机械手控制系统设计(完整版).doc
搬运机械手运动控制系统设计
搬运机械手运动控制系统设计第一部分：题目设计要求。
一、搬运机械手功能示意图二、基本要求与参数本作业要求完成一种二指机械手的运动控制系统设计。
该机械手采用二指夹持结构，如图1所示，机械手实现对工件的夹持、搬运、放置等操作。
以夹持圆柱体为例，要求设计运动控制系统及控制流程。
机械手通过升降、左右回转、前后伸缩、夹紧及松开等动作完成工件从位置A 到B 的搬运工作，具体操作顺序：逆时针回转(机械手的初始位置在A 与B 之间)—>下降—>夹紧—>上升—>顺时针回转—>下降—>松开—>上升，机械手的工作臂都设有限位开关SQ i 。
设计参数：（1）抓重:10Kg（2）最大工作半径：1500mm （3）运动参数：伸缩行程：0-1200mm ； 伸缩速度：80mm/s ； 升降行程：0-500mm ； 升降速度：50mm/s 回转范围：0-1800控制器要求：（1）在PLC 、单片机、PC 微机或者DSP 中任选其一；AB工件 SQ 1SQ 45SQ夹紧松开（2）具备回原点、手动单步操作及自动连续操作等基本功能。
三、工作量（1）驱动及传动方案的设计及部件的选择；（2）二指夹持机构的设计及计算；（3）总体控制方案及控制流程的设计；（4）设计说明书一份。
四、设计内容及说明（1）机械手工作臂及机身驱动部件的选择及设计，需设计出具体的驱动及传动方案，画出方案原理框图。
（2）末端夹持机构设计，该结构需保证抓取精度高，重复定位精度和运动稳定性好，并有足够的抓取能力。
设计应包括确定夹持方案、计算夹持范围、计算夹紧力及驱动力，完成夹持机构设计图。
（3）控制系统设计，包括确定控制方案、核心功能部件的选择、主要功能模块的实现原理、绘制控制流程框图。
第二部分：设计过程搬运机械手运动控制系统设计一机械手工作臂及机身驱动部件的选择及设计，需设计出具体的驱动及传动方案，画出方案原理框图。
1 工作台升降，机械手臂张合及伸缩驱动部件选用步进电机，速度容易控制，位置精度高。
机械手电气控制系统设计
目录目录 (I)1、引言 (1)2、系统总体方案设计 (2)2.1机械手系统硬件配置及组成原理 (2)2.2有关机械手的I/O系统变量定义及分配表 (6)3、控制系统设计 (7)3.1控制程序总流程图 (7)3.2控制程序设计思路 (8)3.3创新设计内容 (9)4、上位监控系统设计 (9)5、程序调试 (11)5.1调试设备 (11)5.2遇到的问题与解决方法 (11)6、心得体会 (12)附录1 参考文献 (13)附录2 程序清单 (14)PLC技术与工程应用课程设计1、引言在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。
随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等，已经随处可见。
同时，现代生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。
机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术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。
，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。
机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。
尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。
在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。
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。
机械手控制系统设计(完整版).doc
机械手控制系统设计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。
自从机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。
本次设计根据课题的控制要求,确定了搬运机械手的控制方案,设计控制系统的电气原理图，对控制系统进行硬件和软件选型,完成PLC（可编程控制器）用户程序的设计。
设计中使用了德国西门子公司生产的S7-200系列的CPU 226。
该系列PLC具有功能强大，编程方便，故障率低，性价比高等多种优点。
机械手的开关量信号直接输入PLC，使用CPU 226来完成全部的控制功能，包括：手动/自动控制切换，循环次数设定，状态指示，手动完全操控等功能。
机械手完成下降、伸出、加紧工件、上升、右旋、再下降、放松工件、缩回、放松、左旋十个动作。
通过模拟调试，有序的控制物料从生产流水线上安全搬离，提高搬运工作的准确性、安全性，实现一套完整的柔性生产线，使制造过程变的更有效率。
通过本次毕业设计，对PLC控制系统的设计建立基本的思想：能提出自己的应用心得；可巩固、深化前续所学的大部分基础理论和专业知识，进一步培养和训练分析问题和解决问题的能力，进一步提高自己的设计、绘图、查阅手册、应用软件以及实际操作的能力，从而最终得到相关岗位和岗位群中关键能力和基本能力的训练。
关键词：机械手；PLC（可编程控制器）；CPU；梯形图IIThe Design of Manipulator Control SystemABSTRACTIn industrial manufacturing and other fields, due to the demand of work, many workers are compelled to expose in harmful circumstance like high temperature, corrosion, toxic gases harm and so on, that increased labor intensity, even imperial their lives. However, since the manipulator came out, many knotty problems are smoothly solved.The design requirements under the control of the subject to determine the handling robot control program, designed control system electrical schematic diagram, the control system hardware and software selection, complete the design of the user program in the PLC (programmable controller). Design