PLC课程设计机械手电气控制系统.

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。

PLC控制机械手控制系统设计PLC（可编程逻辑控制器）是一种用于控制机械设备的电子设备，广泛应用于工业自动化领域。

在机械手控制系统设计中，PLC可以起到关键的作用，实现机械手的精确控制和高效运行。

下面将介绍PLC控制机械手控制系统的设计要点。

首先，PLC控制机械手控制系统设计需要明确系统的功能和需求。

根据机械手的应用场景和任务要求，确定系统需要具备的功能和性能指标，例如机械手的动作速度、精度、负载能力等。

其次，PLC控制机械手控制系统设计需要选择合适的PLC型号和配套设备。

根据系统需求和实际情况，选择适合的PLC型号和配套设备，例如输入输出模块、通信模块、运动控制模块等。

同时，还需要考虑PLC的编程环境和开发工具，确保可以方便地进行PLC程序的编写和调试。

然后，PLC控制机械手控制系统设计需要进行系统的硬件设计。

根据机械手的结构和控制需求，设计硬件电路和连接方式，包括传感器的选择和布置、执行器的选型和控制方式等。

同时，还需要考虑系统的电源供应和电气安全措施，确保系统的稳定性和安全性。

接下来，PLC控制机械手控制系统设计需要进行PLC程序的编写和调试。

根据系统功能和需求，编写PLC程序，包括输入输出的配置、数据处理的逻辑、控制算法的实现等。

在编写过程中，需要进行充分的测试和调试，确保程序的正确性和可靠性。

最后，PLC控制机械手控制系统设计需要进行系统的集成和调试。

将PLC控制系统与机械手的其他部分进行集成，包括传感器、执行器、机械结构等。

进行系统的调试和优化，确保机械手的正常运行和稳定性。

总之，PLC控制机械手控制系统设计需要从系统的功能和需求出发，选择合适的PLC型号和配套设备，进行系统的硬件设计，编写PLC程序并进行调试，最后进行系统的集成和调试。

通过科学合理的设计和调试，可以实现机械手的精确控制和高效运行。

电气控制设计题目：机械手plc控制系统课程：电气控制及可编程控制器专业：电气工程及其自动化学号：班级：姓名：指导教师：完成日期：目录一、任务书.................................. 错误!未定义书签。

二、课程设计报告含输入输出设备清单、主电路 .. 错误!未定义书签。

三、控制流程图.............................. 错误!未定义书签。

四、I/O地址分配表 .......................... 错误!未定义书签。

五、I/O接线图 .............................. 错误!未定义书签。

六、梯形图及程序说明........................ 错误!未定义书签。

七、指令助记符程序.......................... 错误!未定义书签。

八、课程设计总结............................ 错误!未定义书签。

九、参考文献................................ 错误!未定义书签。

一．任务书（一）、课程设计的目的和要求目的课程设计主要目的，是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。

通过设计也有助于复习、巩固以往学习的内容，达到灵活应用的目的。

电气设计必须满足生产设备和生产工艺要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。

“电气控制与可编程序控制器”课程设计是在完成该门课的理论与实验教学的学习之后进行的，目的在于训练学生面对具体的工程问题时，学会分析其工艺流程与控制要求、拟定控制方案、选型机床电器元件和PLC 以及设计电气控制电路、程序编制与调试运行等方面的实战能力，从而能应用机床电气控制与PLC 技术来解决以顺序、开关逻辑控制为主的一般机床电气工程的应用与设计问题。

课程设计说明书课程设计说明书课程名称:电气控制PLC课程设计课程代码: XXXXXXXX 题目:基于PLC机械手控制系统学生姓名: X X 学号: XXXXXXXXXXXXX 年级/专业/班: XXXX级电气自动化X班学院(直属系) : XXXXXXX学院指导教师: X X学院名称：XXXXXX 专业：XXX 年级：2021级机械手控制系统设计一、选题背景及题目来源工业实际工程，可在天科TKPLC-A实验装置机械手装置的模拟控制实验区完本钱模拟实验。

二、训练目的〔1〕通过使用各根本指令，进一步熟悉掌握PLC的编程和程序调试；〔2〕学会绘制电气原理图及接线图；〔3〕选择电气元器件；〔4〕完成系统硬件和软件设计；〔5〕完成模拟实验；〔6〕编写技术文件。

三、要求实现的功能启动机械手，将物体从A处移动到B处，机械手将完成原位、下降、抓取、上升、右移、下降、放松、上升、左移、循环或者回到原位动作过程。

在执行动作时由限位开关对机械手位置进行控制，并且由双线圈二位电磁阀推动气缸完成。

提出改良方案：在机械手夹紧过程进行探究，增加压力传感器用于机械手爪压力并进行反响控制；增加超声波传感器检测物体是否滑落。

当物体出现滑落或操作错误时发出报警等。

四、实验设备1、安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台2、天科TKPLC-A实验装置3、机械手模块五、设计任务〔1〕根据控制要求分析控制及动作过程，设计硬件系统；〔2〕绘制电气原理图及PLC I/O接线图；〔3〕设计软件系统；〔4〕组成控制系统；〔5〕进行系统调试，实现〔三〕所要求的控制功能，完成模拟实验。

