PLC控制气动机械手实训案例 一、机械手的工作过程与控制要求 1.机械手概况：搬运机械手将工件从左工作台搬往右工作台，机械手的结构和各部分动作的示意图如图8-59所示：
图8-59 机械手工作过程示意图
（1）机械手所有的动作均由气压驱动。
（2）它的上升与下降、左移与右移等动作均由二位五通双控电磁换向阀控制，即当下降电磁阀通电时，机械手下降；下降电磁阀断电时，机械手停止下降；只有当上升电磁阀通电时，机械手才上升。
（3）机械手的夹紧和放松用一个二位五通单控电磁换向阀来控制，线圈通电时夹紧，线圈断电时放松 。
2.机械手的工作过程：机械手的动作顺序和检测元件、执行元件的布置示意图如图8-60所示：
图8-60 机械手动作顺序和检测元件、执行元件布置示意图
（1）机械手的初始位置停在原点，按下启动按钮后，机械手将依次完成下降—夹紧—上升—右移—再下降—放松—再上升—左移八个动作。 （2）机械手的下降、上升、右移、左移等动作的转换，是由相应的限位开关来控制的，而夹紧、放松动作的转换是由时间来控制的 。 （3）为保证安全，机械手右移到位后，必须在右工作台上无工件时才能下降，若上一次搬到右工作台上工件尚未移走，机械手应自动暂时等待。为此设置了一只光电开光，以检测“无工件”信号 。 3.控制要求 （1）手动工作方式：利用按钮对机械手每一动作单独进行控制。例如，按“下降”按钮，机械手下降，按“上升”按钮，机械手上升。用手动操作可以使机械手置于原位，还便于维修时机械手的调整； （2）单步工作方式：从原点开始，按照自动工作循环的步序，每按一下动按钮，机械手完成一步的动作后自动停止。 （3）单周期工作方式：按下启动按钮，从原点开始，机械手按工序自动完成一个周期的动作，返回原点后停止 。 （4）连续工作方式：按下启动按钮，机械手从原点开始按工序自动反复连续循环工作，直到按下停止按钮，机械手自动停机。或者将工作方式选择开关转换到“单周期”工作方式，此时机械手在完成最后一个周期的工作后，返回原点自动停机 。根据以上控制要求，操作台面板布置示意图如图8-61所示：
PLC控制气动机械手的毕业设计
PLC（可编程逻辑控制器）是一种用于工业自动化控制系统的数字计算机。在工业领域，气动机械手是一种常见的机械装置，用于执行各种复杂的操作。结合PLC技术来控制气动机械手，可以提高工作效率、减少人力成本，并且具有高度的可编程性和灵活性。因此，本毕业设计的目标是使用PLC控制气动机械手的行为。
首先，需要设计和搭建气动机械手的机械结构。这包括选择适当的材料和组件，设计机械臂的关节、连接方式和传动机构等。机械结构的设计应该能够实现所需的运动范围和精度，以及承受所需负载的能力。
其次，需要选择合适的气动元件，如气缸和气动阀门等。这些气动元件将被连接到机械结构上，并通过PLC进行控制。气缸的选择应考虑所需的推力和速度，以及气动阀门的选择应考虑所需的控制方式和流量。
接下来，需要设计和编程PLC控制系统。根据机械手的操作需求，编写PLC的程序来控制气动元件的开关和运动。这可以通过使用PLC的编程软件来实现，例如Ladder Diagram（梯形图）或Structured Text（结构化文本）等。编程应包括气动机械手的起始、终止、运动和停止等操作。
然后，需要设计和搭建PLC控制系统的电气部分。这包括选择适当的传感器来监测机械手的位置、速度和负载等参数，并将其与PLC连接。同时，需要选择适当的开关、继电器和电源，以确保PLC系统的稳定性和可靠性。
最后，需要对设计的气动机械手进行测试和调试。通过设置适当的测试场景和运行指令，检查气动机械手的运动是否符合预期，并对PLC控制系统进行调整和优化。在测试和调试阶段，需要对机械手的运动速度、力度和位置进行准确的测量和记录，以确保其性能和精度。
在本毕业设计中，将使用PLC技术来控制气动机械手的行为。通过设计和搭建机械结构、选择气动元件、编程PLC控制系统和搭建电气部分，可以实现对气动机械手的精确控制和自动化操作。这样的设计不仅可以提高工作效率和准确性，还可以减少人力成本和操作风险。同时，PLC的可编程性和灵活性也使得气动机械手的行为可以根据需要进行修改和扩展。
