气动机械手控制系统设计教材
气动机械手-设计说明书
气动机械手-设计说明书海黄和紫檀哪个更有价值怕上当受骗，我们教你如何鉴别小叶紫檀的真伪！点击访问：木缘鸿官网北京十里河古玩市场，美不胜收的各类手串让记者美不胜收。
“黄花梨和紫檀是数一数二的好料，市场认可度又高，所以我们这里专注做这两种木料的手串。
”端木轩的尚女士向记者引见说。
海黄紫檀领风骚手串是源于串珠与手镯的串饰品，今天曾经演化为集装饰、把玩、鉴赏于一体的特征珍藏品。
怕上当受骗，我们教你如何鉴别小叶紫檀的真伪！点击访问：木缘鸿官网“目前珍藏、把玩木质手串的人越来越多，特别是海黄和印度小叶檀最受藏家追捧，有人把黄花梨材质的手串叫做腕中黄金。
”纵观海南黄花梨近十年的价钱行情，不难置信尚女士所言非虚。
一位从事黄花梨买卖多年的店主夏先生通知记者，在他的记忆中，2000年左右黄花梨上等老料的价钱仅为60元/公斤，2002年大量收购时，价格也仅为2万元/吨左右，而往常，普通价钱坚持在7000-8000元/公斤，好点的1公斤料就能过万。
“你看这10年间海南黄花梨价钱涨了百余倍，都说水涨船高，这海黄手串的价钱自然也是一路飙升。
”“这串最低卖8000元，能够说是我们这里海黄、小叶檀里的一级品了，普通这种带鬼脸的海黄就是这个价位。
”檀梨总汇的李女士说着取出手串让记者感受一下，托盘里一串直径2.5mm的海南黄花梨手串熠熠生辉，亦真亦幻的自然纹路令人入迷。
当问到这里最贵的海黄手串的价钱时，李女士和记者打起了“太极”，几经追问才通知记者，“有10万左右的，普通不拿出来”。
同海南黄花梨并排摆放的是印度小叶檀手串，价位从一串三四百元到几千元不等。
李女士引见说，目前市场上印度小叶檀原料售价在1700元/公斤左右，带金星的老料售价更高，固然印度小叶檀手串的整体售价不如海黄手串高，但近年来有的也翻了数十倍，随着老料越来越少，未来印度小叶檀的升值空间很大。
“和海黄手串比起来，印度小叶檀的价钱相对低一些，普通买家能消费得起。
”正说着店里迎来一位老顾客，这位顾客通知记者，受经济条件所限，他是先从1000元以内的小叶檀手串玩起，再一步一步升级的。
毕业设计(论文)-气动机械手驱动系统及控制系统设计
毕业设计（论文）-气动机械手驱动系统及控制系统设计气动机械手驱动系统及控制系统设计目录课题简介.........................................................................第2页绪论...............................................................................第3页第一章设计课题及意义....................................................第8页第二章设计的总体方案.. (10)第三章驱动机构的设计与计算 (11)第一节气压及电气原理图的设计....................................第11页第二节机械手的受力分析及尺寸的确定...........................第13页第三节气动及电气元件的选择.......................................第17页第四章控制系统的设计与编程.........................................第20页第一节控制要求的确定.................................................第20页第二节 PLC的选择.......................................................第21页第三节控制程序的设计(梯形图)..................................第23页第四节梯形图的外部接线图及操作面板的设计. (28)设计小结........................................................................第30页参考文献 (31)1气动机械手驱动系统及控制系统设计课题简介机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
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：
气动机械手设计说明书
