基于PLC控制的气动机械手研制共3篇

《基于PLC的气动机械手控制系统设计》篇一一、引言随着工业自动化程度的不断提高，气动机械手在制造业中的应用越来越广泛。

为了提高生产效率、减少人工操作和提高产品质量，设计一套基于PLC的气动机械手控制系统显得尤为重要。

本文将详细介绍基于PLC的气动机械手控制系统的设计过程，包括系统架构、硬件设计、软件设计和调试等方面。

二、系统架构设计1. 整体架构：系统采用PLC作为核心控制器，通过气动元件和传感器实现机械手的运动控制。

整体架构包括PLC控制器、气动元件、传感器和执行机构等部分。

2. 控制方式：系统采用集中控制方式，通过PLC控制器对气动元件进行控制，实现机械手的精确运动。

同时，系统还具有手动和自动两种控制模式，以满足不同操作需求。

三、硬件设计1. PLC控制器：选用高性能的PLC控制器，具有较高的运算速度和可靠性。

同时，根据实际需求，选择合适的输入/输出点数和通信接口。

2. 气动元件：包括气缸、电磁阀、气动接头等。

气缸是机械手的主要执行元件，通过电磁阀的控制实现伸缩运动；气动接头用于连接气缸和电磁阀，保证气动系统的正常运行。

3. 传感器：包括位置传感器、压力传感器等。

位置传感器用于检测机械手的位置信息，压力传感器用于检测气动系统的压力信息。

四、软件设计1. 编程语言：采用结构化文本编程语言，便于理解和维护。

同时，根据实际需求，可以灵活地添加或删除程序代码。

2. 控制程序：控制程序包括主程序和子程序。

主程序负责机械手的整体控制，子程序负责实现机械手的各个动作。

控制程序采用模块化设计，便于后期维护和升级。

3. 人机界面：设计友好的人机界面，包括操作面板、指示灯、报警系统等。

操作面板用于输入操作指令和显示运行状态；指示灯用于显示机械手的运行状态和故障信息；报警系统用于在出现故障时及时报警，提醒操作人员进行处理。

五、调试与优化1. 调试过程：在完成硬件和软件设计后，进行系统调试。

首先，对PLC控制器进行参数设置和程序下载；其次，检查气动元件和传感器的连接是否正确；最后，进行实际运行测试，检查机械手的运动是否符合设计要求。

《基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》篇一一、引言随着工业自动化技术的不断发展，机械手运动控制系统在工业生产中扮演着越来越重要的角色。

传统的机械手控制系统通常采用单片机或嵌入式系统进行控制，但由于其处理能力和稳定性的限制，已经无法满足现代工业生产的高效、精确和可靠的要求。

因此，本文提出了一种基于PLC（可编程逻辑控制器）的工业机械手运动控制系统设计。

该系统采用先进的PLC技术，能够有效地提高机械手的控制精度、稳定性和可靠性，满足现代工业生产的需求。

二、系统设计1. 硬件设计本系统硬件部分主要包括PLC控制器、机械手本体、传感器、执行器等部分。

其中，PLC控制器是整个系统的核心，采用高性能的PLC模块，能够实现对机械手的精确控制。

机械手本体包括手臂、手腕、抓手等部分，通过执行器进行驱动和控制。

传感器则用于检测机械手的运动状态和位置信息，为控制系统的精确控制提供支持。

2. 软件设计软件部分是整个系统的关键，它决定了机械手的运动方式和控制精度。

本系统采用PLC编程软件进行程序设计，通过编写梯形图或指令代码来实现对机械手的控制。

程序包括主程序和控制程序两部分。

主程序负责控制整个系统的运行流程，而控制程序则负责实现对机械手的精确控制。

3. 控制策略本系统采用基于位置的控制策略，通过传感器实时检测机械手的位置信息，将位置信息与目标位置进行比较，计算出位置偏差，并通过执行器对机械手进行精确的控制。

