机械臂结构及PLC控制设计毕业设计说明书

PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANIII目 录第1章 绪论 1研究背景及意义 11.1.1研究背景 11.1.2研究意义 1国内外研究状况 2国外研究状况 3国内研究状况 5本文设计要求 6第2章 PLC的介绍与选择 7PLC的起源和发展 7PLC的特点 7常用PLC介绍 82.2.2确定型号FX1N－60MT 92.2.3FX1N所具有优越性能 9三菱FX系列的结构功能 9PLC输入输出接口的安全保护 102.5本章小结 11第3章 机械臂总体设计 12机械臂任务要求 12机械臂的用途和结构组成 12机械臂的手臂结构方案设计 133.4本章小结 14第4章 机械臂系统的设计 15手爪的设计要求 15手指的形状设计和尺寸计算 15手爪气缸的计算 184.4机械臂建模 194.5本章小结 20第5章 机械手元器件的选型与计算 21手臂升降、伸缩步进电机选型 21步进电机驱动器 23PAGEPAGE44机身、手腕旋转直流电机的选择 245.4传感器 265.6本章小结 26第6章 机械臂控制系统设计 276.1控制系统设计 27气缸气压回路设计 27PLC的I/O点数分配表 28机械手PLC控制系统的外部接线图 296.2PLC系统的软件设计 306.2.1公用程序设计 316.2.2自动操作程序设计 326.2.3手动程序设计 366.2.4回原程序设计 376.3本章小结 38结 论 39参考文献 40

