显像管搬运机械手课程设计.doc
搬运机械手的设计文档
毕业设计（论文）标题：搬运机械手的设计学生姓名：蔡蔺系部：自动控制系专业：机电班级：机电1084指导教师：沈涛主要符号表N F 手指夹紧力 ND 弹簧中径 mm1D 弹簧内径 mm2D弹簧外径 mm C弹簧旋绕比 n弹簧有效圈数 M转动缸的回转力矩 N m ⋅ ρ偏重力臂 mm M 偏偏重力矩 N m ⋅ t螺钉间距 mm 0Q F螺钉承受的拉力 N Q F工作载荷 N 's Q F预紧力 Nφ启转动缸起动角 度 ω 转动缸转动角速度 rad s1 绪论1.1前言格式错误重新排版机械手。
机械手是模仿着人手的部分动作，用于再现人手的的功能的技术装置称为[]1按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。
在工业生产中应用工业机械手。
的机械手被称为[]2工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程。
机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。
工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。
工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。
他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。
机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。
机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它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；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。
因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。
尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。
搬运机械手设计
专业课程设计说明书ﻬ目录第1章课题规划ﻩ错误!未定义书签。
1、1 课题背景分析 ......................................................... 错误!未定义书签。
1、２设计任务书ﻩ错误!未定义书签。
第２章功能分析 ..................................................................... 错误!未定义书签。
2、1 设计任务功能分析 ................................................. 错误!未定义书签。
2、1、1 总功能提炼 ............................................... 错误!未定义书签。
2、１、2 功能分解ﻩ错误!未定义书签。
2、１、３功能结构分析及功能结构图绘制ﻩ错误!未定义书签。
2、2 本章小结ﻩ错误!未定义书签。
第３章系统原理方案设计 ..................................................... 错误!未定义书签。
3、1功能单元求解ﻩ错误!未定义书签。
3、1、1分功能求解 ............................................. 错误!未定义书签。
3、1、2 系统原理方案综合求解ﻩ错误!未定义书签。
３、１、３方案优化及评价 ............................... 错误!未定义书签。
3、２本章小结ﻩ错误!未定义书签。
第4章总体设计 ................................................................... 错误!未定义书签。
4、1 系统总体结构草图 ................................................. 错误!未定义书签。
机械手搬运控制设计(DOC)
信息与电气工程学院课程设计说明书（2015 /2016学年第二学期）课程名称： PLC程序设计题目：机械手搬运控制设计专业班级：电气工程及其自动化学生姓名：学号：指导教师：设计周数： 2周设计成绩：2016年 7 月 7 日目录1、课程设计目的 (2)2、原始数据及主要任务 (2)3、技术要求 (2)4、课程设计正文 (2)4.1系统分析 (2)4.2总体设计 (3)4.2.1I/O端口地址配 (3)4.2.2程序流程图 (4)4.2.3PLC源程序 (5)5、程序调试 (10)6、课程设计心得 (10)7、参考文献 (12)1、课程设计的目的1.正确的掌握设计方法和设计思想，根据给定的题目，确定整体设计方案；2.运用所学专业知识进行正确的计算，巩固和提高所学的专业知识；3.根据给定的设计题目正确绘制梯形图；4.培养学生独立思考，分析问题、解决问题的能力和创新能力。
