机械手PLC控制系统设计

论文总字数：8964字

摘 要

随着当代工业生产技术的提高，工业自动化技术也日趋成熟，但生产工况仍然恶劣，人的劳动成本也在日益增加。所以，对于一些简单往复的工作使用机械手或其他远程控制设备来完成就显得十分重要。本设计主要讲述了基于PLC控制的机械手臂来代替人完成反复搬运的工作。首先，对机械手的结构和工作方式进行研究，确定机械手的运行方案和所需要的设备。然后，对可编程逻辑控制器进行了简单介绍，确定用到PLC的型号。最后，对PLC控制系统的硬件和软件进行设计。

关键词： PLC，机械手，控制系统

ABSTRACT：With the improvement of modern industrial production technology, industrial automation technology is mature, but the production condition is still bad, man"s labor costs are also increasing So, for some simple reciprocating work using manipulator or other remote control device to finish is very important This design mainly tells the story of mechanical arm based on PLC control instead of repeated handling of the work done First of all, the study of the structure of the manipulator and working, determine the manipulator operation scheme and required equipment Then, the programmable controller has carried on the simple introduction, determine the use of PLC models Finally, the hardware and software of PLC control system are designed.

Keywords: PLC, manipulator, control system

目 录

1绪论 4

1.1课题背景 4

1.2机械手的定义与分类 4

1.3 机械手的应用及相关组成 5

1.4 研究主要内容 5

2 机械手设计 5

2.1机械手结构图 5

2.2机械手工艺过程 6

3 PLC控制系统设计 9

3.1系统硬件设计 9

3.2系统软件设计 13

3.3 梯形图程序设计 14

设计总结 18

参考文献 19

致 谢 20

附录A 21

1绪论

1.1课题背景

随着中国现代经济的高速发展，工业生产率的高低是衡量发展速度的重要因素。 随着工业经济的不断发展，现代化设备的发展也日趋成熟。但工人的生产环境越来越差，自身安全也存在潜在威胁。自动化设备的投入使用不仅避免了有害物质对工人的危害，而且提高了工厂的生产效率。

在各国的工业制造中，机械手技术是应用最广泛的技术。 它可以根据人们的先期要求完成相应的操作。 一些机械手还提供反馈能力，并可根据生产条件的变化自动调整生产操作，从而提高生产的质量和稳定性。 目前在一些生产机床和焊接行业中有大量的应用。

机械手技术是用到多个不同领域的科学技术。 近年来，随着电子技术和计算机技术的发展，加快了机械手技术的发展。中国工业发展离不开机械手的使用。

PLC技术在机械手中的应用，在满足完成工业生产操作的同时，也大大的改善了工人的操作环境，提高了产品的质量，对自动化技术的发展有着重要的意义^[1]。

同时，可以通过软件编程来实现对机械手控制，提高生产效率。当下，在一些对制造行业需要人力比较多，可采用机械手来代替人来工作，最大限度地提高行业水平。

机械手已经发展了40多年，像机器人一样的设备。 它可以按照编辑的操作程序来做出动作，并且应用在在各种工业条件下有序工作。

1.2机械手的定义与分类

机械手是一种可以在各种条件下工作的设备， 它的工作主要是模仿人手的操作，以及通过改变控制程序来实现不同操作的多功能机器^[2]。

机械手出名的原因是对工业生产带来积极影响。 由于它可以在一些恶劣的条件下取代人，在保证生产质量的同时完成生产过程，大大提高工业生产力，一直是各国强调的重点。 特别是在一些放射性污染严重的场合，投入科研的财力和物力资源更为丰富。

机械手大致可以分为三类。第一种是独立机械手，第二种是手动操作机械手，第三种是专用机械手。独立机械手也可以称为通用机械手。根据定义，独立机械手是独立的机械手，不需要手动操作。而且，他们不需要人力去进行操作。他们还拥有记忆智能功能，同时具备普通机械手的传统功能。手动操作的操纵器简称为操纵器。它们从原子和军事工业演变而来，后来发展成为通信工业。在探索外星球时，通讯设备被用来控制机械手探测行星。专用机械手是专门用于工厂机床下料和输送的机械手。它通常连接到自动生产线或生产机器上。

本设计所设计的机械是通用机械手

1.3 机械手的应用及相关组成

目前，各个行业领域都有用到机械手。 在一些热加工领域，操作员不适宜的高温制造行业，机械手可代替人来完成上料和锤打等动作，大大减轻了人原疲劳度，提高了生产质量和生产效率; 在冷加工方面，生产过程零部件的更换和安装，不是人工操作，而是使用机械手进行各种操作，机械手已成为生产线上的重要设备; 甚至在拆除，安装，维修等方面也有着广泛应用，例如在劳动强度高的铁路部门，利用机械手拆卸铁路阀门，清除不良路况等，很大程度上降低了工人工作强度。

机械手主要由：用于执行动作的执行机构和用于驱动各动作运动的驱动机构，以及用于控制机械手运动的控制系统构成^[2]。

机械手的躯干，手臂和爪等部分组成了执行机构。 手臂用于引导机械手进行物体的抓取。抓住物体并执行运输任务后，被抓物体被运送到需要加工工件的位置。 手臂也应该有多个自由度并且可以自由移动，旋转来完成机械手工作过程的精确度。 手爪用于模仿人手指的功能，它们可以抓住物体。 爪的手指数量可根据工作需要设计。 驱动机构是用于驱动机器人的各种部件的运动的机构。 目前，使用最广泛的驱动技术主要是电驱动和气动驱动。 当然，在一些自动化工业生产中还有一些其他驱动技术，例如液压驱动和机械驱动。

1.4 研究主要内容

本课题设计的机械手主要是模拟工业送料机械手为例，主要实现以下几个功能:

机械手的下降→夹紧→上升→右移→下移→放松→上升→向左移动八个动作。 这主要是使用双线圈三位电磁阀推动液压缸完成，类似于电机的正传和反转; 机械手部分的放松夹紧采用单线圈双位电磁阀推动液压缸完成，线圈通电时执行夹紧工作，关闭电源时执行松弛; 限位开关控制了机械手的上升，下降，左移，右移的运动；时间继电器控制手臂的夹紧放松动作; PLC控制开关的接通和关闭决定械手的手动操作和自动操作由。

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