基于PLC的三自由度机械手控制系统设计

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基于三菱PLC的机械手控制系统设计毕业设计

基于三菱PLC的机械手控制系统设计毕业设计机械手是一种广泛应用于工业生产的设备。

在传统工艺中，采用继电器控制时需要使用大量的继电器，接线复杂，容易出现故障，维修困难，费时费工，增加了成本，影响了设备的工效。

因此，采用可编程控制器（PLC）对机械手进行控制是一种更加可靠、方便的方法。

本文介绍了使用XXX生产的F1/F2系列PLC对机械手进行控制的设计方案。

该方案根据机械手的运动规律进行软件编程，实现了手动操作和自动操作。

采用梯形控制直观易懂，PLC控制使接线简化，安装方便，减少了维修量，提高了工效。

第一章 PLC的技术简述1.1 PLC的定义PLC是一种可编程控制器，是一种数字计算机，可用于控制各种工业过程，包括机械手的控制。

PLC通过数字输入和输出模块与外部设备进行通信，通过编程实现对设备的控制。

1.2 PLC的特点PLC具有可编程性、可靠性、灵活性、扩展性等特点。

它可以根据不同的应用需求进行编程，可以适应不同的工业环境，具有较高的可靠性和稳定性，可以方便地进行扩展和升级。

1.3 PLC的一般结构PLC一般由中央处理器、存储器、输入模块、输出模块、通信模块等组成。

其中，中央处理器是PLC的核心部件，负责执行程序和控制设备。

存储器用于存储程序和数据。

输入模块用于接收外部设备的信号，输出模块用于控制外部设备的动作，通信模块用于与其他设备进行通信。

1.4 PLC的基本工作原理PLC的基本工作原理是通过输入模块接收外部设备的信号，经过中央处理器进行处理，然后通过输出模块控制外部设备的动作。

PLC的程序是由用户编写的，可以根据实际需求进行修改和升级。

PLC的输入和输出可以根据需要进行扩展，以适应不同的应用场合。

第二章机械手控制系统的控制要求2.1 工作对象的介绍机械手是一种用于自动化生产的设备，可以完成各种物料的搬运、装卸、组装等操作。

机械手的控制需要考虑到其运动规律和工作对象的特点。

2.2 工作原理机械手的工作原理是通过电机驱动各个关节进行运动，实现对工作对象的搬运、装卸、组装等操作。

基于PLC控制的三自由度气动机械手设计

任务书以上各项由指导教师填写（请用钢笔填写）开题报告一、课题的来源、目的、意义，国内外基本情况●课题的来源：本课题来源于企业需求。

●课题的目的、意义:在工业生产线中，机械手具有很广泛的用途。

它是工作抓取和装配系统中的一个重要组成部分。

它的基本作用是从指定位置抓取工件运送到另一个指定的位置进行装配。

机械手臂代替了人工的繁杂劳动，并且操作精度高，提高了产品质量和生产效率。

●国内外研究状况及发展趋势：近20年来, 气动技术的应用领域迅速拓宽, 尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。

电气可编程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；气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展, 对气动技术提出了更多更高的要求；微电子技术的引入, 促进了电气比例伺服技术的发展, 现代控制理论的发展, 使气动技术从开关控制进入闭环比例伺服控制, 控制精度不断提高；由于气动脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和成本低廉等特点, 国内外都在大力开发研究。

从各国的行业统计资料来看, 近30 多年来, 气动行业发展很快。

20世纪70年代,液压与气动元件的产值比约为9∶1, 而30 多年后的今天, 在工业技术发达的欧美、日本等国家, 该比例已达到6∶4, 甚至接近5 ∶5。

我国的气动行业起步较晚, 但发展较快。

从20世纪80年代中期开始, 气动元件产值的年递增率达20%以上, 高于中国机械工业产值平均年递增率。

随着微电子技术、PLC技术、计算机技术、传感技术和现代控制技术的发展与应用, 气动技术已成为实现现代传动与控制的关键技术之一。

Ⅰ.气动机械手的应用现状由于气压传动系统使用安全、可靠, 可以在高温、震动、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射等恶劣环境下工作。

而气动机械手作为机械手的一种, 它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境、容易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等优点。

基于PLC的机械手控制系统设计

基于PLC的机械手控制系统设计摘要本文基于PLC的机械手控制系统设计实现了对机械手的自动控制，为机械手的工业应用提供了强有力的支撑。

文章首先介绍了机械手的概念、类型和特点，然后详细讲述了机械手控制系统的工作原理和设计实现。

通过实验验证，本文所设计的机械手控制系统可以实现对机械手的自动化控制和动作规划，具有较高的安全性和稳定性，同时具有广泛的适用性和可扩展性。

本文的研究成果对机械手的应用推广具有较大的意义。

关键词：PLC，机械手，控制系统，自动化控制，动作规划AbstractThis paper designs a mechanical arm control system based on PLC, which realizes the automatic control of the mechanical arm and provides strong support for the industrial application of the mechanical arm. This paper first introduces the concept, types and characteristics of mechanical arms, and then describes in detail the working principle and design implementation of mechanical arm control systems.Through experimental verification, the mechanical arm control system designed in this paper can achieve the automatic control and motion planning of the mechanical arm, with high safety and stability, as well as wide applicability and scalability. The research results of this paper have great significance for the application promotion of mechanical arms.Keywords: PLC, mechanical arm, control system, automaticcontrol, motion planning第一部分：引言随着工业无人化趋势的深入发展，机械手作为工业自动化的重要机器人之一，已经被广泛应用于工业制造、装配、取料、搬运等场景中。

