气动机械手控制系统设计
基于PLC的气动机械手控制系统设计
第3期（总第411期）2024年3月农业技术与装备AGRICULTURAL TECHNOLOGY&EQUIPMENT No.3基于PLC的气动机械手控制系统设计朱静（江苏省靖江中等专业学校，江苏靖江214500）摘要在工业领域中，气动机械手是很重要的设备，随着科技发展气动机械手有了越来越先进的控制系统。
以PLC的气动机械手控制系统设计为研究内容，分析了PLC气动机械手控制系统的需求，从PLC技术原理出发，设计了气动机械手控制系统，旨在为我国的工业领域发展提供有力支持。
关键词PLC；气动机械手；控制系统中图分类号TP241文献标志码A doi:10.3969/j.issn.1673-887X.2024.03.009Design of Pneumatic Manipulator Control System Based on PLCZhu Jing(Jiangsu Jingjiang Secondary Specialized School,Jingjiang214500,Jiangsu,China)Abstract：In the industrial field,pneumatic manipulator is a very important equipment,with the development of science and technol‐ogy,pneumatic manipulator has more and more advanced control system.Based on the design of PLC pneumatic manipulator control system,this paper analyzed the demand of PLC pneumatic manipulator control system,and designed the pneumatic manipulator con‐trol system from the principle of PLC technology,in order to provide strong support for the development of China's industrial field. Key words：PLC;pneumatic robotic arm;control system气动机械手依靠气压转动完成机械手操作，寿命长，结构简单、动作可靠迅速，在工业领域中较常见。
《2024年基于PLC的气动机械手控制系统设计》范文
《基于PLC的气动机械手控制系统设计》篇一一、引言随着工业自动化程度的不断提高，气动机械手在工业生产线上扮演着越来越重要的角色。
为了提高机械手的控制精度、稳定性和可靠性，基于PLC的气动机械手控制系统设计成为了当前研究的热点。
本文将详细介绍基于PLC的气动机械手控制系统的设计原理、方法及实施过程。
二、系统设计目标本系统设计的主要目标是实现气动机械手的自动化控制，提高生产效率，降低人工操作成本。
具体包括以下几个方面：1. 提高机械手的控制精度和稳定性；2. 实现机械手的自动化操作，减少人工干预；3. 具备较高的可靠性和抗干扰能力；4. 具备灵活的扩展性和可维护性。
三、系统设计原理基于PLC的气动机械手控制系统主要由PLC控制器、气动执行机构、传感器及辅助设备等组成。
其中，PLC控制器作为核心部件，负责接收上位机的指令，控制气动执行机构的动作，同时监测传感器的状态，实现机械手的自动化控制。
四、硬件设计1. PLC控制器：选用高性能的PLC控制器，具备较高的处理速度和稳定性。
根据机械手的动作需求，配置相应的输入/输出端口。
2. 气动执行机构：包括气缸、气阀等，负责实现机械手的抓取、移动等动作。
3. 传感器：包括位置传感器、压力传感器等，用于监测机械手的状态，为PLC控制器提供反馈信号。
4. 辅助设备：包括电源、通信接口等，为系统提供必要的支持和保障。
五、软件设计1. 编程语言：采用结构化文本、梯形图、功能块图等编程语言，实现PLC控制器的逻辑控制功能。
2. 程序设计：根据机械手的动作需求，编写相应的程序，实现抓取、移动、停止等动作的控制。
同时，通过传感器反馈的状态信息，实现机械手的闭环控制。
3. 通信协议：与上位机通信，实现数据的传输和指令的下达。
六、系统实施1. 安装与调试：按照硬件设计图，将各部件安装到指定位置，并进行调试，确保各部件正常工作。
2. 编程与测试：根据程序设计要求，编写相应的程序，并进行测试，确保程序正确无误。
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：
