可编程控制器PLC应用

1、可编程控制器PLC应用列-机械手 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，主要在汽车，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，可 以更好地节约能源和提高运输设备或产品的效率，以降低其他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两个电磁阀控制的液压钢来实现机械手的上升下降运 动及夹紧工件的动作，两个转速不同的电动机分别通过两线圈控制电动机的正反转，从而实 现小车的快进、慢进、快退、慢退的运动运动；其动作转换靠设置在各个不同部位的行程开 关(SQ1-SQ9)产生的通断信号传输到 PLC控制器

2、，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：下降、夹紧、上升、慢进、快进、慢进、延时、下降、放松、上升、慢退、快退、 慢退；其操作方式包括：回原位、手动、单步、单周期、连续；来满足生产中的各种操作要 求。 目录 刖言 .1 第一章机械手的概况 1.1搬运机械手的应用简况2 1.2机械手的应用意义3 1.3机械手的发展概况3 第三章搬运机械手PLC控制系统设计 3.1搬运机械手结构及其动作 3.2搬运机械手系统硬件设计 3.3搬运机械手控制程序设计 1操作面板及动作说明 2 I/O分配 3梯形图的设计 1）

3、梯形图的总体设计 2）各部分梯形图的设计 3）绘制搬运机械手PLC控制梯形图 结论 谢辞 参考文献 . 附：语句表 梯形图 I/O接线图 、八*-* 冃U言 机械手： mecha nical ha nd，也被称为自动手， auto ha nd 能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动 操作装置。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。 机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工 具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和

4、作业要求而有多种结构形式，如 夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来 实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动 方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。 自由度是机 械手设计的关 键参数。自由 度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其 结构也越复杂。一般专用机械手有23个自由度。 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

5、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。机械手在锻造工业 中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。 机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。 第一章机械手概况 1.1搬运机械手的应用简况 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。在机械工业中，加工、 装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效办法，程控机床、数控机床、 加工中心等自动化机械是有效解决多品

6、种小批量生产自动化的重要办法。 但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械 化。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75%是小批量生产；金属加工生产批量 中有四分之三在 50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5%。从这 里可看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而 产生的。机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自 动化生产，广泛应用于柔性自动线。 国内外机械工业、铁路部门中机搬运械手主要应用于以下几方面： 1. 热加工方面的应用 热加工是高温、危险的笨重体力劳动，很久以来就

7、要求实现自动化。为了提高工作效率，和 确保工人的人身安全，尤其对于大件、少量、低速和人力所不能胜任的作业就更需要采用机 械手操作。 2. 冷加工方面的应用 冷加工方面机械手主要用于柴油机配件以及轴类、盘类和箱体类等零件单机加工时的 上下料和刀具安装等。进而在程序控制、数字控制等机床上应用，成为设备的一个组成部分。 最近更在加工生产线、自动线上应用，成为机床、设备上下工序联接的重要于段。 3. 拆修装方面 拆修装是铁路工业系统繁重体力劳动较多的部门之一，促进了机械手的发展。目前国 内铁路工厂、机务段等部门，已采用机械手拆装三通阀、钩舌、分解制动缸、装卸轴箱、组 装轮对、清除石棉等，减轻了劳动强度

8、，提高了拆修装的效率。近年还研制了一种客车车内 喷漆通用机械手，可用以对客车内部进行连续喷漆，以改善劳动条件，提高喷漆的质量和效 率。 近些年，随着计算机技术、电子技术以及传感技术等在机械手中越来越多的应用，工 业机械手已经成为工业生产中提高劳动生产率的重要因素。 1.2机械手的应用意义 在机械工业中，机械手的应用意义可以概括如下： 1. 可以提高生产过程的自动化程度 应用机械手，有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的 自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化 的步伐。 2. 可以改善劳动条件、避免人身事故在高温、高压、低温、低压

9、、有灰尘、噪声、臭 味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空间狭窄等场合中，用人手直接操作是有危险或根 本不可能的。而应用机械手即可部分或全部代替人安全地完成作业，大大地改善了工人的劳 动条件。在一些动作简单但又重复作业的操作中，以机械手代替人手进行工作，可以避免由 于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。 3. 可以减少人力，便于有节奏地生产 应用机械手代替人手进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手 可以连续地工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床和综合加工自动生产线 上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确地控制生产的节拍，便于有节奏地进行生 产。 综上所述，有效

