基于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。

本科生毕业设计基于PLC的机械手操纵系统设计学生姓名所在学院专业及班级指导教师完成日期摘要本文在了解机械手和PLC操纵技术的国内外研究现状及进展趋势基础上,选用四自由度液压机械手作为操纵对象进行研究。

由于液压机械手具有大功率、易操纵和快速性等特点，在工业各领域取得普遍的运用。

四自由度液压机械手涉及到了机械设计、液压系统和操纵系统等综合知识,是典型的机电液一体化系统。

本文在分析机械手工作环境和要完成的任务后,选定了机械手的机构；在分析机械手各动作后,对液压部份进行了分析。

液压部份是操纵的关键所在，本系统是通过PLC操纵电磁阀的电磁铁,从而实现对机械手各动作的操纵。

通过度析系统对输入输出数据釆集的要求,选择适当的PLC、I/O模块、信号搜集元件压力变送器、分派PLC输入输出地址、设计操纵系统电路和操纵柜。

最后,本设计以四自由度液压机械手为对象,采纳公司生产的西门子PLC和触摸屏进行操纵,用自带编程软件STEP 7 MicroWIN SP3与 Wincc flexible 2020编程实现机身旋转、手臂伸缩、手腕转动和手指夹取等自动、半自动和点动动作。

关键词：机械手； PLC；触摸屏；传感器；操纵；程序AbstractThis article is based on the understanding of the manipulator and the PLC technology at home and abroad based on the present situation and development trend, selected Four-DOF hydraulic manipulator as the control object to study.As the hydraulic manipulator with, high-power, easy control and fast, etc. Widely used in various industrial fields, Four-DOF hydraulic manipulator Involve Mechanical Design Hydraulic System Control System Is a typical mechanical and electronic integration system This article analyzes the manipulator working environment, and mission to complete, then selected the manipulator, while analysis the manipulator motion, Analysis the hydraulic parts. Hydraulic part is the key to control, this system control the Electromagnet of Solenoid valve by the PLC, In order to achieve the movement of the manipulator control. Pressure Transmitter and Grating sensor by Analysis the hydraulic system on the input and output data collection requirements. I/O module, signal acquisition components pressure transmitter, PLC I/O address distribution, design control system circuit and the control cabinet.Finally, the subject is an object with four degrees of freedom hydraulic manipulator, the company production of Siemens PLC and touch screen control, with their own programming software STEP 7 MicroWIN SP3 and Wincc flexible 2020 programming implementation body rotation, telescopic arm, wrist and fingers point such as automatic, semiautomatic and motion.Key words: manipulator; PLC; Touch screen. The sensor; Control; The program目录第一章绪论.................................................. 错误!未定义书签。