基于plc气动机械手控制系统设计
目录第1章引言 (1)1.1气动机械手的控制要求 (1)1.2气动机械手的工作方式 (1)1.3系统流程图 (2)第2章 PLC控制系统的设计 (3)2.1气动机械手的硬件系统设计 (3)2.1.1气动机械手的硬件系统 (3)2.1.2电器元件的选择 (3)2.2气动机械手的软件结构设计 (4)2.2.1 PLC的I/O地址分配 (4)2.2.2 PLC的外部接线图 (5)2.3程序设计及梯形图 (6)2.3.1 程序设计说明 (6)2.3.2 程序梯形图 (7)总结 (16)附录 (17)参考文献 (22)摘要机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。
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。
气动机械手控制系统的设计要求是在控制系统的指令下，能将工件迅速、灵活、准确、可靠地抓起并运送到指定位置。
在工业生产中，利用气动机械手将工件从一条生产线搬运到另一条生产线是一种高效的工作方式。
因此采用PLC可编程控制器作为工件抓取机械手的控制系统，根据机械手的控制要求和所能实现的操作功能，设置动作流程，分配输入输出接点，按所需来选PLC的型号，接着进行梯形图的编辑，最后进行程序的编辑与调试，从而使机械手能够完成符合设计要求的动作。
关键词：机械手可编程控制器 PLC 控制设计第1章引言1.1气动机械手的控制要求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，必须驱动反向德线圈才能反向运动。
2、上升、下降的电磁阀线圈分别为YV1、YV2；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，线圈通电夹紧，断电松开；4、机械手的夹钳的松开，夹紧通过延时1.7s实现；5、机械手的限位由行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4来实现；1.2气动机械手的工作方式系统设有手动、单周期、连续、单步和回原点五种工作方式（如图1-1）。
气动机械手控制系统设计
气动机械手控制系统设计气动机械手是一种应用气动技术的机械手执行器，通过气动元件驱动来实现抓取、搬运、装配等动作。
气动机械手控制系统设计是指设计控制气动机械手运动的电气、电子、液压等各种控制设备和控制方式。
本文将从气动机械手的工作原理、控制系统的设计要点和实现方法三方面进行详细介绍。
一、气动机械手的工作原理具体来说，气源通常会提供一定的压力，一般使用压缩空气。
气控元件包括气缸、气阀等，用于对压缩空气进行控制，如控制气缸的进气和排气，实现气缸的伸缩和运动方向的改变。
而工作执行器则是机械手的关键组成部分，它是气缸和机械手夹具的组合，通过气缸的控制，实现机械手的抓取、搬运等动作。
二、气动机械手控制系统设计要点1.选择合适的气源和气控元件：在设计气动机械手控制系统时，需要根据机械手的负载要求选择合适的气源和气控元件。
气源的压力和流量要满足机械手的工作需求，而气控元件的类型和数量要根据机械手的动作来确定。
2.设计合理的控制回路：气动机械手的控制回路包括气源控制回路和气缸控制回路。
气源控制回路主要控制气源的启动和停止，而气缸控制回路则控制气缸的进气和排气，实现机械手的运动。
控制回路的设计要合理布置元件，使其在工作过程中能够有序工作，减少能量损失。
3.合理安排气缸的布局：气缸的布局对机械手的工作效果有很大影响。
在布置气缸时，需要考虑机械手的工作空间、抓取点的位置和安全性等因素，尽量将气缸设在合适的位置，以提高机械手的工作效率和稳定性。
三、气动机械手控制系统的实现方法1.纯气动控制：纯气动控制是指完全依靠气源和气控元件来控制机械手的运动。
这种控制方式结构简单，控制精度较低，主要适用于对动作精度要求不高的场合。
2.气动与电气联合控制：在气动机械手的控制系统中，可以结合电气元件和电气控制方式，与气动元件共同控制机械手的运动。
在这种控制方式下，电气元件可用于控制气控元件的工作，提高气动机械手的控制精度。
3.PLC控制：PLC控制是指使用可编程序控制器(PLC)对气动机械手进行控制。
基于PLC的气动机械手控制系统设计
基于PLC的气动机械手控制系统设计一、本文概述随着工业自动化技术的飞速发展，气动机械手作为实现生产自动化、提高生产效率的重要工具，在各个领域得到了广泛应用。
基于可编程逻辑控制器（PLC）的气动机械手控制系统，以其稳定可靠、易于编程和维护的特性，成为当前研究的热点之一。