10、地应用机械手是发展机械工业的必然趋势。1.3.3机械手的发展概况与 发展趋势 1.3机械手的发展概况 专用机械手经过几十年的发展，如今已进入以通用机械手为标志的时代。由于通用机 械手的应用和发展， 进而促进了智能机器人的研制。智能机器人涉及的知识内容，不仅包括 一般的机械、液压、气动等基础知识，而且还应用一些电子技术、电视技术、通讯技术、计 算技术、无线电控制、仿生学和假肢工艺等，因此它是一项综合性较强的新技术。目前国内 外对发展这一新技术都很重视，几十年来，这项技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不 断地修改，品种在不断地增加，应用领域也在不断地扩大。 早在40年代，随着原子能工业的发展，已

11、出现了模拟关节式的第一代机械手。 5060年代即制成了传送和装卸工件的通用机械手和数控示教再现型机械手。这种机 械手也称第二代机械手。如尤尼曼特(Unimate)机械手即属于这种类型。 6070年代，又相继把通用机械手用于汽车车身的点焊和冲压生产自动线上，亦即是 第二代机械手这一新技术进入了应用阶段。 80-90年代，装配机械手处于鼎盛时期，尤其是日本。 90年代机械手在特殊用途上有较大的发展，除了在工业上广泛应用外，农、林、矿业、 航天、海洋、文娱、体育、医疗、服务业、军事领域上有较大的应用。 90年代以后，随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展，机械手技术也 得到飞速的多元化发展

12、。 总之，目前机械手的主要经历分为三代： 第一代机械手主要是靠人工进行控制，控制方式为开环式，没有识别能力；改进的方向主要 是将低成本和提高精度；第二代机械手设有电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚 至听、想的能力。研究安装各种传感器，把接收到的信息反馈，使机械手具有感觉机能；第 三代机械手能独立完成工作过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系，并逐步发 展成为柔性系统FMS(Flexible Ma nufacturing System)和柔性制造单元 FMC(Flexible Manu facturi ng Cell)中重要一环。 1.4机械手的发展趋势 目前国内工业机械于主要用

13、于机床加工、铸锻、热处理等方面，数量、品种、 性能方面都不能满足工业生产发展的需要。 因此，国内主要是逐步扩大机械手应用范围，重点发展铸锻、热处理方面的机械手， 以减轻劳动强度，改善作业条件。在应用专用机械手的同时，相应地发展通用机械手，有条 件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合式机械手等。 将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构，以及适于不同类型 的夹紧机构，设计成典型的通用机构，以便根据不同的作业要求，选用不用的典型部件，即 可组成各种不同用途的机械手。既便于设计制造，又便于改换工作，扩大了应用的范围。同 时要提高精度，减少冲击，定位精确，以更好地发挥机械手的

14、作用。此外还应大力研究伺服 型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能地机械手，并考虑于计算机联用，逐步成为整 个机械制造系统中的一个基本单元。 在国外机械制造业中，工业机械手应用较多，发展较快。目前主要用于机床、模锻压 力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业中，它可按照事先制定的作业程序完成规定的操作， 但是还不具备任何传感反馈能力，不能应付外界的变化。如发生某些偏离时，就将引起零部 件甚至机械手本身的损坏。为此，国外机械手的发展趋势是大力研制具有某些智能的机械手， 使其拥有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，做出相应的变更。如位置发生稍些偏差 时，即能更正，并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉

15、功能。 视觉功能即在机械手上安装有电视照相机和光学测距仪(即距离传感器)以及卫星计 算机。工作时，电视照相机将物体形象变成视频信号，然后传送给计算机，以便分析物体的 种类、大小、颜色和方位，并发出指令控制机械手进行工作。 触觉功能即在机械手上安装有触觉反馈控制装置。工作时机械手先伸出手指寻找工件， 通过装在手指内的压力敏感元件产生触感作用，然后伸向前方，抓住工件。 手的抓力大小可通过装在手指内侧的压力敏感元件来控制，达到自动调整握力的大小。 总之，随着传感技术的发展，机械手的装配作业的能力将进一步提高。到1995年，全世界 约有50%勺汽车由机械手装配。 现今机械手的发展更主要的是将机械手和柔

