行性和有效性，我们在实验环境下进行了测试。
测试结果表明，该控制程序能够实现精确、快速的控制，满足坐标式机械手的运动要求。
机械手的PLC控制程序摘要本设计利用PLC控制程序调试，能够完成机械手的下降，夹紧，上升，右移，下降，松开，上升，左移等一系列的动作，完全符合现实工业生产的需要，经触摸屏模拟调试效果良好，其连续性运行或手动的操作都符合要求，整个程序符合自动化的生产的要求。
本文配有动作示意图，I/O分配表，I/O连接图，梯形图和触摸屏画面，同时有程序的详细分析。
关键词：机械手；自动化；可编程控制器PLC；触摸屏目录摘要 (1)1. 概述 (4)2. 控制要求 (4)2.1. I/O连接图 (5)2.2. 程序解释 (6)2.3. 完整梯形图如下所示 (11)2.4. 触摸屏画面 (14)3. PLC应注意的问题及解决方法 (15)3.1工作环境 (15)3.1.1 温度 (15)3.1.2 湿度 (15)3.1.3 震动 (15)3.2 空气 (15)3.3安装与布线 (16)3.4 外部安全 (16)3.5 PLC的接地 (16)4.结束语 (16)5.参考文献 (16)1.概述机电一体化在各个领域的应用，机械设备的自动控制成分显来越来越重要，大机械手是一种模仿人体上肢运动的机器，它能按照预定要求输送工种或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。
本设计采用PLC作为控制机对工业机械手进行控制及监控。
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，从而大大改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，提高劳动生产率和自动化水平。
2.控制要求如图所示是一台机械手传送工件机械运动状态示意图，其作用是将工件从Ａ点传递到Ｂ点。
机械手的初始置位停在原点，按下启动后按钮后，机械手将下降—夹紧工件延时2秒-上升-右移-再下降-放松工件延时2秒-再上升-左移完成一个工作周期。
机械手的下降、上升、右移、左移等动作转换，是由相应的动作开关来控制的，而夹紧和放松的转换是有时间来控制的气动机械手的升降和左右移行作分别由两个具有双线圈的两位电磁阀驱动气缸来完成，其中下降与上升对应电磁阀的线圈分别为YV3与YV1，右行、左行对应电磁阀的线圈分别为YV2与YV4。
5.2任务二机械手PLC控制系统的安装与调试一、复习旧知分析用功能指令实现广告牌饰灯的PLC控制。
二、引入新课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都称之为机械手。
机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，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。
本任务以机械手的PLC控制系统为例，学习PLC控制系统设计的内容、步骤和方法。
三、讲解新知(一)顺序控制设计法1.顺序控制设计法概述顺序控制就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有秩序地进行操作。
顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些分阶段称为步（Step），并用编程元件（例如内部辅助继电器M和状态继电器S）来代表各步。
步是根据输出量的状态变化来划分的。
顺序控制设计法用转换条件控制代表各步的编程元件，让它们的状态按一定的顺序变化，然后用代表各步的编程元件去控制PLC的各输出位。
2、顺序控制设计法设计的基本步骤及内容BCD变换指令将源元件中的二进制数转换为BCD码送到目标元件中。
对于16位或32位二进制操作数，若变换结果超出0~9999或0~99999999的范围就会出错。
BCD指令常用于将PLC中的二进制数变换成BCD码输出以驱动LED显示器。
2.BIN变换指令BIN变换指令将源元件中的BCD码转换为二进制数送到目标元件中。
常数K不能作为本指令的操作元件。
如果源操作数不是BCD码就会出错。
BIN指令常用于将BCD数字开关的设定值输入PLC中。
