教学型可编程数字控制机械手设计
基于PLC的机械手控制设计
基于PLC的机械手控制设计基于PLC的机械手控制设计，是一种智能化的机械手控制方法，它利用PLC 控制器进行逻辑控制，使机械手能够自主地完成多种工作任务。
本文将介绍本方法的具体实现过程，包括机械结构设计、PLC程序设计以及控制算法设计。
一、机械结构设计机械结构是机械手的核心，合理的机械结构设计将为实现机械手的自主运动提供必要的保障。
机械手一般由控制系统、机械部分和执行机构三部分组成。
机械部分一般包含基座和移动结构，执行机构包括手臂和手指。
这里我们以一款三轴机械手为例进行介绍。
1. 机械手构造机械手采用了一种比较简单的三轴结构，主要有三个关节——一个旋转关节和两个平移关节。
机械手的底座固定在工作台上，三个关节通过模拟伺服电机的方式进行控制。
2. 机械手控制器机械手采用PLC控制器进行逻辑控制，PLC控制器由三个部分组成：输入接口、中央处理器和输出接口。
输入接口用于读取传感器信号，输出接口用于控制执行机构，中央处理器则用于控制机械手的运动。
二、PLC程序设计机械手的PLC程序设计主要分为四个部分：程序初始化、数据采集、运动控制和异常处理。
1.程序初始化机械手程序初始化主要包括程序开头的自诊断和状态检测，并根据检测结果自动执行不同的控制程序。
自诊断可以避免因器件故障等原因引起的机械手操作异常。
2.数据采集机械手需要收集外部环境数据和操作数据。
外部环境数据包括工作物品的坐标、大小、形状等信息，操作数据包括机械手应该执行的命令。
在采集数据时，机械手需要通过传感器或外部设备接口实现。
3.运动控制机械手的运动控制分为机械手移位运动和执行机构运动两个部分。
机械手移位运动需要根据采集到的工作物品信息以及执行机构的操作命令来控制机械手的运动轨迹。
执行机构运动控制则是将机械手的控制信号转换为电机运动信号。
4.异常处理机械手运动过程中可能会出现异常情况，例如碰撞、误差等，需要通过对异常情况的处理来保证机械手的安全和可靠性。
教学型可编程数字控制机械手设计
教学型可编程数字控制机械手设计作者：崔小松肖建章来源：《职业·下旬》2009年第08期目前,机器人已经广泛应用于各个领域,其中工业机器人在现代化工业国家正在得到越来越广泛的应用,各种类型的工业机器人不断进入市场,这要求有更多掌握机器人技术的人员,能够正确操作和使用机器人。
为了适应这一社会需求,开发模拟工业机器人系统的实验教学系统就成为紧迫需要。
而作为机器人技术、计算机技术及机电一体化技术教育的教学工具,对人才培养和高新技术的推广应用有着重要的意义。
目前市场上所提供的教学型机器人或机械手一般价格在十几万元左右,且不具开放性,即用户只能高端应用而无法根据需要进行多层次开发。
因此,研制一种低成本开放性的机械手应用于机电一体化教学实验是非常必要的。
本文以工业自动化应用中最广泛的装配机械手为教学实验系统的开发目标,以四个自由度机械手为例,研究在PLC 控制下实现手动及自动等多种工作方式,为学习机电一体化技术提供一种理想的教学实验装置。
一、系统结构设计教学型机械手实验系统作为一种工业机器人系统的模拟系统,首先要在总体结构和控制功能上最大限度地反映实用工业机器人样机的主要特征,如机电一体化的系统构成方式等,同时能做到结构简单,操作方便。
根据此设计理念开发的可编程数字控制机械手由人机界面、机械部分和电气部分三部分组成。
整个系统结构框图如图1所示。
图1 系统结构图1.机械部分机械部分有两个直线运动轴,即X、Y轴,两个旋转方向,即底座与抓手。
X直线轴采用步进电机与梯形螺纹丝杆直接连接;Y直线轴采用伺服电机与梯形螺纹丝杆直接连接;抓手的旋转用步进电机与汽缸直接连接;底座的旋转用步进电机通过1:1同步带轮传动。
另外加上回零、限位及其他附件组成。
抓手直接装到汽缸上,选用不同类型的抓手可以实现移动不同产品的功能。
机械部分如图2所示。
2.电气部分电气控制部分采用西门子S7-200 PLC控制三个步进驱动器和一个伺服驱动器,再由驱动器分别控制三台步进电机和一台伺服电机实现机械手直线移动和旋转动作。
plc机械手课程设计
plc 机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理，掌握其操作方法和应用场景。
2. 学生能够描述机械手的基本结构、功能和工作原理。
3. 学生掌握PLC与机械手联动的编程方法，能够实现基本的运动控制。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的PLC控制机械手程序，实现指定动作。
2. 学生能够分析并解决PLC控制机械手过程中遇到的问题。
3. 学生通过实践操作，提高动手能力，培养团队协作和沟通能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对PLC和机械手产生兴趣，增强对自动化技术的认识和好奇心。
2. 学生在学习过程中，培养认真负责、严谨细致的工作态度。
3. 学生能够认识到PLC机械手在工业生产中的应用价值，增强对现代工业的认识。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论教学和实际操作，使学生掌握PLC机械手的应用。
学生特点：学生具备一定的电工电子基础和编程能力，对新鲜事物充满好奇，喜欢动手实践。
教学要求：教师需结合理论教学和实际操作，注重培养学生的动手能力和团队协作能力，提高学生对PLC机械手应用的认识。
在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。
二、教学内容1. PLC基本原理：介绍PLC的定义、功能、组成和应用场景，结合教材相关章节，使学生理解PLC在自动化控制中的重要作用。
2. 机械手基本结构和工作原理：讲解机械手的类型、结构、功能以及工作原理，使学生掌握机械手的基本知识。
3. PLC与机械手联动编程：学习PLC编程语言，掌握基本指令，结合教材实例，使学生能够实现机械手的运动控制。
4. 实践操作：安排学生分组进行PLC机械手的编程与调试，包括以下内容：a. 编写简单的PLC程序，实现机械手的运动控制；b. 分析并解决实际操作过程中遇到的问题；c. 团队协作，共同完成指定任务。
5. 教学内容安排与进度：a. PLC基本原理（1课时）；b. 机械手基本结构和工作原理（1课时）；c. PLC与机械手联动编程（2课时）；d. 实践操作（4课时）。
