机械手电气控制系统设计说明
基于PLC机械手控制系统设计
基于PLC机械手控制系统设计工业机械手是一种高科技自动化生产设备，也是工业机器人的一个重要分支。
它通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。
机械手作业的准确性和在各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。
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。
通用机械手是一种能够独立按程序控制实现重复操作的机械手，适用范围比较广。
由于通用机械手能够很快地改变工作程序，适应性较强，因此在不断变换生产品种的中小批量生产中得到了广泛的应用。
机械手的发展得益于其积极作用：一方面，它能够部分代替人工操作；另一方面，它能够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；还能够操作必要的机具进行焊接和装配，从而改善了工人的劳动条件，显著提高了劳动生产率，加快了实现工业生产机械化和自动化的步伐。
因此，机械手受到了很多国家的重视，投入了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，机械手的应用更为广泛。
近年来，在我国也有较快的发展，并取得了一定的效果，受到了机械工业的关注。
机械手是一种能够自动控制并可重新编程以变动的多功能机器，具有多个自由度，可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。
随着工业技术的发展，机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。
但现在，制成了能够独立按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的通用机械手。
本文介绍了机械手的分类和应用，其中第一类是通用机械手，可以根据任务需要编制程序完成各项规定工作。
本项目要求设计的机械手模型也属于这一类，通过设计可以增强对工业机械手的认识，并熟悉掌握PLC技术、位置控制技术、气动技术等工业控制常用的技术。
机械手控制系统的设计步骤包括确定被控系统必须完成的动作和它们之间的关系、分配输入输出设备、设计PLC用户程序、对程序进行调试和修改，最后保存已完成的程序。
搬运机械手电气控制系统设计
目录第1章概述 (1)1.1 PLC简介 (1)1.2机械手概述 (1)1.3 机械手控制系统设计步骤 (2)第2章控制方案论证 (3)2.1 搬运机械手的设计原理 (3)2.2 PLC的选取 (4)第3章控制系统硬件电路设计 (7)3.1传送带A,B主电路图及传送带B的控制电路图 (7)3.2PLC控制面板及接口电路图 (8)第4章控制系统软件设计 (10)4.1控制系统的软件设计原理 (10)4.2梯形图 (12)第5章控制系统调试 (14)5.1 控制系统的调试过程 (14)总结 (15)参考文献 (16)附录 (17)第1章概述1.1PLC简介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。
同时，PLC的功能也不断完善。
随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。
今天的PLC 不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。
通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。
实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。
1.2机械手概述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。
工业机械手是工业机器人的一个重要分支。
它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。
机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。
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。
气动机械手PLC控制系统设计
（一）PLC机械手的原理及流程图——————————————————4
（二）电路中主要元器件的绍———————————————————5
1电器继电器的原理及应用———————————————————5
2电磁阀的工作原理及应用———————————————————5
3)其它接口
若主机单元的I/O数量不够用，可通过I/O扩展接口电缆与I/O扩展单元(不带CPU)相接进行扩充。PLC还常配置连接各种外围设备的接口，可通过电缆实现串行通信、EPROM写入等功能。
4)编程器
编程器作用是将用户编写的程序下载至PLC的用户程序存储器，并利用编程器检查、修改和调试用户程序，监视用户程序的执行过程，显示PLC状态、内部器件及系统的参数等。编程器有简易编程器和图形编程器两种。简易编程器体积小，携带方便，但只能用语句形式进行联机编程，适合小型PLC的编程及现场调试。图形编程器既可用语句形式编程，又可用梯形图编程，同时还能进行脱机编程。
5．机械手开始右旋，状态开关动作，抓紧动作结束，机械手开始下降。
6．机械手下升到下降位置，状态开关动作，下降动作结束，机械手开始后退。
7．机械手右旋到右限位置，状态开关动作，右旋动作结束，机械手开始下降。
8．机械手后退到后退位置，机械手开始放松，一个工作循环过程完毕。
9．机械手的工作方式为：单步。
机械手的动作顺序如下：机械手初始位置是后退、下降、逆时针旋转均到底部，机械手成放松状态。当按下启动按钮后，机械手开始前进，前进到底碰到限位开关，前进动作停止，机械手开始上升，上升到顶端，碰到限位开关，上升动作停止，机械手开始执行顺时针旋转动作，顺时针旋转到底，碰到限位开关，旋转动作停止，机械手开始执行夹紧动作，碰到限位开关，夹紧动作停止，机械手开始执行逆时针旋转，逆时针旋转到底，碰到限位开关，逆时针旋转动作停止，机械手开始下降，下降到底部时，碰到限位开关，下降动作停止，机械手执行后退动作，碰到限位开关，后退停止，机械手放松，此时回到初始位置，一个周期动作完成。根据机械手的动作顺序，可以画出如图2.1所示的流程图：