3.使用BCD、BIN指令时的注意事项（1）源操作数可取KnK、KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z，目标操作数可取KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z。
摘要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。
本文利用MCGS全中文通用工控组态软件和基于MCGS全中文组态软件开发的计算机监控PLC模拟实验系统软件实现机械手的仿真，并用STEP7-Micro/WIN设计PLC的控制程序来实现对机械手的自动控制，从而实现了机械手自动化系统的控制过程。
关键词：PLC 机械手自动化程序设计目录摘要 (I)第1章课题介绍 (1)1.1 课题设计内容 (1)1.2 课题设计具体要求 (2)1.3 课题来源及研究的目的和意义 (2)第2章机械手和PLC的概念及选择 (3)2.1机械手的概念 (3)2.2 PLC的概念 (4)第3章PLC控制机械手的系统 (5)3.1 I/O地址分配 (5)3.2分析系统的控制并设计PLC程序 (5)第4章调试机械手PLC控制程序 (7)第5章结论 (8)参考文献 (9)致谢 (10)附录A 指令语句表 (11)附录B梯形图程序 (17)第1章课题介绍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所示。
图1.1 机械手工作循环示意图1.1.1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。
1.1.2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。
1.1.3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。
现代控制技术及PLC控制课程设计姓名学号 2班级机电101院别机械工程学院指导教师2013年7月5日目录第一章设计要求 (01)1.1控制要求 (02)1.2I/O编址并画出工作框图 (03)1.3I/O端子接线图 (03)第二章工艺过程 (04)第三章操作面板布置 (05)第四章程序规划及编制 (06)第五章单操作工作的程序 (07)第六章自动操作程序 (11)第七章PLC外围端子接线图 (23)第八章元器件清单 (24)第九章总结 (25)参考文献 (26)第一章设计要求图1 坐标式机械手动作原理图1.1控制要求如图1所示，将物体从位置A搬至位置B机械手整个搬运过程要求都能自动控制。
在启动过程中能切换到手动控制及自动控制或半自动控制，以便对设备进行调整和检修。
图2是机械手控制系统的逻辑流程图。
系统启动之前，机械手处于原始位置，条件是机械手在高位、左位。
（1）动作顺序：机械手从原点位置下移到A处下限位→从A处夹紧物体后上升至上限为→右移至右限位→机械手下降至B处下限位→将物体放置在B处后→上升至上限位→左移至左限位（原点）为一个循环。
（2）上限、A、B下限、左限、右限分辨有限位开关控制；机械手设立起动和停止开关。
（3）机械手夹紧或松开的工作状态以及到达每一个工位时，均应有状态显示。
（4）机械手的夹紧和放松动作均应有1s延时，然后上升；机械手每到达一个位置均有0.5s的停顿延时，然后进行下一个动作。
（5）若机械手停止时不在原点位置，可通过手动开关分别控制机械手的上升和左移，使之回到原点。
（6）要求循环120次后自动停止工作并警铃报警。
1.2I/O编址并画出工作框图输入：起动按钮：I0.0停止按钮：I0.6输出：Q0.0 下降Q0.1 上升Q0.2 夹紧Q0.3 右转Q0.4 左转Q0.5 原点指示1.3I/O端子接线图该机械手控制系统所采用的PLC是德国西门子公司生产的S7-200CPU224，图3是S7-200CPU224输入/输出端子地址分配图。
机械手P L C梯形图程序(总7页)本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March机械手系统的PLC梯形图程序1.程序的总体结构如图6-22所示为机械手系统的PLC梯形图程序的总体结构，将程序分为公用程序、自动程序、手动程序和回原位程序四个部分，其中自动程序包括单步、单周期和连续工作的程序，这是因为它们的工作都是按照同样的顺序进行，所以将它们合在一起编程更加简单。