PLC机械手课程设计
运动轨迹的控制算法和实现
运动轨迹的仿真和优化
仿真软件：选择合适的仿真软件进行轨迹仿真 轨迹规划：根据机械手的运动需求，规划合适的运动轨迹 优化方法：采用优化算法对运动轨迹进行优化，提高运动效率和稳定性 仿真结果：通过仿真软件对优化后的运动轨迹进行仿真，验证其可行性和效果
Part Five
机械手操作流程和 控制程序编写
Function Block
Diagram等
编程步骤：编 写程序、编译、 下载到PLC、
调试
编程技巧：使 用子程序、模 块化编程、优
化程序结构
编程注意事项： 避免死循环、 注意数据溢出、 确保程序安全
PLC控制系统的调试和测试
硬件检查：确 保所有硬件设
备正常工作
软件检查：确 保所有软件程
序正常运行
THANKS
汇报人：
机械手的工作原理和控制方式
机械手由执行机构、驱动机构和控制系统组成
执行机构包括手部、手腕、手臂和基座等
驱动机构包括电动机、液压缸、气缸等
控制系统包括PLC、传感器、执行器等
工作原理：通过PLC控制驱动机构，实现机械手的运动和 操作
控制方式：PLC控制、手动控制、自动控制等
Part Three
评价与反馈：对学生的学习情况进行评价， 收集学生的反馈意见，对课程设计进行改 进和完善。
Part Two
PLC机械手的基本 结构和原理
机械手的组成和功能
机械手由执行机构、驱动机构和控制系统组成 执行机构：负责完成抓取、搬运等动作 驱动机构：提供动力，使执行机构完成动作 控制系统：接收指令，控制驱动机构和执行机构完成预定动作 功能：实现自动化生产，提高生产效率，降低劳动强度，保证产品质量
机械手plc课程设计
机械手plc课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械手PLC的基本原理和结构组成，理解其工作过程。
2. 使学生了解并掌握PLC编程的基本方法和技巧，能运用所学知识进行简单的程序编写。
3. 让学生掌握机械手PLC控制系统的调试和故障排除方法。
技能目标：1. 培养学生运用PLC进行自动化设备控制的能力，提高实际操作技能。
2. 培养学生具备分析机械手PLC控制系统故障的能力，并能提出合理的解决方案。
3. 培养学生团队协作能力，通过小组合作完成课程设计任务。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对自动化技术的兴趣，培养其探索精神和创新意识。
2. 培养学生严谨的学习态度，注重实践操作与理论知识的结合。
3. 增强学生的环保意识，了解机械手PLC在工业生产中的应用价值。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为实践性较强的课程，以培养学生的动手能力和实际操作技能为主。
学生处于中等职业教育阶段，具有一定的理论基础和动手能力，但缺乏实际工程经验。
教学要求注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，提高其解决实际问题的能力。
课程目标分解：1. 掌握机械手PLC基本原理和结构组成，理解工作过程。
2. 学会PLC编程方法和技巧，能进行简单程序编写。
3. 掌握调试和故障排除方法，具备实际操作能力。
4. 能运用所学知识解决实际问题，具备团队协作能力。
5. 增强学生对自动化技术的兴趣，培养创新意识和严谨的学习态度。
二、教学内容1. 机械手PLC原理与结构- PLC工作原理- 机械手结构组成- 机械手与PLC的连接方式2. PLC编程基础- 编程语言及指令系统- 程序结构及编程方法- 实例解析与操作练习3. 机械手PLC控制系统设计- 控制需求分析- PLC选型与I/O分配- 程序设计及仿真测试4. 调试与故障排除- 系统调试方法- 常见故障分析与排除- 实际操作演练5. 课程设计实践- 小组合作完成课程设计任务- 确定设计主题与要求- 撰写设计报告与展示教学大纲安排：第一周：机械手PLC原理与结构学习第二周：PLC编程基础学习第三周：机械手PLC控制系统设计第四周：调试与故障排除第五周：课程设计实践与展示教学内容关联教材章节：1. 机械手PLC原理与结构：教材第1章2. PLC编程基础：教材第2章3. 机械手PLC控制系统设计：教材第3章4. 调试与故障排除：教材第4章5. 课程设计实践：结合全书内容进行综合实践教学内容确保科学性和系统性，注重理论与实践相结合，通过实例解析、操作练习和课程设计实践，使学生掌握机械手PLC的相关知识和技能。
plc机械手课程设计
plc 机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理和功能，掌握其与机械手控制系统之间的关联。
2. 学生能够描述机械手的基本结构，了解其工作原理及在自动化生产中的应用。
3. 学生掌握PLC编程的基本步骤，能够运用PLC实现对机械手运动的控制。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立设计并实现一个简单的PLC机械手控制程序。
2. 学生通过小组合作，培养团队协作能力和问题解决能力，完成一个综合性的PLC机械手控制项目。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对自动化技术及PLC机械手控制系统的兴趣，激发探索精神和创新意识。
2. 学生在学习过程中，认识到科技对社会发展的作用，增强社会责任感和使命感。
3. 学生通过实践活动，体验团队合作的重要性，培养良好的沟通能力和团队协作精神。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，注重理论联系实际，以PLC机械手控制系统为载体，培养学生的实际操作能力和创新思维。
学生特点：学生为高中生，具有一定的物理、数学基础和逻辑思维能力，对新技术和新事物充满好奇心。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，引导他们通过小组合作、实践操作等方式，掌握PLC机械手控制技术。
同时，关注学生的情感态度价值观的培养，提高他们的综合素质。
在教学过程中，将课程目标分解为具体可衡量的学习成果，以便进行教学设计和评估。
二、教学内容1. PLC基本原理与功能：包括PLC的定义、发展历程、工作原理、主要性能指标等，关联教材第3章。
