基于plc的扫描拾取机械手设计和实现 电气工程专业

1、基于plc的扫描拾取机械手摘 要随着社会的进步，工业自动化的发展尤为引人注目。各种机械自动化设备的出现逐渐取代了传统的手工生产。自动化流水线的出现不仅大大提高了工作效率，而且使许多手工操作中存在安全隐患的工序被机械设备所替代，使现代工业更加人性化。机械手在现代自动化中起着重要的作用。一方面，它可以在高温、腐蚀性、有毒等恶劣环境下连续工作。另一方面，它具有高精度的抓取、传递、旋转和释放。机械手的动作由精密控制系统控制。从早期的继电器控制系统到今天的PLC控制系统，机械手技术的更新是控制系统的发展和完善。本课题选用三菱公司FX系列PLC完成电动工具电机的抓取和传递以及零件的冲压动作。电气设备包括P

2、LC、触摸屏、传感器、直流电源等。通过可编程控制器的编程，完成了相应的动作，实现了控制功能。关键词：机械手；PLC；控制；设计The design of control system ofmanipulator based on PLCAbstract Along with social progress, industrial automation development is particularly attention, produce a variety of machinery automation equipment, and gradually replaced the trad

3、itional hand-made. Automated assembly line production, not only greatly improve the work efficiency, but also to many unsafe manual processes are replaced by machinery and equipment, so that modern industry to become more humane.Robotic automation plays in contemporary popular an important role, on

4、the one hand it can continue to operate at high temperatures, corrosive, toxic and other harsh environments, on the other hand its complete capture, transfer, rotation, and other movements release time accuracy also higher. A robot is controlled by a precise system control is completed, from the ear

5、ly development of the relay control system to todays PLC control system, the development of robot technology update is the control system and perfect.The issue is the choice of Mitsubishi FX series PLC, the completion of the press-fit electric power tools and part of the transfer operation crawl. El

6、ectrical equipment PLC, touch screen, sensors, DC power supplies. By PLC programming, complete the appropriate actions to achieve the control function.Key Words：manipulator;PLC;control;design 目 录 TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc1321 摘 要 PAGEREF _Toc1321 3 HYPERLINK l _Toc7051 关键词 PAGEREF _Toc7051 3 HY

7、PERLINK l _Toc17999 Abstract PAGEREF _Toc17999 4 HYPERLINK l _Toc31350 1. 可编程控制器PLC PAGEREF _Toc31350 5 HYPERLINK l _Toc1562 1.1 PLC简介 PAGEREF _Toc1562 5 HYPERLINK l _Toc23191 1.2 PLC内部结构 PAGEREF _Toc23191 5 HYPERLINK l _Toc26584 1.2.1 中央处理器CPU PAGEREF _Toc26584 6 HYPERLINK l _Toc3352 1.2.2 存储器 PAGE

8、REF _Toc3352 6 HYPERLINK l _Toc11967 1.2.3 输入输出单元 PAGEREF _Toc11967 6 HYPERLINK l _Toc27718 1.2.4 电源部分 PAGEREF _Toc27718 8 HYPERLINK l _Toc2086 1.3 PLC的选型 PAGEREF _Toc2086 8 HYPERLINK l _Toc17239 2. 机械手概况 PAGEREF _Toc17239 10 HYPERLINK l _Toc197 2.1 机械手的起源与发展 PAGEREF _Toc197 10 HYPERLINK l _Toc26924

9、 2.2 机械手的工作原理 PAGEREF _Toc26924 10 HYPERLINK l _Toc17621 3. 机械手控制系统 PAGEREF _Toc17621 11 HYPERLINK l _Toc20082 3.1 基于PLC的机械手控制系统的研究意义 PAGEREF _Toc20082 11 HYPERLINK l _Toc2624 3.2 基于PLC机械手设计的优点 PAGEREF _Toc2624 11 HYPERLINK l _Toc406 3.3 机械手实现的功能 PAGEREF _Toc406 12 HYPERLINK l _Toc15684 4. 基于PLC机械手控

10、制系统设计 PAGEREF _Toc15684 13 HYPERLINK l _Toc32600 4.1 IO点分配 PAGEREF _Toc32600 13 HYPERLINK l _Toc2869 4.1.1 电器元件的选择 PAGEREF _Toc2869 13 HYPERLINK l _Toc7432 4.1.2 IO分配 PAGEREF _Toc7432 13 HYPERLINK l _Toc1086 42 .硬件接线图 PAGEREF _Toc1086 14 HYPERLINK l _Toc442 4.2.1 电气主接线 PAGEREF _Toc442 14 HYPERLINK l