1绪论1.1课题提出背景如今，机械自动化已经成为了新时代的主题。

其中，机械手是工业生产过程中应用最多的，而且它的发展也是最快的。

工业生产自动化的程度越来越高，而生产环境变得越来越恶劣，这样对工人提出了更高的要求，比如安全性、健康性、环保性等。

机械手可以有效的解决这个问题，它可以在高温、高压、有毒、放射性等场合应用。

在机械制造行业中，机械手又称工业机器人，它主要被应用于运送加工原料或者给特定的机床进行刀具的转换和机器的装配等一些自动化流水生产线上。

综上所述，机械手的应用更加有效率，同时还能降低生产成本。

机械手是一门综合性的学科，它包含了机械、电子、材料、自动控制等许多学科方面的知识。

随着计算机和电子技术的飞速发展，机械手也不断的更新换代，朝着精密化、智能化、复杂化的方向发展。

如今的机械手加入了传感器反馈系统，当机械手发生故障时，它可以自我检测，并且自动修复。

工业的自动化程度的高低离不开PLC，它的控制能力越高，自动化的程度也越高。

所以PLC常被用于工业生产中，随着它的地位逐渐增长，它的功能也随之有了很大的提高。

对于PLC而言，它的程序编写容易、系统操作灵活，同时对于控制也方便实现，这样能够提高工业生产的效率和加工的质量。

在一些恶劣的环境下，PLC同样能够取代人类去完成一些控制，从另一方面而言，成本也相对减轻了许多。

基于PLC设计的机械手自动操作系统，更加容易实现生产的连续性。

在本次设计任务中，选用三菱系列的PLC对机械手进行控制，完成自动操作系统的设计。

实现对机械手的上下、左右、旋转等控制，要完全实现这些，还需要其它辅助元器件，比如气缸、传感器、电磁阀、底座和支架等。

为了能够更加直观的对机械手的动作进行展示，在本次设计中加入了组态软件对机械手进行监控。

MCGS是一种用于对机械手整体监控的一种组态软件，通过对机械手运动数据的采集，MCGS以动画形式表现，对机械手的运动过程进行监控和整个流程的控制。

1.2国内外研究现状在1954年，美国的著名工程师沃尔德最早提出了人机一体化的构想；到了1959年，拥有丰富创造力的两人沃尔德和英格伯一同制造出了世界上第一台机械手；1962年时，美国政府将机械手的实用性做了相关的叙述，机械手慢慢被大家所认知；1970年在美国召开了第一届有关机械手相关的会议，主要研究它的价值和实用性；1973年美国一家公司开始制造出了一台小型的机械手，为工业发展做奠基；直到1980年，机械手在日本很快的发展起来，使得机械手得到了充分的改进，现在机械手正在向智能化、高速化、精密化的方向发展，机械手的定位精度也是越来越高，能达到现在的纳米级别，它的运行速度可以达到3m/s，产出的产品可以达到6轴，夹起工件的重量也是越来越大。

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。

题目：基于PLC的机械手控制系统设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

摘要机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。

机械手的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、等机械器件组成；电气方面有交流电机、变频器、传感器、等电子器件组成。

该装置涵盖了可编程控制技术，位置控制技术、检测技术等，是机电一体化的典型代表仪器之一。

本文介绍的机械手是由PLC输出三路脉冲，分别驱动横轴、竖轴变频器，控制机械手横轴和竖轴的精确定位，微动开关将位置信号传给PLC 主机；位置信号由接近开关反馈给PLC主机，通过交流电机的正反转来控制机械手手爪的张合，从而实现机械手精确运动的功能。

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。

关键词：机械手 PLC 变频器交流电机AbstractManipulator industrial robot systems traditional mandate, Robot is one of the key components. Manipulator using the mechanical structure of screw-ball, slider, and other mechanical devices composition; Electric control technology, detection technology, Mechatronics is a typical representative of one of the machines. This paper presents a manipulator by three PLC output pulse, driving , micro-switches position signal transmission will closeto the switching signal from the feedback from the mainframe to the PLC, through the exchange of Motor reversion to control the manipulator gripper Zhang, thus achieving accurate manipulator movement functions. The topics to be developed by the Manipulator grasping be upin space objects, movements flexible, diverse, canreplace the artificial conducted operations, Accordingto the workpiece can change the campaign process and the requirements of any changes to the relevant parameters.Key Words: Manipulator PLC Inverter AC motor目录摘要 (1)ABSTRACT (2)引言 (4)第一章机械手机械结构 (5)1．1传动机构 (5)1．2机械手夹持器和机座的结构 (6)第二章可编程控制PLC (8)2．1 PLC简介 (8)2．2 PLC内部原理 (10)A. 系统程序存储区 (11)B. 系统RAM存储区 (11)C．用户程序存储区 (11)2．3 PLC的工作原理 (12)2．4 PLC机型的选择方法 (15)2．6 机械手PLC选择及参数 (17)第三章三相异步电动机的工作原理及结构 (19)3．1 三相异步电动机的结构 (19)3．2 三相交流电机工作原理 (23)3．3 三相电动机的转动原理 (25)3．3 机械手电机的选用 (29)第四章变频器 (29)4.1变频器的构成 (30)4.2 变频器的分类和控制方式 (34)4.3 FR-A540变频器 (37)第五章机械手PLC控制系统设计 (40)5．1 机械手的工艺过程 (40)5．2 PLC控制系统 (42)致答谢词 (48)参考文献 (49)引言在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。

（完整版）基于PLC的机械⼿⾃动控制的毕业设计论⽂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：XXXX2013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。

Xinyu University毕业设计（论文）基于PLC的机械手控制系统设计学生：何友良学号：1201231016专业：电气工程及其自动化指导教师: 富珍副教授学院：电气与电子工程•新余独创性声明本人重声明：所呈交的毕业设计（论文）是本人在指导教师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

其中除加以标注和致的地方，以及法律规定允许的之外，不包含其他人已经发表或撰写完成并以某种方式公开过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位或证书而作的材料。