used in the German company Siemens S7-200 series CPU 226. The series PLC with powerful, easy programming and low failure rate, and cost advantages. Robot switch signal input to the PLC, the CPU 226 to complete all the control functions, including: manual / automatic control switch, set the number of cycles, status indicator, manual complete control and other functions. the production line on the safe move out, so that the manufacturing process becomes more efficient.The graduation project, the design of PLC control system to establish the basic idea: to make their own application experience; can strengthen and deepen the most of the former continued the basic theory and professional knowledge, further training and training to analyze and solve problems the ability to further improve their design, drafting, inspection manuals, application software, as well as the actual ability to operate, and ultimately related jobs and job base in key skills and basic skills training.Key Words: Manipulator;PLC;CPU;Ladder-diagram目录第1章绪论 (1)1.1 机械手的背景与现实意义 (1)1.2 国内外机械手研究概况 (1)1.3 机械手控制存在的问题及最新发展 (3)1.3.1 利用单片机实现对机械手的控制 (3)1.3.2 利用传统继电器实现对机械手的控制 (3)1.3.3 PLC实现对机械手的控制 (3)1.4 本文主要工作 (5)第2章机械手控制系统工艺流程与总体方案设计 (6)2.1 机械手控制系统的流程设计 (6)2.2 机械手的工艺过程 (6)2.3 机械手总体控制方案的设计思路 (7)第3章机械手硬件系统设计 (9)3.1电气原理设计 (9)3.1.1 机械手电源电路设计 (9)3.1.2 机械手控制电路 (9)3.1.3工作状态指示灯电路 (11)3.1.4 LED段码指示电路 (11)3.2 PLC的选型及参数 (12)3.3电器元器件的选型 (13)3.3.1 接触器 (13)3.3.2 行程开关 (14)3.3.3 熔断器 (14)3.3.4 低压断路器 (14)3.3.5 控制按钮 (14)3.3.6 直流减速电机 (14)第4章机械手软件系统设计 (15)IV4.1设计任务和控制要求 (15)4.2高级指令说明 (15)4.2.1 定时器指令 (15)4.2.2 顺控继电器(SCR)指令 (17)4.2.3 传送指令 (17)4.2.4 计数器指令 (18)4.2.5 标准转换指令 (20)4.2.6 段码指令 (20)4.3 PLC的I/O接口功能设计与分配 (20)4.3.1 PCL的I/O接口功能设计 (20)4.3.2 I/O接线图 (23)4.4设计系统工作流程 (24)第5章机械手控制系统调试 (25)5.1 西门子S7-200系列PLC编程软件 (25)5.2 程序说明 (26)5.3 故障及其解决方案 (31)第6章总结 (33)参考文献 (34)谢辞 (35)附录程序清单 (36)1 绪论1.1机械手的背景与现实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。
自动机械手控制系统设计.doc
摘要随着工业自动化的普及和发展，控制器的需求量逐年增大，搬运机械手的应用也逐渐普及，在汽车，电子，机械加工、食品、医药等领域的生产流水线或货物装卸调运上, 搬运机械手可以很好地节约能源和提高运输设备或产品的效率，以降低其它搬运方式的限制和不足，满足现代经济发展的要求。
本机械手的机械结构主要包括由三个双控电磁阀控制的双作用气缸分别实现机械手的伸缩、升降及夹紧松开动作的控制，及一个通过线圈控制正反转的交流电机，从而实现机械手的旋转工作。
机械手的动作靠设置在各个不同部位的行程开关(SQ1---SQ6)产生的通断信号来转换，信号传输到PLC控制器，通过PLC 内部程序输出不同的信号，从而驱动外部线圈来控制电动机或电磁阀产生不同的动作，可实现机械手的精确定位。
其动作过程包括：前伸、下降、延时、夹紧、延时、上升、回缩、旋转（顺时/逆时）、前伸、下降、延时、放松、延时、上升、回缩、旋转（逆时/顺时）；其操作方式包括：点动、单步、单周期、全自动；全程靠触摸屏、PLC及各种行程开关的控制来满足生产中的操作需求。
关键词：搬运机械手；可编程控制器（PLC）；气动；电磁阀；触摸屏AbstractWith the popularization and development of industrial automation, controllers demand increases year by year, handling robot applications are becoming more common in the automotive, electronic, mechanical processing, food, medicine and other fields of production lines or cargo transported, the transfer robot can be more good energy savings and improve the efficiency of transport equipment or products in order to reduce the restrictions and other handling methods inadequate to meet the requirements of modern economic development.The design of the mechanical structure mainly comprises