11、 _Toc5211 4.2.2 PLC输入接线 PAGEREF _Toc5211 15 HYPERLINK l _Toc3562 4.2.3 PLC输出接线 PAGEREF _Toc3562 16 HYPERLINK l _Toc21722 43 控制流程图 PAGEREF _Toc21722 17 HYPERLINK l _Toc19813 44 程序梯形图 PAGEREF _Toc19813 17 HYPERLINK l _Toc802 45 人机界面设计 PAGEREF _Toc802 22 HYPERLINK l _Toc11646 结束语 PAGEREF _Toc11646 24 H

12、YPERLINK l _Toc3743 参考文献 PAGEREF _Toc3743 26 HYPERLINK l _Toc16847 致 谢 PAGEREF _Toc16847 271 可编程控制器PLC1.1 PLC简介可编程序控制器(Programmable Logic Controller，PLC)在20世纪60年代被提出，首先是为了取代继电器控制装置。经过半个世纪的发展，PLC的应用越来越广泛。随着数字时代的到来，信息技术的飞速发展，导致了各行各业的自动化进程。PLC强大的开关控制和逻辑控制使其在现代工业中的作用变得尤为突出。PLC是汽车工业发展的产物。在早期汽车工业自动化过程中，控制

13、主要来自于继电器控制。一方面，继电器控制电路复杂，一旦发生故障，维修非常困难;另一方面，继电器的控制效率相对较低。作为汽车行业中最突出的手表行业，继电器控制系统逐渐不能满足较为复杂的逻辑控制要求。随着社会的发展，PLC的出现逐渐进入了一个蓬勃发展的时期。PLC具有逻辑运算、定时、计数、计算等功能。其输入和输出均采用数字量的方式，以控制电气设备的动作。人们首先把逻辑控制程序写进PLC。PLC连续扫描并给出相应的电信号输出。电信号控制外部电路的开闭，从而逐步完成预期的动作指令。在PLC逐步扫描的过程中，计数器会记录相应的步骤。PLC完成扫描动作所需的时间为其扫描周期。世界上第一台PLC于1969年

14、在美国生产。目前美国和欧盟主要生产大型plc，日本和德国主要生产中小型plc。我国经历了漫长的探索历程，出现了自己的一些品牌。但其核心技术仍掌握在大型PLC生产国手中。我国独立PLC的发展道路仍然充满挑战。随着工业自动化的发展，PLC控制系统逐渐应用于各行各业，其运行速度快、体积小等特点越来越发挥着不可替代的作用。在早期PLC功能的基础上，增加了网络通信等新功能，使PLC的功能更加完善。与西方国家相比，中国的工业化起步较晚，但改革开放以来，工业化的步伐一直非常快。几十年来工业自动化的发展，完成了其他国家百年来走过的征程。基于PLC的控制系统已成为自动化领域的主流。PLC具有高可靠性和稳定的控制

15、系统。同时，在半个世纪的发展和总结中，形成了完善的功能和较强的适应性。与其他编程语言相比，PLC的编程语言更简单，使系统的设计周期更短，维护更方便。PLC的众多功能模块大大丰富了PLC的控制领域，可以满足不同情况下的控制要求。1.2 PLC内部结构图1-1是PLC的的内部结构，其内部结构主要由CPU、存储器、输入输出接口、电源等组成。图1-1 PLC内部结构1.2.1 中央处理器CPU中央处理器是数据处理中最重要的部分，其作用相当于人脑，在PLC系统的中央位置1。CPU可以接收输入单元的信号，对信号进行识别和处理，并将电信号应用于输出单元，实现输入输出的协调。CPU可以检测自己的信息，识别错误

16、信息并发出警告和提醒，当PLC运行时，它可以控制系统进行扫描，完成相应的计算和逻辑操作，并以循环扫描的方式控制输出。CPU是一个逐步读写的程序。每一步都被扫描。当电流步长完成时，输出信号由存储区域的相应信息控制。在每个固定的扫描周期中，CPU重复相同的动作。1.2.2存储器PLC的存储功能与计算机相同，用于存储相应的数据。PLC存储器中的存储程序和逻辑变量。PLC存储器分为系统程序存储区、系统RAM存储区和用户程序存储区。系统程序和用户程序在内存中有单独的位置。1.2.3 输入输出单元输入输出单元是连接外部短路的直接位置。它通过接收和发送信号来控制外部电路。与三极管的传导方式相似，PLC的输入

