基于PLC控制及气动驱动的工业机械手的设计与实现
基于PLC机械手控制系统设计
2024-04-29
• 项目背景与意义 • 整体方案设计 • 硬件选型 • 程序设计 • PLC仿真 • 项目总结与展望
目录
Part
01
项目背景与意义
机械手控制系统优势
效率高、准确高
高生产自动化程度，有利于 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，提高 生产效率，降低生产成本
改善劳动条件
避免人身事故，代替人安全 地在高温、高压、低温、低 压、有灰尘、噪声、臭味、 有放射性或有其它毒性污染 以及工作空间狭窄等场合中 完成工作。
自动化程度高，成本低
采用PLC控制系统，实现远 程监控和自动调节，提高运 维效率，降低了人工成本。
Part
02
整体方案设计
系统硬件设计
plc选型 机械手的位置反馈是开关量控制，所需的I/0点数量并不多，所以使用一般 的小型plc的选择就可以了。由于所需要的 I/0 点数分别为 20 点和12 点， 因此本设计选用西门子S7-226来实现控制
2）通过下面一排拉杆模拟PLC输入信号，通过观察Q点输出亮灯情况检查程序。
组态制作
新建一个工程，触摸屏的类型选择TPC7062TD
2）制作主页面。
组态制作
在设备窗口中添加-通用串口父设备和西门子_S7200PPI
2）双击西门子_S7200PPI，增加设备通道，并且连接对应的数据库，是PLC与触摸屏互相通信。
Part
03
硬件选型
plc硬件接线图简图
选型与配置方案
PLC控制器
使用一般的小型plc的选择就可以 了。由于所需要的 I/0 点数分别 为 20 点和12 点，因此本设计选 用西门子S7-226来实现控制。
《2024年基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》范文
《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。
基于PLC的工业机械手控制设计
基于PLC的工业机械手控制设计基于PLC的工业机械手控制设计随着工业自动化技术的发展，机械手的应用越来越广泛，越来越重要。
机械手是一种能够自动进行物品抓取和放置的机器人，广泛应用于汽车、电子、制药等行业。
机械手的主要组成部分包括机械结构、电气控制系统和人机界面。
其中，电气控制系统是机械手的关键部分，它负责机械手的动作控制和位置控制。
本文将重点介绍基于PLC的工业机械手控制设计。
PLC是可编程逻辑控制器的缩写，是一种专门用于工业控制的电子设备。
PLC具有可编程性和模块化特点，可以根据不同的控制需求进行编程，实现多种控制功能。
在机械手控制系统中，PLC主要用于控制机械手的电机、传感器和执行器等部件的运动和位置，保证机械手按照预定的轨迹进行动作。
机械手的动作主要分为两种：直线运动和旋转运动。
在PLC控制下，机械手的动作是由电机、减速器和执行器等组件组成的，这些组件的控制需要根据机械手的运动轨迹进行编程。
编程时，需要先确定机械手的运动轨迹和速度，然后根据轨迹和速度设计电机控制程序，保证机械手动作的精度和稳定性。
机械手的位置控制包括绝对位置控制和相对位置控制两种。
绝对位置控制是指机械手的位置可以被精确定位，例如XYZ坐标系。
相对位置控制则是指机械手的位置可以根据当前位置进行相对运动，例如通过增量位置控制实现圆弧轨迹运动。
PLC控制机械手位置时，需要根据实际控制需求选择合适的位置控制模式，并编写相应的控制程序。
在机械手控制系统中，传感器是不可或缺的组件。
传感器可以检测物体的位置、重量、温度等参数，并将这些参数转化为电信号输出给PLC。
PLC通过对传感器信号的分析和处理，可以控制机械手的动作和位置，实现自动化控制。
常见的传感器包括光电传感器、压力传感器、温度传感器、测距传感器等。
除了电气控制系统外，机械手的人机界面也是很重要的部分。
人机界面包括机器人面板、触摸屏和计算机监控等，它可以使工作人员更加方便地控制机械手的动作和位置。
基于PLC的气动机械手控制系统设计
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。
基于PLC控制的气动机械手的设计
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的机械手控制设计
基于PLC的机械手控制设计本文主要介绍了基于PLC的机械手控制设计。
随着现代制造技术的不断发展，机械手在工业生产中的应用越来越广泛，机械手控制系统的控制方式也在不断更新迭代。