其他同志对本研究所做的任何贡献均已在文中作了明确的说明并表示意。

本毕业设计（论文）成果是本人在新余学院期间在指导教师指导下取得的，成果归新余学院所有。

特此声明。

作者签名（手写）：签名日期：年月日使用授权书本毕业设计（论文）作者及指导教师完全了解新余学院有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业设计（论文）的复印件和磁盘，允许毕业设计（论文）被查阅和借阅。

作者签名（手写）：指导教师签名（手写）：日期：年月日日期：年月日论文题目：基丁PLC的机械手控制系统设计专业：电气工程及其自动化学生：何友良指导教师：富珍副教授摘要随着现代工业技术的发展，工业自动化技术越来越高，生产工况也有趋丁恶劣的态势，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容也要求理想化简单化，对丁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。

目前主要应用丁机床、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。

应用机械手，有利丁提高材料的传送、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。

基于PLC机械手臂的设计毕业论文一、《基于PLC机械手臂的设计毕业论文》随着工业自动化水平的不断提高，机械手臂作为重要的自动化设备之一，在工业领域的应用越来越广泛。

PLC（可编程逻辑控制器）作为机械手臂控制的核心部件，其性能和控制精度直接影响着机械手臂的工作效率和稳定性。

因此基于PLC的机械手臂设计研究具有重要的实际意义和应用价值。

本文旨在探讨基于PLC的机械手臂设计的相关问题，为相关领域的研究提供参考。

近年来工业自动化进程不断加快，工业生产效率的要求也日益提高。

机械手臂作为自动化设备的重要组成部分，已经广泛应用于焊接、装配、搬运等工业生产领域。

而PLC作为机械手臂的控制核心，其性能和控制精度直接影响到机械手臂的工作效率和稳定性。

因此开展基于PLC的机械手臂设计研究，不仅可以提高机械手臂的性能和稳定性，还可以推动工业自动化水平的提高，对于提高工业生产效率和质量具有重要的意义。

本文研究的主要内容包括基于PLC的机械手臂控制系统设计、运动控制算法研究以及实验验证等方面。

通过对PLC控制技术的深入研究，结合机械手臂的运动特点，设计出一套高效稳定的机械手臂控制系统。

同时研究机械手臂的运动控制算法，提高机械手臂的运动精度和速度。

最后通过实验验证，评估系统的性能。

研究目标为开发出一套具有自主知识产权的基于PLC的机械手臂控制系统，为工业自动化领域提供技术支持。

目前国内外对于基于PLC的机械手臂设计研究已经取得了一定的成果。

国外在PLC技术和机械手臂技术方面处于领先地位，已经有很多成熟的机械手臂产品问世。

而国内在PLC技术和机械手臂技术方面还存在一定的差距，但是国内的研究机构和企业在不断努力，已经取得了一些重要的进展。

因此本文旨在通过对基于PLC的机械手臂设计研究，了解国内外现状，提高国内在该领域的技术水平。

同时通过对PLC控制技术的深入研究，为相关领域的研究提供参考。

研究方法和技术路线本文将采用理论分析和实验研究相结合的方法进行研究，首先进行理论分析，包括对PLC控制技术的研究和对机械手臂运动特点的分析。

摘要关键词：机械手；PLC；控制系统；设计第一章引言1.1 研究背景随着我国工业自动化水平的不断提高，机械手在制造业中的应用越来越广泛。

机械手作为一种自动化设备，能够替代人工完成重复性、危险性较大的工作，提高生产效率，降低生产成本。

可编程逻辑控制器（PLC）作为一种广泛应用于工业自动化领域的控制设备，具有可靠性高、编程灵活、易于维护等优点，成为机械手控制系统的首选。

1.2 研究目的与意义本文旨在设计并实现一个基于PLC的机械手控制系统，提高机械手在工业生产中的应用效果。

通过研究，掌握机械手和PLC的基本原理，分析机械手控制系统的需求，设计并实现一个高效、可靠的控制系统，为机械手在工业生产中的应用提供有力支持。

第二章机械手与PLC的基本原理2.1 机械手的基本原理机械手是一种能够模拟人手进行抓取、搬运等操作的自动化设备。

其基本原理包括机械结构、驱动系统、控制系统和传感器等部分。

机械手通过机械结构实现抓取、搬运等动作，驱动系统提供动力，控制系统控制机械手的运动轨迹和速度，传感器检测机械手的运动状态。

2.2 PLC的基本原理PLC是一种广泛应用于工业自动化领域的控制设备，其基本原理是利用可编程的存储器来存储用户编写的程序，实现对输入信号的逻辑运算，输出控制信号，从而实现对工业过程的控制。

PLC具有可靠性高、编程灵活、易于维护等优点。

第三章机械手控制系统的需求分析3.1 机械手控制系统的功能需求（1）抓取、搬运、放置等基本动作；（2）运动轨迹控制；（3）速度控制；（4）位置检测与反馈；（5）故障诊断与报警。