17、和输出被分为源形和漏形两种形式。输入单元是PLC接收外部信号的通道。不同的plc有不同的输入模式。源形和漏形输入如图1-2所示。图1-2 PLC漏形输入和源形输入接线当漏形输入时，PLC的公共端为24V，电流从外部流入输入端; 源形输入时，PLC的公共终端为0V，电流从终端流出。输出单元是外部电路信号的接口，通常有继电器输出和晶体管输出模式，晶闸管输出模式不常用。与晶体管输出相比，继电器的输出具有更大的电流，但其开关频率不如晶体管输出模式的开关频率高。因此，在某些开关频率较高、控制流量较快的情况下，晶体管的输出模式更为实用。但一般来说，继电器的输出更实用，因为它具有更强的负载能力。输出单元也有

18、源形输出和漏形输出的区别，图1-3就是两种不同的输出方式。图1-3 PLC漏形输出和源形输出接线当漏形输出时，电流从外部流向端子，一般端子为24V;当源形输出时，电流流出端子，公共端为0V。但当输出为晶闸管输出时，交流电源的正负对输出没有影响，可以自由选择。1.2.4电源部分PLC操作需要给它供电。开关量的关断控制是通过直流电源的高低电平来实现的。所以PLC运行时，需要向其提供直流稳压电源。PLC有直流电源和交流电源，但最终转换成直流模式。PLC有自己的内部电源，稳定性好，但输出功率小。直流电源一般采用24v直流电压，以保证PLC的正常运行。1.3 PLC的选型PLC的种类很多，在设计和应用时

19、，选择合适的PLC类型是非常重要的。在PLC的选择上，可以进行以下几个方面的工作。首先，确定输入和输出点的数量。以三菱FX系列PLC为例，输入输出点有10点、14点、20点、30点、32点、64点等。在PLC的选择上，首先要确定控制系统中输入点和输出点的个数，然后确定基本的选择方向。同时，应注意将接触总数的10%左右留作输入和输出的预备点。其次，选择合适的电源类型。PLC有交流和直流两种型号。直流电源一般为24V，交流电源有100-230V。在选择PLC类型时，应根据系统供电的实际情况选择合适的PLC类型，使其适合设计要求。第三，了解输出信号的类型。PLC的输出包括继电器输出、晶体管输出和可控

20、硅输出。继电器输出方式输出频率大，在实际应用中很常见。在一般系统中，这种说法可以适应给定的输出信号。晶闸管输出方式用于信号输出，要求信号频率变化快，但输出功率小，载流子电流小3。总之，PLC的选择应根据实际情况，综合分析比较，选择最合适的PLC类型，从而减少控制系统设计中不必要的麻烦。2 机械手概况2.1 机械手的起源与发展机械手，顾名思义，就是使机械设备具有与手相同的功能，灵活地完成各种动作，有目的地在不同的位置和环境中操纵物体。机械手是工业上最早的自动化设备之一，因为在复杂的生产环境中，人工操作无法直接进行。最早的机械手设备可以追溯到20世纪40年代。在工业革命的过程中，已经出现了模仿手和

21、关节运动的机器。然而，早期机械手的自动化程度很低，部分动作依赖于人力。完成了。随着工业的发展，机械手的形状和功能也发生了巨大的变化。特别是在20世纪80年代和90年代，机械手迎来了蓬勃发展的时期。早期机械手主要完成把握、移动等操作,但由于工业过程变得更加复杂,这些基本操作已经不能满足人们的需求,因此,机械手的功能被大大扩展,如磨削机械臂、机械手,机械手的绕组机械手和其他特殊功能逐渐产生了4。21世纪是信息世纪。自动化已成为工业的主流。信息技术的发展使得机械手的工作内容更加复杂。例如，在精密加工过程中，机械手的角色已经从早期的“载体”逐渐转变为“处理器”。由于信息传输更加准确，机械手完成的加工动