目录气动机械手及继电器控制系统设计 (2)第一章绪论 (2)1.1 气动机械手概述 (2)1.2 机械手的组成和分类 (3)1.2.1 机械手的组成 (3)1.2.2 机械手的分类 (3)1.3课题的提出及主要任务 (5)第 2 章继电器硬件系统设计 (6)2.1 系统分析 (6)2.2方案确定 (7)2.3元器件介绍 (7)第三章软件系统设计 (12)3.1控制方案的确定 (12)3.2 工作过程 (14)第四章调试过程 (17)第五章设计总结 (21)第六章附图 (23)6.1 三维零件图： (23)6.2 三维装配图： (24)第七章参考文献 (26)气动机械手及继电器控制系统设计第一章绪论1.1 气动机械手概述气动机械手由操作机（机械本体）、控制器、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设备。
特别适合于多品种、变批量的柔性生产。
它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。
机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。
在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。
生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率: 可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产; 尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。
因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用. 机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。
随看工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手"，简称通用机械手。
由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。
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。
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 。
气动机械手(教学设计)
包头职业技术学院教案首页教案附页教案内容附记一、教学设计本次课程是采用多媒体教学、任务式教学和学做一体化教学相结合的方式展开的，其教学过程通过以下六个环节完成：图1-2第一环节：资讯(获取信息)此过程通过机械手视频图像展示出来。
并结合着视频介绍此过程在工厂中的应用场合。
通过视频引入工作任务可使学生直观了解整个控制过程。
本环节的设计意图：通过播放一段机械手工作的视频来引入本次课程的任务。
因为该视频中的机械手的工作过程比较直观，因此比较容易引起学生的共鸣，并能激发学生对于学习本任务的兴趣。
第二环节：任务分析与计划通过此过程进行任务分析，并引出本任务的培养目标。
并引出该任务的重点和难点。
根据任务书分析制定流程进行小组分工，学生小组根据任务要求完成任务计划表。
能让学生更加深刻的理解自己设计中的不足和优点。
同时为了能够让学生更好的学习下一个工作任务，点评出优秀小组。
这六个教学环节的设计，都是围绕着多媒体技术进行的，这样设计能够更好的将任务驱动在教学中比较抽象的控制环节展示出来，能够使学生更加明确自己所要学习的内容和目标。
二、教学内容（一）机械手安装1.器件认识空气压缩机气缸气动两联件电磁阀组磁传感器2.气动系统组成及工作原理气动系统简而言之就是靠压缩空气来推动气缸运动进而带动元件运动。
整个系统基本组成包括空气压缩机（气泵）、油水分离器（俗称二联件）、电磁阀、气缸、各种辅助元件等几大要素组成，最终气教案内容附记3.根据控制要求和I/0地址分配表进行程序编制梯形图如下所示：教案内容附记教案内容附记附表：（一）气动机械手的安装工作任务单工作任务气动机械手的安装与调试任务一机械手的安装实施时间2学时实施地点机电一体化实验实训室任务分组每4人一组，共10组任务要求1.掌握气动系统的组成2.根据机械手初始位置的要求进行气路安装3.根据工艺要求进行气路的走线和捆扎4.确定磁性传感器的位置任务内容1. 任务分工2. 任务指引(1) 根据图1-1所示的机械手气动系统图连接气路图1-1姓名分工内容备注（二）气动机械手的调试工作任务单工作任务考核表。