16、性制造系统以及柔性制造单元相结合，从 而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。 1.5 PLC概况及在机械手中的应用 1. 可编程序控制器的应用和发展概况 可编程序控制器(programmable controller )，现在一般简称为 PLC (programmable logic controller )，它是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动 控制技术、数字技术、通信网络技发展起来的一种通用的工业自动控制装置。以其显著的 优点在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用，成为了现代工业控制三大支柱之 。 在可编程序控制器问世以前，工业控制领域中是继电器控制占主

17、导地位。传统的继电 器控制具有结构简单、易于掌握、价格便宜等优点，在工业生产中应用甚广。但是控制装置 体积大、动作速度较慢、耗电较多、功能少，特别是由于它靠硬件连线构成系统，接线繁杂, 当生产工艺或控制对象改变时，原有的接线刻控制盘(柜)就必须随之改变或更换，通用性 和灵活性较差。 2. PLC的应用概况 PLC的应用 领域非常广，并在迅速扩大，对于而今的PLC几乎可以说凡是需要控制系统存在的地方就需 要PLC尤其近几年来 PLC的性价比不断提高已被广泛应用在冶金、机械、石油、化工、轻 功、电力等各行业。 按PLC的控制类型，其应用大致可分为以下几个方面。 1) .用于逻辑控制 这是PLC最基

18、本，也是最广泛的应用方面。用PLC取代继电器控制和顺序控制器控制。 例如机床的电气控制、包装机械的控制、自动电梯控制等。 2) .用于模拟量控制 PLC通过模拟量I/O模块，可实现模拟量和数字量之间转换，并对模拟量控制。 3) .用于机械加工中的数字控制 现代PLC具有很强的数据处理功能，它可以与机械加工中的数字控制(NO及计算机 控制(CNC紧密结合，实现数字控制。 4) .用于工业机器人控制 5) .用于多层分布式控制系统 高功能的PLC具有较强的通信联通能力， 可实现PLC与PLC之间、PLC与远程I/O之间、 PLC与上位机之间的通信。从而形成多层分布式控制系统或工厂自动化网络。 3.

19、 PLC的特点 1) .可靠性高、抗干扰能力强 PLC能在恶劣的环境如电磁干扰、电源电压波动、机械振动、温度变化等中可靠地工作， PLC的平均无故障间隔时间高，日本三菱公司的F1系列PLC平均无故障时间间隔长达 30万 h,这是一般微机所不能比拟的。 2) .控制系统构成简单、通用性强 由于PLC是采用软件编程来实现控制功能，对同一控制对象，当控制要求改变需改变 控制系统的功能时，不必改变PLC的硬件设备，只需相应改变软件程序。 3) .编程简单、使用、维护方便 4) .组合方便、功能强、应用范围广 PLC既可用于开关量的控制又可用于模拟量的控制；既可用单片机控制，又可用于组成 多级控制系统；

20、既可控制简单系统，又可控制复杂系统。因此，PLC应用范围很广。 5) .体积小、重量轻、功耗低 PLC采用了半导体集成电路，外形尺寸很小，重量轻，同时功耗也很低，空载功耗约 1.2KW。 5.PLC在机械手中的应用 机械手通常应用于动作复杂的场合来代替人的反复的操作，从而节省人的劳动，普通 继电器由于其体积和接口等各方面限制，经常被应用于动作简单的电气及流水线控制，而 PLC以其可靠性高、抗干扰能力强 ；控制系统构成简单、通用性强 ； 编程简单、使用、维护方便；组合方便、功能强、应用范围广 ；体积小、重量轻、功耗 低等有点被广泛应用于类似机械手的控制动作复杂的场合，本设计正是以PLC控制为基础