three pairs of control solenoid valve control were achieved double-acting cylinder telescopic manipulator, lifting and controlling the motion of the clamp release, and a reversing through the coil AC motor control, in order to achieve rotation of the work robot.By operation of the robot disposed in different parts of the travel switch (SQ1 --- SQ6) OFF signal generated to convert the signal to the PLC controller, through the PLC program output different signals to drive the external coil to control the motor or electromagnetic valves have different actions, to achieve precise positioning of the robot.Its action process includes: reach, drop, delay, clamping, delay, rise, retraction, rotation (clockwise / counterclockwise), reach, drop, delay, relaxation, delay, rise, retraction rotation (counterclockwise / clockwise); their operating methods include: back in place, manual, single-step, single cycle, continuous; come in a variety of operations to meet production requirements.Keywords:transfer robot; programmable controller (PLC); pneumatic; solenoid valve;TouchscreenI I目录第一章绪论 (1)1.1可编程序逻辑控制器的发展及应用 (1)1.2 人机界面的发展及作用 (1)第二章机械手简介 (3)2.1机械手发展史 (3)2.2机械手的组成 (3)2.3 机械手的分类 (4)2.4机械手应用意义 (4)第三章人机界面概述 (6)3.1人机界面基本概念 (6)3.2人机界面的分类 (7)3.3人机界面的工作原理 (8)3.4人机界面的操作与维护 (8)第四章总体方案设计 (10)4.1 设计要求 (10)4.2系统控制要求 (11)4.3控制方案的设计 (11)4.4系统工作方式设计 (12)第五章硬件选型及其接线设计 (14)5.1气缸的选型 (14)5.2电磁阀的选型 (16)5.3电机选型 (17)5.4PLC选型 (17)5.5触摸屏选型 (18)5.6电机的接线设计 (19)六章系统程序设计 (21)6.1 系统程序流程图 (21)6.2 系统I/O分配表 (22)6.3系统程序设计 (22)第七章组态画面设计 (26)7.1 画面的总体规划 (26)7.2 连续运行画面设计 (27)7.3 手动运行画面设计 (28)7.4 离线模拟调试 (31)致谢 (34)参考文献 (35)附录一指令表 (36)附录二梯形图 (42)I V江西理工大学2013届本科生毕业设计（论文）第一章绪论1.1可编程序逻辑控制器的发展及应用可编程序逻辑控制器（PLC）作为现代化的自动控制装置已普遍应用于工业企业的各个领域，是生产过程自动化必不可少的智能控制设备。
机械手控制系统设计
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 毕业设计（论文）题目：机械手控制系统设计作者：系（部）：机电控制工程系专业班级：指导教师：职称：2009年5 月27 日毕业设计（论文）任务书机械手PLC控制设计摘要随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，市场竞争激烈、人工成本上涨，以往人工操作的搬运和固定式输送带为主的传统物件搬运方式，不但占用空间也不容易更变生产线结构，加上需要人力监督操作，更增加生产成本，原有的生产装料装置远远不能满足当前高度自动化的需要。
减轻劳动强度，保障生产的可靠性、安全性，降低生产成本，减少环境污染、提高产品的质量及经济效益是企业生成所必须面临的重大问题。
它集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。
本论文可编程控制器(PLC)选用西门子（SIEMENS）公司S7-200系列的CPU224.机械手的开关量信号直接输入PLC，PLC通过中间继电器对电磁阀加以控制,而电磁阀通过控制相应的汽缸，完成俩个工作台之间的工件搬运，包括左右，上下及工件的夹紧和放松六个动作过程，并可实现手动和自动两个操作过程。
关键词：PLC,可编程控制器，机械手目录第一章概述 (1)1.1 PLC的控制系统 (2)1.1.1 PLC的概述 (2)1.1.2 PLC的优点 (2)1.1.3 PLC的应用领域 (3)1.2 选题背景 (4)1.2.1机械手的简介 (4)1.2.2 机械手的行业状况 (5)第二章机械手的整体设计 (5)2.1 机械手的控制过程 (5)2.2 PLC选型 (6)2.3 可编程控制器控制盘面板 (7)2.4 机械手的整体设计 (8)2.4.1 单操作程序 (8)2.4.2 步进操作程序 (9)2.4.3 自动操作 (9)第三章机械手的程序设计 (10)3.1 机械手动作过程的实现 (10)3.2 机械手的手动单步操作程序 (11)3.2.1 机械手左行/右行 (11)3.2.2 机械手夹紧/松开 (12)3.2.3 机械手上升/下降 (12)3.3 自动控制程序 (13)3.3.1 机械手下降/夹紧 (13)3.3.2 机械手上升和右行 (14)3.3.3 机械手的下降和松开 (15)3.3.4 机械手上升和左行 (17)3.3.5机械手回零 (18)第四章机械手的前景 (19)结束语 (20)参考文献 (21)谢辞 (21)第一章概述1.1 PLC的控制系统1.1.1 PLC的概述PLC是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。
(完整word版)PLC机械手臂课程设计原稿
气动机械手控制系统1 课程设计的任务与要求1。
1 课程设计的任务1。
熟悉三菱FX2N PLC的机构及使用。