梯形图中使用跳转指令使得自动程序、手动程序和回原位程序不会同时执行。
假设选择“手动”方式，则X0为ON、X1为OFF，此时PLC执行完公用程序后，将跳过自动程序到P0处，由于X0常闭触点为断开，故执行“手动程序”，执行到P1处，由于X1常闭触点为闭合，所以又跳过回原位程序到P2处；假设选择分“回原位”方式，则X0为OFF、X1为ON，跳过自动程序和手动程序执行回原位程序；假设选择“单步”或“单周期”或“连续”方式，则X0、X1均为OFF，此时执行完自动程序后，跳过手动程序和回原位程序。
图6-22 机械手系统PLC梯形图的总体结构2.各部分程序的设计（1）公用程序公用程序如图6-23所示，左限位开关X12、上限位开关X10的常开触点和表示机械手松开的Y4的常开触点的串联电路接通时，辅助继电器M0变为ON，表示机械手在原位。
公用程序用于自动程序和手动程序相互切换的处理，当系统处于手动工作方式时，必须将除初始步以外的各步对应的辅助继电器（M11-M18）复位，同时将表示连续工作状态的M1复位，否则当系统从自动工作方式切换到手动工作方式，然后又返回自动工作方式时，可能会出现同时有两个活动步的异常情况，引起错误的动作。
当机械手处于原点状态（M0为ON），在开始执行用户程序（M8002为ON）、系统处于手动状态或回原点状态（X0或X1为ON）时，初始步对应的M1O将被置位，为进入单步、单同期和连续工作方式作好准备。
机械手PLC控制系统设计一、本文概述随着工业自动化程度的不断提高，机械手在生产线上的应用越来越广泛。
作为一种重要的自动化设备，机械手的控制精度和稳定性对于提高生产效率和产品质量具有至关重要的作用。
因此，设计一套高效、稳定、可靠的机械手PLC控制系统显得尤为重要。
本文将详细介绍机械手PLC控制系统的设计过程，包括控制系统的硬件设计、软件设计以及调试与优化等方面，旨在为相关领域的工程师和技术人员提供有益的参考和借鉴。
本文首先将对机械手PLC控制系统的基本构成和工作原理进行概述，包括PLC的基本功能、选型原则以及与机械手的接口方式等。
接着，将详细介绍控制系统的硬件设计，包括PLC的选型、输入输出模块的选择、电源模块的设计等。
在软件设计方面，本文将介绍PLC 编程语言的选择、程序结构的设计、控制算法的实现等关键内容。
本文将介绍控制系统的调试与优化方法，包括PLC程序的调试、机械手的运动调试、控制参数的优化等。
通过本文的介绍，读者可以全面了解机械手PLC控制系统的设计过程，掌握控制系统的硬件和软件设计方法，以及调试与优化的技巧。
本文还将提供一些实用的设计经验和注意事项，帮助工程师和技术人员在实际应用中更好地解决问题，提高控制系统的性能和稳定性。
二、机械手基础知识机械手，也称为工业机器人或自动化手臂，是一种能够模拟人类手臂动作，进行抓取、搬运、操作等作业的自动化装置。
在现代工业生产中，机械手被广泛应用于各种环境和使用场景，以实现生产线的自动化、提高生产效率、降低人力成本以及保障操作安全。
机械手的构成主要包括执行机构、驱动系统、控制系统和位置检测装置等部分。
执行机构是机械手的动作执行部分，通过模拟人类手臂的旋转、屈伸、抓放等动作，实现物体的抓取和搬运。
驱动系统为执行机构提供动力，常见的驱动方式有电动、气动和液压驱动等。
控制系统是机械手的“大脑”，负责接收外部指令，控制驱动系统使执行机构完成预定动作。
位置检测装置则负责检测执行机构的精确位置，为控制系统提供反馈信号，以确保机械手的作业精度。
机械手系统的PLC梯形图程序1.程序的总体结构如图6-22所示为机械手系统的PLC梯形图程序的总体结构，将程序分为公用程序、自动程序、手动程序和回原位程序四个部分，其中自动程序包括单步、单周期和连续工作的程序，这是因为它们的工作都是按照同样的顺序进行，所以将它们合在一起编程更加简单。
梯形图中使用跳转指令使得自动程序、手动程序和回原位程序不会同时执行。
假设选择“手动”方式，则X0为ON、X1为OFF，此时PLC执行完公用程序后，将跳过自动程序到P0处，由于X0常闭触点为断开，故执行“手动程序”，执行到P1处，由于X1常闭触点为闭合，所以又跳过回原位程序到P2处；假设选择分“回原位”方式，则X0为OFF、X1为ON，跳过自动程序和手动程序执行回原位程序；假设选择“单步”或“单周期”或“连续”方式，则X0、X1均为OFF，此时执行完自动程序后，跳过手动程序和回原位程序。