同时，系统还具有速度控制和力控制等功能，能够根据实际需求进行灵活的调整和控制。

三、系统实现1. 硬件连接硬件连接是整个系统实现的基础。

首先需要将PLC控制器与机械手本体、传感器、执行器等部分进行连接，确保各部分之间的通信和信号传输畅通。

同时，还需要对硬件设备进行调试和测试，确保其正常工作。

2. 程序设计程序设计是整个系统的核心部分。

根据实际需求和机械手的运动特性，编写相应的梯形图或指令代码，实现对机械手的精确控制。

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。

《基于PLC的气动机械手控制系统设计》篇一一、引言随着工业自动化技术的不断发展，气动机械手因其结构简单、维护方便、成本低廉等优点，在工业生产中得到了广泛应用。

为了进一步提高气动机械手的工作效率、稳定性和可靠性，本文提出了一种基于PLC的气动机械手控制系统设计。

该设计通过PLC 控制技术，实现了对气动机械手的精确控制，提高了生产效率和产品质量。

二、系统设计概述本系统以PLC为核心控制器，通过气动执行元件、传感器等设备，实现对气动机械手的控制。

系统主要包括PLC控制器、气动执行元件、传感器、电磁阀、气源处理组件等部分。

其中，PLC控制器负责接收上位机指令，并根据指令控制电磁阀的开关，从而控制气动执行元件的动作。

传感器负责实时监测气动机械手的工作状态，将信息反馈给PLC控制器。

三、硬件设计1. PLC控制器：选用高性能、高可靠性的PLC控制器，具有强大的数据处理能力和丰富的I/O接口，满足系统控制需求。

2. 气动执行元件：包括气缸、气爪等，负责实现气动机械手的各种动作。

3. 传感器：包括位置传感器、压力传感器等，用于实时监测气动机械手的工作状态。

4. 电磁阀：根据PLC控制器的指令，控制气动执行元件的动作。

5. 气源处理组件：包括空气压缩机、储气罐、调压阀等，为气动机械手提供稳定的气源。

四、软件设计软件设计主要包括PLC控制程序的编写和上位机监控界面的开发。

1. PLC控制程序：采用结构化程序设计方法，将程序分为多个模块，包括主程序、中断程序、子程序等。

主程序负责接收上位机指令，并根据指令调用相应的子程序或中断程序，控制电磁阀的开关，实现气动机械手的动作。

中断程序用于处理传感器反馈的信息，实现对气动机械手工作状态的实时监测。

2. 上位机监控界面：采用人机界面（HMI）技术，开发上位机监控界面。

界面应具有友好的操作界面、丰富的信息显示和便捷的参数设置功能。

通过与PLC通信，实时显示气动机械手的工作状态和参数信息，方便操作人员监控和管理。

《基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》篇一一、引言随着工业自动化技术的不断发展，PLC（可编程逻辑控制器）已成为工业控制领域中最重要的技术之一。

工业机械手作为自动化生产线上重要的执行机构，其运动控制系统的设计直接关系到生产效率和产品质量。

本文将详细介绍基于PLC的工业机械手运动控制系统设计，包括系统架构、硬件配置、软件设计以及实际应用等方面。

二、系统架构设计基于PLC的工业机械手运动控制系统采用分层式结构设计，主要包括上位机监控系统、PLC控制器和机械手执行机构三个部分。

其中，上位机监控系统负责人机交互、数据监控和系统管理等功能；PLC控制器负责接收上位机指令，控制机械手的运动；机械手执行机构包括电机、传感器、气动元件等，负责完成具体的动作。

