机械手操作设计

机电工程学院

《机电传动课程设计》

说明书

课题名称：机械手操作控制装置

学生姓名：周华东学号：20110611112 专业：机械电子工程班级：11机电

成绩：指导教师签字：

2014年12月31日

目录

1 机械手操作控制要求 (1)

2 机械手操作控制系统分析 (2)

2.1机械手操作方式 (2)

2.2机械手工作原理 (3)

3 PLC及机械手的选取 (4)

3.1 PLC (4)

3.1.1 PLC简介 (4)

3.1.2 PLC结构及基本配置 (4)

3.1.3 PLC的选取 (4)

3.2 机械手 (5)

3.2.1 机械手简介 (5)

3.2.2 机械手的选取 (5)

4 机械手操作控制系统设计 (6)

4.1 输入和输出点分配表 (6)

4.2 机械手操作系统程序设计 (7)

4.2.1 机械手操作系统程序 (7)

4.2.2 机械手回原位程序 (7)

4.2.3 机械手手动操作程序 (8)

4.2.4 机械手自动操作程序 (9)

4.3 机械手梯形图和指令表的编写 (10)

4.3.1 梯形图 (10)

4.3.2 指令表 (12)

5总结 (13)

1 机械手操作控制要求

用PLC对机械手（实物模型）操作进行控制，设机械手起始点位于乙地，工作时可将工件从甲地取起，将工件翻转后放至丙地，周而复始完成每个工件的翻转，机械手的动作步骤如下：

乙地→甲地（左转）→抓取工件→丙地（右转）→放置工件→返回乙地（左转）输入输出点的分配：

10001——左转限位E1 00001——左转M1

10002——右转限位E2 00002——右转M1

10003——抓手开放度限位E3 00003——抓取M2

10004——抓手开放度限位E4 00004——放开M2

2 机械手操作控制系统分析

2.1机械手的工作方式

机械手的操作面板如图2-1所示。

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。

1)当旋钮打向手动时即手动工作方式时，每一工步都要按下该工步按钮才能实现。

2)当旋钮打向自动即连续工作方式时，系统自动完成各工步操作，且循环动作，直到按下停止按钮。

3)当旋钮打向回原点时即回原位工作方式时，则机械手自动返回原位。

4)当出现紧急情况时，按下急停按钮时，机械手停止所有的操作。

图2-1 机械手操作面板

2.2机械手的工作原理

机械手的传送示意图如图2-2所示。

1)按下起动按钮SB1时，机械手系统工作。首先下降电磁阀通电，手臂下降，至下限位开

关动作。

2)抓紧电磁阀通电，机械手抓紧，至抓紧限位开关动作。

3)延时一秒后手臂上升，至上升限位开关动作。

4)右转电磁阀通电，手臂右转，至右转限位开关动作。

5)下降电磁阀再次通电，手臂再次下降，至下降限位开关再次动作。

6)放松电磁阀通电，机械手松开手爪，至松开限位开关动作。

7)延时一秒后手臂再次上升，至上升限位开关再次动作。

8)左转电磁阀通电，手臂左转，至左转限位开关动作。此时已完成一个周期动作。然后重复循环。

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。

图2-2 机械手传送示意图

3 PLC及机械手的选取

3.1 PLC

3.1.1 PLC简介

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。

PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。可以预料：在工业控制领域中，PLC控制技术的应用必将形成世界潮流。

3.1.2 PLC结构及基本配置

一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O 点数又有若干规格。对模块式PLC，有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。

CPU：PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU。与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。存储器：可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。

I/O模块：PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的。

电源模块：有些PLC中的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有：交流电源，加的为交流220V AC或110V AC，直流电源，加的为直流电压，常用的为24V。PLC的外部设备：外部设备是PLC系统不可分割的一部分，它有四大类：编程设备、监控设备、存储设备、输入输出设备。

3.1.3 PLC的选取

考虑到机械手工作的稳定性、可靠性以及各种控制元器件连接的灵活性和方便性，采用PLC 作为核心控制器，各控制对象都必须在PLC的统一控制下协同工作，同时考虑到工作流程和造价。所以我们采用日本三菱公司的FX2N-32MR型PLC(16点输入、16点输出)。三菱FX2N系列可编程控制器是小型化，高速度，高性能的产品，是FX系列中最高档次的超小型程序装置。

3.2 机械手

3.2.1 机械手简介

mechanical hand也被称为自动手，auto hand能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定