基于PLC的三自由度的机械手控制系统与设计要点
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。
基于PLC控制的三自由度气动机械手设计
任务书以上各项由指导教师填写（请用钢笔填写）开题报告一、课题的来源、目的、意义，国内外基本情况●课题的来源：本课题来源于企业需求。
●课题的目的、意义:在工业生产线中，机械手具有很广泛的用途。
它是工作抓取和装配系统中的一个重要组成部分。
它的基本作用是从指定位置抓取工件运送到另一个指定的位置进行装配。
机械手臂代替了人工的繁杂劳动，并且操作精度高，提高了产品质量和生产效率。
●国内外研究状况及发展趋势：近20年来, 气动技术的应用领域迅速拓宽, 尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。
电气可编程控制技术与气动技术相结合, 使整个系统自动化程度更高, 控制方式更灵活, 性能更加可靠；气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展, 对气动技术提出了更多更高的要求；微电子技术的引入, 促进了电气比例伺服技术的发展, 现代控制理论的发展, 使气动技术从开关控制进入闭环比例伺服控制, 控制精度不断提高；由于气动脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和成本低廉等特点, 国内外都在大力开发研究。
从各国的行业统计资料来看, 近30 多年来, 气动行业发展很快。
20世纪70年代,液压与气动元件的产值比约为9∶1, 而30 多年后的今天, 在工业技术发达的欧美、日本等国家, 该比例已达到6∶4, 甚至接近5 ∶5。
我国的气动行业起步较晚, 但发展较快。
从20世纪80年代中期开始, 气动元件产值的年递增率达20%以上, 高于中国机械工业产值平均年递增率。
随着微电子技术、PLC技术、计算机技术、传感技术和现代控制技术的发展与应用, 气动技术已成为实现现代传动与控制的关键技术之一。
Ⅰ.气动机械手的应用现状由于气压传动系统使用安全、可靠, 可以在高温、震动、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射等恶劣环境下工作。
而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、容易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等优点。
《2024年基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》范文
《基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》篇一一、引言随着工业自动化技术的不断发展，机械手运动控制系统在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
传统的机械手控制系统通常采用单片机或嵌入式系统进行控制，但由于其处理能力和稳定性的限制，已经无法满足现代工业生产的高效、精确和可靠的要求。
因此，本文提出了一种基于PLC（可编程逻辑控制器）的工业机械手运动控制系统设计。
该系统采用先进的PLC技术，能够有效地提高机械手的控制精度、稳定性和可靠性，满足现代工业生产的需求。
二、系统设计1. 硬件设计本系统硬件部分主要包括PLC控制器、机械手本体、传感器、执行器等部分。
其中，PLC控制器是整个系统的核心，采用高性能的PLC模块，能够实现对机械手的精确控制。
机械手本体包括手臂、手腕、抓手等部分，通过执行器进行驱动和控制。
传感器则用于检测机械手的运动状态和位置信息，为控制系统的精确控制提供支持。
2. 软件设计软件部分是整个系统的关键，它决定了机械手的运动方式和控制精度。
本系统采用PLC编程软件进行程序设计，通过编写梯形图或指令代码来实现对机械手的控制。
程序包括主程序和控制程序两部分。
主程序负责控制整个系统的运行流程，而控制程序则负责实现对机械手的精确控制。
3. 控制策略本系统采用基于位置的控制策略，通过传感器实时检测机械手的位置信息，将位置信息与目标位置进行比较，计算出位置偏差，并通过执行器对机械手进行精确的控制。
同时，系统还具有速度控制和力控制等功能，能够根据实际需求进行灵活的调整和控制。
三、系统实现1. 硬件连接硬件连接是整个系统实现的基础。
首先需要将PLC控制器与机械手本体、传感器、执行器等部分进行连接，确保各部分之间的通信和信号传输畅通。
同时，还需要对硬件设备进行调试和测试，确保其正常工作。
2. 程序设计程序设计是整个系统的核心部分。
根据实际需求和机械手的运动特性，编写相应的梯形图或指令代码，实现对机械手的精确控制。
基于PLC的机械手控制系统设计
基于PLC的机械手控制系统设计摘要本文基于PLC的机械手控制系统设计实现了对机械手的自动控制，为机械手的工业应用提供了强有力的支撑。
文章首先介绍了机械手的概念、类型和特点，然后详细讲述了机械手控制系统的工作原理和设计实现。
通过实验验证，本文所设计的机械手控制系统可以实现对机械手的自动化控制和动作规划，具有较高的安全性和稳定性，同时具有广泛的适用性和可扩展性。
本文的研究成果对机械手的应用推广具有较大的意义。