本文提出了一种基于PLC控制机械手的新型控制方案。
1.机械手的基本原理机械手是一种基于电气、电子、机械、气动等多种技术相结合的智能机器人，其通过伺服电机、减速器、编码器等组件，实现了对各类物品的精准抓取、搬运、插入、安装等功能。
机械手控制系统一般由PLC、传感器、驱动模块等组成。
2.PLC的基本原理PLC(可编程控制器)是一种基于逻辑控制的自动化控制系统，主要由CPU、存储器、输入/输出模块、通信模块等组成。
通过编写PLC程序，可以实现对各类自动化设备的控制和管理。
（1）PLC编程设计程序编写是PLC系统中最重要的部分，这里以三轴机械手为例，可以将机械手运动分解成若干个基本的运动要素：横向、竖向、旋转。
通过PLC程序让机械手根据场景要求完成一系列的运动需求。
（2）PLC输入输出配置PLC输入/输出配置是设计控制系统时非常重要的部分。
基于PLC的机械手控制系统，输入/输出模块可以通过编程实现对机械手的控制。
需要根据机械手控制系统对应的型号、规格、要求等，对PLC输入/输出模块进行配置。
（3）硬件选型与安装本文实现的基于PLC的机械手控制，需要选择适合的硬件设备完成组装，并进行布线和安装。
（4）系统调试和优化在完成硬件组装和软件编程后，需要对整个机械手控制系统进行调试和优化。
主要是通过测试各项运动功能是否符合预期要求、能否按时完成任务等。
（1）控制精度高：PLC的控制精度高，支持对伺服电机进行精准控制，可以保证机械手运动精度。
（2）程序编写灵活：PLC编程可以根据生产实际需求，灵活定制机械手的各个运动要素及相应动作。
（3）易于维护：PLC控制系统将整个机械手控制系统设备集成在一起，为运维和维护带来便利。
（4）可实现远程监控：PLC控制系统可以通过网络连接实现远程监控，实时获取机械手的运行状态和运动参数。
基于PLC对气动的机械手控制设计
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技术研究
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。
基于PLC控制系统的气动机械手设计
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图 ２ 气 动 控 制 回路 原 理 图
气 动机 械 手 的 回路设 计 主 要 由 ４个 回路 组 成 ，
图 １ 气动机械 手结构示意 图
收 稿 日期 ：０ ２ ０ — １ ２ １— ４ ２
控制机械手的升降 、 伸缩 、 抓紧与放松及旋转 ４ 动 个
作者简 介 ： 晓辉 ， 阳市锅炉压力容器检验所 。 张 濮 ３０ ０
《 装备制造技术｝ｏ２ ２ １ 年第 ７ 期
作， 分别 由 ３ 个直动式气缸和 １ 个旋转气缸组成。在 气 动回路设计 过程 中，通过三位五通 的电磁换 向阀 控制换 向，由于 ４ 个气缸先后动作 ，所 以设计有 中 位 。可以通过调节节流阀的节流 口控制流量大小 ， 从 而控制气缸运动的速度。气动 回路很容易实现 自动 控制 ， 以通过 Ｐ Ｃ来控制换向阀实现 自动换 向。 可 Ｌ 此 外 ，气 动 回路 可 以适 应 任何 恶 劣 环境 ， 比较容 易 维
基于PLC控制的工业机械手的设计与实现
编程序控制器（Ｌ ） 机械手 进行控制 。当机械手 的动作 流程 改 Ｐ Ｃ对 变时 ， 只需改变 Ｐ Ｃ程 序 即可实现 ， 常方便快 捷 。Ｐ Ｃ控制 系 Ｌ 非 Ｌ
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【 关键词 Ｉ Ｌ Ｐ Ｃ控 制；－ｌ机 械手 ＿： Ｙｋ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ０引言
工业生产和其他领域中 ， 们在工作的时候会经常遇到高温 、 人
设 定 的位 置 进 行 比较 ， 后 通 过 控 制 系 统 进 行 调 整 ， 而使 执 行 机 然 从 构 以 一定 的精 度 达 到 设 定 位 置 。
２机 械 手 控 制 设计 方 案
总 之 ， 次 设 计 的是 气 动 通 用 机 械 手 ， 对 于 专 用 机 械 手 ， 本 相 通 用 机 械 手 的 自由 度 可 变 ， 制 程 序 可 调 ， 控 因此 适 用 面 更 广 。采 用 气 动式驱动 ， 动作 快 速 ， 够 实 现 准 确 定 位 ， 能 自动 定 位 ， 制 性 能 好 ， 控
图 ２ Ｐ Ｃ 控 制 系统 框 图 Ｌ