本文旨在探讨基于PLC 的气动机械手控制系统的设计方法，包括系统构成、硬件选择、软件编程以及调试与优化等方面，以期为我国工业自动化领域的发展提供参考和借鉴。
本文将简要介绍气动机械手及其控制系统的基本原理和特点，为后续的设计工作奠定理论基础。
将详细阐述PLC在气动机械手控制系统中的应用优势，包括其可靠性、灵活性以及扩展性等方面的优势。
在此基础上，本文将深入探讨基于PLC的气动机械手控制系统的设计方法，包括系统架构的设计、硬件设备的选择、软件编程的实现以及系统调试与优化等方面。
本文将总结基于PLC的气动机械手控制系统的设计要点和注意事项，为相关工程实践提供指导和借鉴。
通过本文的研究，旨在为我国工业自动化领域的发展提供新的思路和方法，推动气动机械手控制系统的技术进步和应用推广。
也期望本文的研究成果能对相关领域的学者和工程师产生一定的启示和借鉴作用，共同推动工业自动化技术的发展和创新。
二、气动机械手控制系统概述气动机械手控制系统是以可编程逻辑控制器（PLC）为核心，结合气动执行元件、传感器以及相应的控制逻辑，实现对机械手的精确控制。
该系统结合了气动技术的快速响应和PLC的灵活编程特性，使得机械手的动作更加准确、迅速且易于调整。
PLC控制器：作为整个控制系统的核心，PLC负责接收和处理来自传感器的信号，根据预设的程序逻辑，控制气动执行元件的动作。
PLC 具有高度的可靠性和稳定性，能够适应各种复杂的工作环境。
气动执行元件：包括气缸、气阀和气压调节器等。
气缸是实现机械手抓取、移动等动作的主要执行机构；气阀用于控制气缸的运动方向和速度；气压调节器则用于调节气缸的工作压力，以保证机械手的稳定性和精确性。
气动机械手控制系统设计分析
气动机械手控制系统设计分析气动机械手是一种用气压作为动力源的机械手臂，主要应用于工业自动化制造中的装配、夹取等工作。
气动机械手控制系统是机械手操作的重要组成部分，本文将从气动机械手控制系统设计分析的角度，对气动机械手控制系统相关问题进行分析。
一、气动机械手控制原理气动机械手的控制原理是通过空气压力驱动气缸活塞，改变气缸活塞的位置从而实现机械手臂的运动。
气动机械手控制系统一般由执行机构、感应元件、控制器、传感器等组成，其中最重要的部分就是控制器。
在气动机械手控制系统中，控制器是独立的微型计算机，其主要功能是根据操作者的设定来计算控制信号并形成控制指令，同时控制器还负责接收传感器的信号，控制气缸的开闭以及控制气压的大小等。
控制器一般使用PLC（可编程逻辑控制器）或PC（个人计算机）等。
二、气动机械手控制系统设计1、控制器选型气动机械手控制系统设计的一个重要因素是选择控制器类型。
可编程逻辑控制器（PLC）是主要的控制器类型之一，它是一种基于电子技术的智能控制器，具有可编程性和可扩展性特点。
PLC的应用是非常广泛的，它可以用于机器人、制造业、自动化系统等领域。
另外，个人计算机（PC）也可以作为气动机械手控制器。
相比PLC，PC的可编程性更强，其控制功能也更加灵活。
不过，PC在可靠性和实时性方面相对较弱，其控制系统需要通过编写控制软件或使用现有的控制程序来实现。
因此，在实际应用中需要根据具体的控制要求和性能要求来选择控制器类型。
2、传感器选型在气动机械手控制系统中，传感器是非常重要的部分，它能够实现机械手运动的持续监测和位置检测。
传感器的选型应该根据需求进行，有以下几种常用传感器：（1）接触式传感器：可以感知物体的接触情况，通常用于检测机械手夹持物体的情况。
（2）光电传感器：可以感知物体的存在和位置，通常用于检测工件的位置和方向。
（3）压力传感器：可以感知气压变化，通常用于检测气缸的工作状态。
（4）编码器：可以检测机械手的位置和方向，通常用于机械手的导航。
气动机械手plc设计
系统扩展性考虑
模块化设计
将系统划分为多个模块，便于未来功能扩展和升级。
预留接口
在设计时预留外部接口，以便未来与其他设备或系统进行集成。
可扩展的存储和计算能力
考虑未来数据处理需求的增长，设计可扩展的存储和计算架构。
06 案例分析
案例一
总结词：成功应用
详细描述
PLC采用可编程的存储器，用于存储程序、数据和参数等信 息，并通过输入/输出接口与外部设备进行通信。它能够按照 程序逻辑执行控制任务，具有高度的可靠性和灵活性，广泛 应用于工业自动化领域。
PLC的工作原理
总结词
PLC的工作原理包括输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。在输入采样阶段，PLC读取输入信号的状态并将 其存储在输入映像寄存器中；在程序执行阶段，PLC按照用户程序的顺序执行指令，并更新内部寄存器的值；在 输出刷新阶段，PLC将输出映像寄存器的状态输出到输出模块，驱动外部负载。