2. 机械手结构与工作原理：介绍机械手的类型、结构组成、运动控制原理，关联教材第4章。
3. PLC编程基础：讲解PLC编程语言（梯形图、指令表等）、编程软件的使用、基本编程指令，关联教材第5章。
4. PLC与机械手的连接与控制：分析PLC与机械手之间的接口设计、信号传输、控制策略，关联教材第6章。
5. 实践项目：设计一个简单的PLC机械手控制程序，包括程序设计、调试与优化，关联教材第7章。
机械手模型设计及制作论文
摘要科学发展观为我国工程技术的发展开辟了广阔道路，而机械手作为一种高科技自动化生产设备，已经广泛应用于国民经济的各个领域，这就对我们的教育培训部门提出了新的要求。
因此，为了适应社会发展的形势，在现有技术基础上设计一台教学型机械手有着深远的科教意义。
本课题设计的教学型搬运机械手，主要包括机械手的总体方案设计、机械手的机械结构设计以及驱动、控制系统设计等，实现了机械手手部的四自由度运动：手臂的升降、伸缩和手腕、手臂的回转。
设计中分析了教学型机械手的功能要求和现实意义，通过气压缸来实现手臂的升降和伸缩，采用回转气压缸来实现手腕和手臂的回转。
设计的机械手结构简单、便于操作，在单片机的控制下完成预期的动作，能给学生以直观的印象，达到教学演示的目的。
关键词: 机械手；气动装置；四自由度；控制系统AbstractScientific concept of development of engineering technology has opened up a broad road, while the robot as a high-tech automated production equipment, has been widely used in various fields of national economy, which the education and training sector of our proposed new requirements. Therefore, in order to adapt to the situation of social development, based on existing technology to design a teaching type robot science has far-reaching significance.The subject of design for teaching handling robots, mainly consists of robot's overall design, robot mechanical structure design, as well as drive, control system design, implementation of the manipulator hands of four degrees of freedom: the arm movements, stretching and wrist, arm, rotary. The design of the teaching function of mechanical hand requirements and practical significance, achieved by pneumatic cylinders push the arm movements and stretching,rotary pneumatic cylinders used to achieve arm and wrist rotation.Manipulator design simple, easy to operate, under the control of the MCU to complete the desired action, giving the students a visual impression, to achieve the purpose of teaching demonstration.Keywords: Manipulator；Pneumatic device；Four Degrees of Freedom；The control system目录1 绪论 (1)1.1 机械手概述 (1)1.2 机械手的组成和分类 (1)1.2.1 机械手的组成 (1)1.2.2 机械手的分类 (4)1.3 国内外发展状况 (5)1.4课题研究的主要内容 (6)1.5教学用机械手的功能要求及现实意义 (6)1.5.1 教学用机械手的功能要求 (6)1.5.2 教学用机械手的现实意义 (6)2 机械手的设计方案 (7)2.1 机械手的座标型式与自由度 (7)2.1.1 机械手的坐标型式 (7)2.1.2 机械手的自由度 (8)2.2 机械手的手部结构方案设计 (8)2.3 机械手的主要参数 (10)2.4 机械手的技术参数列表 (11)3 机械手机械系统设计 (12)3.1 手部结构设计 (12)3.1.1 设计时考虑的几个问题 (12)3.1.2手爪夹持装置的机构选型 (12)3.1.3 手部夹紧气缸的设计 (13)3.2手腕结构设计 (17)3.2.1 手腕的自由度 (18)3.2.2 手腕的驱动力矩的计算 (18)3.3手臂结构设计 (22)3.3.1手臂伸缩与手腕回转部分 (22)3.3.2手臂升降和回转部分 (24)3.3.3手臂升降气缸的设计 (24)3.3.4手臂回转缸体的设计 (27)4 机械手气压系统的设计 (29)4.1气压传动系统工作原理图 (29)4.2气动元件介绍 (29)5 机械手控制系统设计 (33)5.1 控制系统的结构分类 (33)5.2 控制方式 (33)5.3机械手的控制 (34)6 结论与展望 (36)致谢 (37)参考文献 (38)1 绪论1.1 机械手概述机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。
机械手课程设计
目录前言 (2)第一章绪论 (3)1.1 课题背景与现实意义 (3)1.2 PLC概况及在机械手中的应用 (4)1.3 本文的主要工作 (6)第二章搬运机械手总体设计方案 (6)2.1 搬运机械手结构及其动作 (6)2.2 机械手的控制过程 (7)2.3 机械手的控制要求 (7)第三章搬运机械手硬件系统设 (8)3.1 机械手的结构 (8)3.2 电气控制的设计 (9)3.3 操作面板及动作说明 (10)3.4 I/O分配 (11)第四章搬运机械手的软件系统设计 (12)第五章结论 (15)谢辞 (15)参考文献 (17)机械手控制程序前言机械手：mechanical hand，也被称为自动手，auto hand能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。