三、硬件配置1. PLC控制器：选用高性能、高可靠性的PLC控制器，具备强大的运算能力和丰富的I/O接口，以满足机械手运动控制的需求。

2. 电机：根据机械手的具体需求，选用合适的电机类型和规格，如伺服电机、步进电机等。

3. 传感器：包括位置传感器、速度传感器、力传感器等，用于检测机械手的运动状态和外部环境信息。

4. 气动元件：包括气缸、电磁阀等，用于实现机械手的抓取和释放等功能。

四、软件设计1. 编程语言：采用PLC的编程语言，如梯形图、指令表等，进行程序编写和调试。

2. 控制算法：根据机械手的运动需求，设计合适的控制算法，如PID控制、轨迹规划等，以实现精确的运动控制。

3. 上位机监控系统：开发上位机监控软件，实现人机交互、数据监控和系统管理等功能。

监控软件应具备友好的界面、实时的数据显示和报警功能。

4. 通信协议：建立PLC控制器与上位机监控系统之间的通信协议，实现数据的实时传输和交互。

五、实际应用基于PLC的工业机械手运动控制系统在实际应用中表现出良好的性能和稳定性。

通过上位机监控系统，操作人员可以方便地监控机械手的运动状态和生产数据。

PLC控制器根据上位机的指令，精确地控制机械手的运动，实现高精度的抓取、搬运、装配等任务。

基于PLC的气动机械手控制系统设计一、本文概述随着工业自动化技术的飞速发展，气动机械手作为实现生产自动化、提高生产效率的重要工具，在各个领域得到了广泛应用。

基于可编程逻辑控制器（PLC）的气动机械手控制系统，以其稳定可靠、易于编程和维护的特性，成为当前研究的热点之一。

本文旨在探讨基于PLC 的气动机械手控制系统的设计方法，包括系统构成、硬件选择、软件编程以及调试与优化等方面，以期为我国工业自动化领域的发展提供参考和借鉴。

本文将简要介绍气动机械手及其控制系统的基本原理和特点，为后续的设计工作奠定理论基础。

将详细阐述PLC在气动机械手控制系统中的应用优势，包括其可靠性、灵活性以及扩展性等方面的优势。

在此基础上，本文将深入探讨基于PLC的气动机械手控制系统的设计方法，包括系统架构的设计、硬件设备的选择、软件编程的实现以及系统调试与优化等方面。

本文将总结基于PLC的气动机械手控制系统的设计要点和注意事项，为相关工程实践提供指导和借鉴。

通过本文的研究，旨在为我国工业自动化领域的发展提供新的思路和方法，推动气动机械手控制系统的技术进步和应用推广。

也期望本文的研究成果能对相关领域的学者和工程师产生一定的启示和借鉴作用，共同推动工业自动化技术的发展和创新。

二、气动机械手控制系统概述气动机械手控制系统是以可编程逻辑控制器（PLC）为核心，结合气动执行元件、传感器以及相应的控制逻辑，实现对机械手的精确控制。

该系统结合了气动技术的快速响应和PLC的灵活编程特性，使得机械手的动作更加准确、迅速且易于调整。

PLC控制器：作为整个控制系统的核心，PLC负责接收和处理来自传感器的信号，根据预设的程序逻辑，控制气动执行元件的动作。

PLC 具有高度的可靠性和稳定性，能够适应各种复杂的工作环境。

气动执行元件：包括气缸、气阀和气压调节器等。

气缸是实现机械手抓取、移动等动作的主要执行机构；气阀用于控制气缸的运动方向和速度；气压调节器则用于调节气缸的工作压力，以保证机械手的稳定性和精确性。

毕业设计（论文、作业）毕业设计（论文、作业）题目：基于PLC控制的气动机械手的设计分校（站、点）：年级、专业：教育层次：学生姓名：学号：指导教师：完成日期：目录摘要 (Ⅰ)一、机械手设计方案 (1)（一）机械手的手部结构方案设计 (1)（二）机械手的手腕结构方案设计 (1)（三）机械手的手臂结构方案设计 (1)（四）机械手的驱动方案设计 (1)（五）机械手的控制方案设计 (1)（六）机械手的主要参数 (1)（七）机械手的技术参数列表 (2)二、机械手手部设计 (2)（一）夹持式手部结构 (2)（二）升降缸的尺寸设计与校核和伸缩缸的选择 (3)三、机械手的PLC控制设计 (13)（一）可编程序控制器的选择及工作过程 (13)（二）机械手可编程序控制器控制方案 (13)四、结论 (14)参考文献 (14)致谢 (16)内容摘要对气动机械手的基本要求是能快速、准确地拾-放和搬运物件，这就要求它们具有高精度、快速反应、一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自由度及在任意位置都能自动定位等特性。

设计气动机械手的原则是:充分分析作业对象(工件)的作业技术要求，拟定最合理的作业工序和工艺，并满足系统功能要求和环境条件;明确工件的结构形状和材料特性，定位精度要求，抓取、搬运时的受力特性、尺寸和质量参数等，从而进一步确定对机械手结构及运行控制的要求;尽量选用定型的标准组件，简化设计制造过程，兼顾通用性和专用性，并能实现柔性转换和编程控制.本次设计的机械手是通用气动上下料机械手，是一种模拟大中型场合工作的机械搬运设备。

可以改变动作程序的自动搬运或操作设备，操作频繁的生产场合。

在发出指令协调各有关驱动器之间的运动的同时，还要完成编程、示教/再现以及其他环境状况（传感器信息）、工艺要求、外部相关设备之间的信息传递和协调工作，使各关节能按预定运动规律运动。

关键词：机械手 PCL 气动Ⅰ基于PLC 控制的气动机械手的设计一、机械手的设计方案（一）机械手的手部结构方案设计为了使机械手的通用性更强，把机械手的手部结构设计成可更换结构，当工件是棒料时，使用夹持式手部;当工件是板料时，使用气流负压式吸盘。

基于PLC对气动机械手的控制课程报告[摘要]：介绍一种基于PLC和气动机械手控制系统的设计方案。

本论文中介绍了可编程控制器对气动机械手的驱动及控制原理。

本设计使用气动控制机械手横轴、纵轴的进给及夹取装置，通过限位开关等实现机械手的精确运动。

该机械手可在固定位置夹取放松物块、停止，动作灵活快速，代替一些固定位置的作业区进行作业，具有较高的应用价值。

本课题设计使用MCGS组态软件设计模拟物料搬运机械手，程序使用GX Developer的SFC程序类型设计。

[关键字]：PLC，气动，机械手一、课题设计的软硬件概述及应用：(一)GX Developer编程软件概述及应用这里介绍的GX Developer8.86Q（SW7D5C-GXW）版本，它适用于Q系列、QnA系列及FX 系列的所有PLC。

GX编程软件可以编写梯形图程序和状态转移图程序（全系列），支持在线和离线编程功能，并具有软元件注释、声明、注解及程序监视、测试、故障诊断、程序检查等功能。

本课题使用FXCPU系列，FX2NC类型，程序类型为SFC的方式进行编写课题程序。

课题要求：独立编写控制气动机械手运动的程序。

(二)MCGS组态软件简介概述及应用用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，主要完成现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制。