优化程序
根据调试结果，对程序进行优化，提高机械手的控制 性能和稳定性。
04
气动机械手PLC控制系统的 实现
系统硬件配置
控制器
气动元件
选择一款高性能的PLC控制 器，如西门子S7-300或欧 姆龙CP1H系列，以满足气
动机械手的控制需求。
01
02
根据气动机械手的动作要求 ，选择适当的气动元件，如 气缸、电磁阀、气源处理元
控制系统
控制系统是气动机械手的核心部分，通过PLC（可编程逻辑控 制器）对机械手的运动进行控制，实现各种动作的精确控制和 协调。
传感器
传感器用于检测机械手的运动状态和位置，将信号反馈给控 制系统，以便实现精确控制。
气动机械手控制系统设计
X20
输出端子 名称
机械手下降 夹紧/松开 机械手上升 机械手右移 机械手左移 原点指示灯
代号
YV3 YV5 YV4 YV1 YV2 L1
端子编号
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5
2.PLC外部接线图
根据对机械手的输 入输出信号的分析以及 所选的外部输入设备的 类型及PLC的机型，设 计机械手PLC控制外部 接线如图 8-63所示 。
（2）“无工件”检测信号采用光电开关作检测元件， 需要1个输入端子；
（3）“工作方式”选择开关有手动、单步、单周期、 和连续4种工作方式，需要4个输入端子；
三、确定输入输出点数并选择PLC
1.输入信号
输入信号是将机械手的工作状态和操作的信息提供给 PLC。PLC的输入信号共有17个输入信号点，需占用17个输 入端子。具体分配如下：
3.控制要求
（3）单周期工作方式
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 。
（4）连续工作方式
按下启动按钮，机械手从原点开始按工序自动反 复连续循环工作，直到按下停止按钮，机械手自动停 机。或者将工作方式选择开关转换到“单周期”工作 方式，此时机械手在完成最后一个周期的工作后，返 回原点自动停机 。
图8-63 机械手PLC控制外部接线图
五、控制程序设计
1.总体设计
（1）设计思想
该机械手控制程序较复杂，运用模块化设 计思想，采用“化整为零”的方法，将机械手控 制程序分为:公共程序、手动程序和自动程序， 分别编出这些程序段后，在“积零为整”，用条 件跳转指令进行选择，用这种设计思想设计的控 制程序运行效率高，可读性好。
暂时等待。为此设置了一只光电开光，以检测“无工件”信号 。
《2024年基于PLC的气动机械手控制系统设计》范文
《基于PLC的气动机械手控制系统设计》篇一一、引言随着工业自动化技术的不断发展，气动机械手作为现代工业生产线上重要的执行机构，其控制系统的设计显得尤为重要。
本文将详细介绍基于PLC的气动机械手控制系统设计，包括系统设计的目的、意义、相关技术背景以及应用领域。
二、系统设计目的与意义气动机械手控制系统设计的目的是为了提高生产效率、降低人工成本、提高产品质量和稳定性。
通过引入PLC（可编程逻辑控制器）技术，可以实现机械手的精确控制、灵活编程以及高度集成。
本系统设计具有重要意义，主要表现在以下几个方面：1. 提高生产效率：通过自动化控制，减少人工操作，提高生产效率。
2. 降低人工成本：减少人力投入，降低企业运营成本。
3. 提高产品质量：精确控制机械手动作，提高产品加工精度和一致性。
4. 增强系统稳定性：通过PLC的逻辑控制，提高系统运行的稳定性和可靠性。
三、相关技术背景PLC是一种基于微处理器的数字电子设备，具有高度的灵活性和可编程性。
它可以通过数字或模拟输入/输出对各种工业设备进行控制。
气动机械手是一种以压缩空气为动力源的机械设备，具有结构简单、动作迅速、节能环保等优点。
将PLC技术应用于气动机械手控制系统中，可以实现机械手的自动化控制和精确运动。
四、系统设计内容基于PLC的气动机械手控制系统设计主要包括硬件设计和软件设计两部分。
（一）硬件设计硬件设计主要包括PLC控制器、气动执行元件、传感器以及连接线路等部分。
其中，PLC控制器是整个系统的核心，负责接收和处理各种信号，控制气动执行元件的动作。
气动执行元件包括气缸、电磁阀等，负责实现机械手的实际动作。
传感器用于检测机械手的位置、速度、压力等状态信息，为PLC提供反馈信号。
连接线路则负责将各部分连接起来，实现信号的传输和控制。
（二）软件设计软件设计主要包括PLC程序设计和人机界面设计两部分。
PLC程序设计是整个系统的灵魂，它根据实际需求编写控制程序，实现机械手的精确控制和灵活编程。
基于PLC的气动机械手控制系统设计
创新论坛当前工业在生产领域应用的气动机械手仍然是重要设备，因为它能在有效控制下完成相对复杂的机械操作。