它可代替人的繁重劳动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，广泛应用于机械制造冶金部门。
机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。
手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。
运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。
运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。
为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。
自由度是机械手设计的关键参数越多、自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。
机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。
机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。
有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。
基于PLC的教学型气动机械手控制系统设计
基于PLC的教学型气动机械手控制系统设计【摘要】本文介绍了基于PLC的教学型气动机械手控制系统设计。
在探讨了研究背景、研究意义和研究目的。
在详细介绍了教学型气动机械手的概述，PLC在气动机械手控制中的应用，教学型气动机械手控制系统设计原理，硬件设计和软件设计。
结论部分总结了设计成果，指出存在问题和展望未来研究方向。
本文的研究可以为教学型气动机械手控制系统设计提供参考，具有一定的实际应用价值。
【关键词】PLC、教学型气动机械手、控制系统设计、硬件设计、软件设计、研究背景、研究意义、研究目的、应用、设计成果总结、存在问题、展望、未来研究方向。
1. 引言1.1 研究背景目前对于基于PLC的教学型气动机械手控制系统设计的研究还比较有限，存在着一定的研究空白。
本研究旨在通过对教学型气动机械手的控制系统进行设计和优化，探讨如何更好地利用PLC技术实现对气动机械手的精准控制。
该研究也将探讨如何将基于PLC的气动机械手控制系统应用于教学实践中，提高学生对自动化控制技术的理解和应用能力。
通过本研究的实施，将为教学型气动机械手的控制系统设计提供新的思路和方法，具有一定的理论和实践意义。
1.2 研究意义教学型气动机械手是现代教育领域中非常重要的一种教学工具，它结合了气动控制技术和机械手操控技术，具有直观、生动的特点，能够帮助学生更好地理解和掌握相关课程知识。
而基于PLC的教学型气动机械手控制系统设计，将PLC技术与气动控制技术相结合，实现了机械手的自动控制，极大地提高了教学效率和教学质量。
研究基于PLC的教学型气动机械手控制系统设计具有重要的意义。
这种控制系统可以帮助学生更好地理解自动控制原理和技术，培养学生的实际动手能力和创新意识，提高他们的综合素质。
这种系统可以提高教师的教学效率，使教学内容更加直观生动，激发学生学习的积极性。
研究基于PLC的教学型气动机械手控制系统设计还可以促进气动控制技术和自动控制技术的发展和应用，为相关领域的发展提供技术支持和人才培养。
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。
plc机械手臂课程设计
plc机械手臂课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理和功能，掌握PLC在机械手臂控制中的应用。
2. 学生能够掌握机械手臂的运动学原理，了解不同类型的机械手臂及其特点。
3. 学生能够描述并解释PLC编程中常用的逻辑指令和程序设计方法。
技能目标：1. 学生能够运用PLC编程软件进行简单的机械手臂控制程序编写和调试。
2. 学生能够运用所学的知识，设计并实现一个简单的机械手臂动作流程。
3. 学生能够运用问题解决策略，分析和优化机械手臂控制程序，提高其稳定性和效率。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对自动化技术及PLC机械手臂控制的兴趣，增强对工程技术领域的认识。
2. 学生在学习过程中，培养合作意识、创新思维和实践能力，提高解决问题的自信心。
3. 学生能够认识到PLC机械手臂在现代制造业中的重要性，理解其在提高生产效率、降低劳动强度等方面的价值。
课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，结合理论知识与动手实践，注重培养学生的实际操作能力和创新思维。
学生特点：学生处于高年级阶段，具备一定的物理、数学基础和逻辑思维能力，对新技术和新知识有较高的好奇心和求知欲。
教学要求：教师需引导学生将理论知识与实践操作相结合，鼓励学生主动探索、合作交流，关注学生的学习过程，注重培养学生的动手能力、问题解决能力和综合素养。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程的学习打下坚实基础。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. PLC基础知识：- PLC的组成、工作原理和性能指标- PLC编程语言：指令系统、逻辑表达式和程序结构- PLC在工业自动化中的应用案例2. 机械手臂基本原理：- 机械手臂的结构、分类及其运动学基础- 机械手臂的运动规划和路径设计- 机械手臂的控制原理及方法3. PLC控制机械手臂实践：- PLC编程软件的使用方法- 机械手臂控制程序编写、调试与优化- 实际操作：设计并实现一个简单的机械手臂动作流程教学内容安排与进度：第一课时：PLC基础知识学习，了解PLC的组成、工作原理和性能指标，熟悉PLC编程语言。
可编程控制器课程设计 机械手控制.