第1章 绪论研究背景机械手可以模仿人类的手和手臂做出某些动作，需要实现的动作可以变成指令通过特定的软件写进控制器中，在外形结构上同时具有人手的外形和机械所具有的所有长处。随着工业对生产效率的高要求，对自动化的需求越来越高，人手显然限制了生产效率的提升，机械手代替人手可以不知疲倦的一直重复一个工作，同时还可以做到精准无误，这样工人们的工作强度也可以得到很大的减轻，极大提高了生产效率和生产速度，而且机械手再复杂环境中也可以更准确的完成工作。研究意义同时还可以和机械手臂完美配合来实现一下抓取、运输物体等一下高难度动作。他所有的高难度动作可以提前通过输入的指令来完成，具有方便高效的特点，而且机械手在性能和结构上是原本略显笨重的机械拥有人手的灵敏度和具有的智能。所以机械手已经成为现今工业领23[2]可以有多种类型的机器人进行选择。为现代工业领域的发展和其他高科技领域的进步都有非凡的意义。现在世界上比较高端的自动机械手都在向着操作精度高、执行速度快、内部结构复杂但又不会增加其外部重量的多轴3M/S2KG种机械手在总体重量上突破了100kg。最重要打破传统机械制造系统过度依赖人工的局面，通过采用统一的信息控制，物料储运，加上一套数字控制系统，对加工对象进行自动适应的变过程越来越变得小型，轻量，在这种趋势下，机械手的软件应用领域必将超过原本的表面上的机械应用。将通过计算机在电子信息，生物研究科学和航天航空技术等高精尖领域中占有一席。在人类历史进程中科学技术的不断完善与创新，现在各种工业机器手在科学长期的变革它通过简单机械手机构和一个控制器就可以完成特定动作，可以将预先设计好的动作通过编1.1所示。图1.1第一代示教机器人图1.1第一代示教机器人图1.2 图1.2 第二感觉器人21的逻辑思维，可以更实时的完成人机交互拥有自己的一套处理问题的程序根据不同的环境通过自己的算法来解决问题。更加接近人的行为。由于各方面水平有限，现在应用领域还十分1.3所示。图1.3 第三智能人国外研究状况19世纪60在工业机器人领域同样具有影响的日本也洞悉到了机器人对未来的制造业的重要地位，在五196020世纪初期短短几十年一跃成为世界机器人行业的霸主，但是回过头来看看他的历史,19会带来什么样的巨大收益，相比于那些眼中只有眼前效益没有长远发展眼光的企业来说。在于美国政府来说，美国人民的失业率居高不下，政府担心机器人在工业上的应用会加剧事业率的增加。所以没有增加更多的投入在机器人研发上。多的感官功能，美国的机器人发展史虽然曲折而坎坷，但是美国凭借其强大的基础设施来弥KUKA所示。图1.4 德国KUKA重载机器人1.5所示。图1.5 日本川机人国内研究状况中国发明机器人的历史可谓悠久，中国记载最早的机器人是在西周时期由一个叫偃师发明的伶人，之后在春秋时期鲁班发明的一直木鸟，但是到了清末由于体制的影响，我国的工业水平落后西方国家太多，中间的发展停滞不前，直到上世纪八十年代，我国在第七个五年计划时，掌握“科技是第一生产力”的核心观点，开研发第一代工业机器人，在之后的第八个五年计划后，终于在喷漆、电焊、装运等基本行业拥有自己的机器人，对机器人的运动轨迹技术，制造加工技术和机器人的行为控制方面的设计都有一定程度上的自主创新技术。其中自动喷漆机器人服务大部分的喷漆生产线，电焊，搬运等机器也都在自己各自的岗位上扮演的重要角色。但我国机器人领域虽说局部乐观，但是在整体上，其综合水平并不能和国外的相提并论，两者之间还具有很大的差。像国内机器人给企业的印象是可靠性低，频繁出现故障。还有我国发展较晚，有点跟不是时代的发展，还不够一些高端领域方面的应用要求。另外操作系统方面也不是很完善，存在诸多问题。这些原因在我国主要是因为，我国机器人产业起步晚，在行业中通常都是根据客户的需求进行生产，这样就造成无法量产，面对新的客户还要重新设计，无法形成规模，无法在产业内形成一套完整的从那个生产零件到组装，再到最后的售后维修，都具有一定的不便性。但是，国内还是具有很多代表性的公司的。其名字来源是中国的机器人之父蒋新松。可见其是代表国内一线的机器人制造水平。图1.6 新松种机人本文设计要求本文的设计内容主要包括以下几方面：、多自由度机械臂的总体方案设计（1多自由度机械臂的运动方案拟定（2多自由度机械臂的技术参数确定（3由度机械臂的总体设计。、多自由度机械臂的系统设计（1机械臂的系统设计（2作。3)、多自由度机械臂的控制系统设计（1）PLC的选型及相关接口设计;（2）控制过程中关键节点的检测与控制;（3）电气部件及相关器件选型与应用;（4）编写PLC控制系统程序。第2章 PLC的介绍与选择采用可编程控制器（PLC）作为机械手的操作系统相较于其他继电器和单片机控制系统而言，具有容易操作，系统稳定性高等优点，所以选择PLC来做控制设计。PLC60要求越来越高，继续采用传统的继电器方式控制生产线再调整过程逐渐暴露出无法忍受的弊GM1969PLCPDP-142.1PLCPLC1977PLC也开始大规模使用。图2.1 PDP-14实物图PLC发生了由量变成质变，以超小的体积来完成更快的运算，凭据极致的性价比，迅速占领工业领域的市场。PLC的特点PLC用通俗易懂的梯形图形式。通过简单的语句间的不同组合可以完成很多动作，由于指令语句数量少和梯形图简单易懂，这样对于专业知识要求甚少，所以具有很高普适性。