气动机械手控制系统设计
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。
气动机械手设计说明书
目录气动机械手及继电器控制系统设计 (2)第一章绪论 (2)1.1 气动机械手概述 (2)1.2 机械手的组成和分类 (3)1.2.1机械手的组成 (3)1.2.2机械手的分类 (3)1.3课题的提出及主要任务 (5)第2章继电器硬件系统设计 (6)2.1系统分析 (6)2.2方案确定 (7)2.3元器件介绍 (7)第三章软件系统设计 (12)3.1控制方案的确定 (12)3.2工作过程 (14)第四章调试过程 (17)第五章设计总结 (21)第六章附图 (23)6.1三维零件图： (23)6.2三维装配图： (24)第七章参考文献 (26)气动机械手及继电器控制系统设计第一章绪论1.1 气动机械手概述气动机械手由操作机(机械本体)、控制器、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设备。
特别适合于多品种、变批量的柔性生产。
它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。
机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。
在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。
生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。
因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用.机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。
随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。
由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。
基于PLC的气动机械手控制系统设计(全套CAD图纸)
基于PLC的气动机械手控制系统设计（全套CAD图纸）全套CAD图纸,联系 695132052全套CAD图纸,联系 695132052第1章绪论1.1 课题背景随着现代工业技术的发展,工业自动化技术越来越高,生产工况也有趋于恶劣的态势,这对一线工人的操作技能也提出了更高的要求,同时操作工人的工作安全也受到了相应的威胁。
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。
这样可以避免一些人不能接触的物质对人体造成伤害,如冶金、化工、医药、航空航天等。
在机械制造业中,机械手应用较多,发展较快。
目前主要应用于机床、模锻压力机的上下料以及焊接、喷漆等作业,它可以按照事先制定的作业程序完成规定的操作,有些还具备有传感反馈能力,能应付外界的变化。
如果机械手发生某些偏离时,会引起零部件甚至机械本身的损坏,但若有了传感反馈自动,机械手就可以根据反馈自行调整。
应用机械手,有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度,从而可以提高劳动生产率,降低生产成本,加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。
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。
近些年,随着计算机技术、电子技术以及传感技术等在机械手中越来越多的应用,机械手已经成为工业生产中提高劳动生产率的重要因素。
借助PLC强大的工业处理能力,很容易实现工业生产的自动化。
基于此思路设计的机械手,在实现各种要求的工序前提下,大大提高了工业过程的质量,而且大大解放了生产力,改善了工作环境,减轻了劳动强度,节约了成本,提高了生产效率,具有十分重要的意义。
同时,借助组态软件的辅助作用,大大提高了系统的工作效率。
因此,在自动化机床和综合加工自动生产线上,目前几乎都设有机械手,以减少人力和更准确地控制生产的节拍,便于有节奏地进行生产。
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。
气动机械手的PLC控制系统设计
Ｅｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｎｏ ． ２， ２ ０ １ ５
电磁 阀 通 电 ， 伸缩气缸下降 ； （ ８ ） 到 达下 限位 ， 下 降 电
磁 阀断 电 ， 下 降停 止 ， 手爪 电磁 阀断 电 ， 手爪 放松 ； （ ９ ） 手爪 放松后 ， 上升 电磁 阀通 电 ， 升降气缸 上升 ； （ １ ０ ） 到 达 上 限位 ， 上 升 电磁 阀 断 电 ， 上升停止 ， 缩 回
伸 缩气缸
上极
机械手是最早 出现的工业机器人 ，它能够替代 人 的劳 动 实 现 生产 的机 械 化 和 自动 化 ，可 以在 有 害 的环境下工作 ， 从而保护人身安全 ， 因此广泛应用于 机械 、 冶金 、 电子 、 化工 和原 子 能等 部 门 。机械 手按 驱 动方式分为液压式 、 气动式 、 电动式 、 机械式等 ， 其中 气动机械手用 空气作为工作介质 ， 具有气源方便 、 动 作迅速 、 结构简单 、 造价低 、 维 修 方便 等 优 点 ， 被 广 泛 应 用于轻工机械领域 ，在生产过程 中发挥着越来越 重要 的作用。气动机械手的执行机构 由气缸构成 ， 驱 动 机构 采 用 电磁 阀控 制 ， 控 制 系统 可 以采 用 Ｐ Ｌ Ｃ、 单
其工作流程 ， 设计 了机械手 的气动控 制 系统 ， 编制 其 Ｐ Ｌ Ｃ控制程序 。
关键词 ： 气动 ； 机械 手 ； Ｐ Ｌ Ｃ 中图 分 类 号 ： Ｔ Ｐ ２ ４ １ ． ２ 文献标识码 ： Ｂ 文章 编 号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ５ Ｘ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ２ — ０ １ ８ ３ — ０ ２
气动机械手系统设计 - 说明书
执行元件
初始状态
功能
A气缸
伸出位置
抓取工件
B气缸
缩回位置
横向伸缩
C气缸
上端位置
上下移动
D气缸
左端位置
左右旋转
图2-1 气动机械手结构示意图
2.1.2 工作要求
本设计机械手主要用于自动输送线的上下料，采用气动方式驱动，可控制编程进行控制。由于机械手工作速度的稳定性较差、冲击大、气源压力较低，手爪抓重一般在30kg以下，所以结合工业生产的实际情况。
Key words:Manipulator;Pneumatic system;Cylinder;PLC;Ladder diagram;
第一章
1.1
随着我国工业自动化生产的迅速发展，工业生产中要快速高效的实现工件的装卸、转向、输送；或操持焊枪、扳手、喷枪等工具,进行加工、装配，就需要机械设备能够自动化作业，所以现如今自动化作业已受到生产者们越来越多的重视。而“工业机械手”的出现就是最好的证明。它模仿人手的局部动作，来实现生产的自动抓取、搬运等复杂流程，它能够代替人手进行高效率作业，在实际生产中具有重大意义。它不仅大大减轻了工人的劳动强度、提高了工厂加工效率，而且还保障了工厂及工人们的人身安全。
在X-D线图中有的信号线比其所控制的动作线长，说明当动作状态要改变时，其控制信号不允许它改变，这种阻碍动作改变的信号是障碍信号，其长于动作线的部分为障碍段，用“”表示，在图2-5中，其中d1(C0)、c0(B1)、b0(C1)、c1(D0)均为障碍信号。为了排除某个有障碍信号m的障碍段，需要另外一个信号（又称为制约信号）n，将信号m与信号n相“与”，去除m信号中的障碍段。选择制约信号n的原则是：使信号n在信号m的障碍段中不存在，而在m信号的执行段有信号。如控制动作C0的信号d1是有障碍信号，选择信号a1作为制约信号；控制动作B1的信号c0是有障碍信号，选择信号a1作为制约信号；控制动作C1的信号b0是有障碍信号，选择信号a0作为制约信号；控制动作D0的信号c1是有障碍信号，选择信号b0a0作为制约信号。
气动机械手教学设计方案
动
要求?
法
4、程序设计
■如发现程序运行与 控制要求不符，仔细 分析，找出原因，重 新修改，直到程序运 行与控制要求相符为 止。
■要求学生记录运行
调试过程？(因教材
持
没有表格，需要教师
续
设计)。
改
进
法
■启发学生能否使程
序更为简洁、实用、
易读。
如：步返回指令有多
少种方法实现，哪一
种更巧妙？
8
■布置实训思考练习 题(提高学生的拓展 能力) 拓展 1：系统上电或按 下停止按钮，气动机 械手悬臂气缸缩回、 手臂气缸上升、气爪 气缸放松、旋转气缸 左转回到初始位置。 拓展 2：将悬臂气缸的 伸出和手臂气缸的下 降这二个动作同时进 行；将悬臂气缸的缩 回和手臂气缸的上升 这二个动作同时进 行，提高械械手搬运 效率。