22、作也更加精确。近年来，新兴的机器视觉技术在自动化领域迎来了新的发展和变革。从传统的传感器识别到今天的机器视觉识别，给了机械手更大的操作识别空间。以ABB公司生产的机械手为代表，机械手行业的全球性竞争也演变为数控行业的竞争。2.2机械手的工作原理事实上，机械手的工作使机器按照预先设定的步骤运动。一般机械手以气缸的作用作为机械手每一步动作的基础。特殊功能机械手还以气缸、油缸、电机和伺服机构为动力。无论机械手动作的力量来自何方，都是通过外部设备力的应用来推动机械部分的定向运动，从而完成基本动作。当然，机械手的力量只能使它移动。为了进行有规律的运动，需要通过传感器设备来识别运动和位置。如果机械手完成下

23、降动作，下降推进缸只能给机械手向下推力。当它到达指定位置时，气缸的电磁传感器就会收到信号。传感器的电信号将输入控制系统。经过识别、传输和变换，控制系统将向气缸电磁阀输出电信号，电磁阀将得到电信号。关闭气流，如果无法获得气流，气缸将停止运动，完成机械手的向下运动5。机械手由动力系统、控制系统和执行装置组成。在动作过程中，控制系统是通过向电力系统获取和发送信号，有序地向执行装置供电。执行设备是完成操作的最终机制。3机械手控制系统3.1 基于PLC的机械手控制系统的研究意义机械设备的自动化过程由机械部分和控制部分组成。本课题是基于PLC的机械手控制系统，它是通过PLC程序的控制来达到机械手所期望的效

24、果6。PLC作为当今自动化领域的宠儿，价格低廉，功能强大。许多模块可以满足不同环境下的控制要求。研究基于PLC的机械手控制系统首先可以增强机械自动化意识。随着信息时代的到来，工业高度自动化将成为社会发展的趋势。作为自动化设备的代表，加强其研究可以极大地丰富对行业的了解，设计并赋予机械手新的强大功能，极大地减轻了人们的工作量，不仅提高了工作效率，而且对工人有更大的保护作用。其次，研究基于PLC的机械手控制系统可以更深入地了解PLC的主流控制系统。与传统的继电器控制系统相比，PLC控制系统功能更强大、成本更低、功能更复杂。机械手控制系统的研究不仅可以接受他人的设计思想，而且可以以身作则，从而丰富设

25、计的内容。自动化是机械与控制系统的有效协作，控制系统是整个系统的指挥者。在控制系统的研究过程中，可以总结实验经验，使系统进一步完善。3.2 基于PLC机械手设计的优点机械手出现较早，应用领域十分广泛，随着信息技术和数字技术的发展，PLC已成为现代自动控制系统的主流。基于PLC的机械手控制系统的设计具有许多优点。成本更低PLC是一种高度集成的控制器。一般来说，大多数中小型plc都是使用的。I O端口在20到512点之间。多触点可实现输入信号的接收和输出信号的设置。传统的信号反馈由开关控制。系统不仅复杂，而且电气元件众多，占用空间大，成本高。基于PLC的机械手控制系统可以通过PLC控制开关量。与传

26、统的开关控制相比，它不需要实际的开关器件作为载体，但可以实现相同甚至更强大的功能，大大节省了控制系统的输入7。操作性较强在实现同一控制动作的过程中，基于PLC的控制系统从硬件的选择到软件程序的编写都有很强的变化因素。PLC的编程语言相对简单，易于学习，系统的设计周期也相应缩短。作为一种机械设备，如果我们想要拥有和主人一样的动作，我们需要在设计师执行动作之前在大脑中有一个完整的动作过程。机械手如何正确完成动作需要从各个方面考虑，从电气元件的基本选择，到电气元件的安装位置，到最终设备的调试，都需要在实践中进行。基于PLC的机械手控制系统的设计可以研究机械手的多角度控制系统，具有很强的可操作性。顺应

27、社会的需求工业的发展和通信技术的进步使自动控制系统的变化更加明显。PLC是信息技术与控制技术相结合的产物。利用编程软件实现对电路的控制，使信号能够被给予机械系统，使机械设备能够独立完成相应的动作。信息技术的发展对智能控制系统提出了更高的要求，基于PLC的控制系统能够满足智能化的要求。系统设计后的调试不再只是硬件设施的调试，而是软件控制程序的调试成为人们关注的焦点。通过数据通信，可以达到原来的控制要求。这是信息时代的必然趋势，也符合社会对数字通信的要求8。3.3机械手实现的功能机械手控制系统的研究和设计已经非常成熟。在不同的行业中，机械手的作用也是一样的。搬运、抛光、焊接、轻剥离等功能机械手较为