组态灵活，根据控制不同而采用不同模块的不同功能的任意组合。I/OPLC同的信号都有与之专业配套的模块可以直接连接使用。全隔离措施，将它直接与执行元件相连，即可完成自己的工作。运算能力强，PLCPLC介绍可编程控制器经过这么多年的更新迭代，早已形成了百花齐放，百家争鸣的局面，但都有各自所擅长的领域，下面介绍目前最常用的集中PLC系列。1996S7PLCS7系2.1所示。表2.1 部分S7系列主要性能型号CPU型号程序和数据内存计数器/定时器S7-200CPU2214k/1k256/256CPU2224k/1k256/256CPU2248k/2.5k256/256S7-300CPU31320+1264/128CPU31440+2464/128CPU31580+4864/128PLCPLC，在空间成F12.2所示。表2.2 三菱品最性能。型号基本模块拓展模块I/O点数F1系列F1-20MF1-20E12/8F1-40MF1-40E24/16F1-60MF1-60E36/24FX1N－60MTFX1N-60MTPLC，I/O1.2.MbpsFX1N所具有优越性能三菱FX1N系列主要的性能参数如表2.3所示。表2.3 FX1N列主数项目名称规格备注运行控制通过设定好的指令，反复扫描，可以中断。编程语言可以用梯形图形式或者语句指令梯形图可以转换SFC程序I/O配置最大可以选择输入输出点128辅助继电器一般384点，特别的具有256点一般是M0-M383特别的是M8000-M8255状态继电器一般1000点，初始10点一般S0-S999初始S0-S9定时器100毫秒，范围0至3276.7秒200dianT0-T199三菱FXPLC有一定的相似之处，他们都有核心作用的微处理器也具有的和外部进行交换信息的输入输出FXPLC2.2示。PLC进行特定的处理和计算，转变为输出信号，经过输出端子，驱动执行元件进行相应的动作。PLC图2.2 PLC基组成图PLCPLC1A2.30.1-0.47μF2.4图2.3 直流路保图图2.4 交流电机图本章对可编程控制器的发展和特点做出了简单介绍。简要描述了当前世界上比较受欢迎的两种可编程控制器的种类和功能。对于本机械臂选定的三菱公司FX系列产品，进行简单介绍。对其功能和优点进行了分析。第3章 机械臂总体设计8kg360°准放置。这样可以让工人们得到更好的工作条件和工作环境。是工人们的的劳动成本很大程度的降低，从而工作效率也有很大提升。国内机械臂行业向着通用型发展，制造出规格化的，产业化的通用性机械臂，目前工业机械臂再国内各领域的自动化生产线上基本已经代替人工，为企业带来了巨大收益，将机械手的各种机械构件，变得标准化，这样在面对专业领域，需要特殊的专业机械手时，可以省去大量的人力、物力和财力，同时构件标准化，还可以做到短时间内大量生产，这样机械手的实际意义才能得到很好体现。电磁吸盘磁力吸盘永磁吸盘电磁吸盘磁力吸盘永磁吸盘机械手爪手爪电磁加紧真空式吸盘盘盘图3.1 手爪持方类图本设计采用的机械手爪的气动夹紧方式。目前驱动方式的主要分为四类，分别是液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动，本设计采用电机驱动机械手的升降、伸缩和回转运动，在手部的驱动采用气压缸的形式驱动。其主要工作流程如下：按下起动按钮系统开始运行。机械手水平方向的步进电机开始动作机械手臂开始前伸。90夹手张开。经过延时后。机械臂水平和竖直电机开始复位。准备进行下一次的循环动作。本论文设计的机械手主要拥有四个自由度，采用电力驱动用特殊结构的直线电机或者是步进电机对机械手的对机身的升降、手臂伸缩、手腕、机身的旋转进行驱动，手指的夹取采用气压缸作为驱动装置。这种驱动方式的机械手机械结构简单不需要中间转换机构，相比于液压传动排除液压油易泄漏，对工作场地有限制和降低液压元件工艺水平高而带来的成本问题。具有运行速度快，维护和使用方便等优点。机械臂整体示意如图3.2所示。图3.2 机械结构图简要描述机械臂的工作任务要求。对机械臂的用途和组成进行简单分类。确定本机械臂在手爪夹紧部分采用的气压驱动的夹紧方式。对手臂的工作运动方案进行概括。确定手臂在升降，伸缩过程中采用电机驱动。叙述这种电气混合的驱动方式的优点。第4章 机械臂系统的设计机械手的手爪相当于我们人类的手，担任着我们机械手百分之八十以上的工作，对于不同的工作需求，我们需要更换不同的手爪，所以说，手爪是机械手的重要执行机构，手爪主要由自己独立的驱动装置和可以传动的手指组成，根据不用物体，手爪需要不同的加工方式才能适应不同的物体。手爪形状设计4.1计对于本设计中的圆形棒料具有很好的夹持效果，手爪的制造材料选择也认真考虑，既要具有一定的硬度和强度，不易弯曲和折断，但是重量上也不能太重，所以本设计采用强度高，但质量轻的硬铝合金。图4.1 二指轮夹爪手爪尺寸设计手爪结构简图如图4.2所示。图4.2 手抓构简图图中：𝑙-是单个手指从转动支点A点到凹糟中心点B的距离。2𝜃—凹型槽的夹角；𝛽—偏转角；2𝑠—是俩个手指转动支点的中心距离，物块轴心和手指支点间的距离可以用X表示。根据几何关系，可得2𝑥=√𝑙2+(𝑅)2𝑠𝑖𝑛𝜃