2、原始数据及主要任务当工件被送到机械手下方后，机械手将向下运动，然后锁紧夹爪，当工件被夹住后，机械手上升，到达上端后，手臂向右旋转180°。
当到达右侧后夹爪向下并释放工件，然后上升，最后机械手臂向左摆动、复位，并发出信号，将控制权交给下一单元。
根据任务进行合理的硬件设计并编程，同时利用实验室的现有设备进行系统的模拟实验，对课程设计进行总结，撰写课程设计报告。
3、技术要求3.1机械夹爪上下运动。
3.2机械夹爪锁紧后将有信号产生。
3.3机械手臂左右摆动（180度）。
3.4只有当机械手臂下降到低端时才能作开合动作。
3.5完成动作后，发出信号给下一单元。
3.6课程设计报告书写规范、文字通顺、图表清晰、数据完整、结论明确。
4、课程设计正文4.1系统分析当工件被送到机械手下方后，机械手将向下运动，然后锁紧夹爪，当工件被夹紧后，机械手上升，到达上端后，手臂右旋转180度。
当到达右侧后机械手向下并释放工件，然后上升，最后机械手向左摆动，复位，并发出信号，将控制权交给下一单元。
搬运机械手PLC控制系统课程设计
中北大学课程设计说明书学生姓名：学号：学院：机械与动力工程学院专业：机械电子工程题目：搬运机械手PLC控制系统设计指导教师：赵俊生职称: 副教授原霞职称:副教授2013年 12月 30日中北大学课程设计任务书2013/2014 学年第一学期学院：机械与动力工程学院专业：机械电子工程学生姓名：学号：课程设计题目：搬运机械手PLC控制系统设计起迄日期：2013年12月30日～2014年1月10日课程设计地点：瑞学楼指导教师：赵俊生原霞负责人：赵俊生下达任务书日期: 2013年 12月30日．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文实物样品等〕：电气控制原理设计（原理图）；完成现场器件与PLC内部等效继电器地址编号对照表；目录1 搬运机械手的发展及PLC的选择 (1)2 搬运机械手的总体设计 (2)2.1 设计内容与要求 (2)2.2 控制系统硬件设备配置 (3)2.2.1 电动机控制线路设计 (3)2.2.2 PLC控制系统设计 (3)2.3 控制系统软件设计 (4)2.3.1 机械手功能流程图 (4)2.3.2 梯形图 (5)2.3.3 PLC指令编写程序 (9)3 设计小结 (10)1 搬运机械手的发展及PLC的选择随着现代工业自动化的普及和发展，搬运机械手的应用也逐渐普及，机械手是一种能模拟人的手臂的部分动作，根据给定的规定动作顺序、轨迹来完成工件抓取和搬运的自动化装置。
搬运机械手的应用可以大大提高生产过程中的自动化程度可以更好地节约能源和提高运输设备或产品的效率、降低了劳动力和其他搬运方式的限制和不足以满足现代经济的发展要求。
该控制系一以可编程控制器为核心由两个电磁阀控制的液压钢来实现机械手的上升下降运动及夹紧工件的动作，两个转速不同的电动机分别通过两线圈控制电动机的正反转。
其动作过程包括：下降、夹紧、上升、前进、延时、下降、放松、上升、后退；其操作方式包括：回原位、手动、单步、连续；来满足生产中的各种操作要求。
搬运式机械手课程设计
搬运式机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握搬运式机械手的基本结构、工作原理及功能特点；2. 了解搬运式机械手在工业生产中的应用场景及其优势；3. 掌握与搬运式机械手相关的安全操作规范及维护保养知识。
技能目标：1. 培养学生能够运用所学知识分析、解决实际生产中搬运式机械手的使用问题；2. 提高学生动手操作搬运式机械手进行简单搬运任务的能力；3. 培养学生具备一定的团队协作和沟通能力，能够就搬运式机械手的使用进行有效交流。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械工程及自动化领域的兴趣，激发他们探索科学技术的热情；2. 培养学生具备安全生产意识，尊重生命，关爱环境；3. 引导学生树立正确的价值观，认识到科技发展对社会生产力的推动作用。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，结合理论知识与实际操作，培养学生具备一定的工程实践能力。
学生特点：学生处于初中年级，具有一定的物理知识和动手能力，好奇心强，善于观察和思考。
教学要求：注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，注重培养学生的动手操作能力和团队协作能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 搬运式机械手基本结构：介绍机械手的组成部分，如机械臂、执行器、传感器等，结合教材相关章节，分析各部分的功能和相互关系。
2. 工作原理：讲解搬运式机械手的工作原理，包括动力传递、控制系统、执行任务的过程等，结合实例进行说明。
3. 应用场景：介绍搬运式机械手在工业生产、物流仓储等领域的应用，列举具体案例，分析其优势。