2.掌握相关的PLC的编程操作并实现所要求的功能。
3。
具备PLC的硬件设计。
4.熟悉PLC仿真软件的操作和仿真。
通过本次论文，进一步加强自己对机械手和PLC的认识，以及它们在生活中广泛应用.1.2 课程设计的要求气动机械手动作示意图如下图所示，气动机械手的功能是将工件从A点搬运到B点,控制要求为:（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,必须驱动反向的线圈才能反向运动；（2)上升、下降的电磁阀线圈分别为MB2、MB1；右行、左行的电磁阀线圈为MB3、MB4；（3）机械手的夹钳由单线圈电磁阀MB5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2s实现；(5）机械手下降、上升、右行、左行的限位由行程开关BG1、BG2、BG3、BG4来实现。
图1 气动机械手动作示意图2气动机械手控制系统设计方案制定本设计采用三菱系列PLC设计下图为一个将工件由A处传送到B处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成.当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降,即使线圈再断电,仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止.另外，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。
设备装有上、下限位开关和左、右限位开关,它的工作过程如图所示，有八个动作，即为:原位下降夹紧上升右移左移上升放松下降图2 机械手的动作周期3气动机械手控制系统设计方案实施3.1气动机械手控制系统电路元器件选择为实现设计目的，本设计需用到两台三相电机，4个接触器，4个继电器.其中M1三相电机控制机械手臂的上下移动(KM1闭合M1电动机正转,机械手臂下降；KM2闭合M1电动机反转，机械手臂上升）；M2三相电机控制机械手臂的左右移动(KM3闭合M2电动机正转，机械手臂右移;KM4闭合M2电动机反转,机械手臂左移）。
(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。
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。
机械手及控制系统设计Word版
河北工程大学课程设计指导说明书课程题目: 机械手及控制系统设计专业: 机械设计制造及其自动化—机电方向班级: 机制11班姓名: 唐科学号 110070118指导老师: 杨玉敏目录第一章绪论1.1 题目要求。
3 1.2 题目概况。
3 1.3 气动机械手。
3 1.4 气动机械手的发展趋势。
3 1.5 课题的现实意义。
4第二章气动机械手的操作要求及功能2.1 机械手移动动作示意图。
5 2.2 机械手操作面板图。
5 2.3 机械手的输入\输出信号定义图。
6 2.4 机械手顺序动作的要求。
6第三章机械部分设计3.1 气动搬运机械手的结构。
8 3.2 机械手的主要部件及运动。
8 3.3 驱动机构的选择。
9 3.4 机械手的技术参数列表。
9 3.5 气动回路的设计。
9 3.6 末端执行器的设计。
10 3.7 升降手臂的设计。
12 3.8 平移手臂的设计。
14第四章机械手控制设计4.1 PLC的简介。
16 4.2 PLC的应用领域。
16 4.3 PLC的系统组成。
16 4.4 PLC的定义及选择。
174.4.1 机械手传送系统输入点和输出点分配表。
174.4.2 原理接线图。
184.4.3 控制程序流程图。
19 4.5 机械手控制软件设计。
214.5.1 控制系统程序。
214.5.2 手动单步操作程序。
214.5.3 机械手系统梯形图。
234.5.4 语句表程序设计。
24第五章课程设计总结第一章绪论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，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。
1.1 题目要求题目：机械手及控制系统设计要求：机械手的各动作由气缸驱动，并由电磁阀控制1.2 题目概况机械手在专用机床及自动生产线上应用十分广泛，主要用于搬动或装卸零件的重复动作，以实现生产自动化。
机械手控制系统设计
一、设计题目概述1、题目：机械手控制系统设计2、题目概况机械手在专用机床及自动生产线上应用十分广泛，主要用于搬动或装卸零件的重复动作，以实现生产自动化，本设备为一搬物机械手。
（1）机械手移动动作示意图及输入／输出信号定义如下图所示：图1-1 机械手动作示意图左上作为原点，工件按下降→夹紧→上升→右行→下降→松开→上升→左行回原点为一个工作周期的次序依次进行。
上升／下降、左行／右行、夹紧／松开动作均使用电磁阀控制液压系统实现，动作顺序由行程开关+时间控制。
（2）、保护和报警功能该系统的动力装置为液压控制系统。
液压系统要求具有滤油器堵、油温高（大于55℃）报警和失压（小于2Mpa）、液位低要求声光报警并停油泵的保护功能；故障报警后，按报警解除按钮，可解除报警信号。
（3）、操作面板该系统的控制方式由操作面板的转换开关箭头指向的位置决定(参见图1-2)，设计时要完成其全部功能图1-2 操作方式面板布置图3、设计目的1、巩固PLC课程学习的内容，学习PLC控制程序设计的基本方法技巧2、学习工程设计所需的绘图工具AutoCAD3、掌握用PLC进行工程设计的步骤和基本方法，为毕业设计打下基础4、设计内容1、学习AutoCAD，并用AutoCAD绘制机械手电控图（主电路图、PLC电源图、输入回路图、输出回路图、接线端子图、面板布局图）2、控制程序设计机械手控制程序设计，完成手动、自动运行两种工作方式的控制程序设计（难度系数：0.8）(1) 油泵启动及停车：单按钮操作，压下油泵启/停按钮，油泵启动，再压一次，油泵停车(2)完成手动、自动运行两种工作方式的控制程序设计(3)手动：选择手动方式，按手动按钮，结合限位开关，对各个动作进行单独控制(4)自动：选择自动方式，按启动按钮，机械手周而复始动作，在动作的过程中，按停止按钮，机械手立即停止，再次按启动按钮，机械手继续运行。
(5)手动和自动两种方式不仅能各自独立工作，还能实现它们之间的相互转换，自动转换到手动时夹紧要保持，其它的都要复位，手动转换到自动时，按下自动的启动按钮，机械手能接着手动的动作继续进行。
机械手控制系统设计
三、 相关知识
• 3．用“起-保-停”电路实现的顺序控制的编程方 • 1法）用启保停电路实现单序列结构 SFC 的编程
图3-6 单序列SFC图例
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三、 相关知识
• 3．用“起-保-停”电路实现的顺序控制的编程方 • 1法）用启保停电路实现单序列结构 SFC 的编程
图3-6 单序列SFC图例