21、从 而实现机械手的各种动。 第二章 搬运机械手总体设计方案 2.1搬运机械手结构及其动作 图21机械手的动作周期 2.2机械手的控制过程 如图3 2所示由A、B两个液压缸完成工件的夹紧和提升的动作，A缸通过一个单电两位四 通电磁换向阀控制工件的夹紧、放松，B缸通过一双电两位四通电磁阀控制机械手的升降； 由小车实现机械手的移动。该小车由两台电动机驱动，一台是高速，一台是慢速。当小车前 进时以慢一快一慢的形式进行，返回时按慢一快一慢的形式后退。当工件从传送带传输到机 械手下方时，工件碰压行程开关SQ1 B缸活塞杆伸出，带动机械手下降，下降至终点碰压 行程开关SQ3与机械手夹钳相连的 A缸活塞杆收进

22、，机械手将工件夹紧；当工件夹紧到位时， 行程开关SQ5动作，B缸的活塞杆收进，把工件提升；当工件提升到最高位置时碰压行程开 关SQ4启动小车慢速右行；当小车碰压行程开关SQ7时转为快速行走；接近终点时小车碰 压行程开关SQ8转为慢速行走；行至右端行程开关SQ9,小车停止前进；停留 5秒后，B 缸活塞杆再次外伸，机械手下降至终点，A缸活塞杆外伸带动夹钳松开，将工件放下；然后 机械手上升，小车以慢一快一慢的形式沿原路返回，恢复到图示所示的原点位置。 2.3机械手的控制要求 为了便于生产加工、维修、调整设置的工作方式选择开关。分为手动和自动操作，其 中自动操作中包括了：单步、单周期、连续；手动操作包

23、括手动和回原位的操作。 手动操作：供维修用，即用按钮对机械手的每一步动作单独控制。例如，当选择手动 操作时，按下上升/下降按钮，机械手在满足条件情况下即执行相应的动作，其它动作以此 类推。 回原位：当由于断电或其它原因导致机械手运行中途停止时，再次通电将操作方式选 择置于回原位位置，按下复位按钮，机械手即可按最短路径的原则返回到原点位置。 单步运行：供试用，即没按一次启动按钮机械手向前执行一个动作后停止。 单周期运行：供首次检验用，当机械手在原点时按下启动按钮，机械手自动执行一个 周期后停止在原点位置 连续运行：正常使用，当机械手在原点并按下启动按钮时，机械手周而复始的执行各 工步动作。 若自

24、 该机械手在自动工作状态时，应先将其工作方式选择开关放在“返回原位”，并按下 返回原位按钮，对状态器进行置位， 然后再将工作方式选择开关放置自动工作方式下。 动工作状态解除，则硬件工作方式选择开关放置于“手从操作”位置。 第三章搬运机械手硬件系统设计 硬件系统设计包括机械部分和电气控制部分的设计。 3.1机械手的结构 设计其结构如图32所示 图32:机械手的结构示意图 图中设置9个行程开关SQ SQ9用于检测工件、小车、机械手的位置及机械手夹钳的 夹紧、放松状态，并对系统实施控制。其中SQ1为工件是否到位的检测开关；SQ2为小车原 位检测开关；SQ3 SQ4分别为机械手下降上升是否到位检测开关

25、；SQ5 SQ6分别为机械手 夹紧放松检测开关；SQ7 SQ8分别为小车速度转换开关；SQ9为小车运动停止开关。 3.2电气控制的设计 包括主电路和控制电路的设计。主电路由两台电动机，即慢速电机和快速电机，分别 拖动小车慢行和快行，其控制如下：慢速电动机M1由接触器KM1 KM2分别控制其正传和反 转；快速电动机 M2由接触器KM3和 KM4分别控制其正传和反转。机械手的夹紧放松动作是 由一单电两位四通电磁阀控制的一个液压缸完成的，在通电情况下，机械手松开，得电时松 开，可以防止在设备运行过程中突然断电导致的机械手松开，工件脱落的情况发生。 3.3操作面板及动作说明 根据控制和生产工艺的要求，