4. 安全操作规范：讲解搬运式机械手的安全操作要求，包括操作前的检查、操作过程中的注意事项、紧急情况处理等，结合教材相关章节进行阐述。
5. 维护保养：介绍搬运式机械手的日常维护保养方法，如润滑、清洁、检查零部件等，以保证机械手的正常运行。
6. 实践操作：安排学生进行搬运式机械手的实际操作，包括简单的搬运任务和模拟生产场景，培养学生的动手能力。
课程设计机械手
课程设计机械手一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械手的结构组成及其工作原理，理解其应用场景。
2. 使学生了解并掌握机械手的基本动作控制方法，如抓取、搬运等。
3. 帮助学生了解机械手在工业生产、日常生活等领域的实际应用。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识对机械手进行设计与创新的能力。
2. 提高学生运用编程软件对机械手进行动作编程与控制的能力。
3. 培养学生团队协作、沟通表达的能力，能就机械手的设计与应用进行讨论。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械手及其相关技术的兴趣，激发学生探索未知、创新实践的欲望。
2. 培养学生关注社会发展，认识到机械手在现代社会中的重要作用，增强学生的社会责任感。
3. 引导学生树立正确的价值观，认识到技术进步对社会生产力的推动作用。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在使学生在掌握基础知识的基础上，提高实践操作能力，培养创新思维和团队协作精神。
通过本课程的学习，学生能够具备以下具体学习成果：1. 能够描述机械手的结构、工作原理及应用场景。
2. 能够运用编程软件对机械手进行基本动作编程与控制。
3. 能够参与团队讨论，就机械手的设计与应用提出自己的观点和建议。
4. 能够关注机械手技术的发展，认识到其在社会生产中的价值。
二、教学内容根据课程目标，本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 机械手的结构组成与工作原理- 介绍机械手的各个组成部分，如机械臂、执行器、传感器等。
- 分析机械手的工作原理，包括驱动方式、控制系统等。
2. 机械手的动作控制方法- 讲解机械手的基本动作，如抓取、搬运、旋转等。
- 探讨不同动作的控制方法，如编程控制、传感器控制等。
3. 机械手的实际应用- 分析机械手在工业生产、医疗、家庭等领域的应用案例。
- 讨论机械手在实际应用中存在的问题及解决方案。
4. 机械手设计与创新- 引导学生了解机械手设计的基本原则，如结构优化、功能需求等。
- 鼓励学生进行机械手创新设计，提出自己的设计方案。
搬运机械手(毕业设计)
4.2 操作面板设计
通过对机械手控制要求分析，其控制面板设计如下：
4.3 I/O点数确定及PLC选型
（1）根据控制要求，需要18个输入点，11个输出 点。
（2）由于此搬运机械手输入点数不多，性能要求 不高，因此选用欧姆龙的CPM2A-40CDR-A小 型可编程控制器，即可满足要求。
4.4 PLC外部接线图设计
• 姓 名：学生 • 专 业：机械设计制造及其自动化 • 指导老师：老师 • 设计时间：2011.4.1——2011.6.10
目录
1、搬运机械手总体结构设计 2、搬运机械手机械结构设计 3、搬运机械手液压系统设计 4、搬运机械手控制系统设计
1、搬运机械手总体结构设计
(1)该机械手采用圆柱坐标型，具有三个自由度，即 手臂的伸长、缩短和整体旋转。
2.5 机械手整体机械结构设计
1.1 手爪及夹紧液压缸设计
本次设计的搬运机械手手爪采用滑槽杠杆式结构，夹紧缸采用单作 用弹簧复位式结构，其结构如下所示：
1. 2 伸缩液压缸设计
伸缩缸可以使搬运机械手伸长或者缩短，其结构如下所示：
1.3 升降液压缸设计
升降缸可以使搬运机械手上升或者下降，其结构如下所示：
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安全在于心细，事故出在麻痹。20.10.2420.10.2403:55:1003:55:10October 24, 2020
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踏实肯干，努力奋斗。2020年10月24日上午3时55分 20.10.2420.10.24
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追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2020年10月24日星期 六上午3时55分 10秒03:55:1020.10.24
•
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年10月 上午3时 55分20.10.2403:55Oc tober 24, 2020
机械手课程设计