基于PLC控制的三轴机械手系统设计

基于PLC控制的三轴机械手系统设计本文介绍三轴机械手系统设计的背景和目的，并概述了PLC控制的重要性。

三轴机械手是一种常见的工业自动化设备，可用于实现对物体的抓取与放置。

三轴机械手系统设计的目的是提高生产效率、减少人工操作，并保证操作的准确性和稳定性。

PLC（可编程逻辑控制器）是一种数字化电子设备，广泛应用于工业自动化控制系统中。

与传统的电气控制系统相比，PLC具有编程灵活、易于维护和扩展的优势，能够实现复杂的自动控制功能。

本文将详细介绍基于PLC控制的三轴机械手系统的设计，包括硬件设计、软件编程和系统调试等内容。

通过PLC的编程控制，将实现对三轴机械手的协同运动和精确控制，提高生产效率和产品质量。

引用的内容请核实来源三轴机械手系统是由机械臂、执行机构和传感器等组成部分构成的。

以下是对这些组成部分的描述：机械臂机械臂是机械手系统的核心组件，用于执行各种动作和操作。

它一般包括多个可活动的关节，通过电动机驱动实现运动。

机械臂的结构和尺寸可以根据具体需求进行设计，以适应不同的应用场景。

执行机构执行机构是机械臂的末端装置，用于实现抓取、放置或其他动作。

它通常包括夹爪、吸盘或其他特定工具，可以根据需要进行更换。

执行机构的设计需要考虑到操作的稳定性、精度和安全性。

传感器传感器是机械手系统中重要的反馈设备，用于感知环境和检测目标物体。

常用的传感器包括力传感器、位置传感器和视觉传感器等。

这些传感器可以提供实时数据，帮助机械手系统做出准确的动作控制。

以上是基于PLC控制的三轴机械手系统的整体结构描述。

这个系统结构的设计可以根据具体应用的需求进行进一步的优化和调整。

本文将介绍基于PLC（可编程逻辑控制器）的控制系统设计。

该设计包括输入输出设备的选型、控制逻辑的设计和编程等内容。

输入输出设备选型在设计基于PLC控制的三轴机械手系统时，首先需要选择适合的输入输出设备。

这些设备包括传感器、执行器和人机界面。

传感器选型传感器用于检测系统的状态和环境条件。

基于PLC的三自由度机械手控制系统设计

基于PLC的三自由度机械手控制系统设计传统的机械手控制系统在机器进行运转的时候存在抖动幅度大和失步的问题，为此，提出了一种基于PLC的三自由度机械手控制系统设计。

首先对系统的硬件进行了设计，得出了硬件的框图；然后对系统的软件设计；最后进行了实验。

标签：PLC；三自由度；机械手控制；系统设计0 引言在工厂中，机械手的工作相当于人的手臂一样，可以按照特定的结构进行抓取、搬运等工作[1-2]。

三自由度的机械手操作系统又被称作3D的机械人，可以模拟人手臂的运动行为[3-4]。

随着社会经济的不断进步，传统的机械手控制系统在机器进行运转的时候存在抖动幅度大和失步的问题，不能满足工厂的需求。

为此，我提出了一种基于PLC的三自由度机械手控制系统设计。

首先对系统的硬件进行了设计，得出了硬件的框图；然后对系统的软件设计；最后进行了实验。

实验结果表明，该系统的设计具有运行稳定和定位精准等优点，对于我国未来的社会经济具有促进的作用。

1 基于PLC的三自由度机械手控制系统设计基于PLC的三自由度机械手的手臂进行左右运动的时候是由伸缩的步进电机控制，进行上下运动的时候是由升降的步进电机来控制，而进行旋转运动的时候是由机械底部的直流电机工作运行时候的正反旋转来控制。

而三自由度机械手进行夹紧工作的时候采用的是关节的结构装置，进行松开工作的时候是由电磁閥的气压驱动来控制。

该系统硬件设计的主要控制系统采用的是SH-2040型的步进电机驱动器和FX2N这一系列的三菱晶体管输出，这种机械手能够在不同的方向上进行抓取的运动，主要的运动系统是由垂直、水平、手爪和旋转组成的，并且每一个组成的系统都是由2个直流的电机进行发电和4个行程的开关进行控制，进行垂直的运动来完成一些的动作。