〔6〕撰写课程设计说明书。

六、参考资料1、天科TKPLC-A实验装置实验手册2、?S7-200可编程序控制器手册?，西门子技术效劳中心，四川省机械研究设计院，3、?现代电器控制及PLC应用技术?第2版，王永华，北京航空航天大学出版社指导教师： XX 签名日期： 2021 年 06 月 1日摘要可编程控制器是一种以微处理器为核心的工业控制装置。

目录摘要 (I)1 设计目的和要求 (1)1.1 目的 (1)1.2 要求 (1)2 机械手的工艺和控制要求 (2)2.1 设备概况 (2)2.1.1 工艺介绍 (2)2.1.2 面板操作 (3)2.2 控制要求 (3)2.2.1液压系统油泵启动及停止 (3)2.2.2机械手工作方式 (3)2.2.3系统保护和报警功能。

(3)3 PLC控制系统发设计方法。

(5)3.1 确定输入输出 (5)3.2 选着PLC的型号。

(5)3.3 机械手设计框图: (4)3.4 为PLC的输入输出编址 (5)4 电气原理图设计 (7)4.1主电路设计 (7)4.2输入电路 (7)4.3输出电路 (7)4.4绘图注意事项 (7)5 PLC程序设计 (8)5.1主程序流程图 (9)5.2 手动子程序 (10)5.3回原点子程序流程图 (11)5.4 单步流程图 (12)5.5 单周期流程图 (13)5.5自动流程图 (14)5.6 程序调试 (14)6 总结 (15)附录1 机械手电气原理图附录2 机械手梯形图摘要机械手主要用于搬动或者装卸零件的重复动作, 动力来源于液压系统。

在机械手控制选用PLC, 其原因安全可靠。

机械手控制分为手动、回原点、单步、单周期、自动五大部分。

各个功能运用转换开关进行切换, 切后按照以前步骤继续执行。

通过PLC输出驱动中间继电器, 接通电磁阀。

首先运用AUTOCAD绘制实际工程电气接线图, 在实验室运用实验模拟设备, 进行编程模拟。

关键字: 机械手PLC 电气接线图电磁阀中间继电器1 设计目的和要求1.1 目的（1）用PLC实现对机械手手、自动控制。

（2）用PLC设计具有多种操作方式的电控系统的程序结构。

（3）掌握一般控制系统操作方式切换时保持系统状态连续的程序设计思路和方法。

（4）自行设计手动、回原点、单步、单周期和自动五种工作方式下的控制程序。

1.2 要求（1）绘制电气原理图时要符合国家标准。

械手PLC控制系统电气控制系统设计第一部分:机械手PLC控制系统电气控制系统设计一、机械手PLC控制系统电气控制系统设计任务书1．机械手PLC控制系统工艺的技术要求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。

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。

机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。

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。

控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。

同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。

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。

目录摘要 (I)Abstract (II)一、设计要求 (1)二、设计的作用目的 (2)三、所用仪器设备及软件 (3)1．可编程控制器（PLC） (3)2．THPFSL-2型网络型可编程控制器综合实训装置 (4)3．三菱GX-Developer PLC编程软件 (5)四、系统设计 (6)1．系统总体设计 (6)2．子模块设计 (7)2．1 PLC选型 (7)2．2 电源模块 (8)2．3 外部位置检测装置 (8)2．4 液压驱动装置 (8)3．机械手PLC控制系统的电气设计 (9)3．1 I/O口信号及点数分析 (9)3．2 I/O端口分配及功能表 (9)4．PLC外部接线图 (10)5．系统程序框图 (11)五、实验调试结果 (12)1．调试工具 (12)2．调试方法 (12)3．时序图 (13)六、设计中的问题及解决办法 (13)七、设计心得 (14)八、致谢 (14)九、参考文献 (15)附录一：梯形图程序 (16)机械手PLC控制系统摘要机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。

它可在空间抓、放、搬运物体等，动作灵活多样，广泛应用在工业生产和其他领域内。

应用PLC控制机械手能实现各种规定的工序动作，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，有着十分重要的意义。

本文介绍了机械手的工作过程，采用三菱FX2N系列可编程控制器实现对机械手工作过程的控制，给出了系统的工作过程示意图、顺序功能图、I/O分配，系统采取了响应的保护措施。