机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械手的基本结构、工作原理及功能应用，理解其在工业生产中的重要性。
2. 使学生了解并掌握机械手的编程与控制方法，能运用相关技术进行简单自动化系统的设计与搭建。
3. 帮助学生了解机械手技术的发展趋势及其在现代制造业中的应用。
技能目标：1. 培养学生动手实践能力，能独立完成机械手的组装、调试与编程。
2. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，具备初步的自动化系统设计、搭建与创新能力。
3. 提高学生的团队协作能力，学会在项目中进行有效沟通与分工。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械手技术的兴趣，激发学习热情，树立良好的学习态度。
2. 培养学生勇于探索、积极创新的精神，增强对科学技术的尊重与热爱。
3. 培养学生具备安全意识，遵守实验操作规程，养成良好的工程素养。
课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，注重理论知识与实际应用相结合。
学生特点：学生具备一定的物理、数学基础，对机械、电子技术有一定了解，喜欢动手实践。
教学要求：教师需结合学生特点，采用项目式教学，引导学生主动参与，培养其动手能力、创新能力和团队协作能力。
教学过程中注重理论与实践相结合，关注学生个体差异，提高教学质量。
通过课程学习，使学生达到上述课程目标，为后续相关课程学习及未来职业发展奠定基础。
二、教学内容1. 机械手基础知识：- 机械手的结构组成与功能- 机械手的分类及工作原理- 机械手在工业生产中的应用案例2. 机械手的编程与控制：- 编程语言及编程方法- 控制系统组成与工作原理- 编程实例分析与操作实践3. 机械手的组装与调试：- 机械手组装方法与技巧- 调试步骤及注意事项- 故障分析与排除方法4. 自动化系统设计与搭建：- 设计原则与方法- 系统搭建流程与技巧- 创新设计实践5. 项目实践：- 项目任务书与要求- 团队协作与分工- 项目实施与评价教学内容安排与进度：第一周：机械手基础知识学习第二周：机械手的编程与控制第三周：机械手的组装与调试第四周：自动化系统设计与搭建第五周：项目实践与总结教材章节及内容：第一章：机械手概述第二章：机械手的结构与原理第三章：机械手的编程与控制第四章：机械手的组装与调试第五章：自动化系统设计与应用教学内容根据课程目标和教学大纲，注重理论与实践相结合，以项目式教学引导学生主动参与，培养学生的动手能力、创新能力和团队协作能力。
显像管搬运机械手控制设计
机电传动课程设计说明书显像管搬运机械手控制设计姓名叉叉叉班级 081016学号叉叉叉专业机械设计制造及其自动化组别 18组日期成绩指导教师叉叉叉目录前言.......................... (3)摘要 (4)第一部分PLC概述 (6)设计任务书 (13)第二部分显像管搬运机械手中元器件的选择............................... .. (15)控制方案论证及控制过程 (15)端子接线图 (16)显像管搬运机械手顺序功能图 (17)梯形图 (18)指令表............... . (21)总结 (29)参考文献...................... .. (31)前言“机电传动控制”是机械设计制造及其自动化专业的一门专业基础课。
它是研究解决与生产机械的电气传动控制有关的问题,介绍常用控制电路以及控制电路设计,以及可编程控制器的原理和编程等。
可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。
早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。
随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。
但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLCPLC是一种数字控制专用电子计算机，它使用了可编程序存储器储存指令，执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能，并通过模拟和数字输入、输出等组件，控制各种机械或工作程序。
经过30多年的发展，PLC已十分成熟与完善，并开发了模拟量闭环控制功能。
世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制的。
限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。
显像管搬运手课设附录重做图
2.总体设计
2.1 PLC选型
显像管搬运机械手控制需要33个输入，16个输出。
据本课题需要选择CPU (CPU226继电器输出,24输入，16输出）由于集成输入不够，需扩展模块，由此选择扩展模块（EM223 16入24VDC/16出，继电器）。
2.2端子分配图
总有33个输入，16个输出。
端子分配图2.2