3.2 机械手控制系统的性能需求（1）响应速度快；（2）控制精度高；（3）稳定性好；（4）易于维护。

第四章机械手PLC控制系统的设计4.1 系统总体设计根据机械手控制系统的需求分析，设计了一个基于PLC的机械手控制系统。

系统主要由PLC、驱动器、传感器、机械手等组成。

PLC作为控制核心，负责接收传感器信号，输出控制信号，实现对机械手的控制。

毕业设计正文题目：基于PLC的机械手系统设计姓名：专业：机电班级：学号：校内指导老师：校外指导老师：填表日期：湘潭医卫职业技术学院教务处制摘要：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。

关键词：意义，应用，前景，编程语言，设计目录第一章绪论 (2)本课题的意义 (2)本文的主要工作 (2)第二章PLC 的概述 (3)PLC的基本知识 (3)PLC的应用与前景 (3)第三章PLC 的编程语言 (6)梯形图编语 (6)功能块图编程语 (6)第四章PLC控制机械手的设计 (6)机械手在工业生产中的应用 (7)各电器设备的制方式及控制要求 (9)电器元件设备的选择 (11)控制系统的软、硬件设计 (12)功能表图设计 (24)结论 (31)谢辞 (32)第一章绪论本课题的意义机械手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。

汽车业的快速发展，车外型愈求美观流线，并由于汽车外板件要求完美无尘的冲压生产线也向高速化、高品质、自动化、柔性化方向发展。

传统冲压生产过程中的手工操作、人工送料的生产方式已无法满足该行业的需要。

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。

基于PLC的机械手控制设计(毕业设计)
毕业设计题目：基于PLC的机械手控制设计
设计目标：
设计一个基于PLC的机械手控制系统，能够实现机械手对物体的抓取和放置操作。

设计内容：
1. 硬件设计：选择合适的PLC控制器，根据机械手的结构和控制需求，设计电路和连接方式，包括传感器、执行器、驱动器等硬件组成部分。

2. 软件设计：编写PLC程序，实现机械手的控制逻辑。

包括对机械手运动轨迹的规划、抓取力度的控制、异常情况的处理等功能。

3. 通信设计：如果需要与其他设备或系统进行通信，设计与外部设备的接口和通信协议。

4. 安全设计：考虑机械手在工作过程中可能出现的危险情况，设计安全机制，如急停按钮、防碰撞装置等。

5. 用户界面设计：设计一个简明易懂的用户界面，方便用户对机械手进行操作和监控。

6. 系统测试和调试：对设计的控制系统进行测试和调试，保证系统的稳定性和可靠性。

7. 性能评估和改进：对设计的控制系统进行性能评估，分析系统的优点和不足，并提出改进方案。

8. 文档编写：编写毕业设计报告，包括设计方案、实施过程、测试结果和分析等内容。

预期成果：
1. 完整的机械手控制系统，能够准确抓取和放置物体。

2. 可靠的硬件设计和稳定的软件程序。

3. 安全可靠的系统设计，能够防止意外事故的发生。

4. 用户友好的界面设计，简化操作流程。

5. 毕业设计报告和相关文档。

第四章程序设计4.1 编程软件简介STEP 7-Micro/WIN是西门子公司为S7-200系列PLC的开发而设计的，是基于Windows操作系统的应用软件，其功能非常强大，操作方便，使用简单，容易学习。

软件支持中文界面。

其基本功能是创建、编辑和修改用户程序以及编译、调试、运行和实时监控用户程序。

运行STEP 7-Micro/WIN软件，看到的是英文界面。

如果想切换为中文环境，执行菜单命令Tools”→“Options”，点击出现的对话框左边的“General”图标，在“General”选项卡中，选择语言为“Chinese”，单击“OK”按钮后，软件将退出。

退出后，再次启动该软件，界面和帮助文件均变为中文，在开始程序设计前必须对PLC进行通信连接，的那个PLC通信连接后在开始运行或者修改程序，在PLC程序梯形图中，程序被分成称为“网络”的一些段。