28、常见。本课题是选择家电生产线上机械手的设计。在家电管道中，自动化程度越高，设备的功能越复杂。在电器生产过程中，电机在绕线过程中，存在高温环境和油污环境，手工操作更危险，效率更低。电机绕组完成后，需要在电机转轴两端按下硬质织构旋转夹头。在装配线上，电机和冲孔夹头在绕线后的转移一般由两个工位完成。操作过程复杂、效率低下，在有限的工厂环境中占用的空间较大，是一种很大的浪费。本项目的设计是在电器生产线上完成一个动作过程中的电机传递和冲压夹。左侧传动装置为高温油马达转子。当它们移动到指定位置时，原位机械手接收到信号。此时，水平位置气缸移动，带动机械手将水水平移动到左侧位置产品的顶部。通过上下伸缩气缸和夹

29、紧气缸的作用夹紧产品，然后水平位置气缸向后移动到左侧位置产品。初始位置。下料时，夹紧气缸保持夹紧动作，电机转子上方气缸移动，推动冲压装置，夹紧产品一端夹紧夹套。机械手完成这个动作。系统返回到原来的位置，并重复下一个操作9。本课题是以自动化生产线设备为载体，实现设备功能的集成，使多个动作可以在一台设备上实现。转移动作和夹头冲孔均采用自动化工艺完成，节省人工，提高工作效率。同时，触摸屏也被添加到系统中。人机界面的设计可以实时监控系统的动作流程。同时，在设备维护过程中，控制系统可以通过人机界面逐步操作，使其更加安全。4基于PLC机械手控制系统设计4.1 IO点分配4.1.1 电器元件的选择在本课题的

30、设计过程中，要想实现机械手的正确动作，需要选择合适的电气元件，并与正确的电气元件相互配合完成系统动作。机械手的动力系统主要是气缸。在气缸膨胀过程中，传感器用来识别气缸是否达到指定位置。气缸的活塞端有一个磁环，因此气缸上的传感器采用磁开关传感器。传感器固定在气缸的外端。当气缸运动时，活塞到达传感器的固定位置，磁环使传感器得到信号。这个课题有四个方面。每个气缸的开始和结束都装有两个磁光传感器。其中八个传感器由工程师选择。当检测产品在左侧位置是否可用时，选择光电传感器。光电传感器有发射机和接收机。当产品没有被检测到时，接收器总是可以接收到来自发射器的信号。当有产品时，信号中断，从而给PLC一个脉冲。

31、一般来说，光电传感器是一个外部常闭点。当按压夹具时，需要近距离传感器来检测夹具的存在与否。当产品接触到一定距离的接触点时，接近传感器可以感知到信号，这是一个相当开放的接触点。接近开关也有不同的感应距离。接近传感器的不同轴径对应不同的感应距离。一般情况下，接近开关的轴径为8mm，感应距离不同。感应距离为0.15-1.5 mm, 12 mm为0.3- 3mm, 18 mm为0.6- 6mm, 30 mm为1- 10mm。由于机械手的动作中存在冲压过程，为了防止机械手离开冲压工作台的安全距离，造成操作者被压碎，增加了安全屏。安全光幕也是一种光电传感器，在一端传输信号，另一端接收信号。它可以挂在冲压台

32、前。在冲压过程中，如果有什么东西进入光屏后面的区域，就会产生一个脉冲信号，这个脉冲信号可以被PLC识别。传感器为NPN型。PLC采用三菱FX1S-30MR-OOO1。PLC的选择主要取决于输入点和输出点的个数。由于本项目有14个输入点和4个输出点，所以选择三菱FX1S-30MR-OOO1 PLC，输入点16个，输出点14个。输出为R型(继电器)，电源为001型(交流电源)10。除了PLC和传感器，本课题还需要一个启动按钮，一个复位按钮，一个紧急停止按钮和一个白色的电源信号灯。4.1.2 IO分配我们已经确定了课题电气元器件的选择，合理的IO分配可以让我们在编程的时候更具有条理性，表4-1为PL