图6-22 机械手系统PLC梯形图的总体结构2.各部分程序的设计（1）公用程序公用程序如图6-23所示，左限位开关X12、上限位开关X10的常开触点和表示机械手松开的Y4的常开触点的串联电路接通时，辅助继电器M0变为ON，表示机械手在原位。
公用程序用于自动程序和手动程序相互切换的处理，当系统处于手动工作方式时，必须将除初始步以外的各步对应的辅助继电器（M11-M18）复位，同时将表示连续工作状态的M1复位，否则当系统从自动工作方式切换到手动工作方式，然后又返回自动工作方式时，可能会出现同时有两个活动步的异常情况，引起错误的动作。
当机械手处于原点状态（M0为ON），在开始执行用户程序（M8002为ON）、系统处于手动状态或回原点状态（X0或X1为ON）时，初始步对应的M1O将被置位，为进入单步、单同期和连续工作方式作好准备。
如果此时M0为OFF状态，M1O将被复位，初始步为不活动步，系统不能在单步、单周期和连续工作方式下工作。
图6-23 公用程序（2）手动程序手动程序如图6-24所示，手动工作时用X14～X21对应的6个按钮控制机械手的上升、下降、左行、右行、松开和夹紧。
机械手plc课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解机械手的基本结构、功能和工作原理；2. 学生能掌握PLC（可编程逻辑控制器）的基本组成、编程方法和应用技巧；3. 学生能了解机械手与PLC的接口技术及其在自动化生产线中的应用。
技能目标：1. 学生能运用PLC编程软件进行简单的程序编写，实现对机械手的控制；2. 学生能通过组态软件对机械手PLC控制系统进行监控与调试；3. 学生具备分析并解决机械手PLC控制系统故障的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对机械手PLC控制技术的兴趣，激发学习热情；2. 学生树立正确的工程观念，认识到自动化技术在现代工业生产中的重要性；3. 学生养成团队协作、积极探索、创新实践的良好习惯。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论教学与实际操作，旨在培养学生的动手能力和实际应用能力。
学生特点：学生具备一定的电工电子基础和PLC基础知识，对实际操作具有较强的兴趣。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生通过实际操作掌握知识，提高技能，同时关注学生的情感态度价值观的培养。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
1. 机械手基础知识：介绍机械手的基本结构、功能、分类及工作原理，对应教材第1章。
- 结构与功能：关节式、直角坐标式、圆柱坐标式、球坐标式机械手；- 工作原理：伺服电机、减速机、传动机构等。
2. PLC基础知识：回顾PLC的基本组成、工作原理、编程语言及编程方法，对应教材第2章。
- 基本组成：CPU、输入/输出模块、电源模块等；- 编程语言：梯形图、指令表、功能块图等。
3. 机械手与PLC接口技术：讲解机械手与PLC的连接方法、信号类型及接口电路设计，对应教材第3章。
- 连接方法：并行连接、串行连接；- 信号类型：数字量信号、模拟量信号。
4. PLC控制程序设计：学习PLC控制机械手的编程方法，对应教材第4章。
- 编程实例：搬运机械手、装配机械手等；- 编程技巧：模块化编程、顺序控制、条件判断等。
机械手系统的PLC梯形图程序1、程序的总体结构如图6-22所示为机械手系统的PLC梯形图程序的总体结构,将程序分为公用程序、自动程序、手动程序与回原位程序四个部分,其中自动程序包括单步、单周期与连续工作的程序,这就是因为它们的工作都就是按照同样的顺序进行,所以将它们合在一起编程更加简单。
梯形图中使用跳转指令使得自动程序、手动程序与回原位程序不会同时执行。
假设选择“手动”方式,则X0为ON、X1为OFF,此时PLC执行完公用程序后,将跳过自动程序到P0处,由于X0常闭触点为断开,故执行“手动程序”,执行到P1处,由于X1常闭触点为闭合,所以又跳过回原位程序到P2处;假设选择分“回原位”方式,则X0为OFF、X1为ON,跳过自动程序与手动程序执行回原位程序;假设选择“单步”或“单周期”或“连续”方式,则X0、X1均为OFF,此时执行完自动程序后,跳过手动程序与回原位程序。