出对完成项目有用的知识。
示
(3)http://www.mitsubishielectric-automatio 法
收
/
集
目的：下载三菱 FX 系列编程手册，了解指令的相
信
关知识。
息
2、学生去图书馆查阅相关书籍。
指导学生查阅资料： 1、上网搜索，提供网址。 2、图书馆查阅。 3、书店查阅。 4、引导学生确定编程方法。
三、任务引入（任务二 气动机械手的 PLC 控制）
合理提出针对性强 的问题引导学生从 多种角度去思考
通过播放气动机械手动作视频，细致演示气动机 械手的整个动作流程。引出今天的任务。启发学生思 考，并倡导学生主动参与学习和同学交流合作，用不 同的方式来学习知识。通过自己的讨论交流进行探索 和实现问题的解决，形成一定的知识解决模型，最终 解决实际生活问题。
气动机械手控制系统设计
气动机械手控制系统设计(总28页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-目录之中。
机电工程学院课程设计说明书设计题目: 气动机械手控制系统设计学生姓名：学号：专业班级：机制F09指导教师：2012 年 12 月 12 日内容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。
自从工业机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。
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，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。
在我国，近几年也有较快的发展，并取得了一定的效果，受到机械工业和铁路工业等部门的重视。
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。
PLC可以按照所需要求完成机械手的设计，使机械手的设计简单化，大大节省了时间。
本文应用西门子S7—200系列PLC来实现气动机械手的搬运控制系统，该系统充分利用了可编程控制器（PLC）的控制功能。
利用可编程技术结合相应的硬件装置，控制气动机械手完成各种动作。
该系统具有结构简单、可靠稳定、容易控制等优点。
关键词：气动机械手；S7—200系列PLC；CPU226；I目录第1章引言·······························································································································错误!未定义书签。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
气动机械手课程设计说明书设计题目: 气动机械手结构及控制系统设计 ________________ 学生姓名： _______________________________学号： ______________ 1204010714 _________________________ 专业班级： __________________指导教师： _________________________________________2015年07月23日目录摘要 (1)第一章气动机械手课题研究的意义、目的 (1)1. 1课题设计的意义 (1)1.2 课题设计的目的 (2)第二章总体方案设计....... .. (2)第三章机械系统的设计与计算 (4)3. 1工况分析 (4)3.2机械手重要部件的设计计算与校核 (4)第四章气动系统设计 (5)4.1气动系统原理 (5)4.2气动系统原理图 (5)4.3气动系统控制过程 (6)第五章气动系统附件的选择 (6)5. 1 分水过滤器 (6)5. 2油雾器的选择 (7)5. 3 减压阀选择 (8)5. 4管道与管接头 (8)5. 5换向阀的选择 (8)5 . 6单向节流阀的选择 (8)第六章PLC控制系统设计 (9)6.1PLC硬件系统设计 (9)6.2软件的设计 (10)总结 (14)参考文献 (15)附图 (16)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、PLG控制设计第一章气动机械手课题研究的意义、目的1.1课题设计的意义机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。
