1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。PLC機械手5339-摘要機械手是工業控制和加工中經常用到的執行部件，具有能適應惡劣工作環境、效率高、安全穩定和可進行高強度工作的優點，在自動化生產線上有廣泛的應用。在現代工業中，生產過程的機械化，自動化已成為突出的主題。化工等連續性生產過程的自動化已基本得到解決。專用機床是大批量生產自動化的有效的辦法；控制機床、數控機床、加工中心等自動化機械是有效地解決多品種小批量生產自動化的重要辦法。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運、裝配等作業，有待于進一步實現機械化,工業機械手就是為實現這些工序的自動化而

2、生產的。機械手是能夠模仿人體上肢的部分功能，可以對其進行自動控制使其按照預定要求輸送制品或操持工具進行生產操作的自動化生產設備。自上世紀六十年代，PLC設計的機械手被實現為一種產品后，對它的開發應用也在不斷發展，它可以在減輕繁重的體力勞動、改善勞動條件和安全生產；提高生產效率、穩定產品質量、降低廢品率、降低生產成本、增強企業的競爭力等方面起到及其重要的作用。關鍵字：機械手PLC現代工業目錄TOCo1-3hzuHYPERLINKl_Toc224202960摘要HYPERLINKl_Toc224202961第1章概述HYPERLINKl_Toc2242029621.1課題設計意義HYPERLINK

3、l_Toc2242029631.2控制系統介紹1.3機械手控制系統的設計步驟.HYPERLINKl_Toc224202965第2章硬件設計HYPERLINKl_Toc2242029662.1控制系統I/O分配表HYPERLINKl_Toc2242029672.2控制系統外部接線圖HYPERLINKl_Toc224202973第3章軟件設計HYPERLINKl_Toc2242029743.1控制系統流程圖HYPERLINKl_Toc2242029753.2控制系統梯形圖HYPERLINKl_Toc224202981第4章軟件及硬件調試心得體會HYPERLINKl_Toc224202982HYPE

4、RLINKl_Toc224202983參考文獻概述1.1課題設計意義機械手技術涉及到力學、機械學、電氣液壓技術、自動控制技術、傳感器技術和計算機技術等科學領域，是一門跨學科綜合技術。機械手的積極作用正日益為人們所認識，其一，它能部分地代替人的勞動并能達到生產工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送。因此，它能大大地改善工人的勞動條件，加快實現工業生產機械化和自動化的步伐。因此，受到各先進單位的重視并投入了大量的人力物力加以研究和應用。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲的場合，應用得更為廣泛。在我國，近代幾年來也有較快的發展，并取得一定的成果，受到各工業部門的重視。控制系統介紹在自動化生

5、產線上，經常用機械手完成工件的取放操作，如圖1-1是一機械手結構示意圖，其任務就是將傳送帶A上的物體搬送到傳送帶B上。機械手的每次循環動作均從原位開始。機械手結構示意圖如圖1-1所示：圖1-1機械手結構示意圖機械手工作過程示意圖如圖1-2所示：原位下降夾緊上升右移左移上移放松下降圖1-2機械手工作過程示意圖1.3機械手控制系統設計步驟根據工藝要求確定被控系統必須完成的動作,確定這些動作之間的關系及完成這些動作的順序。(2)分配輸入、輸出設備,即確定哪些外圍設備是送信號給PLC的,哪些外圍設備是接收來自PLC的信號的,同時還要將PLC的輸入、輸出點與之一一對應,對I/O進行分配。在此基礎上確定P

6、LC的選型。(3)根據控制系統的控制要求和所選PLC的I/O點的情況及高功能模塊的情況,設計PLC用戶程序,此時可采用梯形田、助記符或流程圖語言形式的用戶程序。PLC的用戶程序體現了按照正確的順序所要求的全部功能及其相互關系,編程時可用編程器或計算機直接編程、修改,同時也可對PLC的工作狀態、特殊功能進行設定。(4)對所設計的PLC程序進行調試和修改,直至PLC完全實現系統所要求的控制功能。(5)保存已完成的程序。第二章控制系統硬件設計PLC硬件設計是指PLC外部設備的設計。在硬件設計重要進行輸入設備的選擇（如控制按鈕、開關、檢測裝置及計量保護裝置的輸入信號等），還有執行元件的選擇以及控制臺、

7、柜的設計等。硬件設計還包括PLC輸入/輸出通道的分配，為便于程序設計和閱讀，常作出I/O通道分配表，表中包括有I/O編號、設備代號、名稱及功能等。機械手控制系統電器原理圖。輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統一。例如對輸入模塊，應考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。對輸出模塊，應考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應時間較長等特點；可控硅輸出模塊適用于開關頻繁，電感性低功率因數負荷場合，但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應用要求應一致。可根據應用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便