摘要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, 使机械手技术快速发展, 其中气动机械手系统由于其介质来源简便以及不污染环境、组件价格低廉、维修方便和系统安全可靠等特点, 已渗透到工业领域的各个部门, 在工业发展中占有重要地位。
本文讲述的气动机械手有气控机械手、XY 轴丝杠组、转盘机构、旋转基座等机械部分组成。
主要作用是完成机械部件的搬运工作, 能放置在各种不同的生产线或物流流水线中, 使零件搬运、货物运输更快捷、便利。
机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、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化生产设备。
本次设计采用德国西门子公司生产的 S7-300/400系列可编程控制器对机械手进行运动控制, 根据机械手的运动规律:左/右、上/下、夹/松等进行软件编程。
本设计中 PLC 实现的功能有:开关量的逻辑控制、运动控制、现场数据采集处理、位置控制等。
此次机械手的 PLC 控制设计包括:机械手传送工件系统、输入和输出点分配表、原理接线图、操作系统、机械手传送系统梯形图、指令语句表。
首先, 机械手传送工件系统通过示意图阐述了其作用是将工件从A点传递到 B 点。
机械手的升降和左右移行作分别由两个具有双线圈的两位电磁阀驱动液压缸来完成, 机械手的夹紧、松开的动作由只有一个线圈的两位电磁阀驱动的液压缸完成。
机械手的工作臂都设有下、上限位和右、左限位的位置开关 SQ1、 SQ2和SQ3、 SQ4,夹持装置不带限位开关,它是通过一定的延时来表示其夹持动作的完成。
机械手在最上面、最左边的状态为机械手的原位。
这里还说明了操作面板上各旋钮、按钮的作用。
其次,输入和输出点分配表指出此次设计选用 S7-300PLC ,系统共有 14个输入设备和 5个输出设备分别占用 PLC 的 14个输入点和 5个输出点。
五关节教程机械手——说明书
基于PLC的五轴教学机械手设计摘要本毕业设计要求学生掌握机械手或工业机械手的结构及工作原理，设计一关节型五轴教学用机械人的控制系统。
整个设计以控制为主，结构设计可参考同类机械人。
机械人共有五个关节动作和一个抓手动作，使用五个步进电机分别控制五个关节的动作，抓手的抓物动作由气阀控制。
控制箱部分由电源、可编程控制器、步进电机驱动模块及相应的按钮组成，具有手动和自动控制功能。
所设计机械人可进行简单机械手模拟控制的实验。
主要任务包括机械手总体设计、型式选择、机械手的I/O配置、设计机械手的流程图、设计机械手的梯形图、编制机械手的语句表、选择传感器等元件及设计系统图。
关键词：教学机械手，五自由度，步进电机，气阀控制，PLCPLC-based teaching of five-axismanipulator designAbstractDesign requirements of the graduate students to master the structureand working principle of manipulator or industrial robot , design acontrol system of the five-axis teaching type robot. The whole design isbase on control system.structural design can refer to the same robot. There are five robot joint action and a handle movement, the movement offive joints were controlled by five separate stepper motor , the grasping movements were controlled by the valve. Control box in part by the power supply, programmable controller, stepper motor drive module and the corresponding button of the function with manual and automatic control. Designed robot manipulator can be simple analog control experiment.The main tasks include robot design, type selection, the robot I /O configuration, the flow chart of robot design, the ladder diagram ofrobot design,the STL of robot design , select the design of sensor components and systems.Keywords: Teaching manipulator，Five degrees of freedom，Stepping Motor，Valve control, PLC目录绪论 (1)第一章机械手的总体设计 (3)1.1运动设计要求 (3)1.2驱动系统的选择 (3)1.3教学型五关节机械手机构简图 (3)第二章气动机械手的气缸设计 (5)2.1基座及连杆的结构 (5)2.1.1基座的结构 (5)2.1.2大臂的结构 (6)2.1.3小臂的结构 62.1.4手腕的结构72.2机械手手部的设计 (8)2.2.1根据课程选择手部类型 (8)2.2.2手部的设计 (8)2.3机械手的驱动与转动 (10)2.3.1手臂部分的传动方案 (11)2.3.2手指驱动缸的设计和选定 (14)第三章机械手的控制系统设计 (19)3.1步进电机控制系统的设计 (19)3.1.1PLC对步进电机的控制 (19)3.1.2脉冲分配器的选择 (20)3.1.3功率放大电路的设计 (22)3.2气动部分控制系统的设计 (23)3.2.1气动系统的介绍 (24)3.2.2气动系统的分类253.2.3气动控制方式253.2.4装置的技术要求273.2.5控制方式的选择273.2.6气动回路的设计273.2.7传感器的选择33 第四章机械手PLC程序设计 (37)4.1PLC概述 (37)4.2输入和输出点分配表 (37)4.3PLC软件程序 (39)4.3.1 PLC 梯形图 (39)4.3.2 PLC 语句表 (43)4.3.3机械手控制面板 (45)参考文献 (46)绪论一、机械手的研究现状热加工是高温、危险的笨重体力劳动，很久以来就要求实现自动化。
基于PLC控制的教学型旋盖气动机械手设计
中图分 类 号 ： Ｈ ３ 文献 标识 码 ： 文 章编 号 ：００４ ５ （０ ０ ０ － ５ －３ Ｔ １８ Ｂ １０ －８ ８ ２ １ ） ３０ １ ０ ０
１ 前 言
９
气动技 术 是 实 现 现 代 传 送 和 控 制 的关 键 技 术 之
一
，
随着 Ｐ Ｃ技术 、 Ｌ 传感 器技 术 、 电子技 术 和现 代 控 微
２１ ０ ０年 第 ３期
液 压 与 气动
５ １
基 于 Ｐ Ｃ控 制 的教 学 型 旋 盖 气 动 机 械 手 设 计 Ｌ
刘 丽 华
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ａ ｈ ｎ ｒ ｕ ｏ ｖｎ ｉ ｎ ｐ ｌｔ ｒ Ｂａ ｅ ｎ ＰＬ ｓｇ ｆＴｅ ｃ ｉ ｇ Ｃｉｃ ｍｖ ｌｉ ｇ Ｌ ｄ Ｍａ ｉ ｕ ａ ｏ ｓ ｄ ｏ Ｃ
２ １ 气 动 机 械 手 总体 设 计 ．
本设计 的机械手 是 一 种 直 角坐 标 式 机械 手 ， 执 其 行装 置是 气缸 ， 气控 制 用 Ｆ ：－８ ／ Ｔ系列 Ｐ Ｃ 电 Ｘ ４ ＭＲ Ｍ Ｌ 控制 。本设 计 总体布 置在一 个下 面带 滑轮 的可移 动 台 架上 ， 机械 装置 与 电气 控 制 系统 分 离 。为 便 于 学 生训
制技术 的发 展 ， Ｐ Ｃ实现 的气 动 控制 使 控 制 系统 简 用 Ｌ
单 明了 ， 促使 气 动技 术 的应 用 领 域 越来 越 广 泛 。气 动 机械手 则是气 动技 术 在现 代 工 业 中 的典 型 应 用 ， 成 也
为机 电一体化 专业课 程 的经典 案例 。为便 于机 电一 体
气接 头 。支架 下 方 放 置 电 源 、 电器 、 Ｌ 、 气 压 缩 继 ＰＣ空
机等 。把 Ｐ Ｃ的输 入 输 出端 子 用 电气 接 头 引到 支 架 Ｌ
s7-200 plc机械手编程
s7-200 plc机械手编程
1. 了解机械手
机械手是由控制系统、机械机构和执行机构组成的自动化机器人，广泛应用于制造、包装、装配和物流等领域，能够完成高速、高精度和高效率的操作。
2. PLC编程
PLC（可编程逻辑控制器）是一种数字电子设备，可以编程控制各种机械设备的操作，具有高可靠性、高抗干扰性和高稳定性等优点。
S7-200是西门子公司生产的一款小型PLC，可以实现多种功能，如数据处理、模拟控制和数字控制等，是控制机械手操作的理想选择。
4. 机械手的运动控制
机械手通常由关节、臂、手和手指等部分组成，需要进行多种运动控制，如旋转、抬升、伸缩和夹紧等操作，可以通过PLC编程实现。
5. 机械手编程的步骤
（1）确定机械手需要完成的动作，如抓取、移动和放置等。
（2）设计机械手的运动路径和速度，考虑到机械手的质量、惯性和稳定性等因素。
（3）编写PLC程序，包括输入输出的设置、程序流程的控制和机械手动作的指令等。
（4）调试PLC程序，根据现场实际情况进行修改和优化。
（5）运行机械手，进行操作测试和性能评估。
6. 实例
（1）机械手抓取物品并移动到指定位置：
Step1：打开机械手夹紧器，准备抓取物品。
Step2：机械手旋转到物品所在位置，调整夹紧器到合适位置。
（2）机械手装配零件：
Step5：机械手通过伸缩和旋转等操作将零件拧紧。
Step6：机械手移动到下一个装配位置，继续装配工作。
7. 总结
PLC编程是机械手自动化操作的重要手段，需要根据不同的应用场景进行设计和优化，提高机械手的操作效率和精度，为工业制造和物流管理等领域提供更好的服务。
219433908_基于PLC_多自由度智能移动机械手教学设备的设计制作
Internet Application互联网+应用基于PLC 多自由度智能移动机械手 教学设备的设计制作摘要：本文对基于PLC 控制的多自由度机械手教学设备进行设计研究。
该教学设备由可移动基座、腰部、前臂、后臂、手腕、夹持器、PLC 控制部分组成。
该教学设备可实现移动、夹持等功能演示。
关键词：设计原则；PLC 控制；多自由度；移动机械手；教学设备本课题提到的机械手设计制作的实质就是将工业机器人机械手进行小型化设计，使学生通过设计制作的整个过程完成教学任务，并把设计制作好的机械手用于其他课程作为教学设备。