图2.2端子分配图
图3.1控制面板图
3.3 顺序功能图设计
根据自动程序编写出顺序功能图，要清楚的知道想完成一个动作需要什么前提，并且知道下一步要执行什么操作，按操作顺序完成顺序功能图。
再循环过程中考虑到所有种可能的情况。
如图3.2所示：。
显像管搬运机械手课程设计
目录前言1 课题的基本要求 (4)2 总体设计 (5)2.1 PLC选型 (5)2.2 I/O点及地址分配 (7)2.3 PLC端子接线 (9)2.4 操作面板示意图 (11)3 PLC程序设计 (12)3.1 设计思想 (12)3.2 显像管搬运机械手顺序功能图 (13)3.3 PLC梯形图 (15)3.3.1自动梯形图 (15)3.3.2复位梯形图 (25)3.3.3手动梯形图 (26)4 程序调试说明............. (28)结束语 (29)参考文献 (30)前言1、PLC的概念可编程控制器（Programmable Controller）是以微处理器为核心，综合了微电子技术，自动化技术，网络通讯技术于一体的通用工业控制装置。
英文缩写为PC或PLC。
它具有体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等一系列优点，特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力，更得到用户的好评。
因而在机械、能源、化工、交通、电力等领域得到了越来越广泛的应用，成为现代工业控制的三大支柱（PLC,机器人和CAD/CAM）。
2、PLC的特点（1）可靠性高，抗干扰能力强PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少到继电器控制系统的1/10~1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。
(2)硬件配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已经标准化、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。
(3)PLC的安装接线方便，一般用接线端子连接外部接线。
(4)PLC有较强的带负载能力，可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器可以用于各种规模的工业控制场合。
除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。
近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。
显像管搬运机械手控制设计.
目录前言 (1)1. 课程设计的任务和要求 (3)1.1 设计题目：显像管搬运机械手控制设计 (3)1.2 设计内容： (3)1.3 设计要求： (4)2. 总体设计 (4)2.1 PLC选型 (4)2.2 PLC端子分配 (4)2.2.1 显像管搬运机械手I/O点及地址分配 (4)2.2.2 开关按钮设计 (6)2.2.3 端子接线图 (7)3. PLC程序设计 (8)3.1 设计思想 (8)3.2 PLC顺序功能图设计 (9)3.2.1 自动控制顺序功能图 (9)3.2.2 复位控制顺序功能图 (11)3.3 PLC梯形图设计 (12)3.4 PLC指令 (19)结束语 (22)参考文献 (23)前言“机电传动控制”是机械设计制造及其自动化专业的一门专业基础课。
它是研究解决与生产机械的电气传动控制有关的问题,介绍常用控制电路以及控制电路设计,以及可编程控制器的原理和编程等。
可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。
早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。
随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。
但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLCPLC是一种数字控制专用电子计算机，它使用了可编程序存储器储存指令，执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能，并通过模拟和数字输入、输出等组件，控制各种机械或工作程序。
经过30多年的发展，PLC已十分成熟与完善，并开发了模拟量闭环控制功能。
世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制的。
限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。
机械手课程设计.doc
《机电系统》课程设计说明书课程设计任务书姓名班级学号设计题目简易型机械手的设计设计任务：（1）方案论证；在其基础上进行机械手的总体设计，并绘制总体布局图。
（2）驱动系统设计：根据机械手的特点，选用舍党的驱动方式，根据总体设计要求进行电机选型。
