PLC机械手(课程设计)
机械手的PLC控制-PLC课程设计
一、要求机械手的PLC控制1．设备基本动作：机械手的动作过程分为顺序的8个工步：既从原位开始经下降、夹紧、上升、右移、下降、放松、上升、左移8个动作后完成一个循环（周期）回到原位。
并且只有当右工作台上无工件时，机械手才能从右上位下降，否则，在右上位等待。
2．控制程序可实现手动、自动两种操作方式；自动又分为单工步、单周期、连续三种工作方式。
3．设计既有自动方式也有手动方式满足上述要求的梯形图和相应的语句表。
4. 在实验室实验台上运行该程序。
二参考1. “PLC电气控制技术——CPM1A系列和S7-200”书中212页“8.1.3机械手的控制”2. “机床电气控制”第三版王炳实主编书中156页“三、机械手控制的程序设计”。
3．“可编程控制器原理及应用”宫淑贞徐世许编著人民邮电出版社书中P168—P175例4.6。
其中工作方式时手动、自动（单步）、单周期、连续；还有自动工作方式下的误操作禁止程序段（安全可靠）。
注解：“PLC电气控制技术——CPM1A系列和S7-200”书中212页“8.1.3机械手的控制”例中只有手动和自动（连续）两种操作模式，使用顺序控制法编程。
PLC 机型选用CPM2A-40型，其内部继电器区和指令与CPM1A系列的CPM有所不同。
“机床电气控制”第三版王炳实主编书中156页“三、机械手控制的程序设计”。
本例中的程序是用三菱公司的F1系列的PLC指令编制。
有手动、自动（单工步、单周期、连续）操作方式。
手动方式与自动方式分开编程。
参考其编程思想。
“可编程控制器原理及应用”宫淑贞徐世许编著人民邮电出版社书中P168—P175例4.6。
其中工作方式有手动、自动（单步）、单周期、连续；还有自动工作方式下的误操作禁止程序段（安全可靠）。
用CPM1A编程。
这里“误操作禁止”是指当自动（单工步、单周期、连续）工作方式时，按一次操作按钮自动运行方式开始，此后再按操作按钮属于错误操作，程序对错误操作不予响应。
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。
PLC实验——机械手控制
1. 机械手控制
搬运纸箱的机械手结构示意图如图1所示, 它的气动系统原理图如图2所示。
机械手的主要运动机构是升降气缸和回转气缸。
升降挡铁初始时处于行程开关SQ1处, 吸盘在A处正上方。
系统启动后, 如果光电开关TD检测出A处有纸箱, 则升降气缸使机械手的升降杆下降, 当升降挡铁碰到行程开关SQ2时, 吸盘恰好接触到纸箱上表面, 继续让升降杆下降, 以挤出吸盘和纸箱表面围成的空腔内的空气, 形成负压。
持续几秒钟, 升降杆停止下降, 升降气缸使升降杆上升, 吸盘带着纸箱上升, 当升降挡铁碰到SQ1时, 停止上升。
回转气缸使回转臂顺时针转180°, 吸盘运动至B处正上方, 回转挡铁碰到行程开关SQ4时停止回转, 吸盘下降, 当升降挡铁碰到SQ2时, 停止下降, 并且停止几秒钟, 这时, 电磁阀HF3开启, 吸盘放松纸箱。
之后, 吸盘上升, 当升降挡铁碰到SQ1时, 吸盘逆时针转180°回到A处正上方, 回转挡铁碰到行程开关SQ3时停止回转, 如果TD未检测出A处有纸箱, 则机械手停止等待；若TD检测出A处有纸箱, 则机械手重复上述工作过程。
机械手的I/O连接图、流程图、梯形图分别如图2、图3、图4所示。
图1 机械手
图2 I/O连接图图3 流程图
图4 梯形图。
大小球分拣机械手plc课程设计
大小球分拣机械手plc课程设计一、引言在现代工业生产中，自动化技术已经成为了必不可少的一部分。
其中，PLC（可编程逻辑控制器）作为自动化控制系统中的核心控制设备，被广泛应用于各种机械设备和生产线中。
本文将以大小球分拣机械手为例，介绍PLC课程设计的具体实现过程。
二、问题描述大小球分拣机械手是一种常见的自动化分拣设备。
该设备可以对大小不同的球进行快速准确地分类。
但是，在使用过程中，由于各种原因（例如机械故障、电气故障等），可能会导致分拣错误或无法正常工作。
因此，需要设计一套PLC控制系统来保证该设备的正常运行。
三、PLC课程设计方案1. 设计目标本次PLC课程设计的主要目标是实现以下功能：（1）检测传感器信号；（2）通过程序控制机械手移动；（3）根据传感器信号判断球的大小；（4）将球分类到相应的出口。
2. 系统组成本次PLC课程设计所需组成如下：（1）大小球分拣机械手；（2）传感器；（3）PLC控制器；（4）电磁阀。
3. 系统设计（1）传感器信号检测在大小球分拣机械手中，需要使用传感器来检测球的大小。
这里我们可以选择光电传感器或者压力传感器。
当球经过传感器时，会产生相应的信号。
PLC通过读取传感器信号来判断球的大小。
（2）机械手控制机械手是本系统中最重要的部分之一。
在PLC课程设计中，我们需要通过程序控制机械手的运动轨迹和速度。
具体实现方法可以采用脉冲输出方式或者模拟输出方式。
（3）分类出口控制分类出口是将不同大小的球分别送往不同位置的关键部件。
在本系统中，我们需要通过电磁阀控制分类出口的开闭状态，实现将球分类到不同位置的目标。
四、程序设计本次PLC课程设计所需编写程序如下：（1）读取传感器信号；（2）根据信号判断球的大小；（3）根据判断结果控制机械手移动；（4）根据判断结果控制电磁阀开闭状态。
五、总结本文介绍了PLC课程设计的具体实现过程。
在大小球分拣机械手中，通过PLC控制系统的设计，可以实现自动化的球分类功能。
(完整word版)PLC机械手臂课程设计原稿