可移动机械手的设计、制作、组装、设计控制过程可用于机器人技术专业课程及实践课程的教学任务。
本教学设备所设计机械手在外观上具有类似人的手臂的形状，在使用上也具有和人手一样的作用，比如能够完成招手、握持等动作。
目标是设计一款可移动、质量轻、运动平稳且灵活的机械手教学设备。
一、设计准则[1]（一）安全性设计原则本课题设计的机械手教学设备在教学任务中制作完成，作品要求能用在其他课程上教学。
机械手整体机械结构上的安全性是最重要的必须放在设计首位。
具体要求是符合机械设计安全准则、电子电路安全、操作使用安全等多个方面。
（二）可靠性设计原则作为教学设备运行必须可靠。
设计的机械手臂运行过程中不发生异响、抖动、不能出现未能按照指令完成指定动作等情况；电子电路系统要可靠耐用，不存在安全隐患；在人机交互过程中，不能危及操作者。
（三）合理性设计原则机械臂整体结构设计符合工程力学、材料力学、常用机构特点、传动原理、连接特性等课程内容。
机械臂设计要求考虑到教学需要拆装的特点，结构简单合理，以便在教学时能够辅助课程内容。
（四）轻量化设计原则第一是从材料上着手，根据机械手特性、要完成的功能及加工要求选择材料。
在满足性价比的前提下选取刚度高密度小的材料，如塑料、木材、PVC 等轻质材料，或者铝合金等。
第二是从结构上考虑，在确保机械手臂既能很好地拆装组合，又能运转良好且运动性能满足教学要求的前提下，结构构件尽可能少，整体尽可能轻，这就要求进行轻量优化设计。
可编程数字控制机械手的设计
可编程数字控制机械手的设计摘要：自动控制在现代生产生活中发挥着越来越重要的作用，机械手在自动控制领域占有重要的地位。
本文试着将我校研制的可编程数字控制机械手阐述清楚。
关键词：机械手 PLC 人机界面构造组成：该可编程数字控制机械手〔以下简称机械手〕由机械局部和电气局部两局部组成。
机械局部有两个直线运动轴即*、Y轴，两个旋转方向即底座、抓手。
两个直线轴采用步进电机与梯形螺纹丝杆直接连接；抓手的旋转用步进电机直接与气缸直接连接；底座的旋转用步进电机通过1：1同步带轮传动。
另外加上回零、限位及其它组成。
抓手直接装到气缸上，选用不同的抓手可以实现不同的功能。
电气局部采用西门子S-200 PLC控制四个步进驱动器,再由驱动器分别控制四个步进电机实现机械手直线移动和旋转动作。
各个轴的控制数据由人机界面〔也叫触摸屏〕输入。
编辑功能也有人机界面编辑，参数的写入也通过人机界面。
人机界面和PLC通过通讯线实现数据的交换。
控制信号由PLC发出。
抓手的夹紧、松开通过PLC控制气缸来实现。
该机械手可以通过更换抓手夹具实现移动不同形状和大小的产品，并且可以在生产线与其他的设备一起实现生产线的自动控制。
机械局部和电气柜如下列图所示：机械局部电气局部〔一〕电气局部〔二〕系统接线：该机械手外部接AC220V电压，通过三个开关电源分别为PLC、步进驱动器、气动系统和步进接口供电。
DC24V给PLC和步进驱动器和气动系统供电，DC5V为步进接口供电。
具体连接如下列图：I/O分配：该机械手使用西门子S7-200作为控制器，使用**易优人机界面作为数据和控制信号的输入和信息的显示。
加强了人和机械手的交流，相比其它的控制方式有较大的改良。
并且简化了PLC外围的接线和节省了输入。
由于使用人机界面，所以运用了很多辅助继电器作为信号传递中间元件。
因为本机械手能对有效位置内任意位置编辑，因此要处理很多的数据，所以使用了很多的数据存放器。
具体元件分配如下表：PLC输入分配PLC输出分配29 M5.5 超程解除编程原理：该机械手为完全可编程机械手，在有效行程内，可以对机械手的四个动作任意编程。
PLC机械手臂课程设计原稿(word文档良心出品)
气动机械手控制系统1 课程设计的任务与要求1.1 课程设计的任务1.熟悉三菱FX2N PLC的机构及使用。
2.掌握相关的PLC的编程操作并实现所要求的功能。
3.具备PLC的硬件设计。
4.熟悉PLC仿真软件的操作和仿真。
通过本次论文，进一步加强自己对机械手和PLC的认识，以及它们在生活中广泛应用。
1.2 课程设计的要求气动机械手动作示意图如下图所示，气动机械手的功能是将工件从A点搬运到B 点，控制要求为：（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，必须驱动反向的线圈才能反向运动；（2）上升、下降的电磁阀线圈分别为MB2、MB1；右行、左行的电磁阀线圈为MB3、MB4；（3）机械手的夹钳由单线圈电磁阀MB5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2s实现；（5）机械手下降、上升、右行、左行的限位由行程开关BG1、BG2、BG3、BG4来实现。
图1 气动机械手动作示意图2气动机械手控制系统设计方案制定本设计采用三菱系列PLC设计下图为一个将工件由A处传送到B处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。
当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止。
另外，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。
设备装有上、下限位开关和左、右限位开关，它的工作过程如图所示，有八个动作，即为：原位下降夹紧上升右移左移上升放松下降图2 机械手的动作周期3气动机械手控制系统设计方案实施3.1气动机械手控制系统电路元器件选择为实现设计目的，本设计需用到两台三相电机，4个接触器，4个继电器。