一个网络是触点、线圈和功能框的有序排列。

能流只能从左向右流动，网络中不能有断路、开路和反方向的能流。

书写Plc程序的方法为在LAD编辑器中，它有4种输入程序指令的方法：鼠标拖放、鼠标单击、工具栏按钮、特殊功能键（如F4、F6、F9等）LAD程序使用线段连接各个元件，可以使用工具栏上的“向下线”、“向上线”、“向左线”、“向右线”等连线按钮，或者用键盘上的Ctrl+上、下、左、右箭头键进行编辑。

STEP 7-Micro/WIN 软件支持常用编辑软件所具备的插入和删除功能。

通过键盘或者菜单命令可以方便地插入和删除一行、一列、一个网络、一个子程序或者中断程序，在编辑区右键单击要进行操作的位置，弹出快捷菜单，选择“插入”或“删除”选项，在弹出的子菜单中单击要插入或删除的项。

子菜单中的“竖直”用来插入和删除垂直的并联线段。

可以用“编辑”菜单中的命令进行以上相同的操作。

按键盘上的Delete键可以删除光标所在位置的元件。

在编写程序完成后，必须对程序进行编译，当程序编译无误后才能下载至PLC运行，4.2 程序总体设计由于设计中机械手运动方式有5种模式，分别是手动、自动回原点、连续、单周期、单步5种工作方式，且必须保证在每种模式工作下相互之间互不干扰，为了减少PLC 的输入点，使程序简单明了，采用主程序OBI加子程序模块的编写方式，由于每种程序运行前都有一些必要的前期准备工作，例如在单步、单周期、连续工作时必须保证机械手处于原点位置，而在每种模式下工作机械手都有运送工件的操作，所以可将每种模式下工作的程序中都应具备的条件作为公用程序，为各种工作模式做前期准备工作，而公用程序是无条件执行的，即当下载并运行程序后PLC程序后自动扫描并运行公用程序，为子程序的运行做准备，设计中机械手有5种工作方式，而其中的单周期和连续工作方式所用的顺序功能图是同一个，其去呗仅仅是单周期只是允许机械手运行一次，而连续模式则是要求机械手连续不断的运行，所以可以将单周期和连续工作作为一个单独的子程序编写；手动工作方式是为便于对机械手的检修而设计的，其操作并不存在必然的逻辑连续，即步与步之间的操作互不影响，所以用一个单独的子程序表达即可，而自动回原点程序是为其他各种工作方式做准备的，为了保证程序的运行稳定，在该模式下工作时，机械手无论处于任何位置都将自动返回原点，其步与步之间存在一定的逻辑关系，可以用一个单独的子程序编写；单步工作方式是主要是为了调试机械手运动是否稳定可靠而设计的，虽然其运动过程和单周期、连续工作的过程一样，但在操作上存在一定的区别，单周期和连续式要求系统在按下启动按钮后程序将自动进行步与步之间的转换，而单步工作方式是按下一次启动按钮系统将向前进行一步并停止，若要继续下一步的操作，必须在按一次启动按钮，为了不和连续单周期的程序发生冲突，所以将单独为单步程序编写一个子程序，且其位存储器也区别单周期和连续工作方式，目的是为了保证程序能稳定运行。

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1绪论 (1)1.1选题的背景意义 (1)1.2国内外机械手研究概况 (1)1.3自动控制的应用领域 (2)1.4本次毕设主要研究的内容 (3)2系统的总体设计 (4)2.1机械手控制系统简介 (4)2.2控制系统的组成 (4)3硬件的理论与设计 (6)3.1硬件设计 (6)3.2可编程序控制器 (6)3.2.1可编程控制器的基本概念与基本结构 (6)3.2.2可编程控制器的基本特点 (7)3.2.3 S7-300系列PLC (7)3.2.4 PLC接线图 (9)3.2.5开关量I/O模块的选择 (10)3.2.6可编程序控制器I/O分配表 (12)3.3机械手的动作实现过程 (13)4程序设计 (15)4.1编程指令的选择 (15)4.1.1 PLC程序的设计 (15)4.1.2 梯形图重点程序段落分析 (15)4.1.3 PLC程序的调试 (17)4.2组态监控设计 (17)4.2.1变量的定义 (18)4.2.2界面的设计 (19)4.2.3运行策略的建立及脚本程序的编写 (19)4.2.4组态运行 (20)结论 (22)参考文献 (23)致谢................................................................................................. 错误！未定义书签。