关键词：PLC，机械手，控制系统，自动化控制，动作规划AbstractThis paper designs a mechanical arm control system based on PLC, which realizes the automatic control of the mechanical arm and provides strong support for the industrial application of the mechanical arm. This paper first introduces the concept, types and characteristics of mechanical arms, and then describes in detail the working principle and design implementation of mechanical arm control systems.Through experimental verification, the mechanical arm control system designed in this paper can achieve the automatic control and motion planning of the mechanical arm, with high safety and stability, as well as wide applicability and scalability. The research results of this paper have great significance for the application promotion of mechanical arms.Keywords: PLC, mechanical arm, control system, automaticcontrol, motion planning第一部分：引言随着工业无人化趋势的深入发展，机械手作为工业自动化的重要机器人之一，已经被广泛应用于工业制造、装配、取料、搬运等场景中。
(精品)基于PLC的机械手控制系统的设计【范文仅供参考】
(精品)基于PLC的机械手控制系统的设计【范文仅供参考】【摘要】机械手是自动控制领域中一项重要而且较新的技术，引入PLC控制技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践结合的精华。
它可以代替人类在各种恶劣的条件下工作，而且它能提高生产过程的自动化程度，提高产品质量和生产效率，因此得到广泛的应用。
本文主要研究在PLC控制下机械手完成上下左右以及抓取等活动。
【关键词】PLC；机械手；步进电机1.引言机械手按用途可分为通用机械手和专用机械手两种，本文研究的PLC机械手属于通用机械手，它的控制系统独立，可改变程序、动作灵活多样。
通过PLC控制的机械手具有较大的工作范围、较高的定位精度和很强的通用性，可在多种严酷条件下工作。
2.PLC机械手控制系统设计方案对PLC机械手的要求是能准确、快速地搬运和拾放物件，这就要求它们具有精度高、反应快、承载能力强、工作空间充足和灵活的自由度以及在任意位置都能自动定位等特性。
首先，PLC是可编辑控制器的简称，它是一种以微机处理器为核心的工业通用自动控制装置。
它的主要功能有：多种控制功能；数据采集、存储与处理功能；通信联网功能；输入输出接口调理功能；人机界面功能；编程、调试功能。
本文选用PLC作为机械手的控制系统，是因为PLC体积小、重量轻、控制方式灵活、可靠性高、操作简单、维修容易、易于扩展等特点，可以根据现场要求实现机械手的不同工作要求。
机械手采用PLC控制技术，可以大大提高该系统的自动化程序，减少了大量的中间继电器、时间继电器和硬件连线，提高了控制系统的可靠性。
同时，PLC控制系统可方便地更改生产流程，增强控制功能。
其次，选择步进电机和传感器。
控制机械手纵轴和横轴的步进电机选用的是42BYG250C型两相混合式步进电机，参数为步距角0.9o～1.8o，电流为1.5A。
选用SH-20403型步进电机驱动器，它采用10～40V直流供电，H桥双极恒相电流驱动，8种输出电流可选，最大为3A。
基于PLC的三轴机械手控制系统的设计研究
基于PLC的三轴机械手控制系统的设计研究摘要：为了实现机械供料操作的自动化，需要根据不同的工艺操作，进行机械立体操作。
三轴机械手是智能机械化操作系统的重要部分，本文将根据三轴机械手运行要求，以ＰＬＣ控制器为核心，详细分析驱动三轴机械智能化移动的设计程序和功能。
通过进行灵活性的程序设计后，机械手可以实现多种轨迹移位操作，一次促进现代化制造业的智能机械技术发展。
关键词：三轴机械手；控制系统；步进驱动；运行轨迹三轴机械手可以实现空间移动操作，可以在各种恶劣环境下稳定运行，更好的满足了实际操作需求吗，完成了人类无法完成的操作。
三轴机械手在制造业广泛应用，而目前市场对其的要求也越来越高，不仅要实现机械手精准定位、牢固抓取，还要实现多元化运动操作。
所以，本文将基于ＰＬＣ在三轴机械手系统控制中的应用设计，对其自动化驱动，可实现更加复杂的生产操作进行分析和研究。
1 三轴机械手设备结构和控制方式三轴机械手设备的结构1.1 三轴机械手平台组成部分包括：X、Y、Z轴移动平台、传感器、工件放置平台、吸盘、步进电机等，详细器械结构见图1.其中PH1、PH2、PH3、PH4、PH5、PH6、PH7、PH8、PH9表示X、Y、Z轴移动平台中传感器获取的原点位置和三轴极限检测信号；M1、M2、M3表示X、Y、Z轴位置的步进电机，主要操控机械手移动位置的；YVI表示吸盘，主要负责移动物料。
图1三轴机械手平台结构２控制系统的方式１．机械手的运动要根据工艺要求进行移动操作，运动轨迹随着工艺做相应变化。