近年来随着工业自动化的发展机械手逐渐成为一门新兴学科，并得到了较快的发展。
机械手广泛地应用与锻压、冲压、锻造、焊接、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业。
特别是在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中，机械手由于其显著的优点而受到特别重视。
总之，机械手是提高劳动生产率，改善劳动条件，减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段。
国内外都十分重视它的应用和发展自动化还可以节省大量的人力、物力等。
1.2课题设计的目的本课题主要研究的是基于PLC的机械手模型控制系统的设计，包括硬件的设计和软件的设计。
通过设计编制PLC程序实现机械手模型控制系统的自动控制。
第二章总体方案设计参阅各种气压设计书籍和论文，对照设计任务要求，并通过对以前学习过的课程进行综合考虑，设计出的气动机械手的示意图如图1所示。
机械手采用气压传动，选用品质精良的气动元件组合而成，为直角坐标式机械手结构，实现2个自由度，由机身、水平臂、竖直臂、夹紧手组成，可以完成水平臂的伸缩、竖直臂的升降以及抓取等动作，可以方便的通过节流阀调节合适的执行元件的速度，完成物件平面内点对点的移动。
机械臂用2个气缸控制，即横向移动气缸和纵向移动气缸，其控制系统采用目前控制领域应用比较普遍、性能优越的PLC根据需要选用西门子公司的S7-200型PLC作为控制系统的核心。
由于该系统要求该气动机械手的动作逻辑顺序为：升降气缸1下降一一抓取工件一一升降气缸1上升一一气缸2左移一一气缸1下降一一卸载工件，完成一次物料的搬运。
在设计计算时发现，如用方案一，则横向气缸活塞杆会承受很大的弯矩，影响装置的使用寿命，而且浪费原材料，不经济。
故采用方案二，其中导轨分担了纵向活塞的重力，故在设计时可视作横向气缸只受轴向力，不受径向力。
1.垂直臂2.水平臂3.夹紧手4.机座5.导轨 方案2.气动机械手示意图C第三章机械系统的设计与计算3.1工况分析（1）动作分析，运动部件的动作循环为：见附图（2）确定执行元件气动机械手气动控制完成的主要是直线运动，因此气压系统的执行元件为气压缸（3）分析机械手的控制过程机械手是由手臂气缸、横向移动气缸、和抓手气缸协作完成工件的搬运。
三个气缸均由电磁换向阀控制。
机械手由初始位置开始工作时，按下启动按钮，手臂气缸活塞杆伸出，带动机械手下降，下降到位后，下限位信号发出，触发抓手夹钳相连的抓手气缸活塞杆伸出，抓手将工件夹紧，手臂气缸的活塞杆收进，把工件提升；当工件提升到最高位置时产生上限位信号，启动横向气缸水平移动；当悬臂伸出到最右端时，产生右移限位信号，触发手臂气缸活塞杆伸出，带动机械手下降，下降到位后，下限位信号发出，抓手将工件放开，手臂气缸的活塞杆收进，达到高点时产生上限位信号，启动横向气缸向左移到原点，完成一个工作循环。
3.2机械手重要部件的设计计算与校核一、水平气缸的计算与校核（a）缸径和活塞杆的计算（b）气缸筒壁厚的确定（c）气缸耗气量的计算（d）活塞杆的校核（1）进行强度和特定强度校核（2）稳定性校核二、竖直方向气缸的选择计算与校核（a）缸径和活塞杆的计算（b）气缸筒壁厚的选择（c）气缸耗气量的计算（d）气缸排气口径（e）活塞杆的校核三、手抓气缸的计算与校核（a）求活塞杆拉力（b）气缸筒壁厚的选择（c）气缸耗气量的计算（d）气缸排气口径（e）活塞杆的校核第四章气动系统设计4.1气动系统原理气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。
其主要特点是：气源的获得极为方便，气动动作迅速，结构简单，成本低。
但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，输出压力小，抓重一般在30kg以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速，轻载，高温和粉尘大的环境。
气动系统的组成按照控制过程可分为气源信号输入，信号处理及最后的命令执行4个过程。
1、气源部分以空气压缩机，储气罐开始。
2、信号输入部分主要考虑被控对象能采用的信号源。
3、信号处理有气控和电控两种方式。