图6-22 机械手系统PLC梯形图的总体结构2、各部分程序的设计(1)公用程序公用程序如图6-23所示,左限位开关X12、上限位开关X10的常开触点与表示机械手松开的Y4的常开触点的串联电路接通时,辅助继电器M0变为ON,表示机械手在原位。
公用程序用于自动程序与手动程序相互切换的处理,当系统处于手动工作方式时,必须将除初始步以外的各步对应的辅助继电器(M11-M18)复位,同时将表示连续工作状态的M1复位,否则当系统从自动工作方式切换到手动工作方式,然后又返回自动工作方式时,可能会出现同时有两个活动步的异常情况,引起错误的动作。
当机械手处于原点状态(M0为ON),在开始执行用户程序(M8002为ON)、系统处于手动状态或回原点状态(X0或X1为ON)时,初始步对应的M1O将被置位,为进入单步、单同期与连续工作方式作好准备。
如果此时M0为OFF状态,M1O将被复位,初始步为不活动步,系统不能在单步、单周期与连续工作方式下工作。
图6-23 公用程序(2)手动程序手动程序如图6-24所示,手动工作时用X14～X21对应的6个按钮控制机械手的上升、下降、左行、右行、松开与夹紧。
PLC机械手的模拟控制梯形图
实验四机械手的模拟控制
一、实验目的
用PLC构成机械手控制系统
二、实验内容
1．控制要求
按起动后，传送带A运行直到按一下光电开关才停止，同时机械手下降。
下降到位后机械手夹紧物体，2s 后开始上升，而机械手保持夹紧。
上升到位左转，左转到位下降，下降到位机械手松开，2s后机械手上升。
上升到位后，传送带B开始运行，同时机械手右转，右转到位，传送带B停止，此时传送带A运行直到按一下光电开循环。
2．I/O分配
输入输出
起动按钮：X0 上升YV1：Y1
停止按钮：X5 下降YV2：Y2
机械手控制示意图3．机械手控制梯形图。
4．指令表。
5．调试并运行程序。
机械手控制梯形图。
目录摘要 (2)第一节机械手的工作原理 (2)1.1机械手的概述 (2)1.2 机械手的工作方式 (2)1.3 I/O点数的确定及PLC类型的选择 (3)1.4编程指令的选择 (3)第二节机械手控制程序设计 (4)2.1 输入和输出点分配表及原理接线图 (4)表1 机械手传送系统输入和输出点分配表 (4)2.2 控制程序 (5)第三节梯形图及指令表 (9)3.1 梯形图 (9)3.2 指令表 (11)第四节PLC程序的调试 (12)4.1 PLC控制的安装与布线 (12)4.2 机械手控制程序的调试 (12)第五节课程设计总结以及体会 (13)第六节参考文献 (13)坐标式机械手的PLC梯形图控制程序设计与调试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。
在本设计中介绍了国内外机械手研究现状及PLC的研究发展趋势，描述了机械手控制系统的工作原理和动作实现过程。
研究了基于PLC的机械手模型控制系统的设计，还研究了MCGS在机械手控制系统中的应用。
利用组态软件MCGS设计了机械手模型控制系统监控界面，提供了较为直观、清晰、准确的机械手运行状态，进而为维修和故障诊断提供了多方面的可能性，充分提高了系统的工作效率。
关键词：机械手；PLC；MCGS第一节机械手的工作原理1.1机械手的概述机械手是在机械化、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，例如：(1)机床加工工件的装卸，特别是在自动化车床、组合机床上使用较为普遍(2)在装配作业中应用广泛，在电子行业中它可以用来装配印制电路板，在机械行业中它可以用来组装零部件。
机械手系统的PLC梯形图程序1.程序的总体结构如图6-22所示为机械手系统的PLC梯形图程序的总体结构，将程序分为公用程序、自动程序、手动程序和回原位程序四个部分，其中自动程序包括单步、单周期和连续工作的程序，这是因为它们的工作都是按照同样的顺序进行，所以将它们合在一起编程更加简单。
梯形图中使用跳转指令使得自动程序、手动程序和回原位程序不会同时执行。