本课题使用MCGS组态软件设计模拟气动搬运机械手的动态显示。

课题要求：熟悉使用MCGS组态软件，并绘制气动机械手的模拟图。

(三)可编程程序控制器概述及应用（plc）：PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

本课题设计使用的是三菱FX2N-48MT晶体管输出型PLC。

(四)其他硬件气动元件具体型号：2个MA20X100-S-CA汽缸、1个MSA20X75-S-CA弹簧复位汽缸、2个4VBOC-06三位五通电磁阀、1个3V110-06-NC两位四通电磁阀、5个LJ12A3-4-Z1E常开到位开关。

《基于PLC的气动机械手控制系统设计》篇一一、引言随着工业自动化技术的不断发展，气动机械手作为现代工业生产线上重要的执行机构，其控制系统的设计显得尤为重要。

本文将详细介绍基于PLC的气动机械手控制系统设计，包括系统设计的目的、意义、相关技术背景以及应用领域。

二、系统设计目的与意义气动机械手控制系统设计的目的是为了提高生产效率、降低人工成本、提高产品质量和稳定性。

通过引入PLC（可编程逻辑控制器）技术，可以实现机械手的精确控制、灵活编程以及高度集成。

本系统设计具有重要意义，主要表现在以下几个方面：1. 提高生产效率：通过自动化控制，减少人工操作，提高生产效率。

2. 降低人工成本：减少人力投入，降低企业运营成本。

3. 提高产品质量：精确控制机械手动作，提高产品加工精度和一致性。

4. 增强系统稳定性：通过PLC的逻辑控制，提高系统运行的稳定性和可靠性。

三、相关技术背景PLC是一种基于微处理器的数字电子设备，具有高度的灵活性和可编程性。

它可以通过数字或模拟输入/输出对各种工业设备进行控制。

气动机械手是一种以压缩空气为动力源的机械设备，具有结构简单、动作迅速、节能环保等优点。

将PLC技术应用于气动机械手控制系统中，可以实现机械手的自动化控制和精确运动。

四、系统设计内容基于PLC的气动机械手控制系统设计主要包括硬件设计和软件设计两部分。

（一）硬件设计硬件设计主要包括PLC控制器、气动执行元件、传感器以及连接线路等部分。

其中，PLC控制器是整个系统的核心，负责接收和处理各种信号，控制气动执行元件的动作。

气动执行元件包括气缸、电磁阀等，负责实现机械手的实际动作。

传感器用于检测机械手的位置、速度、压力等状态信息，为PLC提供反馈信号。

连接线路则负责将各部分连接起来，实现信号的传输和控制。

（二）软件设计软件设计主要包括PLC程序设计和人机界面设计两部分。

PLC程序设计是整个系统的灵魂，它根据实际需求编写控制程序，实现机械手的精确控制和灵活编程。

基于PLC的气动机械手控制系统设计技术研究气动机械手是一种常见的工业自动化设备，它通过气动元件实现抓取、放置和搬运物体的功能。

为了实现对气动机械手的精确控制，需要设计一个高效可靠的控制系统。

本文将对基于可编程逻辑控制器（PLC）的气动机械手控制系统设计技术进行研究。

首先，针对气动机械手的控制需求，需要确定系统的功能要求和工作流程。

一般来说，气动机械手的控制系统需要实现如下功能：抓取物体、放置物体、调节机械手臂姿态、控制气动元件的开关和速度。

根据不同的应用场景和工作要求，可以进一步确定系统的具体功能需求，例如需要实现的抓取力度、精度等参数。

接下来，设计气动机械手的控制系统硬件。

在设计PLC控制系统时，可以选择合适的PLC型号，并根据系统需求选择合适的输入输出模块。

一般来说，气动机械手的控制系统需要包括传感器模块、执行器模块和PLC主控模块。

传感器模块用于检测气动机械手的状态和周围环境的参数，例如机械手的位置、角度、物体的存在与否等。

执行器模块用于控制气动元件的开关和速度，例如控制气缸的伸缩、气阀的开关等。

PLC主控模块负责接收传感器模块的信号并根据程序进行相应的控制命令输出。

然后，设计气动机械手控制系统的软件。

PLC控制系统的软件设计是整个系统的关键。

在设计PLC程序时，需要根据工作流程和功能要求，编写相应的程序段。

例如，当需要实现气动机械手抓取物体的功能时，可以编写一个抓取程序段，实现气缸的伸缩，并控制气阀的开关。

当需要调节机械手臂的姿态时，可以编写一个调节程序段，实现机械手臂的旋转和抬升。

在设计PLC程序时，需要考虑系统的实时性和可靠性，并对程序进行充分的测试和调试。

最后，测试和调试气动机械手控制系统。

在完成硬件和软件设计后，需要进行系统的测试和调试。

通过检测系统的各个模块是否正常工作以及整个系统是否按照设计要求进行操作，来验证系统的可靠性和稳定性。

如果发现系统存在问题，需要对硬件和软件进行相应的调整和优化。

摘要为工业机械手研制一个技术性能优良的控制系统，对于提高工业机械手的整体技术性能来说具有十分重要的意义。

本论文正是针对这一课题，选择了可编程控制器(PLC)作为工业机械手的控制系统，这对提升工业机械手的整体技术性能起到了良好的作用。

本论文的控制对象是由三个搬运机械手组成的机械手群，每个机械手完成八个根本动作，三个机械手互相配合动作。

机械手由气缸驱动，气缸受电磁阀控制。

限位开关检测机械手是否到达固定位置。

可编程控制器(PLC)控制每个机械手的动作，实现机械手群的自动运行。

本论文可编程控制器(PLC)选用西门子〔SIEMENS〕公司S7–200系列的CPU224，并扩展了EM221数字量输入模块和EM222继电器输出模块。

机械手的开关量信号直接输入PLC，PLC通过中间继电器对电磁阀加以控制。

在软件上，设计了主程序和子程序。

主程序控制机械手群动作，子程序控制每个机械手动作。

本论文的重点放在PLC各硬件局部的设计和介绍、PLC梯形图的编写上。

在整体设计过程中按照“提出问题，分析问题，解决问题〞的主导思想，对整个系统的设计工作做出了细致的阐述。