以下是针对两种不同的典型控制工艺进行设计路线分析。
控制方式一：（１）机械手自从进行整个操作周期的循环，在吸取和移动操作中实现从Ａ区将物料移动到Ｂ区，同时将物料摆成方形在工件放置台上。
如果在执行过程中按停止操作，这时机械手将停下整个程序操作环节，之后再按启动按键，工序还在停止步骤开始继续运作。
控制方式二：（２）操作流程和方式一相似，而不同的是它会将物料摆放成圆形形状放在操作台上。
《2024年基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》范文
《基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》篇一一、引言随着工业自动化技术的不断发展，PLC（可编程逻辑控制器）已成为工业控制领域中最重要的技术之一。
工业机械手作为自动化生产线上重要的执行机构，其运动控制系统的设计直接关系到生产效率和产品质量。
本文将详细介绍基于PLC的工业机械手运动控制系统设计，包括系统架构、硬件配置、软件设计以及实际应用等方面。
二、系统架构设计基于PLC的工业机械手运动控制系统采用分层式结构设计，主要包括上位机监控系统、PLC控制器和机械手执行机构三个部分。
其中，上位机监控系统负责人机交互、数据监控和系统管理等功能；PLC控制器负责接收上位机指令，控制机械手的运动；机械手执行机构包括电机、传感器、气动元件等，负责完成具体的动作。
三、硬件配置1. PLC控制器：选用高性能、高可靠性的PLC控制器，具备强大的运算能力和丰富的I/O接口，以满足机械手运动控制的需求。
2. 电机：根据机械手的具体需求，选用合适的电机类型和规格，如伺服电机、步进电机等。
3. 传感器：包括位置传感器、速度传感器、力传感器等，用于检测机械手的运动状态和外部环境信息。
4. 气动元件：包括气缸、电磁阀等，用于实现机械手的抓取和释放等功能。
四、软件设计1. 编程语言：采用PLC的编程语言，如梯形图、指令表等，进行程序编写和调试。
2. 控制算法：根据机械手的运动需求，设计合适的控制算法，如PID控制、轨迹规划等，以实现精确的运动控制。
3. 上位机监控系统：开发上位机监控软件，实现人机交互、数据监控和系统管理等功能。
监控软件应具备友好的界面、实时的数据显示和报警功能。
4. 通信协议：建立PLC控制器与上位机监控系统之间的通信协议，实现数据的实时传输和交互。
五、实际应用基于PLC的工业机械手运动控制系统在实际应用中表现出良好的性能和稳定性。
通过上位机监控系统，操作人员可以方便地监控机械手的运动状态和生产数据。
PLC控制器根据上位机的指令，精确地控制机械手的运动，实现高精度的抓取、搬运、装配等任务。
毕业设计(论文)基于三菱FX系列PLC的机械手控制系统设计
可编程控制器是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发起来的，现已广泛应用于工业控制的各个领域。它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。
高可靠性（1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离；（2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10～20ms；（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰；（4）采用性能优良的开关电源。（5）对采用的器件进行严格的筛选；（6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大；（7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。
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。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。
机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统构成。
执行机构包括手部、手臂和躯干。手部装在手臂前端，可以转动、开闭手指。机械手手部的构造系统模仿人的手指，分为无关节、固定关节和自由关节三种。手指的数量又可以分为二指、三指、四指等，其中以二指用得最多。可根据夾持
对象的形状和大小配备多种形状和尺寸的夹头，以适应操作的需要。本设计采用二指的构造。手臂的作用是引导手指准确地抓住工件，并运送到所需要的位置上。为了使机械手能够正确地工作，手臂的三个自由度都需要精确地定位。总之，机械手的运动离不开直线移动和转动二种，因此它采用的执行机构主要是直线液压缸、摆动液压缸、电液脉冲马达、伺服液压马达、交流伺服电动机、直流伺服电动机和步进电动机等。躯干是安装手臂、动力源和各种执行机构的机架。
（完整版）基于plc的机械手控制系统设计
（完整版）基于plc的机械手控制系统设计前言随着我国工业生产的飞跃发展，自动化程度的迅速提高，实现工件的装卸、转向、输送或操持焊枪、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等作业的自动化，已愈来愈引起人们的重视。
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。