• 4.两步的小闭环的处理 • 2）在小闭环内部人为增加一个空闲步
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四、任务实施
• 1.任务分析 • 机械手工作过程示意图如图3-18所示。机械手动
按照①→②→③→④→⑤→⑥→⑦→⑧的顺序动 作，即一个周期完成八个步骤。每个步骤都由输 入信号启动和停止。
将它们隔开。
（3）一个顺序功能图至少有一个初始步。
（4）在顺序功能图中一般应有由步和有向连线
组成的闭环。
（5）在顺序功能图中，只有当某一步的前级步
是活动步时，该步才有可能变成活动步。
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三、 相关知识
2．顺序功能图的基本类型 1）单序列 单序列 SFC 是最简单的顺序功能图， 它由一系列相继激活的步组成，每一 步后面仅有一个转换，每一转换的后 面只有一个步。
项目三 机械手控制系统设计
任务一 机械手的手动控制 任务二 机械手自动的控制 任务三 具有手动、单周期、自动功能的 机械手的控制
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任务一 机械手的手动控制
一、任务目标：
知识目标：
1．熟悉步的概念、顺序功能图的结构
2. 掌握顺序控制设计法
Байду номын сангаас技能目标
1．会按要求画顺序功能图，会用“起-保-停”编
程方法将顺序功能图转换成梯形图。
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三、 相关知识
机械手控制系统设计
机械手控制系统设计引言机械手是一种广泛应用于工业和制造领域的自动化设备。
机械手可以在不同的工作环境下完成各种任务，如装配、搬运、包装等。
机械手的控制系统是实现机械手自动化操作的关键组成部分。
本文将从机械手控制系统的设计方面进行讨论并提出一种基于Arduino的机械手控制系统设计方案。
设计概述在设计机械手控制系统时，需要考虑以下几个方面：1.机械手的运动控制：包括位置控制、速度控制和力控制。
2.机械手的传感器：用于感知环境和物体，以便做出正确的操作。
3.机械手的控制算法：用于实现机械手的运动规划和控制策略。
4.机械手的交互界面：用于人机交互和控制机械手的操作。
控制系统硬件设计机械手运动控制电路设计机械手的运动控制电路是机械手控制系统中最重要的部分之一。
在该设计方案中，我们选择使用Arduino Mega作为控制器。
Arduino Mega具有较多的输入输出引脚，适合连接和控制多个电机和传感器。
为了实现机械手的运动控制，我们需要使用电机驱动模块和位置传感器。
1.电机驱动模块：我们选择使用L293D驱动芯片作为电机驱动模块。
L293D芯片可以控制直流电机的转向和转速，适合实现机械手的运动控制。
2.位置传感器：机械手的位置传感器可以用于控制机械手的位置和姿态。
我们选择使用电位器作为位置传感器，并通过模数转换器将变化的电压信号转换为数字信号输入到Arduino Mega中。
机械手传感器电路设计除了位置传感器，机械手还需要其他的传感器来感知环境和物体。
在该设计方案中，我们选择使用以下传感器：1.光电传感器：用于检测物体的存在和距离。
2.压力传感器：用于检测机械手对物体施加的力。
3.温度传感器：用于检测机械手工作时的温度变化。
这些传感器将被连接到Arduino Mega的输入引脚，通过读取传感器输出的模拟信号，可以获取到环境和物体的相关信息。
控制系统软件设计运动控制算法设计机械手的运动控制算法是控制系统的核心部分。
某搬运工件机械手控制系统设计
某搬运工件机械手控制系统设计引言搬运工件机械手是一种广泛应用于工业生产线上的自动化设备。
它能够根据预设的指令自动完成工件的搬运任务，提高工作效率和生产线的运行稳定性。
本文将详细介绍某搬运工件机械手控制系统的设计方案。
硬件组成某搬运工件机械手主要由以下硬件组成：1.控制器：负责接收和解析输入指令，并控制机械手的动作。
2.电机：用于驱动机械手各个关节的运动。
3.传感器：用于感知工件位置和环境信息，以便机械手做出相应的动作调整。
4.机械结构：包括各个关节和连接件，实现机械手的运动。
控制系统设计方案某搬运工件机械手的控制系统设计方案如下：控制器选择选择一款功能强大、稳定可靠的控制器是控制系统设计的关键。
我们选择了某型号的嵌入式控制器，它具备多种输入输出接口，支持多线程运行，能够满足机械手控制系统的需求。
控制算法设计机械手的控制算法是实现精准搬运的关键。
我们采用了运动规划算法和反馈控制算法相结合的控制策略。
运动规划算法根据工件位置和容器尺寸，计算机械手的最佳运动路径，以最小化运动时间和能耗。
反馈控制算法根据传感器的反馈信号，实时调整机械手的位置和姿态，以确保工件的准确搬运。
通信协议设计机械手的控制系统需要与上位设备进行通信，接收指令并发送反馈信息。
我们选择了一种常用的工业通信协议作为机械手与上位设备之间的通信方式，通过串口或以太网进行数据传输。
电机驱动设计机械手的关节运动由电机驱动实现。
我们选择了一种高效能的电机驱动方案，通过PWM调节电机的转速和转向。
控制器根据输入指令控制电机的转速和转向，使机械手能够按预定路径和速度运动。
传感器选型和布局为了使机械手能够感知工件位置和环境信息，我们选择了某型号的传感器作为机械手的感知装置。
我们将传感器布置在机械手的各个关节上，以实时感知关节的运动状态和工件所在位置。
传感器采集的信号将通过控制器进行处理和解析。
安全措施设计为了确保机械手的安全操作，我们设计了以下安全措施：•急停开关：在紧急情况下，操作人员可以按下急停开关，立即停止机械手的运动。
机械手的控制系统设计Word
嘉兴职业技术学院毕业设计（论文）题目名称：机械手的控制系统姓名：所在分院：机电与汽车分院专业班级：指导教师：2014 年 6 月 1 日摘要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。
通过编程来完成各种动作，它的准确性和多自由度，保证了机械手能在各种不同的环境中工作。
机械手在工业生产中应用较多，机械手的使用能够显著的提高生产效率，减少人为因素造成的废次品率。
机械手可以完成很多工作，它在自动化车间中用来运送物料，从事多种工艺操作。
它的特点是通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器人的部分优点，尤其体现了人的灵活协调和机器人的精确到位。
机械手是在机械自动化生产中逐步发展出的一种新型装置。
现代生产过程中机械手被广泛的应用到自动生产线中。
机械手目前虽然不如人手的灵活多变，但它具有重复性，无疲劳，不惧危险，有大的抓举力量，因此越来越多的被广泛运用。
机械手技术涉及机械学、力学、自动控制技术、传感技术、电气液压技术，计算机可编程技术等，是一门跨学科综合技术。
本课题在执行机构由电动和液压组成的结构基础上将PLC应用于其自动控制系统，完成机械手系统的硬件及软件设计。