本文通过分析PLC下的气动机械手的结构和系统气动原理来设计基于PLC的气动机械手控制系统。
在生产过程中伴随着机械化和自动化的发展，一种新的工具——机械手因运而生并在工业生产领域内得到广泛应用。
如今，由于电子信息技术的飞速发展，关于机器人有关研制和生产在现代化社会备受关注，更是引起了高新技术领域的高度关注，机械手就在这种背景下产生，并逐渐实现与机械化、自动化的有机结合。
气动技术是将空气作为压力介质，能有效减少环境污染，可以广泛应用在非污染行业中，对于自动化控制方面更加便捷。
但传统的机械手在一定范围内缺少灵活度，设计中如果加上可编程逻辑控制器( PLC) 的优势，就能在自动控制领域得到广泛的认可。
因此，本文提出一种基于PLC的气动机械手控制系统，运用在生产领域有何优势。
1 气动机械手整体构造机械手，实际上就是以机器形象的代替人力完成工作，智能化的设备根据自身运行程序或接收到的指令，在规定时间内对目标进行运送，转移等基本动作。
因为很多工业现场需要太多人力去施工存在一定风险，工作效率也不高。
现在介绍的气动机械手工作压力在0.6～1.0MPa之间。
机械手经过直线运动以及旋转就能够搬运物体。
机械手旋转要在多个部分的共同协作下完成，包括摆动臂、摆动气缸、摆动位置微动开关、轴向止推轴承等部件，机械手的摆臂区间在0°～180°之间，机械手需要导柱与导轨、气缸、滑动导柱等各个部件密切配合才能完成升降动作，移动大概就在0～150cm；通过气缸、弹簧共同作用，可以进行夹持工件的动作，可以通过调节弹簧预压缩量来改变夹持力的大小。
机械手主要是根据工件是否合格的要求将生产线上的工件运输到各个生产环节中去。
具体结构示意如1。
图1 气动机械手的流程图2 气动回路控制气动控制系统的设计简要逻辑控制如图2 所示。
《2024年基于PLC的气动机械手控制系统设计》范文
《基于PLC的气动机械手控制系统设计》篇一一、引言随着工业自动化程度的不断提高，气动机械手作为一种重要的自动化设备，其控制系统的设计变得越来越关键。
本文旨在介绍一种基于PLC的气动机械手控制系统设计，以提高机械手的控制精度、稳定性和可靠性。
二、系统概述基于PLC的气动机械手控制系统主要由气动执行机构、传感器、PLC控制器、上位机监控系统等部分组成。
气动执行机构负责完成机械手的各项动作，传感器负责检测机械手的位置、速度等信息，PLC控制器负责接收传感器的信号并控制气动执行机构的动作，上位机监控系统则用于实时监控机械手的运行状态。
三、系统设计1. 气动执行机构设计气动执行机构是机械手的核心部分，包括气缸、气动阀等。
气缸的选型应根据机械手的负载、行程等要求进行，气动阀则负责控制气缸的进气、排气，以实现机械手的各项动作。
2. 传感器设计传感器是机械手控制系统中的重要组成部分，用于检测机械手的位置、速度等信息。
常用的传感器包括光电传感器、接近传感器等。
这些传感器应具有高精度、高稳定性的特点，以保证机械手控制的准确性。
3. PLC控制器设计PLC控制器是整个控制系统的核心，负责接收传感器的信号并控制气动执行机构的动作。
在选择PLC时，应考虑其处理速度、可靠性、扩展性等因素。
此外，还需要根据机械手的控制要求，编写相应的控制程序。
4. 上位机监控系统设计上位机监控系统用于实时监控机械手的运行状态，包括机械手的位置、速度、工作状态等信息。
通过上位机监控系统，可以实现对机械手的远程控制、故障诊断等功能。
四、控制系统实现在控制系统实现过程中，需要完成以下步骤：1. 根据机械手的控制要求，编写相应的PLC控制程序。
2. 将传感器与PLC控制器进行连接，确保传感器能够正常工作并输出信号。
3. 将气动执行机构与PLC控制器进行连接，确保PLC能够控制气动执行机构的动作。
4. 搭建上位机监控系统，实现对机械手的远程控制和实时监控。
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。
气动机械手控制系统的设计
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 。 年来 ， 近 随着 电子技 术特 别 是 电子计算机 的广泛 应用 ， 器人的研制和 生产 已 机 成 为高科 技技 术领 域 内迅速发 展起 来 的一 门新 兴
１ ． ２气 动机械手 工作 过程
工作 启动 时 ，步进 电机复位 使机 械手 部分 到
作者简 介 ：宋 志峰 （９ １ ） Ｉ ８ 一 ，男 ，机 械 工程硕 士 ，主 要从 事机械 自动 化控制 的教 学与科 研工 作。
第 ２期
宋志峰 ：气动机械手控制系统 的设计
ｌ１ ２