近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。
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”。
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，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。
本文将通过西门子PLC控制机械手，PLC是可编程控制器（Programmable Logic Controller）的简称，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。
目前PLC已经在智能化、网络化方面取得了很好的发展。
该系统利用西门子PLC，在步进电机驱动下，完成对机械手在搬运过程中的下降、夹紧、上升、右旋、下降、放松、上升、左旋等全过程自动化控制，并对非正常情况实行自动报警和自动保护，实现企业的机电一体化，提高企业的生产效率。
1机械手概述1.1机械手简介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。
基于PLC控制的三轴机械手系统设计
基于PLC控制的三轴机械手系统设计本文介绍三轴机械手系统设计的背景和目的，并概述了PLC控制的重要性。
三轴机械手是一种常见的工业自动化设备，可用于实现对物体的抓取与放置。
三轴机械手系统设计的目的是提高生产效率、减少人工操作，并保证操作的准确性和稳定性。
PLC（可编程逻辑控制器）是一种数字化电子设备，广泛应用于工业自动化控制系统中。
与传统的电气控制系统相比，PLC具有编程灵活、易于维护和扩展的优势，能够实现复杂的自动控制功能。
本文将详细介绍基于PLC控制的三轴机械手系统的设计，包括硬件设计、软件编程和系统调试等内容。
通过PLC的编程控制，将实现对三轴机械手的协同运动和精确控制，提高生产效率和产品质量。
引用的内容请核实来源三轴机械手系统是由机械臂、执行机构和传感器等组成部分构成的。
以下是对这些组成部分的描述：机械臂机械臂是机械手系统的核心组件，用于执行各种动作和操作。
它一般包括多个可活动的关节，通过电动机驱动实现运动。
机械臂的结构和尺寸可以根据具体需求进行设计，以适应不同的应用场景。
执行机构执行机构是机械臂的末端装置，用于实现抓取、放置或其他动作。
它通常包括夹爪、吸盘或其他特定工具，可以根据需要进行更换。
执行机构的设计需要考虑到操作的稳定性、精度和安全性。
传感器传感器是机械手系统中重要的反馈设备，用于感知环境和检测目标物体。
常用的传感器包括力传感器、位置传感器和视觉传感器等。
这些传感器可以提供实时数据，帮助机械手系统做出准确的动作控制。
以上是基于PLC控制的三轴机械手系统的整体结构描述。
这个系统结构的设计可以根据具体应用的需求进行进一步的优化和调整。
本文将介绍基于PLC（可编程逻辑控制器）的控制系统设计。
该设计包括输入输出设备的选型、控制逻辑的设计和编程等内容。
输入输出设备选型在设计基于PLC控制的三轴机械手系统时，首先需要选择适合的输入输出设备。
这些设备包括传感器、执行器和人机界面。
传感器选型传感器用于检测系统的状态和环境条件。
基于PLC的三自由度机械手控制系统设计
基于PLC的三自由度机械手控制系统设计传统的机械手控制系统在机器进行运转的时候存在抖动幅度大和失步的问题，为此，提出了一种基于PLC的三自由度机械手控制系统设计。
首先对系统的硬件进行了设计，得出了硬件的框图；然后对系统的软件设计；最后进行了实验。
标签：PLC；三自由度；机械手控制；系统设计0 引言在工厂中，机械手的工作相当于人的手臂一样，可以按照特定的结构进行抓取、搬运等工作[1-2]。
三自由度的机械手操作系统又被称作3D的机械人，可以模拟人手臂的运动行为[3-4]。
随着社会经济的不断进步，传统的机械手控制系统在机器进行运转的时候存在抖动幅度大和失步的问题，不能满足工厂的需求。
为此，我提出了一种基于PLC的三自由度机械手控制系统设计。
首先对系统的硬件进行了设计，得出了硬件的框图；然后对系统的软件设计；最后进行了实验。
实验结果表明，该系统的设计具有运行稳定和定位精准等优点，对于我国未来的社会经济具有促进的作用。
1 基于PLC的三自由度机械手控制系统设计基于PLC的三自由度机械手的手臂进行左右运动的时候是由伸缩的步进电机控制，进行上下运动的时候是由升降的步进电机来控制，而进行旋转运动的时候是由机械底部的直流电机工作运行时候的正反旋转来控制。
而三自由度机械手进行夹紧工作的时候采用的是关节的结构装置，进行松开工作的时候是由电磁閥的气压驱动来控制。
该系统硬件设计的主要控制系统采用的是SH-2040型的步进电机驱动器和FX2N这一系列的三菱晶体管输出，这种机械手能够在不同的方向上进行抓取的运动，主要的运动系统是由垂直、水平、手爪和旋转组成的，并且每一个组成的系统都是由2个直流的电机进行发电和4个行程的开关进行控制，进行垂直的运动来完成一些的动作。
机械手进行垂直运动的时候，主要由电机、计数行程和限位行程的开关组成的。
使用9V的电压和直流的电机进行正向旋转的运动来提供抓力。
计数行程的开关是用来对旋转圈数的计量。
基于PLC的自动化生产线三自由度机械手控制系统设计
的控 制方 式 为 电磁控 制 或 手动 控 制 。 各 执 行 机构 的 逻辑 控 制 功 能 是通过 Ｐ Ｌ Ｃ 控制 实 现 的 。其 气 动控 制 回路 原理 如 图 ２所 示 。
Ａ Ｂ Ｄ
师 亚娟 （ 陕西工业职业技术学院电气工程学院， 陕西 成阳 ７ １ ２ ０ ０ ０ ）