工业机器人电气控制系统设计分析
工业机器人电气控制系统设计分析摘要：工业机器人主要用于搬运物料，即按照程序要求将特定动作有序完成的一种机械装置。
除了搬运物料以及完成动作这两种功能以外，工业机器人还具有图像识别、语音交互等功能，而且开发人员正致力于其他功能的设计。
工业机器人由四个部分组成：1.检测系统；2.控制系统；3.驱动系统；4.机械系统。
对此，本文围绕工业机器人如何应用电器控制系统这一问题展开了详细论述，以期能够为工业行业创造更高效益。
关键词：工业生产；机器人；电气控制1 工业机器人的起源《罗萨姆的万能机器人》这本著作中最先提出了机器人这一名词。
二战期间，美国为了开发核武器，设计了遥控机械手，这也是世界上首台工业机器人。
早在1954年，乔治.沃尔德相当于可编辑机器人的最先设计者。
约瑟夫·英格伯格享有“工业机器人之父”的称号，他在1959年就成为了Unimation公司的董事，主要从事于工业机器人的生产。
到1961年，通用汽车公司将工业机器人广泛用于汽车零部件的生产当中。
Unimation公司为了扩大工业机器人的推广与应用，通过降低成本价向通用公司出售工业机器人。
Unimation 公司于1967年向瑞典出售了工业机器人，这也是工业机器人在欧洲的首次使用。
到1969年，Unimation公司又将工业机器人远销到日本。
此后，全世界都开始注重工业机器人的研发与推广。
纵观工业机器人的发展历程，可知工业机器人在美国的引领下取得了非凡的成就。
与其他国家相比，日本和欧洲还是比较超前，只是要晚于美国。
2 工业机器人电气控制系统的功能2.1搬运工业机器人的常见动作就是搬运工厂零件或物品。
例如，加工机床将工业机器人取代人工作业进行上下料。
机器人需在头部安装吸附装置或夹持装置，这样才能搬运物品。
一般来说，机器人主要用于夹持气缸，吸附真空吸盘。
为了使气缸动作得到控制，机器人的内部控制系统必须保证开关量信号的输出。
想要使真空吸盘能够产生吸力，也是如此。
基于S7-300的机械手臂自动控制系统说明书
摘要随着自动化生产程度的提高,PLC 在生产控制系统中的应用也越来越广泛。
本设计是基于西门子公司S7-300可编程控制器，设计了机械手臂PLC控制的自动控制系统。
该工艺过程主要是完成对电机的控制。
系统主要由变频器、转台电机、液压泵电机、采样头电机、输送机、破碎机、缩分机、收集器以及控制系统组成。
通过对系统主电路、控制电路设计，给出了机械手臂自动控制系统完整的硬件接线图和流程图。
根据机械手臂的生产工艺要求，设计并使用STEP 7编制了一套适用于该生产工艺的梯形图。
利用Simens公司的Wincc完成了机械手臂的监控界面。
本设计过程中涉及较多的开关量输入输出点，故选用配置灵活的模块式结构PLC 以提高系统的可靠性与处理效率。
关键词： S7-300；机械手臂；自动控制AbstractWith the improvement of automatic production, the PLC application in production control system is also more and more broad. This design based on the Siemens S7-300 programmable controller, PLC controlled robotic arm designed automatic control system. The key is to complete the process of motor control. System mainly consists of inverter, turntable motor, hydraulic pump motor, the sampling hea d and the motor, conveyor, crusher, reduced extension, the collector and the control system.Through the design of system main circuit and control circuit, gives the complete hardware of the control system wiring diagrams and flow charts.According to the mechanical arm's technique of production's request, Design and use STEP 7 for the preparation of a ladder in the production process. Wincc by Simens company completed a mechanical arm monitoring interface.This design involves more switches quantity input output spot, the simulation quantity input output spot, therefore selects input output disposition nimble module type structure PLC to enhance the system the reliability and the processing efficiency.Key Words:S7-300；Mechanical arm；Automatic control目录第一章绪论 (1)1.1设计背景 (1)1.2设计目的 (1)1.3国内外研究现状和趋势 (2)1.4设计原则 (3)第二章系统方案设计 (4)2.1设计依据 (4)2.2各部分功能分述 (5)2.2.1 采样过程 (5)2.2.2 制样过程 (5)2.3控制方案的比较、论证和确定 (5)2.3.1 方案的比较 (5)2.3.2 方案论证及确定 (8)2.4系统结构图 (9)第三章系统硬件设计 (10)3.1设计依据 (10)3.2硬件设计 (10)3.3电动机选型 (14)3.4变频器设计 (15)3.4.1 概述 (15)3.4.2 变频器分类 (15)3.4.3 变频器的组成、工作原理及控制方式 (15)3.4.4 变频器选择 (18)3.5硬件地址配置 (20)3.6控制系统模块选择 (22)3.6.1 设计依据 (22)3.6.2 S7-300系列PLC组成 (23)3.6.3 S7-300PLC特点 (24)3.6.4 模块选择 (24)第四章控制系统软件设计 (32)4.1软件设计分析 (32)4.2系统流程图 (32)4.3STEP7编程过程 (37)4.3.1 建立工程 (37)4.3.2 硬件配置 (37)4.3.3 STEP 7编程 (38)第五章组态画面设计 (40)5.1组态软件概述 (40)5.2WINCC的介绍 (40)5.3画面组态 (40)5.3.1 建立主界面 (40)5.3.2 建立手动控制界面 (41)5.3.3 动作过程 (42)第六章 S7-300与WINCC通讯 (43)总结 (46)参考文献 (47)英文翻译原文 (48)英文翻译译文 (60)致谢 (69)附录 (70)第一章绪论1.1 设计背景机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
机械手电气控制系统设计
机械手电气控制系统设计电气控制系统是机械手的一个重要组成部分，它负责控制机械手的运动、姿态和工作程序等，以实现其预定的操作任务。
本文将结合实例，介绍机械手电气控制系统的设计思路和关键点。
1.设计思路1.1系统可靠性：机械手在工作过程中需要保证高度的可靠性和稳定性，电气控制系统的设计应考虑各种可能的故障，并采取相应的措施进行防护和容错处理。
1.2运动控制精度：机械手的运动需要高度准确的控制，因此电气控制系统应具备足够的精度，以确保机械手能够完成高精度的操作任务。
1.3灵活性和可扩展性：电气控制系统应具备良好的灵活性和可扩展性，能够适应不同的工作环境和任务需求，并能够方便地进行功能扩展和改进。
2.关键点2.1电气控制器选择：根据机械手的规模和需求，选择适当的电气控制器。
常见的选择包括PLC（可编程逻辑控制器）、DSP（数字信号处理器）等。
选择电气控制器时需要考虑其性能、功能、可靠性、扩展性和成本等因素。
2.2传感器选型：机械手的电气控制系统需要各种传感器来获取机械手关节的位置、速度、力矩等信息，以实现准确控制。
选择合适的传感器是电气控制系统设计中的关键环节，常用的传感器包括编码器、加速度计、光电传感器等。
2.3运动控制算法：机械手的运动控制是电气控制系统设计的核心，需要考虑机械手的运动规划、轨迹规划和动力学控制等问题。
常见的运动控制算法包括PID控制、模糊控制、遗传算法等，根据机械手的需求选择合适的算法。
2.4人机界面设计：为了方便操作和监控，机械手的电气控制系统需要设计一个人机界面，可以通过触摸屏、键盘、指示灯等方式实现对机械手的控制和状态显示。
3.实例分析以工业生产线上的机械手电气控制系统设计为例，该机械手需要完成从料盘上取出零件、装配、焊接等任务。
首先，选择PLC作为电气控制器，具备良好的可靠性和扩展性。
接下来，选择编码器作为关节位置传感器，通过读取编码器信号获取关节的实时位置信息。
针对机械手的运动控制，采用PID控制算法实现关节的位置和速度控制。
机械手模型的PLC控制系统设计
机械手模型的PLC控制系统设计摘要:利用S7-300系列PLC对机械手进行控制,详细阐述了系统的主回路和控制回路工作原理以及接线图。
关键词:机械手PLC S7-300 主回路控制回路机械手是随着工业机械化、自动化而发展起来的一种装置,具有结构简单、运动迅速、可靠性高、节能环保的特点,目前已经在各行业得到了广泛应用[1]。
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生产效率,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成本,有着十分重要的意义[2]。
本文中,我们提出了一种简单、可靠的基于S7-300系列的PLC机械手控制系统,实现了物件的取放、上下、左右、旋转过程。
PLC简单易学,相对于C语言易于掌握,对技术人员的要求也一般。
本文介绍的基于德国西门子S7-300系列PLC设计的机械手控制系统。
1 机械手的工作过程开始运行后,机械手如果不在初始位置上,单相异步电动机开始运转(横轴向手抓方向移动,竖轴向上移动),归位后首先横轴电动机工作,横轴前伸;前伸到位后,手爪电动机得电带动手爪转动;当传感器检测到限位磁头时,电动机停止,PLC控制电磁阀动作,手张开;延时一段时间,竖轴电动机工作,竖轴下降;下降到位后,电磁阀复位,手爪夹紧;延时过后,竖轴上升,同时横轴缩回,地盘电动机带动地盘旋转;当横轴、竖轴、地盘都到位后,横轴前伸;到位后手爪旋转,然后竖轴下降,电磁阀动作,手爪张开;延时后竖轴上升复位,然后开始下一周动作。
2 主回路工作原理及接线图本文中总共用到了四台电机,他们分别完成机械手横轴的左右移动,机械手竖轴的上下移动,机械手爪的180度旋转运动,以及机械手立柱的270度旋转运动,在此都选用单相交流异步电动机。
并且由于机械手无论是横轴的运动,竖轴的运动,手爪的旋转以及立柱的旋转都用到了往复运动,因此每台电机都能很好的实现正反转功能。
电机1控制机械手的左/右移动;电机2控制机械手的上/下移动;电机3控制手爪的旋转;电机4控制机械手立柱的旋转。
机械手说明书
--前言机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置。
它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中，以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业，因此获得日益广泛的应用。