２０１０年第３期 液压与气动 ５１
基于ＰＬＣ控制的教学型旋盖气动机械手设计
刘丽华
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｔｅａｃｈｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｍｖｏｌｖｉｎｇ Ｌｉｄ Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＬＣ
ＵＵ Ｌｉ—ｈｕａ
（广州铁路职业技术学院机电系，广东广州５１０４３０）
摘要：该文设计了一种用ＰＬＣ控制的教学型旋盖气动机械手，能实现搬运和旋盖两种功能。文中途
述了气动机械手的总体结构，给出了气动驱动系统设计和ＰＬＣ控制系统设计。 关键词：ＰＬＣ控制；气动传动：机械手
中图分类号：ＴＨ１３８文献标识码：Ｂ文章编号：１０００－４８５８（２０１０）０３－００５１－０３
１前言 气动技术是实现现代传送和控制的关键技术之
一，随着ＰＬＣ技术、传感器技术、微电子技术和现代控 制技术的发展，用ＰＬＣ实现的气动控制使控制系统简 单明了，促使气动技术的应用领域越来越广泛。气动 机械手则是气动技术在现代工业中的典型应用，也成
为机电一体化专业课程的经典案例。为便于机电一体 化综合教学，本文以食品、药品装配自动化生产线旋盖 工序为设计原型，开发了集搬运机械手和旋盖机械手
为一体的气动机械手，可以实现抓取物品、旋紧瓶盖、 上下、左右移动、摆动等动作。它是一种五自由度的教
学型气动机械手，覆盖了ＰＬＣ技术、气动技术、传感器 技术等，是机电一体化典型设备，可应用于ＰＬＣ课程、
传感器课程、液压与气动课程的学习，也可以作为机电
一体化综合实训。 ２气动机械手总体设计和工作过程 ２．１ 气动机械手总体设计 本设计的机械手是一种直角坐标式机械手，其执 行装置是气缸，电气控制用ＦＸ： －４８ＭＲ／ＭＴ系列ＰＬＣ
控制。本设计总体布置在一个下面带滑轮的可移动台 架上，机械装置与电气控制系统分离。为便于学生训 练，台架上方有机械装置、气动电磁阀组、按钮开关、电
气接头。支架下方放置电源、继电器、ＰＬＣ、空气压缩 机等。把ＰＬＣ的输入输出端子用电气接头引到支架 台面接线端子上，便于电气接线，学生在台面上方可完 成机械手的拆装和接线等动作，操作方便。气动机械 手机械装置如图１所示。
中文题目:基于 PLC 的机械手移动物体控制系统的设计
外文题目:DESIGN A MANIPULATOR CONTROLLING SYSTEM
WITH PLC
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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。广泛采用工业机器人,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。
本设计所用机械部件有滚珠丝杠、滑轨、气控机械抓手等。电气方面有可编程控制器 (PLC 、编程器、电磁阀等部件。由主机发出指令来实现对手臂的伸缩、上下、转动位置 的控制;主机发信号到气动电磁阀,以控制手爪的张合来抓放物体。本设计可根据工件的 变化及运动流程的要求随时更改相关参数,具有很大的灵活性和可操作性。
关键词:可编程控制器;机械手;电磁阀
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Abstract
In the industrial production and other fields, people often endangered by such
factors as high temperature, corrode, poisonous gas and so forth at work, which have