通 的 电磁 换 向 阀控 制换 向， 由于 ４个气 缸先 后动 作 ，所 以设计 有 中位 。可 以通 过 调节 节流 阀的节
流 口控 制 流量 大 小 ，从而 控制 气缸 运 动 的速度 。
如 图 ５所 示 。
气动 回路 很容 易实 现 自动控 制 ， 以通 过 Ｐ Ｃ来 可 Ｌ 控 制换 向阀实 现 自动换 向。此 外 ，气动 回路可 以 适应任 何 恶劣 环境 ， 比较 容 易维护 ，因此 在 自动 控 制 中应 用越 来越 广 泛 。
延 时 ５Ｓ ，确保物 体准 确放 置在物料 台上 ；延时结 束后 手爪气 缸缩 回 ，复位 到起始 位置 。此 为一个
工作 循环 。
可靠性 高 、灵 活通 用等 优点 ；气动 技术 中 的压 力 介质 来 自于 空气 ，环 境 污染 小，容 易实现 控制 工
程 ，是 实现 自动化 控制 的重要 手段 之一 ，尤其 在
３ Ｐ Ｃ控 制 系统 的设 计 Ｌ
在该 系统 中输 入 点数 为 １ ０点 ，输 出点数 为 ８
《2024年基于PLC的气动机械手控制系统设计》范文
《基于PLC的气动机械手控制系统设计》篇一一、引言随着工业自动化技术的不断发展，气动机械手因其结构简单、操作方便、成本低廉等优点，在工业生产中得到了广泛应用。
然而，传统的气动机械手控制系统往往存在控制精度低、可靠性差等问题。
为了解决这些问题，本文提出了一种基于PLC的气动机械手控制系统设计方法。
该设计方法能够提高机械手的控制精度和可靠性，满足工业生产的需求。
二、系统设计1. 硬件设计基于PLC的气动机械手控制系统主要由PLC控制器、气动执行机构、传感器和人机界面等部分组成。
其中，PLC控制器是整个系统的核心，负责接收传感器信号、控制气动执行机构的动作以及与人机界面进行通信。
气动执行机构包括气缸、气阀等部件，负责实现机械手的抓取、移动等动作。
传感器用于检测机械手的位置、速度等状态信息，为PLC控制器提供反馈信号。
人机界面用于实现操作人员与机械手的交互，包括参数设置、状态显示等功能。
2. 软件设计软件设计主要包括PLC控制程序的编写和人机界面的开发。
PLC控制程序采用梯形图或指令表等形式进行编写，实现机械手的控制逻辑。
具体包括机械手的启动、停止、抓取、释放等动作的控制，以及根据传感器信号进行位置、速度等状态的检测和处理。
人机界面的开发主要包括界面设计、数据交互等部分，实现操作人员与机械手的交互功能。
三、控制系统设计要点1. 可靠性设计为了保证机械手控制系统的可靠性，需要采取一系列措施。
首先，选用高质量的PLC控制器和传感器等部件，确保其性能稳定、可靠。
其次，对控制系统进行合理的布局和接线，避免电磁干扰和电气故障等问题。
此外，还需要对控制系统进行定期维护和检修，及时发现和解决问题。
2. 控制精度设计为了提高机械手的控制精度，需要采取精确的控制系统设计方法。
首先，需要对机械手的运动轨迹进行精确的规划和计算，确保其运动轨迹的准确性和稳定性。
其次，需要采用高精度的传感器和控制器，实现对机械手位置、速度等状态的精确检测和控制。
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机电控制课程课程设计说明书课程名称：机电控制PLC设计设计题目：气动机械手控制系统设计专业：机械设计制造及其自动化班级：姓名：学号：指导教师：设计时间：2010 12 10内容摘要机械手是工业自动控制领域中经常用到的一种能够自动抓取、操作的装置，多用于自动生产线、自动机的上下料、数控设备的自动换刀装置中。
由于气动技术是以压缩空气为介质，以气源为动力的能源传递技术，其工作可靠性高、使用寿命长、对环境没有污染，所以在机械手的驱动系统中常采用气动技术。
气动机械手作为机械手的一种，它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境等优点而被广泛应用。
因此，对气动机械手的研究具有重要的实际价值。
关键词：机械手 PLC 自动控制气动技术目录第一章引言 (3)第二章 PLC的发展2.1 PLC的由来和发展 (3)2.2 可编程控制器的概念 (4)2.3 PLC基本结构和工作原理 (5)第三章气动机械手控制系统设计3.1 I/o地址分配表 (7)3.2 PLC系统选择 (7)3.3 PLC的输入输出设备接线图 (7)3.4系统控制方案流程图 (9)3.5程序设计和梯形图 (10)第四章总结总结 (19)致谢 (20)参考文献 (21)第一章引言引言PLC技术代表了当今电气程序控制的世界先进水平。
它与数控技术，工业机器人技术已成为机械工业自动化和CIM的三大支柱。
据预测，在90年代，美、日、德等发达国家的控制屏将完全由PLC所占据。