其中M1三相电机控制机械手臂的上下移动（KM1闭合M1电动机正转，机械手臂下降；KM2闭合M1电动机反转，机械手臂上升）；M2三相电机控制机械手臂的左右移动（KM3闭合M2电动机正转，机械手臂右移；KM4闭合M2电动机反转，机械手臂左移）。
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教学型可编程数字控制机械手设计
目前,机器人已经广泛应用于各个领域,其中工业机器人在现代化工业国家正在得到越来越广泛的应用,各种类型的工业机器人不断进入市场,这要求有更多掌握机器人技术的人员,能够正确操作和使用机器人。
为了适应这一社会需求,开发模拟工业机器人系统的实验教学系统就成为紧迫需要。
而作为机器人技术、计算机技术及机电一体化技术教育的教学工具,对人才培养和高新技术的推广应用有着重要的意义。
目前市场上所提供的教学型机器人或机械手一般价格在十几万元左右,且不具开放性,即用户只能高端应用而无法根据需要进行多层次开发。
因此,研制一种低成本开放性的机械手应用于机电一体化教学实验是非常必要的。
本文以工业自动化应用中最广泛的装配机械手为教学实验系统的开发目标,以四个自由度机械手为例,研究在PLC 控制下实现手动及自动等多种工作方式,为学习机电一体化技术提供一种理想的教学实验装置。
一、系统结构设计
教学型机械手实验系统作为一种工业机器人系统的模拟系统,首先要在总体结构和控制功能上最大限度地反映实用工业机器人样机的主要特征,如机电一体化的系统构成方式等,同时能做到结构简单,操作方便。
根据此设计理念开发的可编程数字控制机械手由人机界面、机械部分和电气部分三部分组成。
整个系统结构框图如图1所示。
图1 系统结构图
1.机械部分
机械部分有两个直线运动轴,即X、Y轴,两个旋转方向,即底座与抓手。
X直线轴采用步进电机与梯形螺纹丝杆直接连接;Y直线轴采用伺服电机与梯形螺纹丝杆直接连接;抓手的旋转用步进电机与汽缸直接连接;底座的旋转用步进电机通过1:1同步带轮传动。
另外加上回零、限位及其他附件组成。
抓手直接装到汽缸上,选用不同类型的抓手可以实现移动不同产品的功能。
机械部分如图2所示。
2.电气部分
电气控制部分采用西门子S7-200 PLC控制三个步进驱动器和一个伺服驱动
器,再由驱动器分别控制三台步进电机和一台伺服电机实现机械手直线移动和旋转动作。
各个轴的控制数据由人机界面(触摸屏)输入。
编辑功能也由人机界面编辑,参数的写入也通过人机界面。
人机界面和PLC通过通讯线实现数据的交换。
控制信号由PLC发出,抓手的夹紧、松开通过PLC控制汽缸来实现。
为了实现用一个高速脉冲输出口Q0.0控制四台电机,实际项目中,通过具有16个I/O口的EM223来扩展高速脉冲输出,从而达到控制三台步进电机和一台伺服电机速度的目的。
3.人机界面
本设计采用MT500触摸屏。
该触摸屏具有功能强大的中文编辑软件,轻松完成复杂的人机界面设计;具有手写留言板功能,具有实现三级用户口令保护的功能;具有标准内置的RTC和配方功能,支持一机多屏和一屏多机的系统连接;双通讯口和独立的打印接口(MT506产品不支持打印接口);可为OEM用户的专用控制器开发专门的通讯协议驱动。
人机界面主要是完成对机械手的运行方式的修改、运行参数的设定及修改、运行状况实施现场监控、报警等功能。
二、系统软件设计
1.系统功能概述
本系统软件设计主要完成对机械手的监控及运动方式的设定。
机械手运行状况的监控及运行参数的设定可以由人机界面完成。
PLC主要是将人机界面下达的各种指令对机械手进行控制,并将机械手的运行状态上传到人机界面。
2.PLC控制程序
根据机械手的工作过程要求,确定各动作的先后顺序和相互关系,得出机械手控制流程图。
PLC 控制程序主要有回零方式、手动方式、单步方式、单周方式和自动方式。
另外,为了使机械手始终运行在安全状态下,四个动作的八个方向都有安全限位,并且对各种报警都有报警提示。
为了达到以上控制要求,PLC程序是很复杂的。
我们合理地利用了西门子PLC步进编程的优势,用步进构成整个程序的骨架。
然后对于每个骨架分别用基本指令和功能指令完成预定的动作。
由于该机械手是典型的位置控制方式,所以在程序上多使用功能指令。
这样由步进指令构建整个程序的骨架,再合理的利用功能指令。
使得整个复杂的程序层次分明,更改和调试就变得容易了。
3.人机界面设计
人机界面(触摸屏)的画面在其支持软件上制作,通过软件工具库的工具调用以及相关项的设定或通过宏定义可设计出所需画面。
这些画面从个人电脑传送到触摸屏即可使用,而触摸屏与PLC通过RS-485通信电缆连接可实现信息互通。
在画面的设计调试过程中,也可从触摸屏上传画面到计算机对画面进行修改。
图3为人机界面的一个画面。
三、机械手实验
本实验系统可以满足PLC、气压技术、传感器技术、机电传动等课程的实验要求,开设的实验有:
认识性实验:PLC(西门子S7-200)及其软件、变频器、电动机、减速器、带传动、传感器、机械手、稳压电源、空气压缩机、气压缸、电磁阀等。
应用性实习:逻辑控制、顺序控制、定时控制、计数控制、步进控制等。
设计性实习:机械手控制、步进电机及伺服电机的正反转及调速控制、数码管显示控制、检测剔除控制。
创新性实习:模拟量控制、立体仓库、步进电机控制、伺服电机控制等。
该实验装置系统已研制完成,通过验收,并且经过学生实习,收到了满意的效果。