自动线 的输送动作 由步 进电动机带 动实现 间隔输送 ， 现设 实 计要求 的输送状况 。其工作的过程是 ： 机械手首先处于初始位 置 ， 然后 经过一 系列 的动作将陆续传送 带上 的工件拿 走 ， 时传 送带 此
上 的光 电检 测 检 测 开 关 检 测 到 工 件 被 取 走 。然 后 传 送 带 开 始 转
动， 当检测到下一个 工件 时传送带停止转动等待机械手来取工件 ， 当然 只要机械手取走工件 ， 传送带就开始转动 ， 这样设 计是为 了节 省工作时问从 而不会 出现机械手等待传送带的时间 。对程 序的要
基于PLC的气动机械手控制系统设计
创新论坛当前工业在生产领域应用的气动机械手仍然是重要设备，因为它能在有效控制下完成相对复杂的机械操作。
本文通过分析PLC下的气动机械手的结构和系统气动原理来设计基于PLC的气动机械手控制系统。
在生产过程中伴随着机械化和自动化的发展，一种新的工具——机械手因运而生并在工业生产领域内得到广泛应用。
如今，由于电子信息技术的飞速发展，关于机器人有关研制和生产在现代化社会备受关注，更是引起了高新技术领域的高度关注，机械手就在这种背景下产生，并逐渐实现与机械化、自动化的有机结合。
气动技术是将空气作为压力介质，能有效减少环境污染，可以广泛应用在非污染行业中，对于自动化控制方面更加便捷。
但传统的机械手在一定范围内缺少灵活度，设计中如果加上可编程逻辑控制器( PLC) 的优势，就能在自动控制领域得到广泛的认可。
因此，本文提出一种基于PLC的气动机械手控制系统，运用在生产领域有何优势。
1 气动机械手整体构造机械手，实际上就是以机器形象的代替人力完成工作，智能化的设备根据自身运行程序或接收到的指令，在规定时间内对目标进行运送，转移等基本动作。
因为很多工业现场需要太多人力去施工存在一定风险，工作效率也不高。
现在介绍的气动机械手工作压力在0.6～1.0MPa之间。
机械手经过直线运动以及旋转就能够搬运物体。
机械手旋转要在多个部分的共同协作下完成，包括摆动臂、摆动气缸、摆动位置微动开关、轴向止推轴承等部件，机械手的摆臂区间在0°～180°之间，机械手需要导柱与导轨、气缸、滑动导柱等各个部件密切配合才能完成升降动作，移动大概就在0～150cm；通过气缸、弹簧共同作用，可以进行夹持工件的动作，可以通过调节弹簧预压缩量来改变夹持力的大小。
机械手主要是根据工件是否合格的要求将生产线上的工件运输到各个生产环节中去。
具体结构示意如1。
图1 气动机械手的流程图2 气动回路控制气动控制系统的设计简要逻辑控制如图2 所示。
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的气动搬运机械手设计
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。
《2024年基于PLC的气动机械手控制系统设计》范文
《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、操作方便、成本低廉等优点，在工业生产中得到了广泛应用。
然而，传统的气动机械手控制系统往往存在控制精度低、可靠性差等问题。
为了解决这些问题，本文提出了一种基于PLC的气动机械手控制系统设计方法。
该设计方法能够提高机械手的控制精度和可靠性，满足工业生产的需求。
二、系统设计1. 硬件设计基于PLC的气动机械手控制系统主要由PLC控制器、气动执行机构、传感器和人机界面等部分组成。
其中，PLC控制器是整个系统的核心，负责接收传感器信号、控制气动执行机构的动作以及与人机界面进行通信。
气动执行机构包括气缸、气阀等部件，负责实现机械手的抓取、移动等动作。
传感器用于检测机械手的位置、速度等状态信息，为PLC控制器提供反馈信号。
人机界面用于实现操作人员与机械手的交互，包括参数设置、状态显示等功能。
2. 软件设计软件设计主要包括PLC控制程序的编写和人机界面的开发。
PLC控制程序采用梯形图或指令表等形式进行编写，实现机械手的控制逻辑。
具体包括机械手的启动、停止、抓取、释放等动作的控制，以及根据传感器信号进行位置、速度等状态的检测和处理。
人机界面的开发主要包括界面设计、数据交互等部分，实现操作人员与机械手的交互功能。
三、控制系统设计要点1. 可靠性设计为了保证机械手控制系统的可靠性，需要采取一系列措施。
首先，选用高质量的PLC控制器和传感器等部件，确保其性能稳定、可靠。
其次，对控制系统进行合理的布局和接线，避免电磁干扰和电气故障等问题。
此外，还需要对控制系统进行定期维护和检修，及时发现和解决问题。
2. 控制精度设计为了提高机械手的控制精度，需要采取精确的控制系统设计方法。