进行电机选型相关计算。
进行驱动系统零部件的选型和设计。
绘制驱动系统布局图。
（3）控制系统设计：确定机械手的控制方式并进行控制系统的控制与编程。
绘制控制系统布局图。
（4）传感与测试系统设计：进行控制与驱动系统的传感与测试系统的设计。
（5）机械本体设计：进行机械本体零部件设计，绘制总体和零件图。
设计工作量:（1）设计说明书一份（2）CAD图纸5张（3）文档整理排版指导教师设计时间2011年1月3日～2011年1月21日目录第1章绪论 (1)1.1机械手概述 (1)1.2机械手的设计目的 (3)1.3机械手的设计内容 (4)1.4机械手的分类及其在生产中的应用 (5)1.5机械手的应用意义 (8)1.6机械手的技术发展方向 (9)第2章设计方案的论证 (10)2.1机械手的总体设计 (10)2.2机械手腰座结构的设计 (12)2.3机械手手臂结构的设计 (14)2.4工业机器人腕部的结构 (16)2.5机械手末端执行器（手爪）的结构设计 (18)2.6机械手的机械传动机构的设计 (21)2.7机械手驱动系统的设计 (26)2.8机器人手臂的平衡机构设计 (33)第3章理论分析和设计计算 (34)3.1液压传动系统设计计算 (34)3.2电机选型有关参数计算 (43)第4章控制系统的设计 (47)4.1可编程控制器PLC (47)4.2 PLC的选型 (51)4.3机械手的工艺流程 (53)4.4 机械手的PLC控制系统程序 (57)第5章机械手本体设计 (59)5.1 机械手零部件设计 (59)5.2 机械手总成和零件图................................................ . (61)致谢 (62)参考文献 (63)第1章绪论1.1机械手的概述机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。
搬运机械手控制系统设计10.doc
第一章机械手概况1.1搬运机械手的应用简况在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。
在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。
专用机床是大批量生产自动化的有效办法，程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效解决多品种小批量生产自动化的重要办法。
但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。
据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75％是小批量生产；金属加工生产批量中有四分之三在50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5％。
从这里可看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。
机械手可在空间抓放物体，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，广泛应用于柔性自动线。
国内外机械工业、铁路部门中机搬运械手主要应用于以下几方面：1.热加工方面的应用热加工是高温、危险的笨重体力劳动，很久以来就要求实现自动化。
为了提高工作效率，和确保工人的人身安全，尤其对于大件、少量、低速和人力所不能胜任的作业就更需要采用机械手操作。
2.冷加工方面的应用冷加工方面机械手主要用于柴油机配件以及轴类、盘类和箱体类等零件单机加工时的上下料和刀具安装等。
进而在程序控制、数字控制等机床上应用，成为设备的一个组成部分。
最近更在加工生产线、自动线上应用，成为机床、设备上下工序联接的重要于段。
3.拆修装方面拆修装是铁路工业系统繁重体力劳动较多的部门之一，促进了机械手的发展。
目前国内铁路工厂、机务段等部门，已采用机械手拆装三通阀、钩舌、分解制动缸、装卸轴箱、组装轮对、清除石棉等，减轻了劳动强度，提高了拆修装的效率。
近年还研制了一种客车车内喷漆通用机械手，可用以对客车内部进行连续喷漆，以改善劳动条件，提高喷漆的质量和效率。
近些年，随着计算机技术、电子技术以及传感技术等在机械手中越来越多的应用，工业机械手已经成为工业生产中提高劳动生产率的重要因素。
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目录前言1 课题的基本要求 (4)2 总体设计 (5)2.1 PLC选型 (5)2.2 I/O点及地址分配 (7)2.3 PLC端子接线 (9)2.4 操作面板示意图 (11)3 PLC程序设计 (12)3.1 设计思想 (12)3.2 显像管搬运机械手顺序功能图 (13)3.3 PLC梯形图 (15)3.3.1自动梯形图 (15)3.3.2复位梯形图 (25)3.3.3手动梯形图 (26)4 程序调试说明............. (28)结束语 (29)参考文献 (30)前言1、PLC的概念可编程控制器（Programmable Controller）是以微处理器为核心，综合了微电子技术，自动化技术，网络通讯技术于一体的通用工业控制装置。