关键词：可编程控制器(PLC)；气动机械手；梯形图；CPU224；AbstractDevelops a technical performance fine control system for the industry manipulator, regarding enhances the industry manipulator's overall technical performance to have the extremely vital significance. The present paper is precisely in view of this topic, chose programmable logical controller (PLC) to take the industry manipulator's control system, this to promoted the industry manipulator's overall technical performance toplay the good role.The present paper controlled member is by three the manipulator group which transports the manipulator to be posed, each manipulator pletes eight elementary actions, three manipulators coordinate the movement mutually. The manipulator actuates by the air cylinder, air cylinder solenoid valve control. The limit switch examines the manipulator whether arrives the stationary position.The programmable logical controller (PLC) controls each manipulator's movement, realizes the manipulator group automatic movement. Present paper programmable logical controller (PLC) selects SIEMENS Corporation S7–200 series CPU224, and expanded the EM221 numeral quantity load module and the EM222 relay output module. Manipulator's switch quantity signal direct input PLC, PLC controls through the intermediate relay to the solenoid valve. On the software, has designed the master routine and the subroutine. The master routine controls the manipulator group movement, the subroutine controls each manipulator to act.The present paper key point places the PLC various hardware part the design and the introduction, in the PLC trapezoidal chart pilation. Defers to in the overall design process “asks the question, the analysis question, solves the problem〞 the guiding ideology, has made the careful elaboration to the overall system design workKey words：Programmable Logical Controller (PLC) ；Air Ooperated Mmanipulator；Trapezoidal Cchart；CPU224；目录第1章绪论11.1 机械手的概念11.2 气动机械手的简介11.2.1 气动技术11.2.2 气动机械手21.2.3 气动机械手的开展趋势3第2章方案论证42.1 机械手的设计42.1.1 气动搬运机械手的结构42.1.2 气动搬运机械手的工作原理42.2 气动搬运机械手群52.2.1 气动搬运机械手群结构52.2.2 气动搬运机械手群工作原理62.3 本论文的主要内容与达到的目标62.4 本系统的控制方案6第3章系统硬件电路的设计73.1 PLC的简介773.1.2 PLC的应用领域83.1.3 PLC的系统组成83.1.4 PLC的工作原理103.2 输入/输出信号123.3 PLC的选型143.4 I/O地址分配163.5 PLC外部接线183.6 电气控制原理21第4章软件设计224.1 机械手1控制程序224.2 机械手2控制程序254.3 机械手3控制程序284.4 机械手群主程序31第5章结论34参考文献35致谢35附录Ⅰ37附录Ⅱ53附录Ⅲ58第1章绪论机械手是近几十年开展起来的一种高科技自动化生产设备。

基于PLC控制及气动驱动的工业机械手的设计与实现程锦锋摘　要：随着工业自动化发展的需要，机械手在工业应用中越来越重要。

为了提高机械手在工业生产中的定位精度，笔者介绍一种基于ＰＬＣ控制及气动驱动的九自由度机械手的设计方案。

该方案详细阐述了机械手的物理选型、结构特点、驱动方式、控制原理，以及相应的硬件设计和软件编程的实现过程。

通过本次设计，工业机械手将大大改善工人的劳动条件，显著提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。