机械手一般由执行机构、驱动系统、控制系统及检测装置三大部分组成，智能机械手还具有感觉系统和智能系统。
本篇介绍的是用于物件装卸的机械手的设计，属圆柱坐标式机械手。
本篇根据设计机械手的一般程序，分八步详细地的介绍了用于物件装卸的机械手的设计的过程。
第一章设计任务书一.设计内容：1、机械手机构总体方案设计2、手架的结构设计3、液压、气压或电气系统设计机械手动作要求是：手架能作任何角度的伸缩和转动。
各动作由液压、气压驱动，电磁阀控制。
手架承重不小于10kg。
第二章设计任务分析以及总体方案机械手是一种模仿人手部分动作,按照预先设定的程序、轨迹或其它要求，实现抓取、搬运工件或者操纵工具的自动化装置。
一.机械手设计原则总体设计的任务：包括执行系统、驱动系统、控制系统的设计及参数计算，最后绘出草图。
总体设计后要进行各部件的强度、刚度、驱动力验算。
1、运动设计及确定主要要求手架能作任何角度的伸缩和转动2、驱动方式：液压、气压驱动该机械手是独立的自动化机械装置。
通用性高，机械手结构比较复杂。
手臂可作前后伸缩、上下升降和水平左右摆动三个动作，手臂可以绕Z轴转动360度4）按驱动方式分为联合驱动，电力驱动，液压驱动。
5）按臂力大小来说是中型机械手。
二、机械手分类1.按驱动方式分：液压式、气动式、机械式2.按适用范围分：专用机械手、通用机械手3.按运动轨迹控制方式分：点位控制、连续轨迹控制4.按臂部的运动形式分：直角坐标式、圆柱坐标式、球座坐标式、关节式三.机械手主要组成：机械手主要是由执行系统，驱动系统，控制系统三大部分组成。
1、执行部分执行系统是机械手的机械传动结构部分。
它包括手、手腕、手臂和机座等部件。
机械手说明书完整标准版
SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ课程设计说明书二维机械手，二号黑体学院：农业工程与食品科学学院专业：农业机械化及自动化学生姓名：指导教师：***2011 年7 月1目录第一章绪论································································错误!未定义书签。
1.1设计目的·······························································错误!未定义书签。
基于PLC机械手控制系统设计
基于PLC的机械手控制系统设计摘要：在工业生产流水线传送系统当中，机械手采用圆柱坐标的方式进行空间位移，能够使机械手做好准确定位，机械手具有多个自由度，并且可以用来搬运工件，有效完成在不同环境当中的工作任务，很多生产线可以运用机械手来代替人的繁重体力劳动，实现工厂生产的自动化和机械化，并且在有害的环境下能够有效保护人的生命安全，本文主要对接写手的结构系统进行了简单分析，强调了机械手在工业运行中的重要作用。
关键词：plc；机械手；控制系统中图分类号：tp241 文献标识码：a 文章编号：1001-828x（2012）05-0-01机械手是能够进行自动定位控制并能对编程进行重新改变的一种多功能机器，机械手具有多个自由度，并且可以用来搬运工件，有效完成在不同环境当中的工作任务，很多生产线可以运用机械手来代替人的繁重体力劳动，实现工厂生产的自动化和机械化，并且在有害的环境下能够有效保护人的生命安全，就当前的发展来看，机械手已经广泛应用于原子能、轻工、电子、冶金、机械制造等各个部门，通常也会被用作一些机床机器的附加设备，其最为核心的部分就是控制系统和执行系统，而且其执行机构多是由电机、气动以及液压所构成的，具有应用广泛、灵活性好、操作范围大的特点。
一、机械手运用的现状分析机械手是当前自动控制领域中出现的一种较为新颖的技术，是现代工业生产中能够用到的重要技术组成，并且已经在工业生产中得到了广泛应用，取得了良好的效果，利用机械手技术进行工业生产，能够大大减少工人的工作强度，并且通过对plc技术的准确控制，也能大大提高工业生产的效率，对于改善工人的劳动条件产生积极的意义。
就当前的应用情况来看，机械手主要采用的是气动驱动或者是液压的控制方式进行操作，这种方式具有很大的优越性，不仅结构简单，而且非常便于控制和掌握，在使用的过程中要注意对气源以及压力进行合理的配置。
二、机械手的结构系统分析1.系统配置。
在工业生产流水线传送系统当中，机械手采用圆柱坐标的方式进行空间位移，能够使机械手做好准确定位，机械手主要是由手爪、手臂、立柱和底盘构成，其工作流程主要是：将机械手固定在初始位置，底盘转动到所要求的取货台位置上，降低立柱，伸出手臂，做好定位之后将物料抓取，然后升高立柱，回收手臂，避免在运行的过程中与设备发生碰撞，到达出货台，下降立柱，伸出手臂，打开手，然后再把物料放在相应的出货台上，复位机械手，再开始下一个流程。
机械手电气控制系统设计说明
机械手电气控制系统设计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。
自从机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。
机械手可在空间抓、放、搬运物体，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。
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。
机械手是工业机器人的重要组成部分，在很多情况下它就可以称为工业机器人。
工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。
广泛采用工业机器人，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。
可编程控制器是继电器控制和计算机控制出上开发的产品，逐渐发展成以微器处理为核心把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。
本文应用三菱公司生产的可编程控制器FX系列PLC实现机械手搬运控制系统，该系统充分利用了可编程控制器 (PLQ 控制功能。
使该系统可靠稳定，时期功能范围得到广泛应用。