关键词数控；自动装卸；机械手；PLC目录1引言 (1)1.1课题背景 (1)1.2机械手的发展 (1)1.3机械手的组成 (2)1.4应用机械手的意义 (4)2 可编程器PLC (5)2.1可编程控制器的产生 (5)2.2 PLC的特点 (5)2.3 PLC的定义 (6)2.4 机械手采用PLC控制的优点 (7)3 机械手的控制系统 (8)3.1系统原理 (8)3.2 控制系统设计的基本步骤 (8)3.3 控制系统的要求 (10)3.4 系统及原理 (13)参考文献 (21)1引言1.1课题背景机械工业是国民的装备部是为国民经济提供装备,和为人民生活提供耐用消费品的产业不论是传统产业还是新兴产业都离不开各种各样的机械装备。
机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响，机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。
机械手控制系统设计
机械手控制系统设计机械手的控制过程如图2-1所示，机械手的全部动作由汽缸驱动，而汽缸是由相应的电磁阀控制。
其中，上升/下降和左移/右移分别有双线圈两位电磁阀控制。
首先夹紧电磁阀通电，机械手夹紧工件，接着上升电磁阀通电时，机械手上升，当碰到上限限位开关，上升电磁阀断电时，机械手上升停止，此时右移电磁阀通电，机械手向右移动，直到碰到右限限位开关，右移电磁阀断电，机械手停止右移，然后下降电磁阀通电时，机械手下降；当碰到下限限位开关，下降电磁阀断电，机械手下降停止，最后夹紧电磁阀断电，机械手放松工件。
图 2-1机械手示意图当下降电磁阀通电时，机械手下降；当下降电磁阀断电时，机械手下降停止。
只有当上升电磁阀通电时，机械手才上升；当上升电磁阀断电时，机械手上升停止。
同样，左移/右移分别由左移电磁阀和右移电磁阀控制。
机械手的放松/夹紧由一个单线圈两位置电磁阀（称为夹紧电磁阀）控制。
当该线圈通电时，机械手夹紧；当该线圈断电时，机械手放松。
当机械手右移到位并准备下降时，为了确保安全，必须在右工作台无工件时才允许机械手下降。
也就时说，若上一次搬运到右工作台上的工件尚未搬走时，机械手应自动停止下降，用光电开关I0.5进行无工件检测。
PLC选型根据被控对象要求将与PLC相连的全部输入、输出器件根据所需的电压、电流的大小、种类分别列表统计，考虑将来发展的需要再相应增加10%-15%的余量，估算PLC所需I/O总点数，I/O点数是衡量可编程控制器规模大小的依据。
根据输入、输出设备的类型和数量，确定了PLC的I/O点数，然后选择相应点数的PLC机型。
机械手的整体设计机械手的整体设计包括单操作程序、步进操作程序、自动操作的设计机械手动作过程的实现机械手的动作过程如图3-1所示。
从原点开始，按下启动按钮，下降电磁阀通电，机械手下降。
下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时接通夹紧电磁阀，机械手夹紧。
夹紧后，上升电磁阀通电，机械手上升。
机械手控制系统设计
目录第1章绪论 (1)1.1 课题研究目的及意义 (1)1.2 国内外机械手研究概况 (1)1.3 课题研究的内容和预计达到目的 (2)第2章机械手介绍 (3)2.1 机械手驱动系统选型 (3)2.2 机械手控制系统选型 (5)第3章 S7-200系统的基本介绍 (8)3.1 S7-200硬件系统基本构成 (8)3.2 S7-200PLC内部资源 (9)第4章电机和传感器选择 (11)4.1 电机选择 (11)4.2 传感器选择 (12)第5章控制部分设计 (14)5.1 电机正反转的实现 (14)5.2 PLC程序编写 (15)5.3 PLC程序调试 (24)第6章总结 (26)致谢 (27)主要参考文献 (28)第1章绪论1.1课题研究的目的和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。
可编程序控制器(PLC)是专为在工业环境下应用而设计的实时工业控制装置。
随着微电子技术、自动控制技术和计算机通信技术的飞速发展，PLC在硬件配置、软件编程、通讯联网功能以及模拟量控制等方面均取得了长足的进步，已经成为工厂自动化的标准配置之一。
由于自动化可以节省大量的人力、物力等，而PLC也具有其他控制方式所不具有的特殊优越性，如通用性好、实用性强、硬件配套齐全、编程方法简单易学，因此工业领域中广泛应用PLC。
机械手在美国、加拿大等国家应用较多，如用果实采摘机械手来摘果实、装配生产线上应用智能机器人等。
我国自动化水平本身比较低，因此用PLC 来控制的机械手还比较少。
机械手控制系统设计
机械手控制系统设计当今的主动化技巧成长灵敏，正处于一个快速变革的时代。
从半导体到花费类电子产品、再到汽车和航空制造业、以及轻工业和物风行业等多种不合的工业范畴都面对着日益猛烈的全球竞争压力，他们须要进一步降低成本、缩短产品临盆周期，并能够或许灵敏完成产品的更新换代。
而采取最新的主动化技巧恰是解决这一系列问题的有效手段。
跟着机械人技巧的赓续成长，机械人在工业临盆上的应用越来越广泛。
应用工业机械人进步主动化程度、下出世产成本是十分须要和有效的。
恰是在这种背景下，该课题试图研发的确实是应用机械人技巧的分支----工业机械手解决临盆过程中的主动搬运物件问题。
该文经由过程对临盆全然概况的分析，明白了机械手的功能需乞降动作流程，提出了机械手的整体设计筹划。
采取CAD软件完成机械手部分零部件的设计，经由过程查找了大年夜量材料，明白得并完成了步进电机和其驱动器的选型。
经由过程对本机械手操纵流程的分析，确信本机械手采取以PLC为核心的操纵体系。
再对机械手功能的分析，设计出操纵部分梯形图以及操纵法度榜样，并完成PLC的I/O点分派和硬件接线图。
关键词：机械手，可编程操纵器，步进电机，气动装配AbstractToday’s rapid development of automation technology is now in a rapid change of the times. From the semiconductor and consumer electronics products, to the automotive and aerospace manufacturing and light industry and logistics industry, and so on a wide range of industrial sectors are facing increasingly intense global competitive pressures, they need to further reduce costs and shorten the production cycle, and To the speedy completion of the upgrading of products. The application of the latest automation