机械手进行垂直运动的时候，主要由电机、计数行程和限位行程的开关组成的。

使用9V的电压和直流的电机进行正向旋转的运动来提供抓力。

计数行程的开关是用来对旋转圈数的计量。

基于PLC的自动化生产线三自由度机械手控制系统设计

１三自由度机械手臂的结构如图１所示为自动化生产
的控制方式为电磁控制或手动控制。各执行机构的逻辑控制功能是通过ＰＬＣ控制实现的。其气动控制回路原理如图２所示。
ＡＢＤ
师亚娟（陕西工业职业技术学院电气工程学院，陕西成阳７１２０００）
刘欣（兰州理工大学电信学院，甘肃兰州７３００５０）
摘要
以自动化生产线实验设备中的机械手工作站为教学对象，分析了三自由度机械手工作过程，讨论了ＰＬＣ控制系统和气动控制系统的设计。介绍了移位指令在三自由度机械手控制程序中的创新应用。实验结果表明，该机械手能在其回转半径空间内实现对工件的抓取、放置，且性能稳定，工作可靠，很好的提高了实践教学效果。
线实验设备中所用到的三自由度机械手臂，具有可伸缩、升降、旋转的特点，能够灵活的完
成工件的夹取、放置动作。三自由度机械手臂主要由：气动手抓、直线防转气缸、活塞杆限位
气动二联件
图２三自由度机械手气动控制回路
图２中，Ａ为摆动气缸气动控制回路：１Ｂ１和１Ｂ２为电感
ｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｉｓ３－ｄｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｒｍｃａｎｆｉｎｉｓｈｇｒａｂｂｉｎｇａｎｄｐｌａｃｉｎｇｗｏｒｋｐｉｅｃｅｗｉｔｈｉｎｔｈｅｒａｄｉｕｓｏｆｇｙｒａｔｉｏｎｓｐａｃｅ．ｉｔｉｓｓｔａｂｌｅａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｅｐｒａｃｔｉｃｅｔｅａｃｈｉｎｇｅｆｅｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：３一ｄｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｒｍ．ＰＬＣ，ａｉｒ —ａｃｔｕａｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ｓｈｉｔｆｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

PLC控制三自由度机械手控制部分分析与设计

图３机械手循环动作过程示意图
停止信号：下限位开关得电。动作７：开始信号：下限位开关得电。动作：手指松开动作。停止信号：手指限位开关得电。
动作８：开始信号：手指限位开关得电。
・
ｌ２・
动作：手臂上摆动作。停止信号：上限位开关得电。动作９：开始信号：上限位开关得电。动作：回转腰右转动作。停止信号：右限位开关得电。机械手回复初始状态。
科技论坛
・１１・
ＰＣ控制三自由度机械手控制部分分析与设计Ｌ
黄智英
（巴音郭楞职业技术学院，疆巴音郭楞８１０）新４００
摘
要：本文主要分析和论述如何利用ＰＣ控制技术，Ｌ实现机械手的握、移等动作，实现机械手在左右，举、并前后，上下三方向自由
图２三自由度机械手结构示意图
开始信号：压力感应器得电。
动作：手臂上摆动作。停止信号：上限位开关得电。动作４：开始信号：限位开关得电。上动作：回转腰左转动作。停止信号：限位开关得电。左动作５：开始信号：限位开关得电。上动作：回转腰左转动作。停止信号：左限位开关得电。动作６：开始信号：限位开关得电。左动作：臂下摆动作。手
一
表１三自由度机械手Ｉ分配表：／Ｏ
最大抓重：ＯｇｌＯ
手指夹持工件最大直径：０ｍ４ｒａ手臂上下摆动角度：０６。手臂回转角度：Ｏ９。运料频率：５次／ｉｍｎ三自由度机械手结构如图２所示，主要由机械手指夹持机构、机械手臂上下摆动机构、机械腰回转机构、固定底座等构成。２工作原理及分析