关键字：机械手；自动化装备；可编程控制器；PLC摘要前言 (2)第1章设计目的及主要内容 (3)1.1 设计目的 (3)1.2.主要内容 (3)第2章机械手的操作要求及功能 (4)2.1.操作要求 (4)2.2操作功能 (5)第3章PLC及机械手的选择和论证 (6)3.1PLC (6)3.1.1 PLC 简介 (6)3.1.2 PLC的结构及基本配置 (6)3.1.3 PLC 的选择 (7)3.2机械手 (7)3.2.1机械手简介 (7)3.2.2机械手的选择 (8)第4章硬件电路设计及描述 (8)4.1操作方式 (10)4.2输入与输出分配表及I/O分配接线 (10)第5章软件电路设计及描述 (12)5.1机械手的操作系统程序 (12)5.2回原位程序 (12)5.3手动单步操作程序 (13)5.4自动操作程序 (14)5.5机械臂传送系统梯形图 (14)5.6指令语句表 (16)18第6章总结 (17)参考文献大二的学习即将结束，课程设计是其中一个重要环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。
机械手的PLC控制完整
江苏信息职业技术学院毕业设计报告毕业设计报告课题：机械手的PLC控制系部：机电系专业：电气自动化班级：电气1332姓名：王琪学号：2013321026指导老师：贾君贤2016-6摘要机械手是工业自动化系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。
机械手的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、等机械器件组成；电气方面有交流电机、传感器、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、检测技术等，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 输出三路脉冲，控制机械手横轴和竖轴的精确定位，微动开关将位置信号传给PLC主机；位置信号由接近开关反馈给PLC主机，通过交流电机的正反转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。
本课题拟开发的物料搬运机械手可在空间抓放物体，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：机械手 PLC 交流电机目录摘要 (1)引言 (3)第一章机械手机械结构 (4)1．1传动机构 (4)1．2机械手夹持器和机座的结构 (6)第二章机械手PLC及电机的应用 (8)2．1 PLC简介 (8)2．2 PLC内部原理 (10)2．3 机械手PLC选择及参数 (12)2．4 机械手电机的选用 (13)第三章机械手PLC控制系统设计 (14)3．1 机械手的工艺过程 (14)3．2PLC控制系统 (16)致答谢词 (21)参考文献 (21)引言在现代工业中，随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等，已经随处可见。
同时，现代生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。
工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。
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。
基于MCGS和PLC的机械手控制系统设计毕业设计
基于MCGS和PLC的机械手控制系统设计毕业设计( )毕业设计( 论文)基于MCGS和PLC的机械手控制系统设计学院( 部) : 电气与信息工程学院专业: 机电一体化技术学生姓名: 刘祖光班级: 机电0821 学号:指导老师: 郭艳杰职称: 讲师最终评定成绩:6月摘要当今社会, 科学技术飞速发展, 人类活动给世界带来了巨大的改变。
在科技进步的同时, 以各种控制器控制的不同类型的机械手以其突出的性能越来越多的被人们所应用。
机械手在不同的作业场合, 特别是在特殊的环境背景下, 为人类活动的顺利快速进行带来了极大的方便和益处, 尤为明显的是在工业及军事领域内。
工业中大量的生产活动, 存在着很多不便于人类操纵的环节, 特别是在工作环境较危险的情况下, 如果使用具有远程控制功能的机械手, 则能够增加系统的安全性, 大大的节约损耗, 提高效率。
可见, 在自动化、工业化进程中, 在特殊背景环境中使用机械手已成为一种必然的趋势。
在本设计中介绍了国内外机械手研究现状及PLC的研究发展趋势, 描述了机械手控制系统的工作原理和动作实现过程。
研究了基于PLC 的机械手模型控制系统的设计, 还研究了MCGS在机械手控制系统中的应用。
利用组态软件MCGS设计了机械手模型控制系统监控界面, 提供了较为直观、清晰、准确的机械手运行状态, 进而为维修和故障诊断提供了多方面的可能性, 充分提高了系统的工作效率。
关键词: 机械手, PLC, MCGSABSTRACTIn today's society, science and technology rapid development, human activities create world a huge change. In the meanwhile, technological progress in various controllers different types of manipulator with its outstanding performance more and more used by people. The homework in different occasions manipulator, especially in the special environment context for the human activity quickly smoothly caused great convenience and benefit, particularly obvious in the industrial and military field. Industrial