假设选择“手动”方式，则X0为ON、X1为OFF，此时PLC执行完公用程序后，将跳过自动程序到P0处，由于X0常闭触点为断开，故执行“手动程序”，执行到P1处，由于X1常闭触点为闭合，所以又跳过回原位程序到P2处；假设选择分“回原位”方式，则X0为OFF、X1为ON，跳过自动程序和手动程序执行回原位程序；假设选择“单步”或“单周期”或“连续”方式，则X0、X1均为OFF，此时执行完自动程序后，跳过手动程序和回原位程序。
图6-22 机械手系统PLC梯形图的总体结构2.各部分程序的设计（1）公用程序公用程序如图6-23所示，左限位开关X12、上限位开关X10的常开触点和表示机械手松开的Y4的常开触点的串联电路接通时，辅助继电器M0变为ON，表示机械手在原位。
公用程序用于自动程序和手动程序相互切换的处理，当系统处于手动工作方式时，必须将除初始步以外的各步对应的辅助继电器（M11-M18）复位，同时将表示连续工作状态的M1复位，否则当系统从自动工作方式切换到手动工作方式，然后又返回自动工作方式时，可能会出现同时有两个活动步的异常情况，引起错误的动作。
当机械手处于原点状态（M0为ON），在开始执行用户程序（M8002为ON）、系统处于手动状态或回原点状态（X0或X1为ON）时，初始步对应的M1O将被置位，为进入单步、单同期和连续工作方式作好准备。
如果此时M0为OFF状态，M1O将被复位，初始步为不活动步，系统不能在单步、单周期和连续工作方式下工作。
图6-23 公用程序（2）手动程序手动程序如图6-24所示，手动工作时用X14～X21对应的6个按钮控制机械手的上升、下降、左行、右行、松开和夹紧。
现代控制技术及PLC控制课程设计姓名学号 2班级机电101院别机械工程学院指导教师2013年7月5日目录第一章设计要求 (01)1.1控制要求 (02)1.2I/O编址并画出工作框图 (03)1.3I/O端子接线图 (03)第二章工艺过程 (04)第三章操作面板布置 (05)第四章程序规划及编制 (06)第五章单操作工作的程序 (07)第六章自动操作程序 (11)第七章PLC外围端子接线图 (23)第八章元器件清单 (24)第九章总结 (25)参考文献 (26)第一章设计要求图1 坐标式机械手动作原理图1.1控制要求如图1所示，将物体从位置A搬至位置B机械手整个搬运过程要求都能自动控制。
在启动过程中能切换到手动控制及自动控制或半自动控制，以便对设备进行调整和检修。
图2是机械手控制系统的逻辑流程图。
系统启动之前，机械手处于原始位置，条件是机械手在高位、左位。
（1）动作顺序：机械手从原点位置下移到A处下限位→从A处夹紧物体后上升至上限为→右移至右限位→机械手下降至B处下限位→将物体放置在B处后→上升至上限位→左移至左限位（原点）为一个循环。
（2）上限、A、B下限、左限、右限分辨有限位开关控制；机械手设立起动和停止开关。
（3）机械手夹紧或松开的工作状态以及到达每一个工位时，均应有状态显示。
（4）机械手的夹紧和放松动作均应有1s延时，然后上升；机械手每到达一个位置均有0.5s的停顿延时，然后进行下一个动作。
（5）若机械手停止时不在原点位置，可通过手动开关分别控制机械手的上升和左移，使之回到原点。
（6）要求循环120次后自动停止工作并警铃报警。
1.2I/O编址并画出工作框图输入：起动按钮：I0.0停止按钮：I0.6输出：Q0.0 下降Q0.1 上升Q0.2 夹紧Q0.3 右转Q0.4 左转Q0.5 原点指示1.3I/O端子接线图该机械手控制系统所采用的PLC是德国西门子公司生产的S7-200CPU224，图3是S7-200CPU224输入/输出端子地址分配图。
该机械手控制系统共使用了14个输入点，6个输出点启动I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6S7-200CPU224上限下限左限右限停止上升Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4下降左转右转夹紧无件单操作步进单周期连续左右上下夹松I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3I1.4 I1.5工作方式选择加载选择Q0.5原点指示图3 机械手的输入/输出接线图I/O口分配表第二章工艺过程机械手的动作由电动机驱动，而抓卸则由相应的电磁阀控制。