26、控制操作包括手动和自动，手动又包括手动步进、回原 位操作，自动控制包括单步、单周期、连续的操作。故操作方式选择开关设置有五个档位。 手动工作方式下，手动动作包括上升、下降、放松、快进、慢进、快退、慢退和复位，故设 置六个动作看官按钮。各个动作进行的同时均设有动作指示灯。另外设有启动停止按钮。 其操作面板如图3-3所示: 单步 图33机械手操作面板示意图 3.4 I/O 分配 I/O设备即所需的I/O点数如下表所示: 信 号 I/O设备 I/O 点数 信 号 I/O设备 I/O 点数 操作方式选择旋钮开关 5 交流接触器控制线圈 4 输 手动时运动选择按钮 8 输 电磁阀 3 入 启动停止按钮

27、2 岀 动作指示 8 行程开关 9 原点指示 1 根据I/O点的分配要求及考虑10%到15%勺I/O裕量，本设计PLC采用F1 60MR36/24 型，样图见图3-4所示： 图 34F1-40MR 样图 控制电路设计主要是 PLC输入、输出接线的设计，其I/O分配如图35所示。 电气接线图见附图 启訪 停止 hs 停 it 工件珈t 1普原位 下降到位 上升到位 加第工件 於松封1 1孝换速 1梓换违 手动 单步 单周 连绥 回原隹 上升 下降 快违 快退 复垃 400 y510 M71)。 状恋初畔化置位 状态初始化复应 中问状恋器 同步复位 图37状态器初始化梯形图 2) .状态器转换启动

28、。若机械手工作在自动工作方式下，当初始状态器S600被置位 后按下启动按钮，辅助继电器M575工作，状态器的状态可以一步一步的向下传递，即可进 行转换。在执行“连续程序”时，转换启动继电器M575 直保持到停机按钮按下为止。另 一面采用M100检查机器是否处于原位。当M575和M100都接通时，从初始状态器开始进行 转换，故其梯形图如图 38所示。 1 H HP M575 51-3 I h $ 旳5MW 1 I11 转换启动 園竦件 原位?旨示 图38状态器转换启动梯形图 3) .状态器转换禁止梯形图。激活特殊辅助继电器M574并用步进梯形指令控制状态 器转换时，状态器的转换就被自动禁止。 在

29、“单周期”工作期间，按下停止按钮时，M574应被激励并自保持，操作停止在现行 工步。当按下停止按钮时，从现行工步重新开始工作，M574应复位，即重新允许新转换。 在“步进”工作方式时，M574应始终工作，此时，禁止任何状态转换。但没按下一次 启动按钮时，M574断开一次，允许状态器转换一次。 在“手动”工作方式时禁止进行状态转换。在手动方式解除之后，按下启动按钮，则 状态转换禁止解除，M574复位，。 PLC在启动时，用初始化脉冲M71和M574自保持，以此禁止状态转换，直到按下启动 按钮。故状态器转换禁止梯形图如图38所示。 400 PLS M101 ):502 I I H S4Q1 I 1

30、 511 514 H71 4 - H k 图38状态器转换禁止梯形图 通过对37和3 8的分析可得出：在执行“手动操作”和“返回原位”程序时，M575 一直不能被接通，而 M574长期被接通，（按下启动按钮时除外）；执行“步进”程序时没 按一次启动按钮，M574断开一次，M575接通一次，状态器转换一次；在执行“单周期操作” 程序时，按下启动按钮，M574断开，M575接通，状态器的转换可一步一步向下转换，直至 按下停止按钮时，M574自锁，状态器的转换被禁止，操作停止在现行工序（再次按下启动 按钮时从现行工序开始工作）；在执行“连续程序”时，M575直接通到按下停止按钮， 此时M574直不能

31、接通。 2. 手动操作梯形图 手动操作方式由于不需要任何复杂的顺序控制，可以用常规继电器顺序方式来设计梯 形图。“手动操作时”按下放松按钮时，机械手卡抓松开，当松开放松按钮时，机械手卡爪 在液压缸作用下自动加紧并保持；按下上升按钮，上升输出Y435保持接通；按下下降按钮， Y436保持接通；在上限位按下慢进按钮，慢进输出Y430接通，至行程开关 SQ7闭合，小车 停止；快进、快退、慢退情况同慢进。 手动操作梯形图设置有互锁，只有在小车处于左限位 （即X403闭合）或右限位（即X412 闭合）时机械手的上升下降动作才能进行，只有当机械手处于下限位（即X404接通）机械 手的加紧放松动作才可以手动