刘 欣 （ 兰 州理 工 大 学电信 学 院 ， 甘 肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ５ ０ ）
摘 要
以 自动 化 生 产 线 实验 设 备 中的 机 械 手 工作 站 为教 学 对 象 ， 分 析 了三 自由度 机 械 手 工 作 过 程 ， 讨论 了 Ｐ Ｌ Ｃ 控 制 系 统和 气 动控 制 系统 的设 计 。 介 绍 了移 位 指 令 在 三 自由度 机 械 手 控 制 程 序 中的 创 新 应 用 。实验 结 果表 明 ， 该 机 械 手 能 在 其 回 转 半 径 空 间 内实现 对 工件 的抓 取 、 放 置， 且 性 能稳 定 ， 工作可靠 ， 很 好 的提 高 了 实践 教 学 效 果 。
线 实 验 设 备 中 所用 到 的三 自由 度机 械手 臂 ，具有 可伸 缩 、 升 降、 旋转的特点 ， 能 够 灵 活 的 完
成工件的夹取、 放 置 动 作 。三 自 由度 机 械 手 臂 主 要 由 ：气 动 手 抓、 直线防转气缸 、 活 塞 杆 限位
气 动二 联 件
图 ２ 三 自由 度 机械 手气 动控 制 回路
图 ２中 ， Ａ为摆动 气缸气 动控制 回路 ： １ Ｂ １和 １ Ｂ ２为 电 感
ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａｔ ｔ ｈ ｉ ｓ ３－ｄ ｏｆ ｍｅｃ ｈａ ｎ ｉ ｃ ａｌ ａｒ ｍ ｃａ ｎ ｆ ｉ ｎ ｉ ｓ ｈ ｇｒ ａ ｂｂｉ ｎｇ ａｎ ｄ ｐｌ ａ ｃｉ ｎ ｇ ｗｏｒ ｋ ｐｉ ｅ ｃ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ａｄｉ ｕｓ ｏｆ ｇ ｙｒ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｓ ｐａ ｃｅ ． ｉ ｔ ｉ ｓ ｓ ｔ ａ ｂｌ ｅ ａ ｎｄ ｒ ｅｌ ｉ ａｂ ｌ ｅ ａｎ ｄ ｉ ｍ ｐｒ ｏｖ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ｅ ｔ ｅ ａｃ ｈｉ ｎｇ ｅ ｆ ｅｃ ｔ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ３一ｄｏ ｆ ｍｅ ｃｈ ａ ｎｉ ｃａ ｌ ａ ｒ ｍ． ＰＬ Ｃ， ａ ｉ ｒ —ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｅｄ ｃ ｏｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， ｓ ｈｉ ｔ ｆ ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏｎ
PLC控制三自由度机械手控制部分分析与设计
图 ３机械 手 循 环 动 作 过 程示 意 图
停止信号 ： 下限位开关得 电。 动作 ７ ： 开始信号 ： 下限位开关得 电。 动 作 ： 手指松开动作 。 停止信号 ： 手指限位开关得 电。
动 作 ８ ： 开始信 号 ： 手指限位开关得电。
・
ｌ ２・
动 作 ： 手臂上摆 动作 。 停止信号 ： 上限位开关得 电。 动作 ９ ： 开始信号 ： 上限位开关得 电。 动 作 ： 回转腰右转动作 。 停止信号 ： 右限位开关得 电。机械手 回复初始状态 。
科 技 论 坛
・１ １・
Ｐ Ｃ控制三 自由度机械手控制部分分析 与设计 Ｌ
黄 智 英
（ 巴音 郭楞职业技术学院， 疆 巴音郭楞 ８ １０ ） 新 ４ ０ ０
摘
要： 本文主要 分析 和论述如何利 用 Ｐ Ｃ控制技 术 ， Ｌ 实现机械 手的握 、 移 等动作 ， 实现机 械手在 左右， 举、 并 前后 ， 上下三方向 自由
图 ２ 三 自 由度 机 械 手 结构 示 意 图
开始信号 ： 压力感应器得电。
动 作 ： 手臂 上 摆 动 作 。 停 止信号 ： 上限位开关得电。 动作 ４ ： 开始信号 ： 限位开关得电。 上 动 作 ： 回转腰左转动作。 停止信号 ： 限位开关得电。 左 动作 ５ ： 开始信号 ： 限位开关得 电。 上 动 作 ： 回转腰左转动作。 停止信号 ： 左限位开关得电。 动作 ６ ： 开始信号 ： 限位开关得电。 左 动 作 ： 臂 下 摆 动 作 。 手
一
表 １ 三 自 由度 机 械 手 Ｉ 分 配 表 ： ／ Ｏ
最 大 抓 重 ：Ｏ ｇ ｌＯ
手 指 夹 持 工 件 最 大 直径 ：０ ｍ ４ｒ ａ 手臂上下摆动角度 ：０ ６。 手臂 回转角度 ：Ｏ ９。 运料频率 ： ５次 ／ ｉ ｍｎ 三 自由度机械手结构如 图 ２所示 ，主要 由机械手指夹持机构 、 机械手臂上下摆动机构 、 机械腰 回转机构 、 固定底座等构成。 ２ 工 作原 理 及 分 析
基于PLC的三自由度机械手控制系统设计与实现
的抓取或放置物品，具有操作范围大，灵活性好，应用广 泛的特点Ｃｚ］。
可编程控制器（ＰＬＣ）是一种专门为工业应用而设 计的进行数字运算操作的电子控制装置。由于其具有 可靠性高，功能强，编程简单，人机交互界面友好等特性 而广泛用于工业控制系统。
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移 的开环执行元件。在非超载情况下，电机的转速、停止 位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数目［３］。这一线 性关系的存在，加上步进电机只有周期性误差而无累计 误差的特点，使其在速度、定位等控制领域应用得非常 广泛。