其中，上升/下降和左移/右移由电磁阀控制。
例如下降电磁阀通电时，机械手下降；当下降电磁阀断电时，机械手下降停止。
只有当上升电动机通电时，机械手下降；当下降电动机断电时，机械手下降停止。
只有当上升电磁阀通电时才上升；当上升电磁阀断电时，机械手上升停止。
同样左移/右移分别由左移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。
当该线圈通电时，机械手夹紧，该线圈断电时，机械手放松。
当机械手右移到位并准备下降时，为了确保安全。
必须在右工作台上无工作时才允许机械手下降。
也就是说，若上一次搬运到右工作台的工件尚未搬走时，机械手应自动停止下降机械手的动作过程分解图4所示，从原点开始，按下起动按钮时，下降电磁阀通电，机械手下降。
下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀通电，机械手下降停止；同时按通夹紧电磁阀，机械手夹紧。
夹紧后，上升电磁阀，机械手上升。
上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通右移电磁阀，机械手右移。
右移到位时。
碰到右限位开关，右移电磁阀断电，机械手右移停止。
若此时工作台上无工件，则光电开关接通，下降电磁阀通电，机械手下降。
下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀通电，机械手下降停止；同时夹紧电磁阀断电；机械手放松，放松后，上升电磁阀通电，机械手上升。
上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通左移电磁阀，机械手左移。
左移到原点时，碰到左限位开关，左移电磁阀断电，左移停止。
至此，机械手经过8步动作完成一个周期。
无工件检测起动原点指示夹紧电磁阀夹紧电磁阀图4 动作过程分析图机械手的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式。
自动操作方式又分为步进、单周期和连续操作方式。
手动操作：用按钮对机械手的每一步运动单独进行操作控制，例如，当选择上下运动时，按下启动按钮，机械手下降；按下停止按钮，机械手上升。
当选择左右运动时，按下启动按钮，机械手右移；按下停止按钮，机械手左移。
当选择夹紧放松运动时，按下启动按钮，机械手夹紧；按下停止按钮，机械手方松。
步进操作：每按一次启动按钮，机械手完成一次动作后自动停止。
单周期操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手自动完成一个周期的动作后停止。
连续操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手的动作将自动的、连续不断的周期性循环。
在工作中若按一下停止按钮，则机械手将继续完成一个周期的动作后，回到原点自动停止。
第三章 操作面板布置根据控制要求，需安排一些操作开关，并设计控制箱面板布置图如图4上/下左/右夹/紧步进选择连续单操作单周期加载选择工作方式选择启动停止指示灯组图5 操作面板布置图图5中，接通单操作方式。
按加载选择开关的位置，用启动/停止按钮选择加载操作，当加载选择开关打到左/右位置时，按下启动按钮，机械手右行；若按下停止按钮，机械手左行。
上述操作可用于使机械手回到原点。
接通步进方式。
机械手在原点时，按下启动按钮，向前操作一步；每按启动按钮一次，操作一次。
接通单周期操作方式。
机械手在原点时，按下启动按钮，自动操作一个周期。
接通连续操作方式。
机械手在原点，按下启动按钮，连续执行自动周期操作，当按下停止按钮，机械手完成此周期后自动回到原点并不再动作。
第四章程序规划及编制为了在程序中安排机械手控制系统单操作、步进操作、自动操作等功能程序，规划程序整体结构如图6所示单操作方式断开单操作程序LBLJMP在步进操作方式断开I0.7I0.1步进操作LBLJMPI1.1I1.2I1.2I0.0M1.0SRM1.0I1.1I0.6停止自动操作LBLENDSM0.0LDN I0.7JMP 1LBL 1LDN I1.0JMP 2LBL 2LDN I1.1AN I1.2JMP 3LD I1.2A I0.0S M1.0,1LD I1.1O I0.6R M1.0,1LBL 3LD SM0.0 ENDJMP图6 机械手控制系统整体流程图若选择单操作工作方式，I0.7断开，接着执行单操作程序。