由于PLC吸收了微电子技术和计算机技术的最新成果，发展十分迅速，使它已远远超出单纯取代继电器的应用领域，远远超出逻辑控制的范畴，在从单机自动化到整条生产线自动化，乃至整个工厂的生产自动化；从FMS、工业机器人到大型分散型控制系统中都担当着重要角色。
第二章 PLC的发展2.1 PLC的由来和发展1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号不断更新的要求，以在激烈的竞争的汽车工业中占有优势，提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置，为此，特拟定了十项公开招标的技术要求，即：1）编程简单方便，可在现场修改程序；2）硬件维护方便，最好是插件式结构；3）可靠性要高于继电器控制装置；4）体积小于继电器控制装置；5）可将数据直接送入管理计算机；6）成本上可与继电器柜竞争；7）输入可以是交流115V；8）输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀；9）扩展时，原有系统只需做很小的改动；10）用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。
根据招标要求，1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台PLC （PDP—14型），并在通用汽车公司自动装配线上试用，获得了成功，从而开创了工业控制新时期。
PLC问世以来，其发展极为迅速。
由最初的1位机发展为8位机，现在的大型PLC已采用了32位微处理器，可同时进行多任务操作，其技术已经相当成熟。
目前，世界上有PLC生产厂200多家，比较著名的有美国的A-B公司、通用电气公司，日本的三菱、松下电工、欧姆龙，德国的西门子，法国的施耐德等。
生产的PLC品种繁多，产品的更新换代也极快，著名的生产公司几乎每1~2年即可推出一种新产品。
PLC的结构不断改进，功能日益增强，性能价格比越来越高。
展望未来，PLC在规模和功能上正朝着两个方向发展。
一方面，大型PLC不断向大容量、高速度、多功能的方向发展，能取代工业控制微机对大规模复杂系统进行综合性的自动控制。
另一方面，小型PLC向超小型、简易、廉价方向发展，能真正完全取代最小的继电接触器系统，适应单机、数控机床和工业机器人等领域的控制要求。
另外，不断增强PLC的联网通信功能，便于分散控制与集中控制的实现；大力开发智能I/O模块，极大地增强PLC的过程控制能力，提高它的适应性和可靠性；不断使PLC的编程语言与编程工具向标准化和高级化方向发展2.2可编程控制器概述(1)可编程控制器是当今工业控制领域占主导地位的一种新型自动控制装置，微电子技术和计算机技术的发展是PLC出现的技术基础和物质基础，GM10是促使其问世的直接原因。
目前，PLC正向着标准化、小型化、大容量、高速度、多功能等方面发展。
(2) PLC专为工业环境而设计，具有抗干扰能力强、可靠性高、通用性好、功能强、编程简单、使用维护方便等特点，主要应用于开关量控制、模拟量控制、数字控制及通信联网等到领域。
(3) PLC按结构形式分为整体式和模块式两类；按功能和I/O点数可分为低档机（小型、超小型）、中档机（中型）、高档机（大型、超大型）三类。
衡量PLC性能的指标主要有：I/O总点数、用户程序存储容量、指令总数、扫描速度、内部寄存器配置及特殊功能模块等。
(4) PLC常用的编程语言有梯形图、语句表、流程图及高级语言等，其中梯形图、语句表最常用。
(5) PLC主要由CPU、存储器、I/O模块、电源模块、I/O扩展模块、外设接口及编程器等部分组成；软件部分包括系统软件和用户软件两大部分。
(6) PLC的工作方式是采用循环扫描工作方式，每一循环包含了自诊断、与编程器等的通信、输入采样、执行用户程序、输出刷新五个阶段。
小型PLC使用集中输入、集中输出工作方式，这大大提高了PLC工作的可靠性和抗干扰能力。
(7) 扫描周期的大小与扫描速度、用户程序长短、I/O点数及其刷新速度、连接外设的多少等因素有关。
(8) 继电接触器控制采用硬逻辑“并行”运行的方式，而可编程序控制器采用循环扫描的工作方式，其逻辑关系是用程序实现而不是实际电路。
2.3 PCL的基本结构和工作原理2.3.1 PLC的工作方式PLC对用户程序的执行采用循环扫描的工作方式。
PLC开始运行时，CPU对用户程序作周期性循环扫描，在无跳转指令或中断的情况下，CPU从第一条指令开始顺序逐条地执行用户程序，直到用户程序结束，然后又返回第一条指令开始新的一轮扫描，并周而复始地重复。