关键词：ＰＬＣ控制　气动驱动　工业机械手在工业生产领域中，工人在工作的时候经常会遇到高温、腐蚀和有毒气体的侵害。

这些侵害不仅加大了工人的劳动强度，而且还会危及工人的生命安全。

为了减轻工人的劳动强度，保障工人的生命安全，工业机器人由此诞生。

工业机器人执行机构是机械手，它可以模仿人手动作，按照指定的程序和预定的轨迹进行自动抓取和搬运，实现工业现场操作的自动化。

机械手按驱动方式可以分为液压式、气动式、电动式和机械式。

可编程控制器（PLC）是专门为工业应用设计的利用数字运算操作的电子装置。

它具有可靠性高、功能强大、编程简单、人机交互界面友好等特点，广泛应用于工业控制系统中。

笔者设计了一款PLC控制的气动驱动式机械手，实现机械生产过程中的自动上料、下料等装卸任务，从而达到提高工业自动化生产效率的目的。

一、机械手组成机械手主要由执行机构、气动驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。

组成如图1所示。

PLC图1　机械手组成控制原理方框图其中执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。

气动驱动系统包括利用气体压力来驱动机械手执行机构的动力装置、调节装置和辅助装置。

PLC是控制机械手动作的控制系统。

二、气动机械手设计方案气动机械手的特点是快、稳、准，要求能够快速、准确地拾放和搬运物件，而且要有足够的空间、灵活的自由度以及任意位置的自动定位等。

1.物理选型：坐标式选择与自由度分析(参见图2)（a）(b)图2　机械手结构示意简图根据机械手手臂的运行方式不同、组合情况，其坐标可以分为直角坐标式、圆柱坐标式、球坐标式和关节式。

《基于PLC的气动机械手控制系统设计》篇一一、引言随着工业自动化程度的不断提高，气动机械手作为一种重要的自动化设备，其控制系统的设计变得越来越关键。

本文旨在介绍一种基于PLC的气动机械手控制系统设计，以提高机械手的控制精度、稳定性和可靠性。

二、系统概述基于PLC的气动机械手控制系统主要由气动执行机构、传感器、PLC控制器、上位机监控系统等部分组成。

气动执行机构负责完成机械手的各项动作，传感器负责检测机械手的位置、速度等信息，PLC控制器负责接收传感器的信号并控制气动执行机构的动作，上位机监控系统则用于实时监控机械手的运行状态。

三、系统设计1. 气动执行机构设计气动执行机构是机械手的核心部分，包括气缸、气动阀等。

气缸的选型应根据机械手的负载、行程等要求进行，气动阀则负责控制气缸的进气、排气，以实现机械手的各项动作。

2. 传感器设计传感器是机械手控制系统中的重要组成部分，用于检测机械手的位置、速度等信息。

常用的传感器包括光电传感器、接近传感器等。

这些传感器应具有高精度、高稳定性的特点，以保证机械手控制的准确性。

3. PLC控制器设计PLC控制器是整个控制系统的核心，负责接收传感器的信号并控制气动执行机构的动作。

在选择PLC时，应考虑其处理速度、可靠性、扩展性等因素。

此外，还需要根据机械手的控制要求，编写相应的控制程序。

4. 上位机监控系统设计上位机监控系统用于实时监控机械手的运行状态，包括机械手的位置、速度、工作状态等信息。

通过上位机监控系统，可以实现对机械手的远程控制、故障诊断等功能。

四、控制系统实现在控制系统实现过程中，需要完成以下步骤：1. 根据机械手的控制要求，编写相应的PLC控制程序。

2. 将传感器与PLC控制器进行连接，确保传感器能够正常工作并输出信号。

3. 将气动执行机构与PLC控制器进行连接，确保PLC能够控制气动执行机构的动作。

4. 搭建上位机监控系统，实现对机械手的远程控制和实时监控。

基于PLC的教学型气动机械手控制系统设计【摘要】本文介绍了基于PLC的教学型气动机械手控制系统设计。

在探讨了研究背景、研究意义和研究目的。

在详细介绍了教学型气动机械手的概述，PLC在气动机械手控制中的应用，教学型气动机械手控制系统设计原理，硬件设计和软件设计。

结论部分总结了设计成果，指出存在问题和展望未来研究方向。

本文的研究可以为教学型气动机械手控制系统设计提供参考，具有一定的实际应用价值。

【关键词】PLC、教学型气动机械手、控制系统设计、硬件设计、软件设计、研究背景、研究意义、研究目的、应用、设计成果总结、存在问题、展望、未来研究方向。

1. 引言1.1 研究背景目前对于基于PLC的教学型气动机械手控制系统设计的研究还比较有限，存在着一定的研究空白。

本研究旨在通过对教学型气动机械手的控制系统进行设计和优化，探讨如何更好地利用PLC技术实现对气动机械手的精准控制。

该研究也将探讨如何将基于PLC的气动机械手控制系统应用于教学实践中，提高学生对自动化控制技术的理解和应用能力。

通过本研究的实施，将为教学型气动机械手的控制系统设计提供新的思路和方法，具有一定的理论和实践意义。

1.2 研究意义教学型气动机械手是现代教育领域中非常重要的一种教学工具，它结合了气动控制技术和机械手操控技术，具有直观、生动的特点，能够帮助学生更好地理解和掌握相关课程知识。