关键词：机械手；PLC；控制The Control System of Manipulator with PLCAbstractThe manipulator is a new device developed in the mechanized, automatic production process. It can grab, put and carry object, etc. in the space. Because of its flexibility, the manipulator is widely used in industrial producing and other fields. Manipulator with PLC control can complete various specified procedural actions. Not only can it enhance quality and out put, but also it is meaningful to ensure the personal security, improve the working environment, lower labor intensity, raise labor productivity, save the raw materials consumption and reduce the production cost .This paper deals with the procedures of manipulators, and to design its control system with the series of MITSUBISHI FX2N PLC. The technology flow chart, sequential function chart, ladder diagram, and I/O assignation are given. The system adopts corresponding protecting measure.Key words: manipulator; PLC; control机械手PLC控制系统本课题主要研究一个机械手PLC控制系统，用PLC控制机械手搬运工件。

搬运机械手PLC控制系统设计PLC控制系统设计应考虑以下几个方面：1.硬件设计：PLC控制系统的硬件设计包括选择适当的PLC主控板、I/O模块、通信模块等。

在选择PLC主控板时，应根据搬运机械手的工作要求和应用环境选择合适的型号和规格。

同时，还需考虑I/O模块的数量和类型，以满足机械手的输入输出需求，并确保通信模块能够与上位机等其他设备实现良好的通信。

2.软件设计：PLC控制系统的软件设计是搬运机械手的核心部分，它包括编写PLC 程序、设计操作界面等。

在编写PLC程序时，需考虑机械手各个部分的动作顺序和条件判断，以实现机械手的准确、高效工作。

同时，还需设计操作界面，使操作人员能够方便地控制和监控机械手的运动情况。

3.电气布线设计：搬运机械手的电气布线设计是PLC控制系统设计中的重要环节。

在电气布线设计中，需合理安排电气设备和传感器的布置，确保信号的传递和控制的可靠性。

同时，还需进行电气隔离和防护措施，以确保整个系统的安全性和稳定性。

4.通信与监控设计：PLC控制系统的通信与监控设计包括与上位机、其他设备的通信以及对机械手工作状态的监控。

通过与上位机的通信，可以实现对搬运机械手的远程监控和管理。

而通过对机械手工作状态的实时监控，可以及时发现故障和异常情况，并采取相应措施，确保机械手的安全和稳定运行。

5.安全保护设计：在搬运机械手的PLC控制系统设计中，安全保护是重要的考虑因素之一、安全保护措施包括急停开关、安全光幕、限制开关等，它们能够及时停止机械手的运动，并保护操作人员的安全。

此外，还需设计故障检测和报警系统，及时发现和排除故障，保障机械手的稳定运行。

总之，搬运机械手的PLC控制系统设计需要综合考虑硬件设计、软件设计、电气布线设计、通信与监控设计以及安全保护设计等多方面的因素。

只有经过合理的设计和严格的测试，才能确保搬运机械手能够安全、稳定地运行，并实现高效的物品搬运任务。

《PLC技术与工程应用》课程设计任务书课题名称：机械手电气控制系统设计专业班级：电气自动化技术102班河南机电高等专科学校自动控制系2012-06-011、概述机械手是工业生产过程中常见的自动化设备，它具有工件的自动取拿、移动和输送功能。

机械手机构控制涉及了PLG传感器、电机驱动等技术。

机械手实验设备如图1所示。

该设备可以实现手臂的左右摆动、伸出与退回、上下移动、机械手指的夹紧与张开等四自由度动作。

图1.机械手实验设备1.1输出驱动单元该设备四自由度动作由四台直流电动机驱动，每台电动机可进行正反转运行。

左右摆动由齿轮组啮合实现减速传动；伸出与退回、上下移动由直流减速电机驱动丝杠--螺母结构完成；机械手指的夹紧与张开由直流减速电机驱动连杆结构实现。

该设备共有8个动作，由控制器输出信号驱动。

1.2输入检测单元每个自由度运行极限位置设置了两个行程开关，用于判断当前动作是否到位。

该设备共有8个行程开关作为控制器的输入信号2、输入输出接口电路介绍机械手实验设备既是所谓控制对象，对于一般工业控制，其控制核心使用可编程控制器（PLC）。

设计输入输出接口电路（如图2所示）的目的是为解决机械手设备输出驱动单元、输入检测单元与PLC之间的信号接口问题。

图中上层电路板是驱动电路板，下层电路板左侧是输入接口电路板，右侧是输出接口电路板＜图2.输入输出接口电路板2.1输入接口电路板输入接口电路板原理图如图3所示，其功能是将设备上行程开关的开关状态转换为统一的电平信号（逻辑1：24V DC ;逻辑0: 0V DC）。

板上设有光电隔离电路，将内外电源隔离，以保护设备安全。

FLC輸人模块图3.输入接口电路板电气原理图本设备8个输入信号，对应输入接口电路板的8根输入信号线。

各信号线对应的行程开关如表1所示。

表1.2.2输出接口输出接口（如图4所示）由两块电路板构成：驱动电路板和输出接口电路板。

它们的功能是将PLC输出的控制信号用于驱动继电器动作，从而控制电动机正向或反向运行。