32、控制；为了安全，同一个电动机的正反转线圈不能同时接通， 设计中设计了自锁开关，防止线圈同时接通造成的短路。故手动操作时梯形图如图 示。 下降 上升 啟松 夹紧 慢进 愷退 快进 快退 图39手动操作梯形图 3. 返回原位梯形图在“返回原位”状态下，“夹紧”与“下降”动作应被停止，上限位未 动作时，应进行“上升”；上限位动作时，右行”动作应停止，并左行至左限位位置。故 返回原位梯形图如图 3 10所示： 遞回原位启动 松幵 下隆复位 上升 右行复傥 左行 图310返回原位梯形图 4“自动”状态梯形图图311表示了机械手自动工作时执行各工步的情况，表示 了各工步的实现和转换的条件。在第一次下降工步

33、中，下降电磁阀Y436接通。自下限位置 时，X404接通，转换为“夹持”过程；夹持电磁阀 Y434复位，至加紧限位 X406接通，转 换为上升动作；当上限为开关SQ4闭合，X405接通，小车开始慢进动作。快进、慢进、延 时、下降、加紧、上升、慢退、快退、慢退动作依次类推，如上所述一步一步按顺序驱动各 个负载动作，称为顺序控制或过程步进型控制。 图3-11搬运机械手自动工作流程图 用状态器代替自动工作流程图的各工步，可得到 312所示的功能表图: 图312搬运机械手自动工作功能表图 3 13 所 根据图312所示的自动工作功能表图，可设计出自动操作时的梯形图如图 示。 .6 M100 S I S

34、601 X404 I U I弘2 r O 1 oduur Y436 .60? X4Q6 S609 S I SfcOO 0丫心5 X405 S S604 604 I D S607 S610 n il S6J? n S613 11 X410 s I S605 11 U 1 O 1 OOUOp V4Q0 v432 X412 T450 X404 X4U7 X4Q5 X411 S I S607 1450 K5 S I Stu S | Sbl? 0丫口5 S S613 S I S614 X410 S I Sfel5 1 /xV4?3 X403 -o )s|s&oo 下降 夹紧 上升 慢进 延时 下降 敢松

35、 上升 K 慢退 RET 步进返回 图313搬运机械手自动工作梯形图 5、绘制搬运机械手 PLC控制梯形图 将从初始化开始的一系列梯形图，按照总体结构图（图3 6）的形式组合在一起，得 到机械手PLC控制的梯形图（见附图），其语句表见附录。 附图： 搬运机械手结构图 搬运机械手控制梯形图 搬运机械手动作流程图 搬运机械手控制接线图 结论 本设计主要应用于机加工生产，货物调运等场合。 搬运机械手采用PLC控制，体积小，重量轻，控制方式灵活，可靠性高，操作简单， 维修容易。使用该机械手代替人工搬运工件，既安全，又准确，提高了劳动生产率，保证了 工件的质量，降低了工人的劳动强度，具有较好的经济效益和

36、社会效益。 可编程控制器PLC以其丰富的I/O接口模块、高可靠性，可以在机械手的控制系统的设 计中起到了十分重要的作用。 本文就设计过程中的几项关键的问题提出了自己的一些看法，可以有效地提高系统的 抗干扰能力，对PLC读、写，事件响应等通信时间可进行精确的控制，取得了良好的效果 随着机械手应用的普及，机械手向着专用化，机械结构向模块化、可重构化的方向发 展，机械手的动作更加灵活多样，其控制方式也在向着多元化的方向发展，在PLC控制的过 程中，还有许多的问题需要解决，PLC在机械手开发中的开发应用还有很大的空间。 谢辞 此次设计是在杜志强老师的悉心指导下完成的。导师为论文课题的研究提出了许多指