4、命令执行元件主要包括方向控制阀和驱动器。
4.2气动系统原理图4.3气动系统控制过程气源接入系统后，首先经过气源处理三联件（分水过滤器、减压阀、油雾器）处理后，进入管路系统。
为保证系统的可靠运行，可在减压阀后安装一个压力继电器。
只有当气源压力达到设定值之后，压力继电器才能产生压力合格信号，启动系统开始工作。
三个电磁换向阀控制均由PLC控制，其中两个长行程气缸都增加了单向节流阀来调速，而控制手抓的气缸，考虑到其行程很短，因此可以省略调速装置。
另外，每个控制阀的排气口均装有消音器，以消除气流喷出带来的噪音。
第五章气动系统附件的选择5.1分水过滤器分水过滤器能除去压缩空气中的冷凝水，颗粒杂质和油滴，具有较强的滤尘能力。
它的工作原理：当压缩空气从输入口流入后，由导流板引入滤杯中，导流板使气流沿切线方向旋转，于是空气中的冷凝水，油滴和颗粒较大的固态杂质等因质量较大受离心力作用被甩到滤杯内壁上，并流到底部沉积起来，随后空气流过滤心，进一步除去其中的固态杂质，洁净的空气便从输出口输出。
分水过滤器主要性能参数有流量特性，分水效率，和过滤精度。
（1）流量特性流量特性是指过滤器在一定的进气压力下，其进出口两端的压力降与通过该元件标准额定流量之间的关系在相同的流量和进气压力下，压降越小，表明流动阻力越小。
（2）分水效率分水效率表示过滤器分离水分的能力（3）过滤精度滤心的过滤精度按其所能滤尘的最小微粒尺寸分为5um,10um,25um 40um四档,可根据空气质量的要求选定。
该设计选用型号QSL25最高使用压力1MPa过滤精度50-75，分水效率80% 工作温度：5-60 C。
5.2油雾器的选择油雾器一种特殊的注油装置，它使润滑油雾化，变成油雾，随着气流进入到所需润滑的部件上，实现润滑，用这种方法润滑，具有润滑均匀，稳定和无需大量的储油设备等特点。
工作原理：压缩气体由输入口进入后，通过喷嘴上正对着气流方向的小孔进入阀座的腔内，阀座与钢球，弹簧组成的一个特殊的单向阀。
在压缩空气刚刚进入阀座的最初一瞬间，钢球被压在阀座上，但此单向阀密封不严有所泄露，压缩空气会漏入油杯的上腔中，上腔处于密封状态，故上腔压力逐渐上升，其结果使钢球处于中间位置，这样压缩空气即通过阀座上的孔进入储油杯的上腔，油面受压使油经过吸油管，将单向阀的钢球顶起，钢球上部管口为一个边长小于钢球直径的四方孔，所以钢球不能将口部管口封死，油能不断地经过节流阀的阀口流入油雾器，再滴入喷嘴中，气流从小孔中引射出来雾化后从输出口输出。
油雾器性能指标：1.流量特性：描述流量与压力降的关系2.喷雾特性3.反应速度4.油雾粒度5.不停气加油的泄气特性该设计选用油雾器：QIO-10-SI （根据空气流量及油雾粒度选择）5.3减压阀选择减压阀是为了调整输出压力的阀，但经过调定的输出压力值总是低于输入压力的值。
本设计使用直动式减压阀，基本特性：（1）调压范围（2）流量特性（3）压力特性选用QTY20 最高使用压力为 1.6MPa,调压范围0.05-0.63 0.05-1.000.05-0.40MPa5.4管道与管接头本次管道的设计选用软管聚氨酯管是高性能聚氨酯制品，弹性极大，具有很好的耐磨弯曲疲劳特性，允许的温度范围在-35 C -60 C,适用于大多数的气动气流场合。
本次设计的管接头选择是快插式管接头，它具有以下特点：a.对管接头的加工质量要求较严格b.有直通，两通，三通四通等各种结构样式c.主要用干气动回路中小直径的软管连接5.5换向阀的选择作用：控制管道内气流的通断和气流的流动方向。
选择：左右移动，升降等适用三位四通电磁换向阀，夹松选用两位四通电磁换向阀。
5.6单向节流阀的选择单向节流阀是由单向阀和节流阀并联成的组合式控制阀在本设计中采用排气节流，当换向阀作为工作气缸有杆腔进入压缩空气，无杆腔接大气，但排气受到节流，控制气缸向右运动速度，换向阀右位工作，无杆腔进压缩空气，有杆腔接大气，排气时同样受到节流作用，控制气缸向右运动速度。
选择：根据流量选择节流阀型号：AS100-M3第六早 PLC 控制系统设计6.1 PLC 硬件系统设计(1) PLC 选型 (a)I/O 点数选择控制系统，可知该机械手控制系统共使用了16个输入点，和6个输出点。
选择相应规模的可编程控制器，并留有10%~15的I/O 裕量，因为S7-200CPU226 具有24个输入点和16个输出点，所以选用 S7-200CPU226 (b) 内存估计 公式为 总存储字数=(开关量输入点数+开关量输出点书)X(0+模拟量点数X 150X 1.25 ) =6837.5字节。