单操作程序可以独立于自动操作程序，可另行设计。
在单周期工作方式下，可执行自动操作程序。
在步进工作方式下，执行步进操作程序，按一下按钮执行一个动作，并按规定顺序进行。
在需要自动操作方式时，中间继电器M1.0接通。
步进工作方式，单操作工作方式和自动操作方式，都用同样的输出继电器。
第五章单操作工作的程序如图7是实现单操作工作的梯形图程序图7 机械手单操作梯形图控制语句：LD I0.7JMP 1LD I1.3A I0.2LPSA I0.0AN Q0.4= Q0.3LPPA I0.6AN Q0.3= Q0.4LD I1.5A I0.0S Q0.0, 2LD I1.5A I0.6R Q0.0, 2LD I0.4A I0.0AN Q0.1= Q0.0LD I0.4A I0.6AN Q0.0= Q0.1LBL 1LDN I0.1JMP 2LBL 2LDN I1.1AN I1.2JMP 3LD I1.2A I0.0S M1.0, 1LD I1.1O I0.6R M1.0, 1LBL 3LD SM0.0END为避免发生误动作，插入了一些连锁电路。
例如，将加载开关扳到“左右”档时，按下启动按钮，机械手右行；按下停止按钮，机械手向左行。
这两个动作只有当机械手处于上限时才能执行。
将加载开关扳到“夹/松”档，按下启动按钮，执行夹紧动作；按下停止按钮，松开。
将加载开关扳到“上/下”档，按下启动按钮，下降；按停止按钮，上升。
第六章自动操作程序如图8是机械手自动操作功能图，图9是与之对应的梯形图图9 自动操作梯形图控制语句：LDN I0.7JMP 1LBL 1LDN I0.1JMP 2LBL 2LDN I1.1AN I1.2JMP 3LD I1.2A I0.0S M1.0, 1LD I1.1O I0.6R M1.0, 1LD SM0.1MOVW 0, SW0LD I0.2A I0.4S S0.0, 1LSCR S0.0LD SM0.0= Q0.5LD I0.1SCRT S0.1SCRELSCR S0.1LD SM0.0= SM2.0LD I0.1SCRT S0.2SCRELSCR S0.2LD SM0.0S Q0.2, 1TON T37, 17LD T37SCRT S0.3LSCR S0.3 LD SM0.0 = M2.2 LD I0.2 SCRT S0.4 SCRELSCR S0.4 LD SM0.0 AN I0.3= Q0.3 LD I0.3A I0.5 SCRT S0.5 SCRELSCR S0.5 LD SM0.0 = M2.1 LD I0.1 SCRT S0.6 SCRELSCR S0.6 LD SM0.0 R Q0.2, 1 TON T38, 15 LD T38 SCRT S0.7 SCRELSCR S0.7 LD SM0.0 = M2.3 LD I0.2 SCRT S0.1 SCRELSCR S1.0 LD SM0.0 = Q0.4 LD I0.4 LPSA M1.0 SCRT S1.0 LPPAN M1.0 SCRT S0.0LD M2.0O M2.1= Q0.0// Q0.1LD M2.2O M2.3= Q0.1LBL 3LD SM0.0ENDPLC由STOP转为RUN时，初始脉冲SM0.1对状态进行初始复位。
当机械手在原点时，将状态继电器S0.0置1，这是第一步。
按下启动按钮后，置位状态继电器S0.1，同时将原动作继电器S0.0清零，输出继电器Q0.0得电，Q0.5复位，原点指示灯熄灭，执行下降动作。
当下降到底碰到下限位开关时，I0.1接通，将状态继电器S0.2置1，同时将状态继电器S0.1清零，输出继电器S0.0复位，Q0.2置1，于是机械手停止下降，执行夹紧动作；定时器T37开始计时，延时1.7秒后，接通T37动合触电将状态继电器S0.3置1，同时将状态继电器S0.2清零，而输出继电器Q0.1得电，执行上升动作。
由于Q0.2已经被置1，夹紧动作继续执行。
当上升到上限位时，I0.2接通，将状态继电器S0.4置1，同时将继电器S0.3清零，Q0.1失电，机械手右行停止，若此时I0.5接通，则将状态继电器S0.5置1，同时将状态继电器S0.4清零，而Q0.0再次得电，执行下降动作。