37、导性的意见，为论文的撰写、修改提供了许多具体的指导和帮助。杜志强老师的严谨治学、 不断探索的科研作风， 敏锐深邃的学术洞察力， 孜孜不倦的敬业精神， 给我留下了深刻的印象，使我受益良多。生活中杜志强老师就是我的朋友，她的态度让我对生活有了新的认识。 在本文结束之际，特向我敬爱的导师致以最崇高的敬礼和深深的感谢！ 通过此次设计，一方面让我认识到自己的不足，发现了学习中的错误之处；另一方面 又积累丰富的知识，吸取别人好的方法和经验，增强对复杂问题的解决能力，摸索出一套解 决综合问题的方法，为自己以后的工作和学习打下坚实的基础。再一方面也加强了我和老师 的交流，认识到知识的渊博度。 经过这次的努力，

38、使我顺利的完成了毕业设计。这份毕业设计既是对过去三年所学知 识的总结，又是自己知识的积累，也大大加深了对单片机技术的了解。 毕业设计中既动脑、，又动手，是一个理论与实际结合的过程。仅仅有理论是不够的， 更重要的是实际的，是我们所设计的实物，具有设计合理，经济实用的优点。这就需要我们 设计者考虑问题是要仔细、周密，不能有丝毫的大意。对设计方案的优越化，也需要我们综 合各方面的因素考虑，尤其是实际。再次像教育指导我的老师及同学表示诚挚的感谢！ 鉴于本人所学知识有限，经验不足，又是初次研究这种复杂的设计，在此过程中难免存在一 些错误和不足之处，恳请各位老师给予批评和指正。 参考文献 1 王炳实机床电

39、气控制第三版北京：机械工业出版社，2004年：146-162 2 王本轶机床设备控制基础北京：机械工业出版社，2005年：283-288 3 丁树模液压传动北京：机械工业出版社，2007年 4 林平勇高崇电工电子技术第二版：北京：高等教育出版社，2004年 5 熊幸明曹才开 一种工业机械手的 PLC控制微计算机信息，2006年， 第22卷第11期:120-122 6 孔秀艳 一种四轴搬运机械手的PLC控制大众科技，2008年，第7期：112-113 7 刘轩王丽伟机械手的PLC控制机床电器 2006年，34-49 8 张应金 PLC在机械手搬运控制系统中的应用自动化博览，2008年02月刊：7

40、1-73 9 曾繁铃.一种PLC控制的工业机械手.常熟理工学院报，2008年4月第22卷第 四期：101-104 10 罗庚合.蔡霞搬运机械手的PLC控制.西安航空技术高等专科学校，2002年， 第20卷第一期：7-9 11 言纪兰懂峰基于PLC控制的搬运机械手的应用机械工程与自动化，2008年 4 月第 2 期：156-158 12 杨峰 SMR1运机械手的PLC控制系统设计机车车辆工艺，1998年第6期:36-40 13 詹贵印周红梅三自由度液压机械手的PLC控制研究装备制造行业应用，2007 年 7 月：109-112 14 姜培刚盖玉先机电一体化系统设计北京：机械工业出版社，2008年

41、 15 王坤.何小柏机械设计北京：高等教育出版社，1996年 附录：语句表 步序 指 令 1 LD X514 2 AND X507 3 S S600 4 LD X510 5 R S600 6 LD X510 7 OUT F671 8 K 601 9 OUT F672 10 K 610 11 OUT F670 12 K 103 13 LD X501 14 AND M575 15 OR X400 16 ANI X501 17 LD X501 18 OR X512 19 OR X513 20 ANB 21 OUT M575 22 LD X405 23 AND X403 24 ANI Y434 25

42、OUT M100 26 OUT Y540 27 LD X400 28 PLS M101 29 LD X401 30 AND X502 31 OR X511 32 OR X512 33 OR X514 34 OR M71 35 OR M574 36 ANI M101 37 OUT M574 38 LDI X510 39 CJP 700 40 LD L500 41 ANI X405 42 LD X430 43 OR X412 44 ANB 45 ANI Y435 46 OUT Y436 47 OUT Y530 48 LD X500 49 ANI X405 50 LD X430 51 OR X412 52 ANB 53 ANI Y436 54 O