基于PLC的3自由度机械手的控制系统

第29卷第3期2008年6月华　北　水　利　水　电　学　院　学　报Journa l of Nort h China Institut e of W ate r Conservancy and Hydroe l ec tric Powe rVol 129No .3　Jun .2008收稿日期作者简介刘晓燕(—),女,河南许昌人,在读硕士研究生,主要从事机电控制及自动化方面的研究文章编号:1002-5634(2008)03-0048-02基于PL C 的3自由度机械手的控制系统刘晓燕1,乔文生2,陈俭培1,王丽君1(1.华北水利水电学院,河南郑州450011;2.北京京航公司,北京100076)摘　要:利用“慧鱼”组合模型构建了3自由度机械手的机械模型,并对其运动原理和各模块间的相互作用进行了分析与研究,在此基础上利用PLC 实现了机械手的控制过程,对设计中出现的电源不匹配问题,通过使用中间继电器和稳压直流电源对其进行控制.实践表明,整个控制系统运行可靠,为实际3自由度机械手的控制提供了技术参考.关键词:3自由度机械手;PLC;行程开关;中间继电器中图分类号:TP241.2 文献标识码:A 3自由度机械手又称3D 机械人,能够实现3个自由度方向(水平、垂直和旋转)的抓取或放置物品,具有操作范围大、灵活性好、应用广泛的特点[1].1　3自由度机械手的工作原理1.1　结构简介采用慧鱼组合模型对3自由度机械手进行了构建,模型结构如图1所示[2].1—底座;2—旋转台;3—小圆柱;4—抓手行程开关;5—抓手电机;6—手臂;7—垂直行程开关;8—垂直螺杆9—螺杆轴齿轮;10—惰轮;11—垂直电机齿轮;12—垂直电机;13—水平电机;14—水平行程开关;15—水平螺杆;16—水平螺母;17—垂直螺母;18—旋转行程开关图1　3自由度机械手组合模型1.2　工作原理3自由度机械手能够实现在不同的方向上抓取物体,其运动系统主要由4部分组成:水平、垂直、旋转和手爪运动系统.每一个运动系统的控制部分都是由1个直流电机、2个行程开关组成.以垂直运动系统为例介绍3自由度机械手的工作原理.垂直运动系统主要由3个主要部件组成:电机、限位行程开关和计数行程开关.电机为垂直运动提供动力:这里所选用的电机为直流电机,通9V 电压,正向旋转;通以-9V 电压,反向旋转.限位行程开关限制垂直运动的极限位置,也是垂直运动的起始位置:当机械手臂向上运动碰到上面的限位行程开关后,机械手臂停止运动.计数行程开关是用来计量电机的旋转圈数的,从而可以精确计算垂直运动的距离,起到定位的作用.垂直运动具体的运动过程可分为定位阶段和复位阶段.定位阶段:驱动电机使手臂从初始位置开始下降,通过定位行程开关计数使手臂到达指定位置停止.复位阶段:驱动电机反转使手臂上升,直到碰到限位行程开关结束.整个垂直运动以PLC 为核心,通过外接电路(一方面行程开关的信号经由外接电路输入到P LC 中,另一方面P LC 发送指令给电机,使电机产生相应的运动)进一步驱动执行机构动作.控制系统的结构如图2所示.:2008-01-20:1984.图2　控制系统的结构框图2　控制系统设计受实验室条件限制,采用了AFP12217-F 型[3]可编程控制器来实现3自由度机械手运动的控制过程.整个控制系统以可编程控制器为中心,通过继电器与稳压电源组成的外接电路与输入输出装置相连.主要的输入量为运动过程中的限位行程开关和计数行程开关,输出量为控制运动机构动作的电机.具体的控制过程如下:1.机械手开夹(抓手计数开关计数)ϖ旋转台正转到位置1ϖ垂直电机下降ϖ水平电机伸长(水平计数开关计数)到位置2ϖ闭夹夹取工件;2.垂直电机动作(上升)ϖ旋转台正转ϖ水平电机做收缩动作(水平计数开关计数)到位置3→垂直电机动作(下降)ϖ开夹(抓手计数开关计数)ϖ放工件;3.垂直电机动作(上升到顶部)ϖ旋转台反转到位置4ϖ水平电机做伸长动作(水平计数开关计数)→垂直电机动作(下降到底部)ϖ闭夹夹取工件; 4.垂直电机动作(上升顶部)ϖ旋转台反转ϖ水平电机做收缩动作(水平计数开关计数)ϖ垂直电机动作(下降)ϖ开夹放物件(抓手计数开关计数). 图3为实现整个控制作用的部分P LC 梯形图.3　设计中产生的问题及解决措施控制电机是9V 驱动,而P LC 输出电压是24V ,这样就出现了电源不匹配的问题,使用中间继电器和稳压直流电源即可解决.具体做法是:将2个中间继电器的接地端和9V 端联在一起,这样2个继电器原本的4个端子被化解为2个,然后将电机的2个输入端分别接在2个中间继电器上,再将2个中间继电器的输入端(24V 电源和接地端)分别接在P LC 控制面板上,这样就可以实现P LC 程序控制电机的正、反转.图3　PLC 梯形图参　考　文　献[1]柳洪义,宋伟刚.机器人技术基础[M ].北京:冶金工业出版社,1999:1-20.[2]德国慧鱼公司.操作手册L LW i n 3.0[Z].2004.[3]吴键强,姜三勇.可编程控制器应用技术[M ].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2000:23-46.3-DO F M a n ipu l a tor C on tr ol Syste m Ba sed on PLCL IU Xiao 2yan 1,Q IAO W en 2sheng 2,CHEN Jian 2pei 1,WANG L i 2jun 1(1.North China Institute of Wa ter Conservancy and Hydroelectri c Po wer,Zheng zhou 450011,Chi na;2.Be iji ng J inghang Co r porati on,B eijing 100076,Ch i na )Ab stra ct:F ische rt echnik ha s been adop t ed to e stablis h t he 3-DOF mani pula t or m echani ca l struc t ure,and the princ i p l e s of the move 2ment and t heir int e rac ti ons be t w een t he module s are analyzed and researched .On this basis,the PLC is used t o i m p le m ent t he control proce ss of the m ani pulat or .For the problem tha t po we r doe s n o tm atch wit h the equi pment t hat happens during t he design,by using the y D y,T ,y 2,f f 3DOF K y 3DOF ;L ;;y94第29卷第3期刘晓燕等:　基于PLC 的3自由度机械手的控制系统 in t e r med ia t e re la s an d regu l a t o r C po w er supp l it is co n tro ll ed .he p ractice sh ow s tha t t h e w ho l e co n tro l s stem op erati o n is re lia b le an d it p rov id s th e techn ical su p po rt o r the con tr o l o t h e actua l -man i p u la t o r .e w or d s:-man i p u la t o r P C trip s w itch in ter m ed i a te rela。