technology is the solution to this series of effective measures. With the continuous development of robot technology, industrial robot production in the application of more and more extensive. Use of industrial robots increased degree of automation, reduce production costs it is extremely necessary and effective. It is against this background, the subject is trying to develop the use of robot technology branch ---- industrial machinery hand in the production process to resolve the problem of automatically moving object.Based on the production of basic profiles of analysis, clearly the function of the mechanical hand and demand action process, a mechanical hand to the overall design of the programme. CAD software used to complete manipulator some parts of the design, through to find a great deal of information, understanding and completed the stepper motor and its drive of the selection. Through this mechanical hand control of the process of determining the mechanical hand to adopt PLC as the core of the control system. The re-analysis manipulator function, to control the design of the ladder and control procedures, and completed the PLC I / O hardware, distribution and access.Keywords：manipulator，PLC，stepper motor，pneumatic device目次摘要..................................... 错误!未定义书签。
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机械手控制系统设计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。
自从机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。
本次设计根据课题的控制要求,确定了搬运机械手的控制方案,设计控制系统的电气原理图，对控制系统进行硬件和软件选型,完成PLC（可编程控制器）用户程序的设计。
设计中使用了德国西门子公司生产的S7-200系列的CPU 226。
该系列PLC具有功能强大，编程方便，故障率低，性价比高等多种优点。
机械手的开关量信号直接输入PLC，使用CPU 226来完成全部的控制功能，包括：手动/自动控制切换，循环次数设定，状态指示，手动完全操控等功能。
机械手完成下降、伸出、加紧工件、上升、右旋、再下降、放松工件、缩回、放松、左旋十个动作。
通过模拟调试，有序的控制物料从生产流水线上安全搬离，提高搬运工作的准确性、安全性，实现一套完整的柔性生产线，使制造过程变的更有效率。
通过本次毕业设计，对PLC控制系统的设计建立基本的思想：能提出自己的应用心得；可巩固、深化前续所学的大部分基础理论和专业知识，进一步培养和训练分析问题和解决问题的能力，进一步提高自己的设计、绘图、查阅手册、应用软件以及实际操作的能力，从而最终得到相关岗位和岗位群中关键能力和基本能力的训练。
关键词：机械手；PLC（可编程控制器）；CPU；梯形图IIThe Design of Manipulator Control SystemABSTRACTIn industrial manufacturing and other fields, due to the demand of work, many workers are compelled to expose in harmful circumstance like high temperature, corrosion, toxic gases harm and so on, that increased labor intensity, even imperial their lives. However, since the manipulator came out, many knotty problems are smoothly solved.The design requirements under the control of the subject to determine the handling robot control program, designed control system electrical schematic diagram, the control system hardware and software selection, complete the design of the user program in the PLC (programmable controller). Design used in the German company Siemens S7-200 series CPU 226. The series PLC with powerful, easy programming and low failure rate, and cost advantages. Robot switch signal input to the PLC, the CPU 226 to complete all the control functions, including: manual / automatic control switch, set the number of cycles, status indicator, manual complete control