机械手课程设计2

1、目 录第 1 章 机械手臂搬运加工流程控制工艺流程分析.11.1 机械手臂搬运加工流程控制过程描述.11.2 机械手臂搬运加工流程控制工艺分析.1第 2 章 机械手臂搬运加工流程控制系统总体方案设计.32.1 机械手臂搬运加工流程控制系统硬件组成.32.2 机械手臂搬运加工流程控制方法分析.32.3 机械手臂搬运加工流程控制系统的 I/O 分配.42.4 机械手臂搬运加工流程控制系统接线图设计.4第 3 章 机械手臂搬运加工流程控制系统梯形图程序设计.53.1 机械手臂搬运加工流程控制程序流程图设计.53.2 机械手臂搬运加工流程控制程序梯形图设计.5第 4 章 机械手臂搬运加工流程控制监控系

2、统设计.64.1 PLC 与上位监控软件通讯 .64.2 上位监控系统组态设计.64.3 实现的效果.7第 5 章 机械手臂搬运加工流程控制监控系统调试及结果分析.85.1 机械手臂搬运加工流程控制系统调试及解决的问题.85.2 结果分析.8课程设计心得.9参考文献.10附录.11PLC 控制系统课程设计1第第 1 1 章章 机械手臂搬运加工流程控制工艺流程分析机械手臂搬运加工流程控制工艺流程分析1.11.1 机械手臂搬运加工流程控制过程描述机械手臂搬运加工流程控制过程描述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。目

3、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。如图1-1所示，有两部机械装置对工作物进行加工，对象由输送带A送到加工位置，然后再由机械手臂将加工物送至工作台1的位置进行第一步骤加工。当第一步骤加工完成后，机械手臂将工作物夹起再送至工作台2进行第二步骤加工；当第二步骤加工完成后，机械手臂将工作物放到输送带B送走，最后由7段数码管显示加工完成的数量。工作台 1工作台 2输送带 A工作机械手臂输送带 B图1-1机械手臂搬运加工流程控制过程示意图1.21.2 机械手臂搬运加工流程控制工艺分析机械手臂搬运加工流程

4、控制工艺分析机械手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、材料和作业要求而有多种结构形式。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

5、由度。自由度是机械手设计的关键参数。机械手动作示意图如图1-2所示。PLC 控制系统课程设计2下降夹住上升往右下降释放上升往右图1-2机械手控制动作示意图PLC 控制系统课程设计3第第 2 2 章章 机械手臂搬运加工流程控制系统总体方案设计机械手臂搬运加工流程控制系统总体方案设计2.12.1 机械手臂搬运加工流程控制系统硬件组成机械手臂搬运加工流程控制系统硬件组成本设计制信号的传感器我选择位移传感器和压力传感器。及 A/D 转换器等。机械臂的上升下降和左右移动用位移传感器，夹紧释放用压力传感器。执行机构由手,手臂等组成。手是抓取机构，手臂是传动机构。由传动系统进行机械手的移动，手臂也起到了支撑

6、的作用。常用传动机构有液动,气动等，我选择的是气动。控制系统的主要作用是机械手按一定的方向位置进行移动。简单的机械手不采用专用的控制系统，只是采用形成开关,继电器,控制阀等机型控制，使得机械手按照一定方向机型运动。2.22.2 机械手臂搬运加工流程控制方法分析机械手臂搬运加工流程控制方法分析根据本题的设计思路，我设计了一下几个开关，sb1-2 系统开始停止开关。A 物品检测开关 sq1，B 物品检测开关 sq2。机械手下降快管 sq3 夹紧 sq4 上升开关sq5，释放 sq6，机械手回到原点 sq7，机械手右移 sq8.2.32.3 机械手臂搬运加工流程控制系统的机械手臂搬运加工流程控制系统

7、的 I/OI/O 分配分配根据机械手动作的要求及机械手实物教学实验装置说明指导，输入、输出点分配情况如表 2-1 所示。表 2-1PLC 的 I/O 分配表名称输入名称输出输出启动00001下降10003停止00002夹紧10004下限开关00003上升10005上限开关00004释放10006选择开关00005返回初始位置10007A 位置触碰开关00006右移10008B 位置触碰开关00007选择计数20000初始位置触碰开关初始位置触碰开关000082.42.4 机械手臂搬运加工流程控制系统接线图设计机械手臂搬运加工流程控制系统接线图设计本模型的接线设计如图 2-1 所示如下。PLC

8、控制系统课程设计4图2-1PLC控制系统接线图PLC 控制系统课程设计5第第 3 3 章章 机械手臂搬运加工流程控制系统梯形图程序设计机械手臂搬运加工流程控制系统梯形图程序设计3.13.1 机械手臂搬运加工流程控制程序流程图设计机械手臂搬运加工流程控制程序流程图设计见附录1。3.23.2 机械手臂搬运加工流程控制程序梯形图设计机械手臂搬运加工流程控制程序梯形图设计见附录2。PLC 控制系统课程设计6第第 4 4 章章 机械手臂搬运加工流程控制机械手臂搬运加工流程控制监控系统设计监控系统设计4.14.1 PLCPLC 与上位监控软件通讯与上位监控软件通讯机械手的全部动作由步进电机和直流电机进行驱