基于PLC的三自由度机械手控制系统设计与实现

机械儿能够实现三个自由度方向（水平、垂直和旋转）
的抓取或放置物品，具有操作范围大，灵活性好，应用广泛的特点Ｃｚ］。
可编程控制器（ＰＬＣ）是一种专门为工业应用而设计的进行数字运算操作的电子控制装置。由于其具有可靠性高，功能强，编程简单，人机交互界面友好等特性而广泛用于工业控制系统。
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环执行元件。在非超载情况下，电机的转速、停止位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数目［３］。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性误差而无累计误差的特点，使其在速度、定位等控制领域应用得非常广泛。
大学，２００６．［９］孙岩洲，邱毓昌，丁卫东．电源频率对介质阻挡放电的影响
口］．高电压技术，２００２，２８（１１）：４３—５３．［１０］王振绪．提高大型高频臭氧发生器电能利用率的研究［Ｄ１
南京：河海大学，２００６．
作者简介陈飞男．１９８３年出生，福建福州人，在读硕士。主要从事臭氧发生管的研究。朱天字男，１９６１年出生，江苏靖江人。硕士，教授。主要从事大型高频臭氧发生嚣的研究。１５７
垒皇至蕉苤瘗昱ｇ
参考文献
（Ｉ）主界面
９’手动上作方式界面
（ｃ）自动工作方式界面
１－１３王小玲．工业机械手的ＰＬＣ控制［Ｊ］．机电工程机术，２００４，
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［２］李勇成．基于ＰＬＣ的步进电机控制在工业机械手中的应用［Ｊ］．科技信息，２００８（１８）：３０—３１．
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基于PLC的三维机械手控制系统设计

二、器件简介
• OMRON-CP1H PLC OMRON• OMRON-CP1H型PLC是由日本欧姆龙公司生产的一种小型PLC。系统中采用整体式PLC中的CP1HXA40DT-D型CPU单元,其结构图如图2.1所示：
⑫ ⑪
存储器盒槽位
⑮ ⑭
⑬
⑯
图2.1
XA型CPU单元的基本结构
各部分名称和功能介绍如下：
2、工具条工具条是将CX-P编程软件中最常用的操作以按钮形式显示，提供更加快捷的鼠标操作。 3、工程窗口在工程窗口中，以分层树状结构显示与工程相关的PLC和程序的细节。工程窗口可以实现快速编辑符号、设定PLC、以及切换各个程序段的显示。 4、图表工作窗口图表工作窗口用于编辑梯形图程序或语句表程序，并可显示全局变量或本地变量等内容。 5、输出窗口输出窗口可显示程序编译的结果以及程序传送结果等信息。 6、查看窗口在查看窗口中，可以同时显示多个PLC中某个地址编号的继电器的内容，以及它们的在线工作情况。 7、地址引用工具窗口地址引用工具窗口用来显示具有相同地址编号的继电器在PLC程序中的位置和使用情况。 8、状态栏在编程时，状态栏将提供一些有用的信息，如即时帮助、PLC在线或者离线状态、PLC工作模式、连接的PLC和CPU类型、PLC连接时的循环时间及错误信息等。
⑤
串行通信功能 CP1H CPU单元支持串行通信功能有串行网关、串行PLC链接、NT链接1：N、上位链接、工具总线等。 ⑥ 存储盒功能 CP1H CPU单元有专用的存储盒，可以在进行装置的复制、向其他的 CPU单元复制数据、为防备故障等导致的CPU单元更换时的数据备份等。 ⑦ 无电池运行功能 CP1H CPU单元中，通过保存内置闪存（非易失性存储器）中用于备份的数据，可在未安装电池的状态下运行。 ⑧ 7段LED显示功能通过2位的7段LED，可以显示PLC的状态，便于把握设备运行中的故障状态，提高维护时的人机界面性能。它能显示单元版本、CPU单元中发生异常的故障代码、 CPU单元与存储盒间传送的进度状态、模拟电位器值的变更状态、通过梯形图程序上的专用显示指令，显示用户定义的代码等。

基于三菱PLC的机械手控制系统设计

图书分类号：密级：毕业设计(论文)基于三菱PLC的机械手控制系统设计DESIGN OF MANIPULATOR CONTROL SYSTEM BASED ONMITSUBISHI PLC学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。

除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

论文作者签名：日期：年月日学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。

有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。

可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

论文作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月日摘要在机械加工行业，机械手使用的已经很多了，是自动化生产中最为重要的元素，现在车间工人的劳动环境改善了很多，劳动生产率也是提高了很多。

本文设计的是基于三菱PLC的机械手控制系统设计，该机械手主要由L1-25型单向节流阀和24D2H-15-S1型二位五通电磁阀组成的气压回路驱动，由气动机械手实现物件的抓取，利用气缸实现物件的移动，采用行程开关来实现物料的摆放，运用欧光PSD-1010（2D-PSD）光电位敏传感器来检测工件的位置，最后使用三菱FX2N-48MR来控制电磁阀，从而实现机械手臂的旋转-下降-伸出-夹紧-收回-上升-旋转-下降-松开-上升的控制功能。

