PLC控制的工业机械手设计

学院

课程设计说明书

题目:基于PLC控制的工业机械手

专业:机电一体化技术

班级:

学号:

姓名:

指导老师:

二○一○年十一月三日

摘要

机械手在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。它可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳动。可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，因此被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

本文在纵观了近年来机械手发展状况的基础上，结合机械手方面的设计，对机械手技术进行了系统的分析，提出了用气动驱动和PLC控制的设计方案。采用整体化的设计思想，充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化。对物料分拣机械手的整体结构、执行结构、驱动系统和控制系统进行了分析和设计。在其驱动系统中采用气动驱动，控制系统中选择PLC的控制单元来完成系统功能的初始化、机械手的移动、故障报警等功能。最后提出了一种简单、易于实现、理论意义明确的控制策略。

通过以上部分的工作，得出了经济型、实用型、高可靠型工业机械手的设计方案，对其他经济型PLC控制系统的设计也有一定的借鉴价值。

关键词:机械手，气动控制，可编程控制器（PLC），自动化控制。

学院

课程设计说明书

题目:基于PLC控制的工业机械手

专业:机电一体化技术

班级:

学号:

姓名:

指导老师:

二○一○年十一月三日

毕业设计任务书

机电工程系机电一体化技术专业

学生姓名学号

一、毕业设计题目：PLC控制的工业机械手设计

二、毕业设计时间 2010 年11月1日至2010年 11 月 28日

三、毕业设计地点：

四、毕业设计的内容要求：

1、系统的电路原理图。

2、元器件的明细表。

3、毕业设计说明书包含工作原理、系统结构、控制过程、控制流程图机控制程序等，字数不少于6000字。

4、设计格式按照要求完成。

指导教师年月日

目录

第一章前言

1.1 研究的目的及意义…………………………………………………………

1.2 机械手在国内外现状和发展趋势…………………………………………

1.3 主要研究的内容……………………………………………………………

1.4 解决的关键问题……………………………………………………………

第二章机械手的工作原理

1.1机械手的概述 (1)

1.2 机械手夹持器和机座的结构 (1)

1.3机械手的工作方式 (2)

第三章可编程PLC

3.1 PLC简介 (3)

3.2PLC控制系统设计的基本原则3.3 PLC种类及型号选择........................3.3机械手PLC选择、参数及电器元件、设备的选择 (4)

3.4步进电动机 (5)

第三章机械手控制程序设计

3.1输入和输出点分配表及原理接线图 (13)

3.2 控制程序 (14)

第四章梯形图及指令表

4.1 梯形图 (18)

4.2 指令表 (19)

总结与评价 (20)

摘要

机械手在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。它可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳动。可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，因此被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

本文在纵观了近年来机械手发展状况的基础上，结合机械手方面的设计，对

机械手技术进行了系统的分析，提出了用气动驱动和PLC控制的设计方案。采用整体化的设计思想，充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化。对物料分拣机械手的整体结构、执行结构、驱动系统和控制系统进行了分析和设计。在其驱动系统中采用气动驱动，控制系统中选择PLC的控制单元来完成系统功能的初始化、机械手的移动、故障报警等功能。最后提出了一种简单、易于实现、理论意义明确的控制策略。

通过以上部分的工作，得出了经济型、实用型、高可靠型工业机械手的设计方案，对其他经济型PLC控制系统的设计也有一定的借鉴价值。

关键词:机械手，气动控制，可编程控制器（PLC），自动化控制。

第一章前言

1.1 研究的目的及意义

机械手作为前沿的产品应自动化设备更新时的需要，可以大量代替单调往复

或高精度需求的工作，在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。它可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳动。可以实现生产的机械化和自动化，能在高温、腐蚀及有毒气体等环境下操作以保护人身安全，可以广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工业和原子能等部门。

随着工业的高速发展，机械手作为前沿的产品应自动化设备更新时的需要，已经在工业生产中得到了广泛的应用。它可以搬运货物、分拣物品、用以代替人的繁重及单调劳动，实现生产的机械化和自动化；并能在高温、腐蚀及有毒气体等有害环境下操作以保护人身安全，被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工业和原子能等部门。

可编程控制器(PLC)是以中央处理器为核心，综合了计算机和自动控制等先进技术，具有可靠性高、功能完善、组合灵活、编程简单、功耗低等优点，已成为目前在机械手控制系统中使用最多的控制方式。使用PLC的自动控制系统具有体积小，可靠高，故障率低，动作精度高等优点。

适应工业需要，本课题试图开发PLC对物料分拣机械手的控制，并借助必要的精密传感器，使其能够对不同颜色的物料按预先设定的程序进行分拣，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，广泛应用于柔性生产线。采用PLC控制，是一种预先设定的程序进行物料分拣的自动化装置，可部分代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业，并且在产品变化或临时需要对机械手进行新的分配任务时，可以允许方便的改动或重新设计其新部件，而对于位置改变时，只要重新编程，并能很快地投产，降低安装和转换工作的费用。本设计主要完成机械手的硬件部分与软件部分设计。主要包括执行系统、驱动系统和控制系统的设计。

1.2 机械手在国内外现状和发展趋势

机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。机械手延伸和扩大了人的手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作；代替人完成繁重、单调重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。目前主要应用于制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。工业机械手与数控加工中心，自动搬运小