large Numbers of production activity, there are many not it is easy for humans to manipulate the link, especially in a business environment is dangerous situation, if use has remote control functions may be increased manipulator, the security of the system, big save loss, improve efficiency. Visible, in automation, the process of industrialization, in special background environment using manipulator has become an inevitable trend. .In this design the present condition of research about domestic and international manipulator and development trend of research concerning PLC were introduced. The principle of work and the proces s of action’s realization of manipulator control system were described. The design of manipulator model control system based on PLC was researched andIMCGS’s application in the manipulator model control system was researched. The interface of supervision for the manipulator model control system was designed by MCGS. An intuitive, clear and accurate manipulator operating state was provided. And then various possibilities for maintain and breakdown’s diagnosis were provided, the work’s efficiency of system was fully elevated.Key words: manipulator, PLC, MCGS目录第一章绪论........................................................................ 错误!未定义书签。
搬运机械手电气控制系统设计
搬运机械手电气控制系统设计搬运机械手是一种能够自动进行物品搬运的机器人。
它们广泛应用于各种工业领域，如汽车制造、仓储物流、半导体生产等。
电气控制系统是搬运机械手的重要组成部分，它可以控制机械臂的移动和抓取动作，提高机器人的运行效率和精度。
本文将介绍搬运机械手电气控制系统的设计原理、硬件结构和软件实现等内容。
一、设计原理搬运机械手的电气控制系统一般由控制器、电机驱动器和传感器等组成。
控制器是机械手的“大脑”，它可以接收指令和传感器反馈信号，并对电机驱动器进行控制。
电机驱动器可以将控制器发送的电信号转换成机械臂的运动。
传感器可以感知机械臂的状态和周围环境的情况，提供反馈信号给控制器做出相应的调整。
二、硬件结构1. 控制器控制器是搬运机械手电气控制系统的核心部分。
它一般由微处理器、存储器、输入输出接口等组成。
微处理器是控制器的主要芯片，它可以将程序后的代码翻译成相应的机器指令，然后控制器可以根据机器指令来完成相应的动作。
存储器可以对程序进行储存，保证搬运机械手在断电或故障情况下能够重新启动和恢复工作。
输入输出接口可以将控制器与电机驱动器和传感器进行连接，在实现机械臂的控制和状态反馈的过程中发挥重要作用。
2. 电机驱动器电机驱动器是将控制器发送的电信号转换成机械臂运动轨迹的硬件设备。
驱动器的选择要根据机械臂的负载和速度要求进行匹配。
常见的驱动器有步进电机驱动器、直流电机驱动器、交流伺服驱动器等。
除了根据负载和速度要求进行匹配外，还需要根据控制器输出信号的电压和电流进行选择。
3. 传感器传感器是搬运机械手电气控制系统中的重要组成部分。
它可以感知机械臂的状态和周围环境的变化，提供反馈信号给控制器进行相应的调整。
常见的传感器有位置传感器、力传感器、温度传感器等。
位置传感器可以感知机械臂的位置和速度，力传感器可以感知机械臂的受力情况和负载变化，温度传感器可以感知机械臂和周围环境的温度等。
三、软件实现搬运机械手的电气控制软件一般分为机器人控制软件和人机交互软件两部分。
伺服电机控制的机械手的电气说明书
伺服电机控制的机械手的电气说明书伺服电机控制的机械手是一种集成了伺服电机和精密控制技术的自动化设备，广泛应用于工业生产、实验室研究等领域。
以下是对伺服电机控制机械手电气说明书的详细介绍：一、产品概述伺服电机控制机械手是一种采用伺服电机作为动力源，通过电子控制系统实现精确运动的自动化设备。
它主要由伺服电机、控制器、传感器、执行机构等组成，能够实现复杂的工作流程和精确的位置控制。
二、产品特点1. 高精度：伺服电机控制机械手具有高精度的运动控制能力，能够实现微米级别的位置控制。
2. 高速度：伺服电机控制机械手具有高速度的运动能力，能够提高生产效率和作业速度。
3. 柔韧性：伺服电机控制机械手可以实现多种复杂的运动轨迹和动作，适应不同的作业需求。
4. 稳定性：伺服电机控制机械手具有优良的抗干扰能力和稳定性，能够在恶劣环境中保持稳定的性能。
5. 易于编程和控制：伺服电机控制机械手配备先进的控制系统和编程软件，便于用户进行编程和控制。
三、技术参数1. 伺服电机：伺服电机是伺服电机控制机械手的核心组件，具有高扭矩、高精度、高响应速度等特点。