关键词机械手；PLC；气压驱动；电气元件AbstractIn the machining industry, the robot has been used a lot, is the automated production of the most important elements of plant workers are now a lot of work to improve the environment, labor productivity is also improved a lot.This design is based on the Mitsubishi PLC robot control system design, the robot consists of L1-25 type way throttle and 24D2H-15-S1 type two five-way solenoid valve pneumatic circuit is driven by a pneumatic manipulator to achieve the object crawl, mobile air cylinder to achieve the object, using the limit switch to achieve the display of materials, the use of European light PSD-1010 (2D-PSD) position sensitive photoelectric sensor to detect the position of the workpiece, last used to control the Mitsubishi FX2N-48MR solenoid valve, in order to achieve the rotating mechanical arm - the drop - projecting - clamping - recover - rising - rotation - fall - Release - increased control functions.Keywords Manipulator; PLC;Pneumatic drive；Electrical components目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)1 绪论 (1)1.1 机械手的概述 (1)1.1.1 机械手的设计背景 (1)1.1.2 机械手的组成 (2)1.1.3 机械手的分类及应用组合 (2)1.2 机械手的发展及现状 (3)1.2.1机械手的发展 (3)1.2.2 PLC控制系统的引用 (4)1.3 本课题研究的主要内容及技术路线 (5)1.3.1 本课题研究的主要内容 (5)1.3.2 本课题研究的技术路线 (5)1.4 控制要求及机械手参数 (6)1.4.1 控制要求 (6)1.4.2 机械手的相关参数 (6)2 机械手的机械设计 (7)2.1 执行机构的设计 (7)2.1.1 工作原理及组成 (7)2.1.2 基本形式的选择 (7)2.1.3 机械手的结构设计 (8)2.1.4机械手外观简图 (9)2.2 驱动机构的设计 (9)2.2.1 工作原理的确定 (10)2.2.2 气动元件的选择 (10)3 机械手的硬件设计 (14)3.1 PLC的介绍 (14)3.2 电气元件的选型 (16)3.2.1 限位开关的选择 (16)3.2.2 传感器的选择 (17)3.2.3 接触器的选择 (17)3.3 PLC选型 (18)3.4 I/O设计 (18)3.5 PLC接口分布图 (19)4 机械手的软件设计 (20)4.1 流程图 (20)4.2 梯形图 (21)4.3 调试 (25)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)附录 (29)附录1 气压控制原理图 (30)附录2 输入输出分配表 (30)附录3 外部接线图 (31)附录4 状态控制图 (31)附录5 梯形图 (32)1绪论机械手诞生在上世纪六十年代，到现在也发展了四十多年了，现在机械手是工业化制造里面一个自动化的关键装置。

完整版)基于plc的机械手控制系统设计

完整版)基于plc的机械手控制系统设计机械手由机械结构、控制系统和执行器三部分组成。

机械结构是机械手的基本骨架，包括机械手臂、手爪等组成部分。

控制系统是机械手的大脑，负责控制机械手的运动和操作。

执行器是控制系统的输出部分，负责执行控制系统的指令，驱动机械手完成各种动作。

机械手的组成部分相互协调，共同完成机械手的工作任务。

2 PLC控制系统简介2.1 PLC概述PLC是可编程控制器的简称，是一种专门用于工业自动化控制的通用控制器。

它以微处理器为核心，具有高可靠性、强抗干扰能力、良好的扩展性和灵活性等特点。

PLC广泛应用于工业生产中的自动化控制领域，如机械制造、化工、电力、交通、冶金等行业。

2.2 PLC控制系统组成PLC控制系统主要由PLC主机、输入输出模块、编程软件和人机界面组成。

PLC主机是PLC控制系统的核心，负责控制整个系统的运行和实现各种控制功能。

输入输出模块负责将外部信号转换为PLC可以处理的数字信号，并将PLC输出信号转换为外部可控制的信号。

编程软件用于编写PLC程序，实现控制系统的各种功能。

人机界面是PLC控制系统与用户之间的接口，用于实现人机交互，方便用户对控制系统进行操作和监控。

3 基于PLC的机械手控制系统设计3.1系统设计思路本文设计的基于PLC的机械手控制系统主要由PLC控制系统、步进电机驱动系统和机械手组成。

PLC控制系统负责控制机械手的运动和操作，步进电机驱动系统负责驱动机械手的运动，机械手负责完成各种动作任务。

系统设计采用模块化设计思路，将系统分为PLC控制模块、步进电机驱动模块和机械手运动模块，分别进行设计和实现，最后进行整合测试。

3.2系统设计方案PLC控制模块采用西门子PLC作为控制核心，通过编写PLC程序实现机械手的控制和操作。

步进电机驱动模块采用步进电机驱动器和步进电机组成，通过PLC控制信号驱动步进电机实现机械手的运动。

机械手运动模块由机械结构、执行器和传感器组成，通过步进电机驱动器驱动执行器完成机械手的各种动作，通过传感器检测机械手的运动状态并反馈给PLC控制系统。

基于plc的机械手控制系统设计(毕业设计)

Xinyu University毕业设计（论文）基于PLC的机械手控制系统设计学生：何友良学号：1201231016专业：电气工程及其自动化指导教师: 富珍副教授学院：电气与电子工程•新余独创性声明本人重声明：所呈交的毕业设计（论文）是本人在指导教师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