而基于PLC的教学型气动机械手控制系统设计，将PLC技术与气动控制技术相结合，实现了机械手的自动控制，极大地提高了教学效率和教学质量。

研究基于PLC的教学型气动机械手控制系统设计具有重要的意义。

这种控制系统可以帮助学生更好地理解自动控制原理和技术，培养学生的实际动手能力和创新意识，提高他们的综合素质。

这种系统可以提高教师的教学效率，使教学内容更加直观生动，激发学生学习的积极性。

研究基于PLC的教学型气动机械手控制系统设计还可以促进气动控制技术和自动控制技术的发展和应用，为相关领域的发展提供技术支持和人才培养。

基于PLC的气动搬运机械手设计一、本文概述随着工业自动化技术的快速发展，气动搬运机械手在生产线上的应用越来越广泛。

本文旨在探讨基于可编程逻辑控制器（PLC）的气动搬运机械手的设计方法。

文章将首先介绍气动搬运机械手的基本概念和工作原理，然后详细阐述PLC在搬运机械手控制系统中的应用，包括硬件组成、软件编程以及系统调试等方面。

接下来，本文将通过具体的设计实例，展示如何根据实际需求选择合适的PLC型号和气动元件，进行搬运机械手的整体设计和优化。

文章还将对设计的搬运机械手进行性能分析和评估，以验证其在实际应用中的可行性和有效性。

本文的研究成果将为相关领域的工程师和技术人员提供有益的参考和借鉴。

二、气动搬运机械手的基础知识气动搬运机械手是一种基于气动传动技术的自动化设备，它通过一系列的气动元件和执行机构，实现对物体的抓取、搬运和放置等操作。

这种机械手在工业自动化领域具有广泛的应用，特别是在那些要求快速、准确且经济高效的搬运任务中。

气动传动技术：气动传动技术是利用压缩空气作为动力源，通过气液转换器、气缸、电磁阀、逻辑阀、方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀、摆动气缸、气动马达、气液增压缸、增压机控制逻辑阀及各式辅助元件，实现各种复杂的控制动作，并能以压缩空气为动力，完成各种自动化机械运动，达到生产自动化。

气动传动系统具有结构简单、维修方便、成本低、无污染、安全可靠、环境适应性好等优点。

气动搬运机械手的组成：气动搬运机械手主要由执行机构、控制系统和辅助装置三部分组成。

执行机构包括各种气缸、气爪等，用于实现对物体的抓取和搬运；控制系统由电磁阀、逻辑阀、压力控制阀等组成，用于控制执行机构的动作；辅助装置包括气液转换器、过滤器、减压阀等，用于保证压缩空气的质量和稳定性。

气动搬运机械手的动作原理：气动搬运机械手的动作原理是通过压缩空气来驱动执行机构完成各种动作。

当压缩空气进入气缸时，气缸内的活塞会推动连接在其上的执行机构（如气爪）进行运动，从而实现物体的抓取和搬运。

基于plc的气动机械手设计基于plc的气动机械手设计吉林电子信息职业技术学院毕业论文吉林电子信息职业技术学院毕业论文（设计）题目：基于PLC的气动机械手设计系部：电气工程学院专业班级：电气四班指导教师：王海浩姓名：牛启2016年5月摘要伴随着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得越来越重要，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，甚至于危机生命。

因此机械手就在这样诞生了,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。

其中的工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，它的发展是由于其积极作用正日益为人们所认识：它能部分地代替人工操作；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；能制作必要的机具进行焊接和装配从而大大改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。

本设计采用三菱Q系列PLC作为控制机对工业机械手进行控制及监控。

关键词：可编程控制器PLC，机械手，气动Abstract Follows the integration of machinery in each domain application, the mechanical device automatic control ingredient is appearing more and more importantly, industry manipulator is a new technology which in the modern automatic control domain appears, its development is because its positive role was knowing day by day for the people: It can the partial zones for the manual control; Can defer to the production craft the request, follows the certain procedure, the time and the position completes the work piece the transmission and loading and unloading; Can manufacture the essential machines and tools to carry on the welding and the assembly thus greatly improves worker s work condition, remarkably enhances the labor productivity, speeds up realizes the industrial production mechanization and the auto mated step. This design uses grinds the overseas Chinese laborer industry control computer to take on the position machine, Q PLC carries on the monitoring and the performance data as the lower position machine to freedom industries manipulator files away. 目录第一章绪论1 1.1 气动机械手概述1 1.2 机械手的组成和分类1 1.2.1机械手的组成1 1.2.2机械手的分类3 1.3 国内外发展状况5 1.4课题的提出及主要任务6 1.4.1课题的提出6 1.4.2课题的主要任务8 第二章机械手的设计方案8 2.1机械手的坐标型式与自由度8 2.2 机械手的手部结构方案设计9 2.3 机械手的手腕结构方案设计10 2.4 机械手的手臂结构方案设计10 2.5 机械手的驱动方案设计10 2.6 机械手的控制方案设计10 2.7 机械手的主要参数10 2.8 机械手的技术参数列表11 2.9 前法兰式气缸的简介12 第三章手臂伸缩、回转气缸的尺寸设计与校核12 3.1手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核12 3.1.2 平衡装置14 3.2手腕回转气缸的尺寸设计与校核14 3.2.1 尺寸设计14 3.2.2 尺寸校核15 第四章气动系统设计16 4．1 气压传动系统工作原理图16 第五章机械手的PLC控制设计17 5.1可编程序控器的简介17 5.2 PLC的结构，种类和分类18 5.3 FX2n系列三菱PLC特点20 5.4 接近开关传感器21 5.5 I/O接口简介21 5.6 行程开关的介绍22 5.6.1 行程开关的概念22 5.6.2 行程开关的作用及原理22 5.7电路的总体设计23 5.7.1 回路的设计23 5.7.2 系统输入/输出分布表24 5.7．3机械手的程序设计25 5.7.4 步进电机的运行控制25 5.7.5 各模块的程序设计26 第六章结论35 结束语36 参考文献37 36 吉林电子信息职业技术学院毕业论文第一章绪论1.1 气动机械手概述气动机械手由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化设备。