2. 控制器：控制器是伺服电机控制机械手的大脑，负责接收指令、处理信号和控制伺服电机的运动。
3. 传感器：传感器是伺服电机控制机械手的感觉器官，能够实时监测机械手的位置、速度和力等参数。
4. 执行机构：执行机构是伺服电机控制机械手的执行部分，包括机械臂、夹具等，负责完成具体的作业任务。
四、安装与使用1. 安装：将伺服电机控制机械手安装在合适的位置，确保与电源、控制器和其他设备的连接牢固。
2. 接线：按照说明书连接伺服电机控制机械手的电源、控制器、传感器和执行机构等部件。
3. 编程：使用编程软件对伺服电机控制机械手进行编程，设置相应的运动参数和动作流程。
4. 调试：启动伺服电机控制机械手，进行调试，确保其正常运行和满足作业需求。
五、维护与保养1. 定期检查：定期对伺服电机控制机械手进行外观检查，确保其正常运行。
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机械手电气控制系统设计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。
自从机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。
机械手可在空间抓、放、搬运物体，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。
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。
机械手是工业机器人的重要组成部分，在很多情况下它就可以称为工业机器人。
工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。
广泛采用工业机器人，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。
可编程控制器是继电器控制和计算机控制出上开发的产品，逐渐发展成以微器处理为核心把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。
本文应用三菱公司生产的可编程控制器FX系列PLC，实现机械手搬运控制系统，该系统充分利用了可编程控制器（PLC）控制功能。
使该系统可靠稳定，时期功能范围得到广泛应用。
关键字：机械手；自动化装备；可编程控制器；PLC目录摘要前言 (2)第1章设计目的及主要内容 (3)1.1设计目的 (3)1.2.主要内容 (3)第2章机械手的操作要求及功能 (4)2.1.操作要求 (4)2.2操作功能 (5)第3章 PLC及机械手的选择和论证 (6)3.1PLC (6)3.1.1 PLC简介 (6)3.1.2 PLC的结构及基本配置 (6)3.1.3 PLC的选择 (7)3.2机械手 (7)3.2.1机械手简介 (7)3.2.2机械手的选择 (8)第4章硬件电路设计及描述 (8)4.1操作方式 (10)4.2输入与输出分配表及I/O分配接线 (10)第5章软件电路设计及描述 (12)5.1机械手的操作系统程序 (12)5.2回原位程序 (12)5.3手动单步操作程序 (13)5.4自动操作程序 (14)5.5机械臂传送系统梯形图 (14)5.6指令语句表 (16)第6章总结 (17)参考文献 (18)前言大二的学习即将结束，课程设计是其中一个重要环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。
随着我国经济的迅速发展，采用PLC的技术得到愈来愈广泛的应用。
可编程序控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC，是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用的工业自动化控制装置。
随着电子技术和计算机技术的迅猛发展，PLC的功能也越来越强大，更多地具有计算机的功能，所以又简称PC（PROGRAMMABLE CONTROLLER），但是为了不和PERSONAL COMPUTER混淆，仍习惯称为PLC。
目前PLC已经在智能化、网络化方面取得了很好的发展，并且现今已出现SOFTPLC，更是PLC领域无限的发展前景。
本文主要通过气动机械臂的PLC控制来介绍PLC的具体应用，让我们更熟悉PLC，为今后学习打下基础。
机械手采用plc控制，具有可靠性高，改变程序灵活等优点。
无论进行时间控制还是控制或混合控制，都可以通过设置plc的程序实现。
可以根据机械手的动作顺序改变程序，是机械手通用性更好。
采用气压传动，动作迅速，反应灵敏，能实现过载保护，便于自动控制。
工作环境适应性好。
阻力损失和泄露减少。
不会污染环境，造价低。
第 1 章设计目的及主要内容1.1 设计目的1、培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。
2、培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法。
3、培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。
4、培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。
1.2 主要内容1.正确选用机械手和PLC类2.绘制I/O分配3.设计梯形图4.指令语句5.模拟调试1.3 设计要求1、接线图（一张）2、原理图（一张）3、设计计算说明书（一份）成员任务1：2:3:第 2 章机械手的操作要求及功能2.1 操作要求气动机械手的动作示意图如图1所示，气动机械手的功能是将工件从A处移送到B处。
控制要求为：1、气动机械手的升降和左右移行分别由不同的双线圈电磁阀来实现，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YV2、YV1；右行、左行的电磁阀线圈为YV3、YV4；3、机械手的夹钳由单线圈电磁阀YV5来实现，线圈通电时夹紧工件，线圈断电时松开工件；4、机械手的夹钳的松开、夹紧通过延时1.7S实现；5、机械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4来实现；6、机械手工作流程：原点—下降—夹紧—上升—右行—下降—松开—上升—左行—原点2.2 操作功能机械手的操作面板如图2所示。
