基于PLC技术的气动机械手控制系统分析

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。

部接线图，
见图3。

图3PLC 外部电气接线图图2机械手控制面板图图1基于PLC 的机械手孔子系统设计方案
上位机WinCC PLC （主站）
触摸屏MPI
机械手
单元
PLC （从站）
PLC （从站）
PLC （从站）
触摸屏
触摸屏MPI
磁
性开关
按钮
指示灯电磁阀
压力变送器
报警器
MPI
图4并行通信与串行通信运行图
由于本次通信系统采取的是S7-200,因此对于通信驱动程序选择“STIMATIC S7-200”，这样可以保证系统的稳传输速率固定为9600bit/s。

通讯系统的结构设计为计算机作为上位机，PLC作为下位机，PLC根据上位机发出的指令做出相应的响应操作。

控制系统测试
根据PLC气动机械手控制系统的性能、结构等按照规定的方式进行安装好后，对其控制系统进行调试实验。

首先把编写好的控制程序通过RS-232接口写入到接上各部分的电源，把PLC设置到“RUN”状态。

按下启动按钮，由于机械手没有处于初始位置（三个气缸都处于缩回的状态，吸盘真空破坏状态），所以此时只有电源灯而原位灯没有亮。

按下回原位按钮，机械手执行回原位程序回到原位，此时的原位灯亮起。

通过测试基于PLC的气动机械手在自动化控制系统的操作下，机械手会按照PLC预定的程序执行工作程序，以此实现对货物的自动化搬运工作；当操作人员操作停止。

1前言1.1 课题背景随着工业的机械化和自动化的发展和气动技术本身的一些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。

随着激烈的国际性竞争促进了工业自动化的飞速发展，气动技术的运用领域也快速扩展，特别是在各种自动化生产线上得到广泛应用。

PLC控制技术与气动技术相结合，使整个系统自动化程度更高，控制方式更灵活，性能更加可靠；并且随着电子技术的引入，促进了电气比例伺服技术的发展，使气动技术从开关控制进入闭环比例伺服控制，控制精度也不断提高，而且国内外都在大力开发研究气动技术。

从各国的行业来看，在工业技术发达的欧美、日本等国家，他们设计的机械手在焊接，尤其在一些危险的操作中发挥的举足轻重的作用，而且他们也在物料搬运中也有所涉及和研究应用。

比如在日本川崎公司设计的机械手能够具备了普通人的手的动作范围，可以满足从产业用于组装、搬运到教育、研究等广泛用途的机械手。

例如FS系列主要用于装配、搬运和密封，FC主要用于清洁室，FA专门用于焊接，FW系列主要用于清洗。

而且，他们还提供“转化组件”，进一步扩展动作范围和负载能力。

由于我国对气动技术和气动机械手的研究与应用都比较晚，但随着投入力度和研发力度的加大，我国自主研制的许多气动机械手已经在许多行业为国家的发展进步发挥着重要作用。

基于PLC控制的机械手在教学研究中能够实现物料搬运，而且我们设计的该机械手主要用于教学模块用于演示实验，但在一些发表的论文中也主要涉及在搬运物体中的研究。

可编程控制器是在以计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发起来的，现已广泛应用于工业控制的各个领域。

它是以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等，并通过对数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程的。

机械手是工业自动控制领域中经常用到的一种装置。

并且PLC与气动技术相结合能够更为方便的实现机电一体化控制。

随着国民经济的快速发展，现在化程度日益提高，机械手在不同的领域运用的越来越广，而且机械手在一些危险的领域可以代替人来实现。

目录第1章引言 (1)1.1气动机械手的控制要求 (1)1.2气动机械手的工作方式 (1)1.3系统流程图 (2)第2章 PLC控制系统的设计 (3)2.1气动机械手的硬件系统设计 (3)2.1.1气动机械手的硬件系统 (3)2.1.2电器元件的选择 (3)2.2气动机械手的软件结构设计 (4)2.2.1 PLC的I/O地址分配 (4)2.2.2 PLC的外部接线图 (5)2.3程序设计及梯形图 (6)2.3.1 程序设计说明 (6)2.3.2 程序梯形图 (7)总结 (16)附录 (17)参考文献 (22)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。

机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。

它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点。

气动机械手控制系统的设计要求是在控制系统的指令下，能将工件迅速、灵活、准确、可靠地抓起并运送到指定位置。

在工业生产中，利用气动机械手将工件从一条生产线搬运到另一条生产线是一种高效的工作方式。

因此采用PLC可编程控制器作为工件抓取机械手的控制系统，根据机械手的控制要求和所能实现的操作功能，设置动作流程，分配输入输出接点，按所需来选PLC的型号，接着进行梯形图的编辑，最后进行程序的编辑与调试，从而使机械手能够完成符合设计要求的动作。

关键词：机械手可编程控制器 PLC 控制设计第1章引言1.1气动机械手的控制要求1、气动机械手的升降和左右移动分别由不同的双线圈电磁阀实现，电磁阀线圈失电时能保持原来的状态，必须驱动反向德线圈才能反向运动。

2、上升、下降的电磁阀线圈分别为YV1、YV2；右行、左行的电磁阀线圈为YV3、YV4；3、机械手的夹钳由单线圈电磁阀YV5来实现，线圈通电夹紧，断电松开；4、机械手的夹钳的松开，夹紧通过延时1.7s实现；5、机械手的限位由行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4来实现；1.2气动机械手的工作方式系统设有手动、单周期、连续、单步和回原点五种工作方式（如图1-1）。