气动机械手PLC控制课程设计

机械电气控制及自动化

课程设计说明书

课题名称：气动机械手控制

学生姓名：XXX

专业：机械电子工程

学号：1403 XXXXX

指导教师：XXX

学院：机电工程学院

2017年9月

机械电气控制及自动化课程设计

成绩评定表

指导教师签字：

年月日

任务书

课题名称：气动机械手控制

目录

第一章设计任务及认识 (1)

1.1 气动机械手控制设计任务 (1)

1.2 气动机械手设计课题的认识及现状 (1)

1.3 气动机械手课程设计的主要内容阐述 (3)

第二章气动机械手设计总体方案 (6)

2.1 气动机械手设计总体方案 (6)

2.2 气动机械手设计流程（或详细设计阐述） (7)

第三章气动机械手的气动系统设计（或主电路设计） (9)

第四章气动机械手硬件及选型设计 (11)

第五章气动机械手软件设计 (18)

结论 (20)

参考文献 (21)

第一章设计任务及认识

1.1气动机械手设计任务

1.设计气动原来图

2.设计硬件电路及PLC端口电路图。

3.实现回原点功能

4.自动操作时实现单周期循环功能。

5.自动运行前，机械手处于原点位置，自动运行时，完成一次搬运

任务。下次重新自动运行前，应先回远点位置。

1.2气动机械手设计课题的认识及现状

工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以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各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。

机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一

定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果，受到机械工业的。

机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器，他有多个自由度，可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。

机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。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。

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。

1.3气动机械手控制课程设计的主要内容阐述

1.机械手类型的选择。工业机械手的种类很多，关于分类的问题，目前在国内尚无统一的分类标准，在此暂按使用范围、驱动方式和控制系统等进行分类。根据本课程设计的要求可选择通用型机械手。它是一种具有独立控制系统的、程序可变的、动作灵活多样的机械手。格性能范围内，其动作程序是可变的，通过调整可在不同场合使用，驱动系统和控制系统是独立的。通用机械手的工作范围大、定位精度高、通用性强，适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产。通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种:简易型以“开一关”式控制定位，只能是点位控制:可以是点位的，也可以实现连续轨控制；同时还可分为伺服型和一般型的机械手，伺服型具有伺服系统定位控制系统，一般的伺服型通用机械手属于数控类型。本课程设计采用通用性气动机械手的方式。

2.机械手硬件系统的设计。本课题设计的自动门要求有很高的稳定性来满足日常的需要，故在本设计中所选用的智能控制器为稳定性良好的西门子系列PLC。通过接近开关的检测和气缸装置的动作来完成自动控制的功能。同时通过气压传动来驱动执行机构完成相应的动作。气压介质源极为方便，输出力小，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，抓重一般在30公斤以下，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中进行工作。

3.气动机械手软件的设计。在本设计中选用了目前运用最多的PLC编程语言梯形图，梯形图的编程能直观明了的设计出自动门控制的要求，并能更好的考虑到安全性和故障报警等问题，梯形图的编写运用三西子编程软件，此软件支持全部的S7-200系列PLC，并且具有强大的诊断功能，能更快的查找出故障的原因，从而大大缩短了维修时间。

第二章机械手控制设计总体方案

2.1 机械手控制设计总体方案

1.设计方案框图

2.方案说明

考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制。当机械手的动作流程改变时，只需改变PLC程序即可实现，非常方便快捷。

2.2 设计流程（或详细设计阐述）

在机械手系统设计与调试过程中最主要的是先列出设计的主要步骤流程图，如图上图所示。

在机械手控制系统的设计过程中主要要考虑以下几点：

1.深入了解和分析机械手的工艺条件和控制要求。

2.确定I/O设备。根据机械手控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯等。

3.根据I/O点数选择合适的PLC类型。

4.分配I/O点，分配PLC的输入输出点，编制出输入输出分配表