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作者简介陈 飞 男．１９８３年出生，福建福州人，在读硕士。主要从事臭氧发生管的研究。 朱天字 男，１９６１年出生，江苏靖江人。硕士，教授。主要从事大型高频臭氧发生嚣的研究。 １５７
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基于PLC的三维机械手控制系统设计
二、器件简介
• OMRON-CP1H PLC OMRON• OMRON-CP1H型PLC是由日本欧姆龙公司生产的一种小型PLC。系统中采 用整体式PLC中的CP1HXA40DT-D型CPU单元,其结构图如图2.1所示：
⑫ ⑪
存储器盒 槽位
⑮ ⑭
⑬
⑯
图2.1
XA型CPU单元的基本结构
各部分名称和功能介绍如下：
2、工具条 工具条是将CX-P编程软件中最常用的操作以按钮形式显示，提供更加 快捷的鼠标操作。 3、工程窗口 在工程窗口中，以分层树状结构显示与工程相关的PLC和程序的细节。 工程窗口可以实现快速编辑符号、设定PLC、以及切换各个程序段的显示。 4、图表工作窗口 图表工作窗口用于编辑梯形图程序或语句表程序，并可显示全局变量 或本地变量等内容。 5、输出窗口 输出窗口可显示程序编译的结果以及程序传送结果等信息。 6、查看窗口 在查看窗口中，可以同时显示多个PLC中某个地址编号的继电器的内 容，以及它们的在线工作情况。 7、地址引用工具窗口 地址引用工具窗口用来显示具有相同地址编号的继电器在PLC程序中 的位置和使用情况。 8、状态栏 在编程时，状态栏将提供一些有用的信息，如即时帮助、PLC在线或 者离线状态、PLC工作模式、连接的PLC和CPU类型、PLC连接时的循环时 间及错误信息等。
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串行通信功能 CP1H CPU单元支持串行通信功能有串行网关、串行PLC链接、NT链 接1：N、上位链接、工具总线等。 ⑥ 存储盒功能 CP1H CPU单元有专用的存储盒，可以在进行装置的复制、向其他的 CPU单元复制数据、为防备故障等导致的CPU单元更换时的数据备份等。 ⑦ 无电池运行功能 CP1H CPU单元中，通过保存内置闪存（非易失性存储器）中用于备 份的数据，可在未安装电池的状态下运行。 ⑧ 7段LED显示功能 通过2位的7段LED，可以显示PLC的状态，便于把握设备运行中的故 障状态，提高维护时的人机界面性能。它能显示单元版本、CPU单元中发 生异常的故障代码、 CPU单元与存储盒间传送的进度状态、模拟电位器 值的变更状态、通过梯形图程序上的专用显示指令，显示用户定义的代 码等。
基于PLC的机械手控制系统设计
WORD文档下载可编辑目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2研究目的及意义 (2)1.3国内外研究现状 (2)第2章方案设计 (4)2.1 PLC的分类 (4)2.2 PLC的结构及基本配置 (7)2.3 PLC的选择 (8)2.4 机械手的分类和选择 (9)第3章硬件设计 (10)3.1 PLC控制机械手设计步骤 (10)3.2 系统控制示意图 (10)3.3 确定输入输出 (11)3.4 输入和输出点分配表 (11)3.5 PLC控制机械手接线图 (12)第4章软件设计 (13)4.1 PLC概述 (13)4.2 软件系统 (13)4.3 PLC的编程语言的基本指令系统和编程方法 (14)4.4 欧姆龙CX-Programmer编程软件 (14)4.5 PLC控制机械手的流程图 (15)结论 (16)致谢 (17)参考文献 (18)附录第1章绪论随着社会生产不断进步和人们生活节奏不断加快，人们对生产效率也不断提出新要求。
由于微电子技术和计算软、硬件技术的迅猛发展和现代控制理论的不断完善，更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化地结合。
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。
机械手的广泛使用，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。
1.1课题背景可编程控制器（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。
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。
《2024年基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》范文
《基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》篇一一、引言随着工业自动化程度的不断提高，机械手运动控制系统在生产制造过程中发挥着越来越重要的作用。
其中，基于PLC（可编程逻辑控制器）的工业机械手运动控制系统已经成为当前的主流选择。
该系统凭借其强大的逻辑处理能力和可靠的运行稳定性，被广泛应用于各类工业制造场景中。
本文将探讨基于PLC的工业机械手运动控制系统的设计思路、关键技术和应用实践。
二、系统设计目标在设计基于PLC的工业机械手运动控制系统时，主要目标是实现高精度、高效率、高稳定性的运动控制。