英文缩写为PC或PLC。
它具有体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等一系列优点，特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力，更得到用户的好评。
因而在机械、能源、化工、交通、电力等领域得到了越来越广泛的应用，成为现代工业控制的三大支柱（PLC,机器人和CAD/CAM）。
2、PLC的特点（1）可靠性高，抗干扰能力强PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少到继电器控制系统的1/10~1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。
(2)硬件配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已经标准化、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。
(3)PLC的安装接线方便，一般用接线端子连接外部接线。
(4)PLC有较强的带负载能力，可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器可以用于各种规模的工业控制场合。
除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。
近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。
加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
(5)易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。
它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。
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。
为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
(6)系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。
这种编程方法很有规律，很容易掌握。
对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。
更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。
这很适合多品种、小批量的生产场合。
(7)体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/2~1/10。
它的重量小于150g，功耗仅数瓦。
由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。
3PLC应用领域(1) 用于顺序控制顺序控制是根据有关输入开关量的当前与历史的状况，产生所要求的开关量输出，以使系统能按一定顺序工作。
这是系统工作最基本的控制。
(2) 用于过程控制过程控制要用到模拟量。
模拟量一般是指连续变化的量，如电流、电压、温度、压力等物理量。
过程控制的目的就是，根据有关模拟量的当前与历史的输入状况，产生所要求的开关量、或模拟量输出，以使系统工作参数能按一定要求工作。
是连续生产过程最常用的控制，过程控制的类型很多。
(3) 用于运动控制运动控制主要指，对工作对象的位置、速度及加速度所作的控制。
可以是单坐标，即控制对象作直线运动；也可是多坐标的，控制对象的平面、立体，以至于角度变换等运动PLC也已具备处理脉冲量的能力。
(4)用于信息控制信息控制也称数据处理，是指数据采集、存储、检索、变换、传输及数表处理等。
随着技术的发展，PLC不仅可用作系统的工作控制，还可用作系统的信息控制。
(5) 用于远程控制远程控制是指，对系统的远程部分的行为及其效果实施检测与控制。
4 PLC应用于机械手控制近年来，可编程控制器由于其优良的控制性能，极高的可靠性，在各行各业中的应用日益广泛普及。
为此，各高校的电气自动化、电气工程、供用电技术、机电一体化等相关专业相继开设了有关可编程控制器原理及应用的课程。
高等工科院校的培养目标的首要任务是培养具有创新精神和实践能力的各类技术人才，这种人才培养目标的实现必须有一定的实践教学环节。
学生通过实践教学环节的训练与锻炼，才能在实践中不断巩固和加深理论知识，提高独立工作能力和创新能力。
实训是各种实践性环节的综合训练，是工程实用技能的训练。
可编程控制器应用技术是先进的自动化控制技术，是亟待掌握的实用技术，对于这样一门应用性广、实践性强的专业课，必须通过各种形式的实训环节，构筑实践环境，强化工程意识，提高应用能力。