33、C的IO分配表。FX1S-30MR-001input名称备注output名称备注x0启动按钮y0水平气缸电磁阀x1复位按钮y1伸缩气缸电磁阀x2急停按钮接NCy2夹取气缸电磁阀x3左工位产品有无检测传感器光电传感器y3压制气缸电磁阀x4水平位置气缸始端传感器磁性开关x5水平位置终端传感器磁性开关x6伸缩气缸上传感器磁性开关x7伸缩气缸下传感器磁性开关x10夹取气缸始端传感器磁性开关x11夹取气缸终端传感器磁性开关x12压制气缸始端传感器磁性开关x13压制气缸终端传感器磁性开关x14夹片有无检测传感器接近传感器x15光幕传感器光电传感器表4-1 PLC输入输出分配通常，输入开关放在端口的前面。在

34、分配输入和输出端口时，必须保留一定数量的联系人，以便在某些联系人失败时保留它们。在分配接点时，具有相同功能的接点位置应尽量靠近，使其在工程项目中更加有序。42 硬件接线图4.2.1电气主接线本课题是总控制系统的设计，对于基于PLC的控制系统来说，电气主接线是完成控制的基础，图4-1是本课题的电气主接线图。图4-1 机械手控制体统主接线图在主电路图中，将10A空气开关QF1与主电路连接，确保电流过大时主电路自动断开。还有一个紧急停止按钮,连接正常关闭联系人,也就是说,紧急停止按钮保持当前的畅通在正常情况下,按下紧急停止按钮,当遇到紧急情况下,断开和正常的关闭联系,导致主电路关闭,因此玩的影响手动

35、紧急停车。图左侧为主电路插座，确保调试设备时用电方便。插座旁边是电路上的24V开关电源，为PLC、触摸屏和传感器提供直流电源。由于开关电源与主电路相连，所以在其L线上增加了一个6A空气开关。24V开关电源输出端连接白色指示灯。当有电流时，可以直观地显示开机状态。触摸屏旁边是24V直流电源，这导致24V直流电压。PLC提供交流电源，加上6A空气开关QF3，通讯线路W连接触摸屏和PLC，实现通讯12畅通。主电路图实现了电气元件的基本连接。在设计中应充分考虑实用性和安全性，确保在发生故障时损失最小。4.2.2 PLC输入接线我们知道PLC的输入端是外部给PLC的信号，每一个输入端回路都是一个独立的系

36、统，不同的端口可以起到不同的效果。下边的图4-2是PLC输入接线图。图4-2 机械手控制系统PLC输入端接线图在图中，从左到右有三个常用的终端，输入X00-X07，输入X10-X17。三种常用端子为24V, X0O为SB1, XO1为复位按钮，X03为急停按钮，X04为光电传感器，X04- x13为四缸传感器，其常用端子连接至0V, X14为带或不带检测传感器的夹紧器。4.2.3 PLC输出接线PLC的输出端是在其接收到输入信号以后，通过程序的控制，给予外部信号的端口，本课题总共有四个电磁阀为输出端，下边的图4-3为PLC输出接线图。图4-3 机械手控制系统PLC输出端接线图PLC的输出公共端

37、接0V,输出端Y00接水平气缸电磁阀，Y02接伸缩气缸电磁阀，Y03接夹取气缸电磁阀，以接冲压气缸电磁阀。电磁阀公共端接24V电压。43 控制流程图控制流程图是显示设计过程的图形，下边的图4-4为本课题的控制流程图。产品有无1 加紧4 左工位右工位（原定）水平气缸推进2水平气缸复位6 伸 伸 伸 缩 缩缩 伸 气 气气 缩 缸 缸 缸 气 推 复推 缸 进 位 进 复冲压8 3 57 位 放松9 10图4-4 机械手控制动作流程图系统启动时，先检测左产品;输送产品时，水平气缸推动机械手向左移动;当达到左上方位置时，伸缩气缸将机械手向下推;当达到指定位置时，机械手夹紧气缸夹紧产品;然后伸缩筒恢复

38、到原来的位置;当水平气缸向右移动时，机械手回到原来的位置。然后机械手的伸缩气缸将机械手向下推到合适的位置;夹紧气缸不断移动并将夹头下落，当接触传感器感应夹头时，冲压气缸向下压印;冲压完成后，机械手放松;最后，伸缩缸恢复到原来的位置，完成了自动化过程。当左侧光电传感器再次检测到产品时，机械气缸向下移动。第二次动作又要开始了。44 程序梯形图在本次设计中，我们采用了三菱PLC专门的编程软件GX Developer，编程采用了步进梯形图的方式，程序如下所示。图4-5 启动步进程序程序通电后，M8002发出脉冲信号，定位状态寄存器S0，开始步进;外部电路中急停按钮连续开启，光幕信号连续接收。当水平气缸

