机械手自动操作控制的PLC程序设计

中北大学

信息商务学院

课程设计说明书

学生姓名：学号：

系：机械自动化系

专业：机械设计制造及其自动化

题目：数控技术课程设计

——机械手自动操作控制的PLC程序设计

指导教师：职称:

职称:

2016年12月5日

中北大学

信息商务学院

课程设计任务书

2016/2017 学年第 1 学期

所在系：机械工程系

专业：机械设计制造及其自动化

学生姓名：学号：

课程设计题目：数控技术课程设计

—机械手自动操作控制的PLC程序设计起迄日期：2016年12月5日～2016年12月9日课程设计地点：中北大学信息商务学院

指导教师：

系主任：暴建岗

下达任务书日期: 2016 年12月 5日

课程设计任务书

1．设计目的：

通过对机械手自动操作控制的PLC程序设计，使学生在熟练机械手的动作顺序与原理的基础上，学会应用PLC。

2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：

机械手将工件从A工作台搬到B工作台。机械手的工作过程由8个动作完成一个循环，如图所示。取放工件的上升/下降和左移/右移分别用YV1、YV3、YV4和YV5控制，夹具的夹紧和放松由电磁阀YV2控制。当工件搬到B工作台返回时，用光电开关SQ7发出无工件信号。

（1）采用内部移位寄存器M100~ M117逐位输出方式实现顺序控制，移位条件是对各限位开关（SQ1~SQ6）的状态检测来决定。

（2）夹紧或放松动作，分别用定时器T450、T451延时控制。

（3）采用具有保持功能的辅助继电器M202驱动夹紧阀。

通过本课程设计,完成

①输入输出信号分析与PLC I/O分配图

②PLC选型

③主要元器件型号的选择

④主接线图设计

⑤完成梯形图设计并完成相应指令。

3．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)、图纸、实物样品等〕：

目录

1机械手的工作原理

1.1 机械手的概述 (1)

1.2 机械手的工作方式 (2)

2机械手控制程序设计

2.1 输入和输出点分配表及原理接线图 (3)

2.2 控制程序 (4)

3梯形图及指令表

3.1 梯形图 (9)

3.2 指令表 (11)

总结 (13)

参考文献 (14)

附录 (15)

1机械手的工作原理

1.1机械手的概述

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。

机械手主要由手部和运动机构组成。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。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。一般专用机械手有2～3个自由度。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。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用，例如：

1、机床加工工件的装卸，特别是在自动化车床、组合机床上使用较为普遍。

2、在装配作业中应用广泛，在电子行业中它可以用来装配印制电路板，在机械行业中它可以用来组装零部件。

3、可在劳动条件差，单调重复易子疲劳的工作环境工作，以代替人的劳动。

4、可在危险场合下工作，如军工品的装卸、危险品及有害物的搬运等。

5、宇宙及海洋的开发，军事工程及生物医学方面的研究和试验。

1.2机械手的工作方式

机械手电气控制系统，除了有多工步特点之外，还要求有连续控制和手动控制等操作方式。工作方式的选择可以很方便地在操作面板上表示出来。当旋钮打向回原点时，系统自动地回到左上角位置待命。当旋钮打向自动时，系统自动完成各工步操作，且循环动作。当旋钮打向手动时，每一工步都需要按下该工步按钮才能实现。以下是设计该机械手控制程序的步骤和方法。

1、机械手传送工件系统示意图，如图1所示。

图1 机械手传送示意及操作面板图

2、机械手顺序动作的要求是：

1) 按下起动按钮SB1时，机械手系统工作。首先上升电磁阀通电，手臂上升，至上升限位开关动作。

2) 左转电磁阀通电，手臂左转，至左转限位开关动作。

3) 下降电磁阀通电，手臂下降，至下降限位开关动作。

4) 启动传送带A运行，由光电开关SP检测传送带A上有无物品送来，若检测到物品，则抓紧电磁阀通电，机械手抓紧，至抓紧限位开关动作。

5) 手臂再次上升，至上升限位开关再次动作。

6) 右转电磁阀通电，手臂右转，至右转限位开关动作。

7) 手臂再次下降，至下降限位开关再次动作。

8) 放松电磁阀通电，机械手松开手爪，经延时2秒后，完成一次搬运任务，然后重复循环以上过程。

9) 按下停止按钮SB2或断电时，机械手停止在现行工步上，重新起动时，机械手按停止前的动作继续工作。

2机械手控制程序设计

2.1 输入和输出点分配表及原理接线图

2.1.1 PLC I/O分配

表1 机械手传送系统输入和输出点分配表