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）。
基于PLC的机械手臂控制课程设计
课程设计说明书课程设计说明书课程名称:电气控制PLC课程设计课程代码: XXXXXXXX 题目:基于PLC机械手控制系统学生姓名: X X 学号: XXXXXXXXXXXXX 年级/专业/班: XXXX级电气自动化X班学院(直属系) : XXXXXXX学院指导教师: X X学院名称：XXXXXX 专业：XXX 年级：2021级机械手控制系统设计一、选题背景及题目来源工业实际工程，可在天科TKPLC-A实验装置机械手装置的模拟控制实验区完本钱模拟实验。
二、训练目的〔1〕通过使用各根本指令，进一步熟悉掌握PLC的编程和程序调试；〔2〕学会绘制电气原理图及接线图；〔3〕选择电气元器件；〔4〕完成系统硬件和软件设计；〔5〕完成模拟实验；〔6〕编写技术文件。
三、要求实现的功能启动机械手，将物体从A处移动到B处，机械手将完成原位、下降、抓取、上升、右移、下降、放松、上升、左移、循环或者回到原位动作过程。
在执行动作时由限位开关对机械手位置进行控制，并且由双线圈二位电磁阀推动气缸完成。
提出改良方案：在机械手夹紧过程进行探究，增加压力传感器用于机械手爪压力并进行反响控制；增加超声波传感器检测物体是否滑落。
当物体出现滑落或操作错误时发出报警等。
四、实验设备1、安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台2、天科TKPLC-A实验装置3、机械手模块五、设计任务〔1〕根据控制要求分析控制及动作过程，设计硬件系统；〔2〕绘制电气原理图及PLC I/O接线图；〔3〕设计软件系统；〔4〕组成控制系统；〔5〕进行系统调试，实现〔三〕所要求的控制功能，完成模拟实验。
〔6〕撰写课程设计说明书。
六、参考资料1、天科TKPLC-A实验装置实验手册2、?S7-200可编程序控制器手册?，西门子技术效劳中心，四川省机械研究设计院，3、?现代电器控制及PLC应用技术?第2版，王永华，北京航空航天大学出版社指导教师： XX 签名日期： 2021 年 06 月 1日摘要可编程控制器是一种以微处理器为核心的工业控制装置。
课程设计_PLC搬运物品机械手控制设计
课程设计_PLC搬运物品机械手控制设计PLC（Programmable Logic Controller）搬运物品机械手控制设计是一门工业自动化领域的课程。
在制造业中，物品搬运常常是非常繁琐的工作，因此机械手的出现给了制造业带来极大的便利。
机械手需要通过PLC来进行控制，通过对PLC程序的编程，可以让机械手对物品进行精准搬运。
本文将介绍PLC搬运物品机械手控制设计的相关知识和实践操作。
一、搬运物品机械手控制设计的基本知识1. PLC的基本概念PLC（Programmable Logic Controller）即可编程控制器，是一种专门用于控制工业生产过程的计算机硬件，也是一种特殊的计算机控制系统。
PLC控制器主要由中央处理器(CPU)、输入/输出模块(I/O)、电源部分和编程器四个部分组成。
PLC控制器的任务是将输入设备的信号转换为控制信号去驱动输出设备，从而实现控制过程。
2. 机械手的基本概念机械手（Robotic Arm）是一种可以代替人手进行工业生产操作的机器人。
它主要由机械臂、控制器、传感器、执行器等多个部件组成。
机械手在工业生产中可以起到非常重要的作用，在电子、汽车、食品等工业领域都有广泛应用。
3. 搬运物品机械手的基本工作原理搬运物品机械手的基本工作原理是通过控制机械手的关节转动和末端执行器的运动来实现物品的搬运。
在实际应用中，机械手需要进行复杂的运动规划，通过PLC对机械手进行精准的控制，可以实现对物品的精准搬运。
二、PLC搬运物品机械手控制设计的实践操作在PLC搬运物品机械手控制设计的实践操作中，我们需要通过PLC编程来实现搬运物品机械手的自动化控制。
1. 确定控制策略在控制机械手的过程中，需要明确控制策略，比如机械手的运动轨迹、动作的先后顺序、运动速度等。
在PLC编程中，可以通过编写具体的程序来实现控制的策略。
2. 设计PLC程序在PLC编程之前，我们需要根据机械手控制的策略来设计PLC程序。
plc机械手控制设计方案
plc机械手控制设计方案PLC机械手控制设计方案一、方案背景随着工业自动化的不断发展，机械手的应用越来越广泛。
机械手通常由电动机、控制系统、机械结构等组成，其中控制系统的设计对机械手的性能和稳定性至关重要。
本方案旨在设计一种基于PLC的机械手控制系统，通过PLC的硬件和软件结合实现机械手的运动控制和位置定位。
二、方案设计1. 系统硬件设计选择适当的PLC型号作为控制系统的核心，确保其具备足够的输入/输出接口和高性能的运算能力。
根据机械手的运动形式，确定所需的电机数量和种类，并选择适当的驱动器和传感器。
设计相应的电路板和连接线路，确保电机和传感器可以正确连接到PLC的输入/输出接口。
2. 系统软件设计编写PLC的控制程序，包括机械手的运动轨迹规划和控制算法等。
根据机械手的要求，将其各个部分和功能模块拆分，确定适当的控制策略和步骤。
使用PLC的编程软件进行程序的编写和调试，确保控制系统的可靠性和实时性。
3. 用户界面设计设计人机界面，使操作者可以通过触摸屏或按键进行机械手的控制和监测。
界面可以包括机械手的各个状态、位置信息、运动速度等显示，以及机械手的运动模式选择和参数调整等功能。
为便于日常维护和故障排除，还可以在界面上添加诊断和故障检测功能。