首先，需要对机械手的运动轨迹进行精确的规划和计算，确保其运动轨迹的准确性和稳定性。
其次，需要采用高精度的传感器和控制器，实现对机械手位置、速度等状态的精确检测和控制。
《2024年基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》范文
《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。
为了提高生产效率、降低人工成本以及提高产品质量，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成为了研究的热点。
本文将详细介绍基于PLC的工业机械手运动控制系统的设计，包括系统架构、硬件设计、软件设计以及系统测试等方面。
二、系统架构设计基于PLC的工业机械手运动控制系统主要由机械手本体、传感器、PLC控制器、上位机等部分组成。
其中，PLC控制器作为核心部件，负责接收上位机的指令，控制机械手的运动。
整个系统采用分层结构设计，包括感知层、控制层和应用层。
感知层通过传感器获取机械手的状态信息；控制层通过PLC控制器对机械手进行精确控制；应用层则负责与上位机进行通信，实现人机交互。
三、硬件设计1. 机械手本体设计：机械手本体包括手臂、腕部、夹具等部分，根据实际需求进行设计。
在设计过程中，需要考虑到机械手的运动范围、负载能力、精度等因素。
2. 传感器选型与布置：传感器用于获取机械手的状态信息，包括位置传感器、力传感器、速度传感器等。
选型时需要考虑传感器的精度、可靠性以及抗干扰能力。
布置时需要根据机械手的实际结构进行合理布置，以确保能够准确获取机械手的状态信息。
3. PLC控制器选型：PLC控制器是整个系统的核心部件，选型时需要考虑到控制器的处理速度、内存大小、I/O口数量等因素。
同时，还需要考虑到控制器的可靠性以及与上位机的通信能力。
4. 电源与接线设计：为了保证系统的稳定运行，需要设计合理的电源与接线方案。
电源应采用稳定可靠的电源，接线应采用抗干扰能力强的电缆，并合理布置接线位置，以减少电磁干扰对系统的影响。
四、软件设计1. 编程语言选择：PLC编程语言主要包括梯形图、指令表、结构化控制语言等。
在选择编程语言时，需要考虑到编程的便捷性、可读性以及系统的运行效率。
基于PLC控制的气动机械手的实验设计
阀 从 而 实 现 空 行程 快 速 移 动 。 根 据 机 械 手 使用工况， 垂 直 和 水平 方 向气 缸 选 用Ｆ ｅ Ｓ ｔ ｏ 标 准 气缸 ＤＮＣ 一３ ２ — ５ ０ ０ －ｐ Ｐ Ｖ— Ａ和 无 杆
气 缸 ＤＧＣ一３ ２ —４ ００ 一Ｇ—ＰＰＶ—Ａ—ＺＵ Ｂ一
伸 出一真 空 发 生一垂直 气 缸 缩 回一步 进 电机 正 转 一垂 直 气 缸伸 出一 真 空 破 坏 一垂直 气缸
达 到专 业 课 程 教 学 要求 ， 灵活 运 用 ２ 基 于Ｐ Ｌ Ｃ控 制 的 气 动 机 械 手 的 实验 似 方 案 ，
设 计
本 试 验 台 设 计 提 供 了气 动 机 械 手 从需 求分析、 设 计、 制 造 和 调 试 等 一 系列 设 计过
程， 结 合 学 生 的专 业 学 习阶 段和 知 识 掌 握
发 出控 制 信号 使 电磁 阀９ ＤＴ 失电， 换 向 阀转 需 输 出１ ６ ０ ０ 个脉 冲， 旋 转 运 动 处 于 工 作 行
到中位， 其 常 闭 中位 机 能 使 活 塞 杆 保 持 位 程 时， Ｐ Ｌ ｃ采用 多 段管 线 的脉 冲 输 出方 式 ， 运动 更加 平 稳 ， 避 免 失步 。 １ ． ３ Ｐ Ｌ Ｃ 控 制单 元的 设 计 气动 机 械 手 有 自动 和 手 动 控 制 方 式 ， 自动 工作 分 单 周 期 和 连 续 循 环 控 制 ， 在 任 意方 式工 作过 程 中 设 有 紧急停止 键 ， 并可 按 键 自动复位 ， 针 对 机 械 手 的周期 运 动 ， 编 写
６ ３
Ｑ：
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｊ ｎ ｎ ｏ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｈ ｅ ｒ ａ ｌ ｄ
基于PLC的气动机械手控制系统设计
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。
PLC气动机械手控制系统编程与实现
教案课程名称PLC控制系统编程与实现学时4序号11授课班级日期任课教师课题气动机械手控制系统编程与实现教学目标专业能力：1.会运用“子程序调用指令”来设计气动机械手控制系统梯形图程序。