8、提高控制水平和降低應用成本。考慮是否需要擴展機架或遠程I/O機架等。考慮到機械手工作的穩定性、可靠性以及各種控制元器件連接的靈活性和方便性，采用PLC作為核心控制器，各控制對象都必須在PLC的統一控制下協同工作，所以PLC可采用西門子S7-200，S7-200系列是一類可編程邏輯控制器（MicroPLC）。這一系列產品可以滿足多種多樣的自動化控制需要。2.1控制系統I/O分配表基于PLC的機械手控制系統的生產控制要求，經過認真的研究考慮，系統設計I/O分配表如下表2.1所示:表2.1輸入輸出上限位開關SQ1I0.0上行電磁閥Q0.0下限位開關SQ2I0.1下行電磁閥Q0.1左限位開關SQ3I0

9、.2左行電磁閥Q0.2右限位開關SQ4I0.3右行電磁閥Q0.3抓緊限位開關SQ5I0.4抓緊電磁閥Q0.4光電開關PSI0.5放開電磁閥Q0.5啟動按鈕SB1I0.6傳送帶A的電動機接觸器Q0.6停止按鈕SB2I0.72.2控制系統外部接線圖基于PLC的機械手控制系統的生產控制要求，經過認真的研究考慮，控制系統設計的外部接線圖如圖2-1所示:控制系統的外部接線圖2-1第3章系統軟件設計軟件設計主要是指編寫工藝流程圖，即將整個流程分解為若干步，確定每步的控制要求及轉換條件，配合定時、計數、分支、循環、跳轉及某些特殊功能指令便可完成滿足機械手控制系統生產要求的梯形圖的設計。控制系統流程圖基于PL

10、C的機械手控制系統的生產控制要求，經過認真的研究和考慮，系統設計流程圖如圖3-1所示：3-1系統設計流程圖3.2控制系統梯形圖根據控制系統生產要求以及機械手工作流程圖（圖3-1所示）經過認真研究和考慮，控制系統的系統梯形圖如圖3-2所示：控制系統梯形圖3-2(1)在機械手上、下、左、右行走的控制中，使用了一個軟件聯鎖觸電，替代了SM0.0。(2)M0.0是一個選擇邏輯，其功能如上圖中網絡1所示，它相當于一個開光，控制著系統是進行單周期操作還是循環操作。第4章軟件及硬件調試根據控制系統的硬件及軟件的設計最后對本控制系進行整體性的操作控制調試：首先用電腦在STEP-7-Micro/WIN編程軟件中

11、將編輯的梯形圖寫入軟件中，然后點擊運行并對其指出的錯誤進行修改，修改完最終運行無誤后將其下載到可編程控制儀器中；其次按照設計的要求接好線，確定無誤后按下啟動按鈕。啟動后發現上行、下行、左行、右行燈均同時亮且一直亮著，這樣就不符合設計中每個動作依次有序進行操作的要求，務必對其進行修正。在這種情況下我采取了以下方案：方案一：在沒有確定設備是否曾在問題的情況下，首先我們對設備進行了檢測，發現不曾在任何問題，在這種情況下我選擇了再一次用先前的步驟來完成整個過程以確定初次的接線過程是否有誤，結果發現運行的結果和先前一樣出現燈均亮。這樣方案一就以失敗告終。方案二：通過對程序的再三檢查后，發現并未出現語法上

12、的錯誤。會不會是運行的速度太快而出現一個周期接一個周期的快速運行呢？在帶著這個問題的情況下把程序的每個動作網絡多家了一個stop指令加以驗證，然后將程序寫入STEP-7-Micro/WIN編程軟件中運行，運行結果顯示沒有錯誤；再下載到可編程控制儀后接好線按下啟動按鈕，發現指示燈會按照設計動作的要求依次亮起而且程序也能按照設計的要求完成指定的單周期和多周期操作。這樣利用方案二就完成了整個實驗的調試。心得體會通過本次課程設計，讓我對PLC的梯形圖、指令表、外部接線圖有了更好地了解，也讓我進一步了解了關于PLC設計原理，因為有很多設計理念來源于實際，從實際問題中找出最合適的設計方法。這次的課程設計給

13、予了我不同的學習方法和體驗，讓我深刻的認識到實踐的重要性，在以后的學習和工作過程中，我會更加注重鍛煉自己的操作能力和應變能力。過這次機械手設計讓我知道了現代企業在完成自動化控制中離不開PLC的控制，它可以使企業在生產的同時減少勞動力和生產成本。目前我國很多地區的企業整個生產設備還比較落后且大部分工序都是通過人工來完成的，而機械手成本比較低且操作簡單很適合中小企業的發展要求。但隨著科技不斷進步我相信多功能復雜的機械手將會在不久的將來出現，所以在今后的學習和生活中我們還要不段的學習和創新，只有這樣才能設計出更符合現代社會所需求的產品。在老師和同學的幫助下，使我能夠成功的完成這次設計并對電氣控制與PLC應用這門課有了更深入的了解，同時也認識到自己的不足之處，以后能夠更好的改