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。
机械手是由PLC输出三路来分别驱动左右移动、上下升降和手部的夹紧放松。
工业机械手模型可在空间按固定动作抓放单个物体，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业。
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。
它可在空间抓、放、搬运物体等，动作灵活多样，广泛应用在工业生产和其他领域内。
应用PLC控制机械手能实现各种规定的工序动作，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。
本文以西门子S7-200 CPU226的PLC为基础，介绍PLC在机械手搬运控制中的应用，并给出了详细的PLC程序设计过程。
该程序已在工业机械手中获得了广泛应用，具有稳定、可靠的性能。
1 课题的基本控制要求题目：显像管搬运机械手控制设计搬运机械手包括：摆动缸、燕尾缸、下臂缸、吸盘升降缸、钳口合龙缸、吸盘、回转电机。
每个汽缸的双向动作都有限位检测开关。
控制流程如下图所示。
其中“摆动到清洗机”动作执行，除了图中的前提条件外，还有“清洗机到位”的附加条件。
1) 按停止按钮，完成当前循环后再停。
2）按复位按钮，立即返回原位停止。
3）要求可以实现手动、单周期、连续控制。
控制要求如图1.1所示。
图1.1 显像管搬运机械手工作循环流程图2.3 PLC端子接线PLC基本配置有基本单元自身构成，电源、CPU、存储器、I/O系统都集成在一个单元内，该单元叫做基本单元。
基本单元接线如图2.1所示。
图2.1 基本单元接线图由于显像管搬运机械手的控制需要33个输入，16个输出，基本单元的控制点数不符合需要，所以需要选择扩展单元，选择的扩展模块为EM223 16入 24VDC /16出,继电器，接线图如图2.2所示。
图2.2 EM223扩展模块接线图2.4 操作面板示意图工作方式选择开关3个位置分别对应3种工作方式，操作面板上的旋钮是控制手动、单周期、连续，而左下部的15个按钮是手动按钮。
出现紧急情况时用“紧急停车”按钮断开负载电源，具体控制如图2.3。
图2.3控制面板示意图3 PLC程序设计3.1设计思想机械手的控制要求和运行过程比较复杂，在这基础上我的设计思想是将一个复杂的控制过程分解为若干个工作状态，弄清楚各工作的工作细节（状态功能、转移条件和转移方向）再根据总的控制顺序要求，将这些工作状态联系起来，就构成了这个程序设计的主要路线。
选择控制方案的时候，可用子程序和自动顺序控制，我选择了自动顺序控制，在设计过程中，最开始的思想是用单独的一个网络程序来控制单周期和连续，但是在设计过程中，不断的发现，最终改用一个网络程序来控制单周期和连续。
在这个课题中，有多种不同的工况，对本课题要求的机械手控制要求我按以下几.4种工况设置：（1）手动工作1）调试工作（手动要求）：利用按钮对机械手每一动作单独进行控制。
例如，按“下降”按钮，机械手下降；按“上升”按钮，机械手上升。
2）回原位：因为机械手在自动工况下必须从原点开始安工序工作。
如果机械手因某种原因不在原点位置，可用手动使机械手置于原点位置（机械手在下面和左边，且钳口处于打开状态，摆动缸处于前位置）（2）自动工作1）单周期工作：按下启动按钮，从原点开始，机械手按工序自动完成一个周期的动作，返回原点后停止。
2）连续工作按下启动按钮，机械手从原点开始安工序自动反复连续循环工作，直到按下停止按钮或者复位按钮，机械手自动停机；所以在设计中，设计了一个“启保停回路”来判断有没有按停止按钮或者复位按钮。
3.2 显像管搬运机械手顺序功能图机械手的控制要求和运行过程比较复杂，将控制过程分解为若干个工作状态，各工作有自己的的工作细节，也有总的控制顺序要求，将这些工作状态联系起来，就构成了这个程序设计的主要路线，也就是顺序功能图，它可以明确的表达机械手执行动作的过程，具体如图3.1。
图3.1 顺序功能图3.3 PLC梯形图3.3.1自动程序梯形图按启动按钮I0.0，如果同时选择的是连续档位I2.0,将一个周期完成后会自动开始下一个周期的循环，如果只按启动按钮I0.0，不按连续按钮I2.0，那么只会完成一个周期的动作。
具体程序控制如图3.2。
图3.2 自动程序的梯形图3.3.2复位控制梯形图按动复位按钮I0.2,停止一切操作，同时接通Q1.4吸盘上升和摆动复位Q1.1,回转复位Q1.3、下臂下放Q0.4,燕尾缩回Q0.1到原点，具体控制程序如图3.3.图3.3 复位控制程序梯形图3.3.3手动梯形图当选择手动档位I1.6，每一步都是由手动按钮开关控制显像管搬运机械手的每一个动作，具体控制程序如图3.4图3.4手动控制梯形图4程序调试说明在设计好程序以后，总是出现写入的错误，比如“长开”写成“长闭”，I0.3写成I3.0,还会出现把定时器的时间“20”写成“200”，所以在设计好程序以后，我们需要逐步的仔细检查，并改写写入是出现的错误，在实验室模拟调试，实际的输入信号可以用开关和按钮来实现，各输出量的通／断状态用PLC上有关的发光二极管来显示，报警也可以在上面模拟。