and other functions. the production line on the safe move out, so that the manufacturing process becomes more efficient.The graduation project, the design of PLC control system to establish the basic idea: to make their own application experience; can strengthen and deepen the most of the former continued the basic theory and professional knowledge, further training and training to analyze and solve problems the ability to further improve their design, drafting, inspection manuals, application software, as well as the actual ability to operate, and ultimately related jobs and job base in key skills and basic skills training.Key Words: Manipulator;PLC;CPU;Ladder-diagram目录第1章绪论 (1)1.1 机械手的背景与现实意义 (1)1.2 国内外机械手研究概况 (1)1.3 机械手控制存在的问题及最新发展 (3)1.3.1 利用单片机实现对机械手的控制 (3)1.3.2 利用传统继电器实现对机械手的控制 (3)1.3.3 PLC实现对机械手的控制 (3)1.4 本文主要工作 (5)第2章机械手控制系统工艺流程与总体方案设计 (6)2.1 机械手控制系统的流程设计 (6)2.2 机械手的工艺过程 (6)2.3 机械手总体控制方案的设计思路 (7)第3章机械手硬件系统设计 (9)3.1电气原理设计 (9)3.1.1 机械手电源电路设计 (9)3.1.2 机械手控制电路 (9)3.1.3工作状态指示灯电路 (11)3.1.4 LED段码指示电路 (11)3.2 PLC的选型及参数 (12)3.3电器元器件的选型 (13)3.3.1 接触器 (13)3.3.2 行程开关 (14)3.3.3 熔断器 (14)3.3.4 低压断路器 (14)3.3.5 控制按钮 (14)3.3.6 直流减速电机 (14)第4章机械手软件系统设计 (15)IV4.1设计任务和控制要求 (15)4.2高级指令说明 (15)4.2.1 定时器指令 (15)4.2.2 顺控继电器(SCR)指令 (17)4.2.3 传送指令 (17)4.2.4 计数器指令 (18)4.2.5 标准转换指令 (20)4.2.6 段码指令 (20)4.3 PLC的I/O接口功能设计与分配 (20)4.3.1 PCL的I/O接口功能设计 (20)4.3.2 I/O接线图 (23)4.4设计系统工作流程 (24)第5章机械手控制系统调试 (25)5.1 西门子S7-200系列PLC编程软件 (25)5.2 程序说明 (26)5.3 故障及其解决方案 (31)第6章总结 (33)参考文献 (34)谢辞 (35)附录程序清单 (36)1 绪论1.1机械手的背景与现实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。
机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。
机械手延伸和扩大了人的手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作;代替人完成繁重、单调重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。
目前主要应用于制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。
机械手与数控加工中心，自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统(FMS )和计算机集成制造系统(CIMS )，实现生产自动化[1]。
由于自动化可以节省大量的人力、物力等，而PLC也具有其他控制方式所不具有的特殊优越性，如通用性好、实用性强、硬件配套齐全、编程方法简单易学，因此工业领域中广泛应用PLC，如用果实采摘机械手来摘果实、装配生产线上应用智能机器人等。
综上所述，有效的应用机械手，是发展机械工业的必然趋势。
1.2 国内外机械手研究概况机械手自二十世纪六十年代初问世以来，经过40多年的发展，现在已经成为制造业生产自动化中重要的机电设备。
目前，正式投入使用的绝大部分机械手属于第一代机械手，即程序控制机械手。
这代机械手基本上采用点位控制系统，没有感觉外界环境信息的感觉器官，主要用于焊接、喷漆和上下料。
第二代机械手具有感觉器官，仍然以程序控制为基础，但可以根据外界环境信息对控制程序进行校正。
这代机械手通常采用接触传感器一类的简单传感装置和相应的适应性算法。
现在，第三代机械手正在第一、第二代机械手的基础上蓬勃发展起来，它是能感知外界环境与对象物，并具有对复杂信息进行准确处理，对自己行为做出自主决策能力的智能化机械手。
它能识别景物，具有触觉、视觉、力觉、听觉、味觉等多种感觉，能实现搜索、追踪、辨色识图等多种仿生动作，具有专家知识、语音功能和自学能力等人工智能[2]。
目前机械手技术有了新的发展：出现了仿人型机械手、微型机械手和微操作系统(如细小工业管道机械手移动探测系统、微型飞行器等)、机械手化机器、智能机械手(不仅可以进行事先设定的动作，还可按照工作状况相应地进行动作，如回避障碍物的移动，作业顺序的规划，有效的动态学习等)。
机械手的应用领域正在向非制造业和服务业方向扩展，并且蓬勃发展的军用机械手也将越来越多地装备部队。
国外方面：近几年国外工业机械手领域有如下几个发展趋势。
机械手性能不断提高，而单机价格不断下降；机械结构向模块化、可重构化发展；控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展；传感器作用日益重要；虚拟现实技术在机械手中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制。
国内方面：目前在一些机种方面，如喷涂机械手、弧焊机械手、点焊机械手、搬运机械手、装配机械手、特种机械手(水下、爬壁、管道、遥控等机械手)基本掌握了机械手操作机的设计制造技术，解决了控制驱动系统的设计和配置，软件的设计和编制等关键技术，还掌握了自动化喷漆线、弧焊自动线及其周边配套设备的全套自动通信、协调控制技术；在基础元件方面，谐波减速器、机械手焊接电源、焊缝自动跟踪装置也有了突破。