2．学会分析系统控制要求及分配I/O点，能正确识气动机械手控制系统的梯形图和线路图。
3.学会使用编程软件输入梯形图，阅读指令表。
4.能正确编制、输入和传输气动机械手控制PLC程序。
5.能通独立完成气动机械手控制电路的安装与调试。
关键能力：1.能够向大家介绍简单的原理性知识，锻炼良好的表达能力。
2.能互相配合，具有团队协作能力。
3.能养成很好的自学与自我管理的能力。
应用性知识目标：1.熟练掌握并行序列顺序控制继电器指令的应用。
2.掌握跳转、循环、子程序调用的应用。
3.熟练模拟运行并调试。
训练项目任务1．试设计气动机械手PLC控制电路；并要求具有短路保护和过载保护的功能。
2．安装与调试气动机械手PLC控制电路。
教学媒体准备1．PLC实训装置。
2．多媒体教学设备、教学课件、视频教学资料。
3．实训记录单。
教学过程教学时间分配表:序号任务教学方式时间分配（分钟）1并行序列顺序控制继电器指令的介绍教授、演示40 2拓展知识教授、演示153项目任务分析根据任务工单自学、教师指导40 4编制PLC程序学生自行编制405安装于调试学生演示、教师讲评456实践考核根据成绩评分标准考核过程考核，在实践过程中进行一、基本知识1.跳转指令（跳转开始指令JMPn和跳转标号指令LBLn）跳转指令的功能是根据不同的逻辑条件，有选择地执行不同的程序。
利用跳转指令，可以使程序结构更加灵活，减少扫描时间，从而加快系统的响应速度。
执行跳转指令需要用两条指令配合使用，跳转开始指令JMPn和跳转标号指令LBLn，其中n是标号地址，n的取值范围为0～255的字型类型。
使用跳转指令需要注意以下几点：①由于跳转指令具有选择程序段的功能，在同一程序且位于因跳转而不会被同时执行的两段程序中的同一线圈不被视为双线圈，双线圈指在同一程序中，出现对同一线圈的不同逻辑处理现象，这在编程中是不允许的。
基于PLC的气动机械手控制系统设计
第3期（总第411期）2024年3月农业技术与装备AGRICULTURAL TECHNOLOGY&EQUIPMENT No.3基于PLC的气动机械手控制系统设计朱静（江苏省靖江中等专业学校，江苏靖江214500）摘要在工业领域中，气动机械手是很重要的设备，随着科技发展气动机械手有了越来越先进的控制系统。
以PLC的气动机械手控制系统设计为研究内容，分析了PLC气动机械手控制系统的需求，从PLC技术原理出发，设计了气动机械手控制系统，旨在为我国的工业领域发展提供有力支持。
关键词PLC；气动机械手；控制系统中图分类号TP241文献标志码A doi:10.3969/j.issn.1673-887X.2024.03.009Design of Pneumatic Manipulator Control System Based on PLCZhu Jing(Jiangsu Jingjiang Secondary Specialized School,Jingjiang214500,Jiangsu,China)Abstract：In the industrial field,pneumatic manipulator is a very important equipment,with the development of science and technol‐ogy,pneumatic manipulator has more and more advanced control system.Based on the design of PLC pneumatic manipulator control system,this paper analyzed the demand of PLC pneumatic manipulator control system,and designed the pneumatic manipulator con‐trol system from the principle of PLC technology,in order to provide strong support for the development of China's industrial field. Key words：PLC;pneumatic robotic arm;control system气动机械手依靠气压转动完成机械手操作，寿命长，结构简单、动作可靠迅速，在工业领域中较常见。
基于PLC控制及气动驱动的工业机械手的设计与实现
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。