具体而言，该系统应具备以下特点：1. 精确控制：确保机械手在执行各种动作时，能够精确地达到预定位置和姿态。
2. 高效运行：通过优化控制算法和程序，提高机械手的运行效率，降低能耗。
3. 稳定可靠：系统应具备较高的抗干扰能力和故障自恢复能力，确保长时间稳定运行。
三、系统设计原理基于PLC的工业机械手运动控制系统主要由PLC控制器、传感器、执行器等部分组成。
其中，PLC控制器是整个系统的核心，负责接收上位机的指令，并根据指令控制机械手的运动。
传感器用于检测机械手的当前状态和位置，以便PLC控制器进行实时调整。
执行器则负责驱动机械手完成各种动作。
四、关键技术1. PLC控制器选型与设计：选择合适的PLC控制器是整个系统设计的关键。
应考虑控制器的处理速度、内存容量、I/O接口数量等因素。
同时，根据机械手的运动需求，设计合理的控制程序，确保系统能够准确、快速地响应各种指令。
2. 传感器技术应用：传感器在机械手运动控制系统中起着至关重要的作用。
常用的传感器包括位置传感器、力传感器、速度传感器等。
这些传感器能够实时检测机械手的当前状态和位置，为PLC控制器提供准确的反馈信息。
3. 执行器选型与驱动：执行器是驱动机械手完成各种动作的关键部件。
应根据机械手的运动需求，选择合适的执行器，并设计合理的驱动电路和驱动策略，确保执行器能够准确、快速地响应PLC控制器的指令。
基于PLC控制机械手基本设计
基于PLC控制机械手基本设计本文结合机械手的工作过程原理和控制要求，设计了基于PLC控制的机械手，重点介绍了控制系统的设计思路、PLC的选择以及PLC程序设计。
标签：可编程控制器（PLC）机械手控制一、机械手的工作过程及控制要求1.机械手的基本结构机械手是一个水平、垂直运动的机械设备，有上升、下降运动，左移、右移运动和夹紧、放松动作和位置控制。
本设计中的机械手采用上下升降加平面转动式结构，机械手的动作由气动缸驱动，气动缸由相应的电磁阀来控制，电磁阀由PLC控制驱动执行元件完成，能十分方便的嵌入到各类工业生产线中。
图1-1为机械手简图，其中1-执行气爪，2-水平伸缩气缸，3-旋转轴，4-竖直气缸，5-底座，6-工件。
机械手的基本结构由感知部分、控制部分、主机部分和执行部分四个方面组成。
采集感知信号及控制信号均由气动缸驱动。
主机部分采用了标准型材辅以模块化的装配形式，使得气动机械手能拓展成系列化、标准化的产品。
由于采用了模块化拼装结构，可组成立柱型气动机械手、门架型气动机械手及滑块型气动机械手，及其它各种类型的机械手。
气动机械手具有三个自由度，即水平（Z）方向自由度、垂直（Y）方向自由度和旋转自由度，并可以采用多种灵活的控制方案。
2.机械手的控制要求根据要求：机械手初始位置在原点位置，每次循环动作都从原点位置开始，完成上升、下降运动，左移、右移运动和夹紧、放松动作和位置控制，并能实现手动操作和自动操作方式。
当机械手在原点位置下启动按钮，系统启动，左传送带运转。
当光电开关检测到物品后，左传送带停止运行。
根据分析可得出机械手的工作流程图，如图2-1所示。
机械手的操作方式分为手动操作和自动操作，自动操作又分为单周期操作和连续操作方式。
2.1 机械手的自动运行：①下降：②加紧工件：③上升：④右移：⑤下降：⑥放松工件：⑦上升：⑧左移：⑨回到原位又开始新的工作循环周期。
2.2 机械手的手动运行手动运行是指机械手的上升、下降、左移、右移及夹紧操作通过对应的手动操作按钮控制，与操作顺序无关。
基于PLC机械手控制系统设计
四川工程职业技术学院学生毕业综合实践报告基于PLC机械手控制系统设计学生姓名：学号：专业班级：指导老师：完成时间：摘要随着科学与技术的发展，机械手广泛应用于采矿、冶金、石油、化学、船舶等传统领域，同时也已开始扩大到航空，航天。
生化、医药、核能等高科技领域中，本文目的主要是利用可编程控制器作为载体，设计一套程序取驱动机械手进行预订动作实现对目标的抓取、搬运及投放，根据需求变化改变搬运轨迹，整个系统利用plc技术位置控制技等关键词：机械手、可编程逻辑控制器abstractWith the development of science and technology, manipulator is widely used in mining, metallurgy, petroleum, chemical, shipbuilding and other traditional areas, but also has begun to expand to aviation, aerospace. Biochemistry, medicine, nuclear energy and other high-tech fields, in this paper, the main objective is to use the programmable controller as the carrier, design a set of procedures and the drive manipulator to achieve the target capture, handling and delivery booking action, according to the demand change handling trajectory, the whole system by using the technology of PLC position control technology.Keywords: manipulator； programmable； logic controller目录绪论1.1机械手应用背景与意义机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。