基于PLC的气动机械手控制系统设计一、引言随着工业自动化进步的日益成熟，气动机械手在生产过程中扮演着越来越重要的角色。

它以其结构简易、动作速度快和成本低廉的特点，成为企业提高生产效率和降低成本的抱负选择。

为了实现对气动机械手灵活、准确的控制，我们选择了PLC作为控制系统的核心，以期设计出一套高效、稳定的气动机械手控制系统。

二、PLC简介PLC（Programmable Logic Controller）——可编程逻辑控制器，是一种数字化的电子设备，能够依据预定程序自动执行工业过程控制。

它具有通用性强、可编程性高等特点，能够代替传统的继电器控制系统。

PLC的基本工作原理是：接收传感器信号和外部信号输入，经过内部程序的处理和裁定，然后输出控制信号，控制执行器完成各种工业操作。

PLC系统的核心是CPU，其外部与输入输出设备相连，通过与其他外部设备的通信，实现对工业控制过程的控制和监控。

三、气动机械手控制系统的设计1. 总体设计方案气动机械手控制系统的总体设计方案如下：（1）控制系统硬件设计选择一块功能齐全、性能稳定的PLC控制器作为控制系统的核心；选用气压传感器、温度传感器、位置传感器等作为输入设备；选用气动阀门和气缸作为输出设备。

（2）控制系统软件设计使用Ladder图编程语言进行PLC软件开发，实现气动机械手的各种动作控制。

通过编写逻辑和条件裁定，将传感器信号进行处理和裁定，然后输出对应的控制信号。

2. 系统硬件设计（1）PLC控制器的选择依据我们的需求，选择一款性能稳定、扩展性强的PLC进行控制。

在选择PLC时，需思量其输入输出点数和通信能力，以满足我们的需求。

（2）传感器的选择传感器用于检测气压、温度和气动机械手的位置等信息。

选用合适的传感器对目标参数进行实时监测，确保机械手的准确控制。

（3）执行器的选择气动机械手的执行器主要包括气压阀门和气缸。

选择性能稳定、响应速度快的气动阀门和气缸，以确保机械手动作的准确和稳定。

目录摘要 (III)第一章绪论 (1)1.1气动机械手的应用领域 (1)1.2机械手的发展状态及前景方向 (1)1.3本课题的研究目的与意义 (2)第二章气压传动的工作原理 (3)2.1气压传动概述 (3)2.1.1气压传动组成及工作原理 (3)2.1.2气压传动系统的组成 (3)2.1.3气压传动的优点 (3)2.1.4气压传动的缺点 (3)2.2PLC与气压控制 (4)2.2.1基础气压 (4)2.2.2PLC与气压过程控制 (6)2.3电磁阀应用技术 (12)2.3.1概述 (12)2.3.2电磁阀的应用领域 (12)2.3.3电磁阀的种类及工作原理 (13)2.3.4电磁阀的特点 (14)2.3.5电磁阀的应用 (14)第三章FX系列可编程控制器 (18)3.1PLC概述 (18)3.1.1 PLC的历史及发展 (18)3.1.2 PLC的应用领域 (19)3.1.3 PLC的特点 (20)3.2FX系列PLC (21)3.2.1 FX2N结构特点及硬件配置 (21)3.2.2可编程控制器的软元件的作用和功能 (23)第四章机械手PLC控制系统总体设计方案概述 (25)4.1机械手PLC控制系统总体设计 (25)4.2机械手传送工件系统示意图 (25)4.3机械手输送系统I/O接口分配表 (26)4.4机械手控制系统的工作原理和运行模式 (28)4.5机械手PLC控制程序设计 (29)4.6各运行模式下程序设计 (30)4.6.1初始化程序 (30)4.6.2手动运行程序设计 (30)4.6.3回原点运行程序设计 (31)摘要4.6.4自动运行程序设计 (31)第五章总结与展望 (33)5.1设计总结 (33)5.2前景展望 (33)致谢 (34)参考文献 (35)目录摘要在生产中广泛存在着很多不能直接由人手完成的工作，尤其是搬运笨重物体或在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气和放射性等恶劣的环境下工作。