其中除加以标注和致的地方，以及法律规定允许的之外，不包含其他人已经发表或撰写完成并以某种方式公开过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位或证书而作的材料。

其他同志对本研究所做的任何贡献均已在文中作了明确的说明并表示意。

本毕业设计（论文）成果是本人在新余学院期间在指导教师指导下取得的，成果归新余学院所有。

特此声明。

作者签名（手写）：签名日期：年月日使用授权书本毕业设计（论文）作者及指导教师完全了解新余学院有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业设计（论文）的复印件和磁盘，允许毕业设计（论文）被查阅和借阅。

作者签名（手写）：指导教师签名（手写）：日期：年月日日期：年月日论文题目：基丁PLC的机械手控制系统设计专业：电气工程及其自动化学生：何友良指导教师：富珍副教授摘要随着现代工业技术的发展，工业自动化技术越来越高，生产工况也有趋丁恶劣的态势，这对一线工人的操作技能也提出了更高的要求，同时操作工人的工作安全也受到了相应的威胁。

工人工作环境和工作容也要求理想化简单化，对丁一些往复的工作由机械手远程控制或自动完成显得非常重要。

这样可以避免一些人不能接触的物质对人体造成伤害，如冶金、化工、医药、航空航天等。

在机械制造业中，机械手应用较多，发展较快。

目前主要应用丁机床、模锻压力机的上下料以及焊接、喷漆等作业，它可以按照事先制定的作业程序完成规定的操作，有些还具备有传感反馈能力，能应付外界的变化。

应用机械手，有利丁提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。

基于PLC的工业机械手运动控制系统设计

基于PLC的工业机械手运动控制系统设计一、本文概述随着工业自动化的快速发展，工业机械手在生产线上的应用越来越广泛。

作为实现自动化生产的关键设备，工业机械手的运动控制系统设计至关重要。

本文旨在探讨基于可编程逻辑控制器（PLC）的工业机械手运动控制系统设计，通过对PLC技术原理及其在工业机械手控制中的应用进行深入分析，提出一种高效、稳定的运动控制方案。

本文首先介绍了工业机械手及PLC的基本概念，然后详细阐述了基于PLC的工业机械手运动控制系统的硬件组成和软件设计，包括PLC的选型、输入输出电路设计、运动控制程序设计等。

通过实际案例验证了本文所提设计方案的可行性和有效性。

本文旨在为工程师和技术人员提供一套完整的基于PLC的工业机械手运动控制系统设计方案，为工业自动化领域的发展做出贡献。

二、PLC基础知识PLC，即可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），是一种专为工业环境设计的数字运算电子系统，用于控制各种类型的机械设备或生产过程。

PLC采用可编程的存储器，用于在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

通用性强：PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。

可靠性高：PLC采用大规模集成电路技术，严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。

PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。

编程简单：PLC的编程语言易于为工程技术人员所接受。

梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。

维护方便：PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。

当系统发生故障时，能及时地查出故障的原因，给出提示，使维修人员能及时排除故障。

基于PLC的机械手控制设计(含CAD图纸)

基于PLC的机械手控制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。

工业机械手就这样诞生了,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。

电气方面有电机、开关电源、电磁阀、等电子器件组成。

该装置涵盖了可编程控制技术，位置控制技术、气动技术等，是机电一体化的典型代表仪器之一。

本文介绍的机械手是由PLC输出四路来分别驱动横轴、竖轴、底盘转动、手转动电机，控制机械手横轴、竖轴和手爪顺逆旋转的精确定位，微动开关将位置信号传给PLC主机；电机拖动底盘旋转；电磁阀控制气阀的开关来控制机械手手爪的张合，从而实现机械手精确运动的功能。

本文设计的工业机械手模型可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，并可根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数。

关键词：可编程控制器PLC,机械手,电机,任意位置！！所有下载了本文的注意：本论文附有CAD图纸，凡下载了本文的读者请留下你的联系方式（QQ邮箱），或加我百度用户名QQ，我把图纸发给你。