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基于PLC控制及气动驱动的工业机械手的设计与实现
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。
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。
对于本次设计的机械手需要实现在上下料时实现手臂的升降、收缩和回转运动，所以采用圆柱坐标。
为了弥补升降运动行程比较小的缺点，故增加手臂摆动结构，即增加了一个手臂上下摆动的自由度。
这样，手臂有四个自由度，包括手臂的上下升降、左右回转、前后伸缩，上下摆动，若将立柱的横向移动包含在内，手臂有5个自由度；手腕有左右回转和左右摆动两个自由度，手指有开闭运动和上下摆动两个自由度。
整个系统共有九个自由度）。
2.结构方案设计
（1）手指。
考虑机械手的通用性，故把手指结构设计成可更换性，比如棒料可以用夹持式手部夹取，板料则要用气流负压式吸盘吸取。
用1个汽缸控制开闭，1个电动机控制上下摆动。
（2）手腕。
考虑机械手的通用性，且被抓取的工件是水平放置的，手腕设计成回转结构，由2个回转电动机来驱动手腕进行回转运动和左右摆动。
（3）手臂。
根据抓取工件的要求，机械手的手臂设有五个自由度，包括手臂的上下升降、左右回转、前后伸缩，上下摆动以及立柱的横向移动。
手臂的回转和升降是由立柱来实现的，立柱的横向移动也就是手臂的横移、手臂的各种运动都是由5个汽缸或电动机来驱动实现的。
3.驱动方案设计
机械手的驱动采用气动驱动方式。
气压传动系统的反应比较灵敏，动作比较迅速，阻力产生的损失较小，泄漏也比较小，成本低（参见图3）。
图3 气压传动系统工作原理图
气源由空气压缩机（排气压力大于0.4～0.6MPa）通过快换接头进入储气罐，经分水过滤器、调压阀、油雾器，进入并联气路上的电磁阀，以控制机械手动作。
各执行机构调速，凡是能采用排气口节流方式的，都在电磁阀的排气口安装节流阻尼螺钉进行调速，这种方法的特点是结构简单，效果尚好。
手臂伸缩汽缸在接近汽缸处安装两个快速排气阀，可以加快启动速度，也可调节全程的速度。
升降汽缸采用进气节流的单向节流阀以调节手臂上升速度。
由于手臂可自重下降，其速度调节仍采用在电磁阀排气口安装节流阻尼螺钉来完成，气液传送器汽缸侧的排气节流，可用来调整回转液压缓冲器的背压大小。
为简化气路，减少电磁阀的数量，各工作汽缸的缓冲均采用液压缓冲器。
这样可以省去电磁阀和切
换调节阀或行程节流阀的气路阻尼元件。
4.控制方式选择
为了增强机械手的通用性，同时采用点位控制，我们采用可编程控制器（PLC）来控制机械手的运动（参见图4）。
我们只需要改变PLC程序，就可以改变机械手的动作流程，使用起来非常方便。
（1）PLC的结构（参见图5）。
PLC是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，一般由中央处理器、编程器、系统存储器、用户存储器和电源组成。
中央处理单元（CPU）是PLC的控制中枢。
它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据，检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。
（2）系统输入/输出分布表见表1，电磁阀和系统输出对应表见表2。
（3）电路的总体设计。
由于篇幅的关系，笔者仅列出含5个主要自由度（手臂的左右回转、手臂的伸缩、手臂的升降、手指的夹紧、手腕回转）的电路设计，并以此来进行PLC编程，回路设计见图6。
图6 系统实现功能示意图
（4）机械手的程序设计。
自动线的输送动作由步进电动机带动实现间隔输送，实现设计要求的输送状况。
其工作的过程是：机械手首先处于初始位置，然后经过一系列的动作将断续传送带上的工件拿走，此时传送带上的光电检测开关检测到工件被取走。
然后传送带开始转动，当检测到下一个工件时传送带停止转动等待机械手来取工件，只要机械手取走工件，传送带就开始转动，这样设计是为了节省工作时间从而不会出现机械手等待传送带的时间。
对程序的要求如下：①首先启动机械手。
机械手自动复位，处于初始位置。
②在机械手工作前要对其进行设备的检测。
即机械手空运行一次，而且机械手的每一个动作都有相应的定时器进行监控，若超出规定的运行时间则认为是设备出现故障。
③机械手设有急停按钮（一般情况下是不被允许使用）只有出现紧急情况时才允许按此按钮。
按下此按钮将切断储气罐与各汽缸的联系，将被切断各汽缸处于无动力状态。