机械手能实现手动、回原位、单步、单周期和连续等五种工作方式。
1、手动工作方式时，用各按钮的点动实现相应的动作；2、回原位工作方式时，按下“回原位”按钮，则机械手自动返回原位；3、单步工作方式时，每按下一次启动安钮，机械手向前执行一步；4、单周期工作方式时，每按下一次启动安钮，机械手只运行一个周期；5、连续工作方式时，机械手在原位，只要按下启动安钮，机械手就会连续循环工作，直到按下停止安钮；6、传送工件时，机械手必须升到最高点才能左右移动，以防止机械手在较低位置运行时碰到其他工件；7、出现紧急情况，按下紧急停车按钮时，机械手停止所有的操作。
第 3 章 PLC及机械手的选择3.1 PLC3.1.1 PLC简介可编程控制器（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。
PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
可以预料：在工业控制领域中，PLC控制技术的应用必将形成世界潮流。
3.1.2 PLC的结构及基本配置一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种。
但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。
对模块式PLC，有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。
无任哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。
CPU：PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU。
与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。
它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。
内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。
存储器：可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。
I/O模块：PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的。
电源模块：有些PLC中的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。
同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。
电源以其输入类型有：交流电源，加的为交流220VAC或110VAC，直流电源，加的为直流电压，常用的为24V。
PLC 的外部设备：外部设备是PLC系统不可分割的一部分，它一共有四大类组成：1. 编程设备2. 监控设备3. 存储设备. 4. 输入输出设备.考虑到机械手工作的稳定性、可靠性以及各种控制元器件连接的灵活性和方便性，采用PLC作为核心控制器，各控制对象都必须在PLC的统一控制下协同工作，同时考虑到工作流程和造价。
所以我们采用日本三菱公司的FX2N-32MR型PLC(16点输入、16点输出)。
三菱FX2N系列可编程控制器是小型化，高速度，高性能的产品，是FX系列中最高档次的超小型程序装置。
性能规格：FX2N性能规格运转控制方法通过储存的程序周期运转I/O控制方法批次处理方法（当执行END指令时） I/O指令可以刷新运转处理时间基本指令：0.08μs应用指令：1.52至几百微秒，指令编程语言逻辑梯形图和指令清单使用步进梯形图能生成SFC类型程序程式容量 8000步内置。
3.2 机械手3.2.1 机械手简介机械手也被称为自动手，它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，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
机械手的形式是多种多样的，有的较为简单，有的较为复杂，但基本的组成形式是相同的，一般由执行机构、传动系统、控制系统和辅助装置组成。
1．执行机构：机械手的执行机构，由手、手腕、手臂、支柱组成。
手是抓取机构，用来夹紧和松开工件，与人的手指相仿，能完成人手的类似动作。
手腕是连接手指与手臂的元件，可以进行上下、左右和回转动作。
支柱用来支撑手臂，也可以根据需要做成移动。
2．传动系统：执行机构的动作要由传动系统来实现。
常用机械手传动系统分机械传动、液压传动、气压传动和电力传动等几种形式。
3.控制系统：机械手控制系统的主要作用是控制机械手按一定的程序、方向、位置、速度进行动作，简单的机械手一般不设置专用的控制系统，只采用行程开关、继电器、控制阀及电路便可实现动传动系统的控制，使执行机构按要求进行动作．动作复杂的机械手则要采用可编程控制器、微型计算机进行控制。
工业机械手的种类很多，关于分类的问题，目前在国内尚无统一的分类标准，在此暂按使用范围、驱动方式和控制系统等进行分类。
1、按用途分（1）专用机械手：它是附属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统的机械装置。
专用机械手具有动作少、工作对象单一、结构简单、使用可靠和造价低等特点，适用于大附属，如自动机床、自动线的上、下料机械手和‘加工中心”批量的自动化生产的自动换刀机械手。
（2）通用机械手：它是一种具有独立控制系统的、程序可变的、动作灵活多样的机械手。
通过调整可在不同场合使用，驱动系统和格性能范围内，其动作程序是可变的，控制系统是独立的。
通用机械手的工作范围大、定位精度高、通用性强，适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产。