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基于PLC的三自由度机械手控制系统设计与实现
摘要：为了提高机械手在工业生产中定位的精度，介绍一种基于PL C的三自由度机械手控制系统的设计方案。
方案中提出了步进电机在机械手定位应用中的一种新思路详细论述三自由度机械手控制系统的硬件结构及软件实现方法并建立MCGS组态环境界面对系统
的运行进行监控。
测试结果表明该系统运行稳定，定位精确，具有较高的应用价值。
关键词: PL C 三自由度机械手步进电机MC GS 组态环境
0 引言
机械手是一种能模拟人的手臂动作，按照设定程序、轨迹和要求，代替人手进行抓取、搬运工件或操持工具的机电一体化自动装置。
三自由度机械手又称3D机械人，能够实现三个自由度方向(水平、垂直和旋转)的抓取或放置物品，具有操作范围大，灵活性好，应用广泛的特点。
可编程控制器(PLC)是一种专门为工业应用而设计的进行数字运算操作的电子控制装置。
由于其具有可靠性高，功能强，编程简单，人机交互界面友好等特性而广泛用于工业控制系统。
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环执行元件。
在非超载情况下，电机的转速、停止位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数目。
这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性误差而无累计误差的特点，使其在速度、定位等控制领域应用得非常广泛。
机械手按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式和机械式机械手。
本文设计的三自由度机械手属于混合式机械手，它综合了电动式和气动式机械手的优点，既节省了行程开关和PLC的I／O端口，又达到了简便操作和精确定位的目的。
1 三自由度机械手的系统结构与运动方式
三自由度机械手为圆柱坐标型。
图1为机械手结构示意图，机械手手臂的左右运动(水平方向)由伸缩步进电机控制，上下运动(垂直方向)由升降步进电机控制，逆时针和顺时针旋
转运动则由底盘直流电机的正反转控制。
机械手的夹紧装置采用关节结构，其夹紧与松开用气压驱动，并由电磁阀控制。
机械手可以根据设定程序的动作将工件从A处搬运到B处。
SQ1，SQ2，SQ5，SQ6为水平和垂直方向上的限位开关，SQ3，SQ4为原点位置和终点位置的光接近开关。
2 三自由度机械手控制系统设计
三自由度机械手系统设置了手动工作方式和自动工作方式。
自动方式又分为自动回原点、单步、单周期、连续四种工作方式。
2．1 硬件设计
主控制系统选用三菱FX2N系列晶体管输出型PLC，步进电机驱动器选用SH-20403型模块。
机械手的外部接线图如图2所示。
机械手在最上面、最右边，底盘转至光接近开关X3处且夹紧装置松开时称系统处于原点状态。
X10为手动控制按钮，按下该按钮后，可以进行按键开关X20～X27对应的手动操作。
X11～X15分别为自动方式中的回原点、单步、单周期和连续工作方式按钮，按下其中的某一个按钮，再按起动按钮X0，该工作方式的动作就会自动执行。
步进电机只有在有脉冲信号(Y0)和方向信号(Y2或Y3)输入时才会转动，Y6，Y7选择将脉冲信号Y0送至哪个步进电机。
Y5控制送气电磁阀，实现夹紧装置的夹紧与松开。
Y10，Y11控制底盘直流电机的正反转。
2．2 软件设计
在选择单步、单周期和连续工作方式前，系统应当处于原点状态。
如果不满足这一条件，可以选择回原点工作方式，该工作方式依次执行以下操作：向上运动至上限位x1→向右运动至右限位X2→顺时针转动至光接近开关X3→夹紧装置松开。
机械手自动工作方式的顺序功能图如图3所示。
机械手手臂的运动速度由输入步进电机的脉冲频率控制，机械手下降及左行的距离由脉冲数控制，脉冲频率和脉冲数可以根据工业现场的实际情况在程序中设定，具有可重复操作性。
本系统采用的是PLC梯形图顺序编程的方法。
其中以PLSY脉冲输出指令输出脉冲，用M OV指令设定脉冲个数，指定脉冲输出完后，指令执行完成标志M8029置1。
由于PLSY
指令只能使用一次，而系统中两个步进电机均需要脉冲输入，设计中采用两个外部继电器解
决了该问题。
将Y0输出的脉冲同时接至两个继电器动触点，两继电器的常开触点分别与两块步进电机驱动器的脉冲输入端相连，Y6，Y7接到两继电器的控制端，这样就可以通过Y 6，Y7来控制步进电机的脉冲输入。
3 系统的MCGS组态环境
MCGS是为工业过程控制和实时监测领域服务的通用计算机系统软件，具有功能完善，操作简便，可视性好，可维护性强的突出特点。
图4为三自由度机械手系统工作时的MCG S组态环境界面，它包括主界面、手动工作方式界面和自动工作方式界面。
4 结语
经调试，步进电机的运转无抖动和失步现象发生，机械手系统处于良好的运行状态。
三自由度机械手系统实现的只是三个自由度方向上的运动，根据工业生产的实际需要，可以对其进一步改进，在夹紧装置肘部添加腕回转控制装置，就能使之成为四自由度机械手控制系统。
在条件允许的情况下，也可以采用触摸屏代替MCGS组态环境对机械手系统进行控制，这样占用空间小，人机交互界面直观，操作更方便。
《现代电子技术》2009年第11期总第298期
喻伟闯，罗晓曙，陈赤，杨春慧广西师范大学电子工程学院广西桂林。