最后，希望此文能够帮到你！The control of manipulater by PLCABSTRACTIn industrial production and other domains, because works need, the people frequently receive factor the and so on high temperature,corrosion and virulent gas harm, increased worker's labor intensity,even endangers life. The industry manipulator like this was born, the manipulator is in theindustry robot assembly system the traditional duty implementingagency, is one of robot key components. The electrical aspect has theelectrical machinery, the switching power supply, the solenoid valve,and so on the electronic device composition. This equipment has covered the programmable control technology, theposition control technology, the air operated technology and so on, isthe integration of machinery model represents one of instruments. Thisarticle introduced the manipulator is outputs four groups by PLCseparately to actuate the abscissa axis, the z-axis, the chassisrotation, hand turns an electric motor, controls the manipulatorabscissa axis and the z-axis pintpointing, the microswitch bequeathsthe position signal the PLC main engine; The electrical machinerydrives the hand fingernail and the chassis revolves; The solenoidvalve controls the air valve the switch to control the manipulatorhand fingernail to gather, thus realizes the manipulator proper motionfunction. This topic plans the industry manipulator model which develops to bepossible in the space to grasp puts the object nimbly, the movement isdiverse, may replace artificially carries on the work in hightemperature and the dangerous operation area, and may changes therelated parameter as necessary according to the work piece change and the movement flow request.KEY WORDS: Programmable controller PLC, manipulator,electrical machinery,freeposition目录前言 (1)第1章机械手各功能实现形式与控制方式 (2)1.1机械手概述 (2)1.1.1机械手的定义与发展 (2)1.1.2机械手分类及控制方法 (3)1.1.3机械手的结构原理 (3)1.2本机械手模型的机能和特性 (5)1.3夹紧机构 (5)1.4躯干 (6)1.5设计要求 (6)1.5.1控制方式及要求 (7)1.6旋转编码盘 (9)第2章控制系统硬件设计 (10)2.1 PLC的定义及特点 (10)2.2 PLC的选型 (12)2.2.1常用PLC介绍 (12)2.2.2常用PLC介绍 (14)2.2.3确定型号FX1N－60MR (16)2.2.4 FX1N所具有优越性能 (17)2.2.5 FX系列PLC型号的说明 (17)2.3三菱FX系列的结构功能 (18)2.3.1 PLC内部功能 (19)2.3.2 PLC输入输出接口的安全保护 (20)2.4 FX1N PLC梯形图中的编程元件 (21)第3章软件设计 (23)3.1程序的总体结构 (23)3.2各部分程序如下 (24)结论 (33)谢辞 (34)参考文献 (35)附录 (37)外文资料翻译 (45)前言随着现代工业技术的发展，工业自动化技术越来越高，工人工作环境和工作内容也要求理想化简单化，对于一些往复的工作由机械手远程控制或自动完成显得非常重要。

基于PLC的机械手控制系统设计【范本模板】

目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1。

2研究目的及意义 (2)1.3国内外研究现状 (2)第2章方案设计 (4)2。

1 PLC的分类 (4)2.2 PLC的结构及基本配置 (7)2.3 PLC的选择 (8)2.4 机械手的分类和选择 (9)第3章硬件设计 (10)3.1 PLC控制机械手设计步骤 (10)3。

2 系统控制示意图 (10)3.3 确定输入输出 (11)3。

4 输入和输出点分配表 (11)3.5 PLC控制机械手接线图 (12)第4章软件设计 (13)4.1 PLC概述 (13)4。

2 软件系统 (13)4。

3 PLC的编程语言的基本指令系统和编程方法 (14)4.4 欧姆龙CX-Programmer编程软件 (14)4.5 PLC控制机械手的流程图 (15)结论 (16)致谢 (17)参考文献 (18)附录第1章绪论随着社会生产不断进步和人们生活节奏不断加快，人们对生产效率也不断提出新要求.由于微电子技术和计算软、硬件技术的迅猛发展和现代控制理论的不断完善，更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化地结合。

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.机械手的广泛使用，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。

1。

1课题背景可编程控制器（简称PLC)是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展,在世界各地得到了广泛应用。

基于PLC控制的工业机械手设计

作者简介：张慧鹏（1980-），男，山西运城人，助教，硕士，主要从事机械设计制造及理论方面的工作。

收稿日期：2008-12-08；修回日期：2009-02-180引言随着我国工业自动化水平的不断提高，在机械加工与制造领域，以及各种装配与包装自动化生产线上，机械手的应用已相当普遍。

机械手通常担负着上料、下料等加工任务[1-2]。

由于PLC 顺序控制具有系统简单、可靠，控制灵活方便等特点，而且从PLC 诞生之日起，其最基本、最普遍的应用领域就是在工业环境下的顺序控制，因此，基于PLC 顺序控制的机械手在工业自动化领域中得到广泛的应用[3,4]。

1机械手系统组成与工作原理本文设计的机械手具有三个自由度，分别由机械手的腰、肩、肘三个关节进行独立控制和联动，其结构简图见图1所示。

现对关节的结构与特性予以说明。

1）腰关节。

腰关节带动机身在水平面内做旋转运动。

它由直流力矩电动机驱动，由于齿轮系传动形式简单，传动精度及效率也比较高，所以采用三级齿轮减速传动。

2）肩关节。

肩关节是一种悬臂梁结构，由直流力矩电动机驱动，经过涡轮蜗杆副传动。

3）肘关节。

肘关节的传动采用摆动螺旋结构，这种机构的特点是稳定可靠、结构紧凑，也由直流力矩电动机驱动。

上述机械手各关节的运动位置检测，均采用电位器反馈方式。

腰关节的位置检测电位器与腰关节驱动系统的末级齿轮中心轴同轴安装；肩关节位置检测电位器安装在蜗杆轴上；肘关节位置检测电位器与其连接销轴同轴安装。

机械手的PLC 顺序控制实际上是一种点位控制。

以腰关节为例，要控制腰关节由静止状态启动，旋转一定的角度，采用PLC 的顺序控制原理如图2所示。

PLC 首先通过输出电路驱动电动机旋转，电动机通过齿轮传动，带动腰关节转动；然后，由位置检测电位器将腰关节的实际转角位置信号送入输入电路，在输入电路中，腰关节的实际转角与给定转角位置进行比较，如果腰关节的实际转角位置达到了给定的转角位置，输入电路将产生停转信号送入PLC ；最后，PLC 通过输出电路使电动机制动，完成腰关节的运动。