39、、伸缩气缸、拧紧气缸、冲孔气缸均处于初始位置时，当它们的初始位置传感器均处于初始位置时，按下启动按钮即可开机。在其导通的一瞬间，进入S20状态。图4-6 水平气缸动作步进程序当急停按钮和荧光屏传感器处于正常状态时，膨胀、夹紧和压缸处于正常位置。当左侧产品有检测传感器时，检测到工件时水平气缸处于开启状态。当水平气缸推到底端时，2秒后进入S21状态。图4-7 伸缩气缸动作步进程序急停按钮和光幕传感器都没有异常的时候，水平气缸定时就完成了，夹取气缸和冲压气缸还没动作时伸缩气缸辅助继电器M1得信号，程序进入S22状态。图4-8 加紧气缸动作步进程序当伸缩气缸到达底端的时候，下部的的传感器X007传送给

40、PLC信号，此时冲压气缸还要保持原来的状态，加紧气缸辅助继电器得信号，步进进入S23状态。图4-9 伸缩气缸复位步进程序夹取气缸终端传感器取得信号，在冲压气缸还没有动作的时候，伸缩气缸复位，步进进入S24状态。图4-10 水平气缸复位步进程序 当伸缩气缸回到原来位置的时候，原始位置的传感器X006给PLC信号，这时水平推进气缸复位，步进进入S25状态。图4-11 伸缩气缸动作步进程序水平气缸回到初始位置的时候，水平气缸初始位置传感器X004会给PLC信号，伸缩气缸开始动作，步进进入S26状态。图4-12 冲压气缸动作步进程序 机械手将工件移动到右侧伸缩气缸伸到位，通过下方传感器的信号，用手将夹

41、片放到原工件上，光幕会在人手缩回来的时候有信号输出来，夹片会被接触传感器感受到，这时候冲压气缸开始动作，当冲压气缸到位时候会定时3s，来确保夹片被压紧。定时时间一到，步进进入S27状态。图4-13 冲压气缸复位步进程序 当冲压完成，冲压气缸就会复位，当冲压气缸复位到达初始位置，初始位置的传感器会传给PLC信号，加紧气缸复位，则机械手把工件放在右侧的工位上，步进进入S28状态15。图4-11 伸缩气缸复位步进程序 当夹紧气缸复位到初始位置的时候，初始位置的传感器X010给PLC信号，则伸缩气缸复位，当伸缩气缸复位到初始位置的时候，则一次全部的机械手动作完成，则程序回到初始S0状态，步进结束。图4

42、-14 复位程序按下复位按钮，开机瞬间批量复位状态寄存器S20 - S28，直接复位膨胀缸和冲头缸。当复位按钮连续开启时，当伸缩气缸和冲孔气缸复位到初始位置时复位水平气缸;当水平气缸复位到初始位置时，伸缩气缸移动;当达到最低端时，夹紧缸开始复位;当夹紧缸复位完成后，再次复位伸缩缸。这些动作是由于水缸的复位必须在冲头缸和伸缩缸复位后完成，而夹紧缸的复位必须在夹紧工件放置在正确位置后才能完成。图4-15 输出端程序当复位按钮在断电的一瞬间，程序回到初始状态，辅助继电器直接控制电磁阀，实现气缸动作的控制。45人机界面设计本课题采用新洁触摸屏在自动画界面上显示四个圆柱体的动作。四个指示灯分别连接到Y0、Y1、Y2、Y3。他们选择收回手术。当跑步时，灯是绿色的，当停止时，灯是红色的。当点是手动的，它将从内部寄存器跳转到下一个界面。图4-16 触摸屏自动画面编程 自动界面离线模拟画面如下。 图4-17 触摸屏自动画面在线发模拟当跳到手动动画表面时，四个气缸分别运动。点击“水平气缸启动端”后面的按钮，对应的是PLC寄存器M0。此时，当莫用力放置时，水平气缸移到开始位置;点击“卧式气缸端子”后面相同的按钮，对应PLC寄存器M0, M0强位置上，然后卧式气缸移动。当点击按钮时，则画面返回自动换面。图4