4. 系统集成和调试将硬件组装好，并根据设计的连接线路进行接线。
将编写好的控制程序下载到PLC中，并进行调试和测试。
调试时，可通过人机界面监测机械手的位置和状态，检查控制算法的准确性和系统的稳定性。
调试过程中发现问题，进行相应的排除和修改，直到系统正常运行。
三、预期效果1. 机械手的运动控制和位置定位可靠准确，满足工作要求。
2. 机械手的控制系统稳定性好，能够长时间稳定运行。
3. 人机界面友好，操作和监测方便快捷。
4. 系统的调试过程顺利，可以快速投入使用。
四、风险和应对措施1. 硬件选型不当，导致系统性能不佳。
解决办法是在选型前充分了解硬件规格和性能，选择品牌可靠的产品。
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河南机电高等专科学校课程设计报告书课程名称：《PLC技术与工程应用》课题名称：机械手电气控制系统设计系部名称：自动控制系专业班级：生产过程自姓名：学号：1212014年06月26日设计任务书设计任务书设计目的：1、学习PLC电气控制系统的开发过程和系统设计思路；2、锻炼实际应用程序开发能力；3、提高电气制图、流程图绘制及办公文档编辑能力。
设计要求：1、设置机械手复位按钮机械手每次的工件输送过程，都应该从初始位置开始。
定义右转到位、上行到位、退回到位及手指张开到位同时满足时为机械手初始位置。
开机运行时，机械手应该首先自动回到初始位置；若遇到特殊情况，机械手停在非初始位置，按下复位按钮即可实现复位。
2、设置单步/连续切换开关a.在单步模式下按下启动按钮(若机械手处于初始位置，则开始运行；否则，按下复位键，使机械手复位)→伸出→下行→手指夹紧→上行→左转→下行→手指张开→上行→退回→右转→停止b.在连续模式下按下启动按钮，上述动作依次发生，但回到初始位置之后，继续下一个工件的传输过程。
连续模式下，按下停止按钮，待本次工件传输工作结束后，停止运行。
《PLC技术与工程应用》课程设计报告书目录目录 (I)1 设计思路或方案选择 ............................................................. - 1 -1.1 机械手简述 ............................................................................. - 1 -1.1.1 设计功能及硬件组成 ............................................................ - 1 -1.2 系统组成 ................................................................................. - 2 -1.2.1 输出驱动单元......................................................................... - 2 -1.2.2 输入检测单元......................................................................... - 3 -1.3 PLC工作原理 .......................................................................... - 3 -2 硬件电路设计 ............................................................................... - 4 -2.1 输入输出接口电路介绍 ......................................................... - 4 -2.1.1 输入电路板............................................................................ - 4 -2.1.2 输出板电路............................................................................ - 5 -2.1.3 驱动电路 ............................................................................... - 5 -2.1.4 控制电路原理图 ..................................................................... - 6 -2.2 I/O分配表 .............................................................................. - 6 -2.2.1 输入信号 ............................................................................... - 6 -2.2.2 输出信号 ............................................................................... - 7 -2.3 机械手运动示意图 ................................................................. - 