机械手plc控制设计毕业论文

摘要

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。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。专用机床是大批量生产自动化的有效的办法；控制机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、装配等作业，有待于进一步实现机械化,工业机械手就是为实现这些工序的自动化而生产的。机械手是能够模仿人体上肢的部分功能，可以对其进行自动控制使其按照预定要求输送制品或操持工具进行生产操作的自动化生产设备。自上世纪六十年代，PLC设计的机械手被实现为一种产品后，对它的开发应用也在不断发展，它可以在减轻繁重的体力劳动、改善劳动条件和安全生产；提高生产效率、稳定产品质量、降低废品率、降低生产成本、增强企业的竞争力等方面起到及其重要的作用。

关键字：机械手，PLC，现代工业

Abstract: In modern industry, the production process of mechanization, automation

has become a prominent theme. Continuity of the chemical production process of

autom\ation has been basically resolved. Dedicated high-volume production automated

machine tools is an effective way; controlled machine tools. However, in addition

to cutting its own, there are a lot of loading and unloading, transportation,

assembly, and other operations to be further mechanized. According to the data, PLC

山东华宇职业技术学院毕业设计用纸

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08级毕业设计（论文）报告

专业名称: 机电一体化

设计课题: 基于PLC控制的材料搬运装置

导师姓名:

魏润仙

****: ***

班 级: 08高职机电一体化七班

学 号: ***********

山东华宇职业技术学院毕业设计用纸

1 毕业设计（论文）任务书

毕业设计（论文）题目： 基于PLC控制的材料搬运装置

专业： 机电一体化 姓名： 宋聪辉

毕业设计（论文）工作起止时间： 20011年3月1日---2011年4月

毕业设计（论文）的内容要求：

1、写出设计方案与目的

2、PLC及机械手的介绍及选择

3、设计主体部分

4、模拟与调试

5、梯形图及指令表的设计

指导教师（签名）： 系主任：

年 月 日 山东华宇职业技术学院毕业设计用纸

2 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。机械手可在空间抓、放、搬运物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。机械手一般由耐高温，抗腐蚀的材料制成，以适应现场恶劣的环境，大大降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。机械手是工业机器人的重要组成部分，在很多情况下它就可以称为工业机器人。工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。可编程控制器是继电器控制和计算机控制出上开发的产品，逐渐发展成以微器处理为核心把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。本文应用三菱公司生产的可编程控制器FX系列PLC，实现机械手搬运控制系统，该系统充分利用了可编程控制器（PLC）控制功能。使该系统可靠稳定，时期功能范围得到广泛应用。

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机械手PLC控制设计

作者：唐少臣 韩屹威 毛行星

来源：《数字技术与应用》2017年第02期

摘要：基于PLC控制的机械手具有显著的优点，已经成为工业自动化生产的不可缺少的关键技术。本文通过借鉴传统机械手的设计方案，对适用于工厂锻件搬运的机械手PLC控制系统进行了相关模拟仿真和设计。在对机械手液压机构进行了深入的分析的基础上，认为机械手的设计需要考虑回转原点、点动控制和自动化控制三个因素；然后对适合机械手的PLC控制器、压力和位移传感器进行了相关技术参数选择，同时还对整体程序的设计进行了相关阐述，希望能够给以后的机械手PLC控制系统设计提供借鉴意义。

关键词：PLC；机械手；控制

中图分类号：TP241 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）02-0013-02

随着工业机械手的广泛应用，其已经成为自动化控制领域的重要技术。在制造业不断发展的今天，机械手一方面可以代替人工进行生产线的作业，另外一方面机械手可以按照实际生产工艺的要求，按照一定的时间和程序设置来完成工作的卸载和传送。机械手的广泛应用可以大大的提高劳动生产率，加快我国制造业的转型与升级。如果机械手采用传统的继电器进行控制，则会直接造成系统原件比较繁杂、稳定性差以及出现故障概率高的特点。随着PLC技术的广泛应用，通过使用PLC来设计机械手的控制系统，可以保证较高的可靠性和较低的故障率，使用起来也相对简单。本文通过采用可编程控制器PLC来实现机械手的控制系统设计，使得控制过程精确可靠，使得在实际生产过程中变得明确和清晰。

1 机械手机构的液压系统分析

本文的机械手设计案例以锻造车间的机械手为例，该机械手处在高温的操作环境之中，机械手所要实现的功能就是将高温的锻件棒材加持到锻造工位的传送带上。实现对棒料准确的搬运，替代人工操作，改善工作环境。机械手的液压系统主要包括了液压驱动、手臂的升降和收缩等系统，再加上液压马达。液压换向回路使用三位四通阀进行控制。在机械手设计的过程中应该考虑以下几个方面的问题：（1）锻件的重量较大，机械手应该具备较大的夹紧力。同时工件在移动的过程中还会出现较大的惯性，保证工件不会脱落。（2）机械手的手指应该具备一定的夹角，手指的开闭角直接影响着工件能否顺利的加持到锻造工位上，对于手指的开闭幅度具有严格的要求；（3）机械手应该保证工件在搬运过程中的准确定位，必须要根据锻造工件的形状来选择机械手手指的形状；（4）由于锻件处在高温状态，在加持过程中应该保证机械手具有较高的强度，另外机械手的结构应该尽量紧凑，使得机械手的重心能够维持在手臂的回转轴线上。（5）在机械手设计的过程中，应该考虑到被抓工件的要求。如果是圆柱形锻件，则应该考虑使用V型手指，圆球形的工件考虑采用三指状的手指，方便加持工件。对于龙源期刊网

第二章 PLC机械运动控制手

4 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。夹紧机构的形式是多样的，有吸盘式的、有机械式的，为了简化我们的设计，所以我们采用机械式的夹紧机构，机械式的夹紧机构是一种应用很广泛的一种，它主要是更能够与人的动作相协调，可以直线运动等。本设计采用二指气动手爪，利用PLC技术来完成其的某部分的动作。机械手的躯干部分是由底盘和手臂两大部分第二章 PLC机械运动控制手