9、动控制。步进电机的运动需要驱动器，有脉冲输入时步进电机才会动作，且每当脉冲由低变高时步进电机走一步；改变电机转向时，需要加方向信号。机械手的上升/下降、前伸/后缩动作就是通过控制这两个步进电机的正反转来实现的。基座正转/反转和气夹正转/反转是通过两个继电器的吸合与断开来控制直流电机的转动方向来实现的。机械手的放松/夹紧由一个单线圈两位置电磁阀控制。当该线圈通电时，机械手放松；该线圈断电时，机械手夹紧。4.24.2 上位监控系统组态设计上位监控系统组态设计根据控制和生产工艺的要求，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

10、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 4-1 所示。图 4-1 机械手操作面板示意图4.34.3 实现的效果实现的效果打开电源，按下起动按钮时，开机复位。机械手若不在原点则PLC向驱动器一PLC 控制系统课程设计7同时输入脉冲信号和电平信号，步进电机一反转，横轴后缩。当后缩到位时碰到后限位开关，然后主机向驱动器二输入脉冲信号，步进电机二正转，机械手上升。上升到底时碰到上限位开关，上升停止，回到原点。主机向驱动器二同时输入脉冲信号和电平信号，步进电机

11、二反转，机械手下降。降到底时碰到下限位开关，下降停止，气夹电磁阀断电，机械手夹紧。夹紧后，主机向驱动器二只输入脉冲信号，步进电机二正转，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升停止。 PLC 向驱动器一只输入脉冲信号，步进电机一正转，机械手前伸，前伸到位时，碰到前限位开关前伸停止。主机向驱动器二同时输入脉冲信号和电平信号，步进电机二反转，机械手下降。降到底时碰到下限位开关下降停止，同时夹紧电磁阀断电，机械手放松。放松后，主机向驱动器二只输入脉冲信号，步进电机二正转，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关上升停止。上升到顶时，碰到上限位开关，上升停止。PLC 向驱动器一同时输入脉冲信号和电平

12、信号，步进电机一反转，横轴后缩。机械手后缩，当后缩到底时碰到后限位开关，然后主机向驱动器二同时输入脉冲信号和电平信号，步进电机二反转，机械手下降。下降到底时碰到下限位开关，下降停止，回到原点。至此，机械手经过八步动作完成一个循环。PLC 控制系统课程设计8第第 5 5 章章 机械手臂搬运加工流程控制监控系统调试及结果分析机械手臂搬运加工流程控制监控系统调试及结果分析5.15.1 机械手臂搬运加工流程控制系统调试及解决的问题机械手臂搬运加工流程控制系统调试及解决的问题使用起保停电路的编程方式。用辅助继电器代表步，仅仅使用与触电和线圈有关的指令。编出程序规范，具有易于阅读和容易查错的优点。5.25

13、.2 结果分析结果分析经过试验连线证明奔方案设计可以满足实验设计的要求，并且机械手臂可以很完整的完成要求动作，但是在实际验证中发现。机械手具体需要在 AB 操作台停留多长时间是个问题，可以用 2 中方式改变。第一种，通过计时器完成，第二种通过是否有物体的压力传感器完成。PLC 控制系统课程设计9课程设计心得课程设计心得这次的课程设计让我学会了很多，在老师和同学的指导学习下，终于完成了这一份课程设计。本来以为自己对可编程序控制器原理的知识掌握的还比较好，但是到做课程设计的时候才发现自己存在着诸多不足，其中就有很多基础知识都不是很完善，很多知识都掌握的不是很扎实。设计过程中，通过针对性地查找资料，

14、了解有关电子方面的资料，既增长了自己的知识面，补充最新的专业知识，又提高了自己的应用能力和实践能力。对学过的课本理论知识起到了很好的温习作用。机械手臂搬运加工采用 PLC 为控制核心结构合理、测试方法可靠，它具有较强的灵活性，提高了设备运行的可靠性。通过对机械手臂搬运加工 PLC 控制系统设计的设计，让我很好的运用了 PLC 的知识，对课本的知识进一步的消化和巩固。 这次课程设计终于顺利完成了，这个设计让我获益良多，只要用心去学习，不怕困难，不管多么艰难，我们都能取得成功。PLC 控制系统课程设计10参考文献参考文献1 王炳实.机床电气控制M.北京:机械工业出版社,2004.2 曹才开.一种工业机械手的 PLC 控制Z.北京:微计算机信息,2006.3 王丽伟.机械手的 PLC 控制Z.武汉:机床电器,2006.4陈建明.电气控制与 PLC 应用,电子工业出版社,2007.5邓则名.电器与可编程控制器应用技术,机械工业出版社,2005.6郁汉琪.电气控制与可编程序