在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采集和对输出状态的刷新等工作。
2.3.2 PLC的工作原理PLC采用循环扫描的工作方式，这是有别于微型计算机、继电接触器控制的重要特点。
微机一般采用等待命令的工作方式。
继电接触器控制系统采用硬逻辑“并行”运行的方式。
PLC 采用循环扫描的工作方式，在工作过程中，如果某个软继电器的线圈接通，该线圈的所有常开和常闭触点并不一定会立即动作，只有CPU 扫描到该接点时才会动作：其常闭触点断开，常开触点闭合。
也就是说，PLC 在任一时刻只能执行一条指令，是以“串行”方式工作，这样便避免了继电接触器控制的触点竞争和时序失配问题。
2.3.3 PLC 的工作过程PLC 整个工作过程包含五个阶段：自诊断、与编程器等进行通信、输入采样、执行用户程序、输出刷新。
PLC 的工作过程框图与编程器、输出自诊断计算机等通信读入现场信号执行用户程序结果输入和输出映像寄存器是在PLC 的RAM 工作区中将一特定区域的存储单元作为输入映像寄存器和输出映像寄存器的存储区。
输入映像寄存器中存储着对应位输入“继电器”的通/断状态。
高电平“1”为通，低电平“0”为断。
此处“继电器”是指由系统软件程序贼予的具有继电器功能的“软继电器”。
每位输入映像寄存器也对应着PLC 每个实际输入端的通/断状态。
输入映像寄存器的内容只能被PLC 中的CPU 读出，而不能被改写。
输出映像寄存器单元存储着对应位输出寄存器的状态。
在执行用户程序时，输出映像寄存器既可被PLC 的CPU 读出，又可被CPU 改写。
（1）输入映像寄存器的状态取决于各输入端子在上一个刷新期间的状态； （2）程序执行阶段所需的输入、输出状态，由输入映像寄存器和输出映像寄存器读出；（3）输出映像寄存器的内容由程序中输出指令的执行结果决定；（4）输出锁存器中的内容由上一次输出刷新时输出映像寄存器的状态决定；（5）各输出端子的通断状态由输出锁存器的内容来决定。
第三章 气动机械手控制系统设计3.1 I/o地址分配表输入信号分配信号名称元件名称元件符号地址编码下降停止下限位开关SQ1 I0.1上升停止上限为开关SQ2 I0.2右行停止右限位开关SQ3 I0.3左行停止左限位开关SQ4 I0.4上升上升按钮SB4 I0.5左行左行按钮SB6 I0.6松开松开按钮SB8 I0.7下降下降按钮SB3 I1.0右行右行按钮SB5 I1.1夹紧夹紧按钮SB7 I1.2手动操作手动开关I2.0回原点操作回原点开关I2.1单步操作单步开关I2.2单周期操作单周期开关I2.3连续操作连续开关I2.4启动启动按钮SB1 I2.6停止停止按钮SB2 I2.7输出信号信号名称元件名称元件符号地址编码下降下降电磁阀YV1 Q0.0夹松夹松电磁阀YV5 Q0.1上升上升电磁阀YV2 Q0.2右行右行电磁阀YV3 Q0.3左行左行电磁阀YV4 Q0.43.2 PLC系统选择根据I/O选分配查阅手册选择S7-200 CPU226基本单元（24入/16出）1台3.3 PLC的输入输出设备接线图(见下页)3.4系统控制方案流程图原理：接通电源是系统启动开始扫描，扫描手动式判断手动按钮的是执行手动操作，扫描回原点开关，是执行回原点操作，扫描单步开关，是执行单步操作，扫描单周期开关，是检测是否在原点，是执行单周期操作，扫描连续操作，是检测是否在原点，是执行连续操作。
除了连续操作以外，其他操作执行完以后自动重新扫描。
N yNyy NyyNNyyNNyyNNy等待检查手动开始停止 单步程序回原点程序手动程序回原点单步单周期连续是否在原点是否在原点 是否在原点等待检查等待检查连续程序单周期程序3.5程序设计和梯形图3.5.1系统的硬件结构与工作方式机械手用来将工件从A 点搬运到B 点，输出Q0.1为1时工件被夹紧，为0时背松开。
工作方式选择开关的5个位置分别对应于5种工作方式，操作面板左下部的6个按钮式手动按钮。
为了保证在紧急情况下（包括PLC 发生故障时）能可靠地切断负载电源，设置了交流接触器KM 。
PLC 开始运行时按下“负载电源”按钮，使KM 线圈得电并自锁，KM 的主触点接通，给外部负载提供交流电源，出现紧急情况时用“紧急停车”按钮断开负载电源。
系统设有手动、单周期、连续、单步和回原点五种工作方式。
在手动工作方式下，用I0.5—I1.2对应的6个按钮分别独立控制机械手的升、降、左右行和夹紧松开。
在单周期的工作方式下，按下启动按钮I2.6后，从初始步M0.0开始，机械手按顺序功能图的规定完成一个周期的工作后，返回并停留在初始步。
在单步工作方式下，从初始步开始，按一下启动按钮，系统转换到下一步，完成该步的任务后，自动停止工作并停留在该步，再按一下启动按钮，又往前走一步。