7 -3 软件设计......................................................................................... - 8 -3.1 总流程图及说明 ..................................................................... - 8 -3.2 重要程序及说明 ..................................................................... - 9 -目录4 程序调试....................................................................................... - 10 -4.1 调试设备 ............................................................................... - 10 -5 心得体会.......................................................................................... - 11 -附录1 参考文献 ................................................................................ - 12 -附录2 程序清单 ................................................................................ - 13 -机械手电气控制系统设计1 设计思路或方案选择1.1 机械手简述机械手是工业生产过程中常见的自动化设备，它具有工件的自动取拿、移动和输送功能。
机械手机构控制涉及了PLC、传感器、电机驱动等技术。
机械手实验设备如图1所示。
该设备可以实现手臂的左右摆动、伸出与退回、上下移动、机械手指的夹紧与张开等四自由度动作。
图1. 机械手实验设备1.1.1 设计功能及硬件组成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 -PLC技术与工程应用课程设计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。
简单的机械手可以没有手腕。
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。
1.2 系统组成1.2.1 输出驱动单元该设备四自由度动作由四台直流电动机驱动，每台电动机可进行正反转运行。
左右摆动由齿轮组啮合实现减速传动；伸出与退回、上下移动由直流减速电机驱动丝杠--螺母结构完成；机械手指的夹紧与张开由直流减速电机驱动连杆结构实现。
该设备共有8个动作，由控制器输出信号驱动。
- 2 -机械手电气控制系统设计1.2.2 输入检测单元每个自由度运行极限位置设置了两个行程开关，用于判断当前动作是否到位。
该设备共有8个行程开关作为控制器的输入信号。
1.3 PLC工作原理PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式1．每次扫描过程，集中采集输入信号，集中对输出信号进行刷新。
2．输入刷新过程，当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。
只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。
3．一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。
4．元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。
5．扫描周期的长短由三条决定。
（1）CPU执行指令的速度（2）指令本身占有的时间（3）指令条数，现在的PLC扫描速度都是非常快的。
6．由于采用集中采样，集中输出的方式，存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。
图2 西门子S7-200PLC实验台输入输出连线图- 3 -PLC技术与工程应用课程设计2硬件电路设计2.1 输入输出接口电路介绍机械手实验设备既是所谓控制对象，对于一般工业控制，其控制核心使用可编程控制器(PLC)。
设计输入输出接口电路(如图3所示) 的目的是为解决机械手设备输出驱动单元、输入检测单元与PLC之间的信号接口问题。
图中上层电路板是驱动电路板，下层电路板左侧是输入接口电路板，右侧是输出接口电路板。
图3. 输入输出接口电路板2.1.1 输入电路板输入电路板原理图如图4所示，其功能是将设备上行程开关的开关状态转换为统一的电平信号(逻辑1：24V DC ；逻辑0：0V DC)。
图4. 输入电路板电气原理图- 4 -机械手电气控制系统设计2.1.2输出板电路输出接口电路板电气原理图如图5所示，当PLC输出的某路控制信号有效时，对应的输出信号有效，从而可以使得对应的继电器吸合。
图5. 输出电路板电气原理图2.1.3驱动电路图6为驱动电路板电气原理图，继电器A吸合、B释放，对应的电机正转；继电器A释放、B吸合，对应的电机反转；继电器A、B 同时释放，电机停止运行；不允许二者都吸合。