−

𝑅𝑠𝑖𝑛

𝑐𝑜𝑠𝛽−𝑠2（4-1）整理得

𝑥2𝑙2𝑠𝑖𝑛2𝜃−𝑠2

−(𝑅−𝑙𝑠𝑖𝑛𝜃𝑐𝑜𝑠𝛽)2𝑠𝑖𝑛2𝜃(𝑙2𝑠𝑖𝑛2𝛽−𝑠2)

=1（4-2）我们分析这个方程可以得到。当𝑅=𝑙𝑠𝑖𝑛𝜃𝑐𝑜𝑠𝛽时，有最小的𝑥值，即𝑥√𝑙2𝑠𝑖𝑛2𝛽−𝑠2 （4-3）𝑚𝑖𝑛𝑥是以𝑅0=𝑅为分界，界限两边的变化是呈对称分布。当𝑅2﹤𝑅0﹤𝑅1时，取夹持误差𝛥𝑥、𝛥𝑥1和𝛥𝑥2三者之中相对大的误差，即𝛥𝑥=√𝑙2+(𝑅1

𝑅1𝑐𝑜𝑠𝛽−𝑠2−√𝑙2𝑠𝑖𝑛2𝛽−𝑠2（4-4）2)21𝑠𝑖𝑛𝜃1

−2𝑙𝑠𝑖𝑛𝜃𝛥𝑥=√𝑙2+(𝑅2

𝑅2𝑐𝑜𝑠𝛽−𝑠2−√𝑙2𝑠𝑖𝑛2𝛽−𝑠2（4-5）2)22𝑠𝑖𝑛𝜃2

−2𝑙𝑠𝑖𝑛𝜃取 𝛥𝑥=𝑚𝑎𝑥(𝛥𝑥1,𝛥𝑥2)𝑚𝑎𝑥 （4-6）2s小。𝑙—手指长度；𝛽—偏转角，要求手指的夹持误差𝛥𝑥≤1mm。这里假设机械手抓取物体的直径最大为40mm，故取𝑅0=40mm。取凹型槽的夹角2𝜃=60∘，根据下式求得最佳偏角为：𝛽=𝑐𝑜𝑠−1𝑅0=𝑐𝑜𝑠−1 40 =𝑐𝑜𝑠−180（4-7）𝑙𝑠𝑖𝑛𝜃

𝑙𝑠𝑖𝑛30∘ 𝑙即有 𝑐𝑜𝑠𝛽=80在双曲线上，由于𝑅1和𝑅2关于𝑅0对称，所以𝛥𝑥12𝑚𝑎𝑥，即

（4-8）𝛥𝑥=√𝑙2+(

2)−

40𝑐𝑜𝑠𝛽−𝑠2√𝑙2(1−𝑐𝑜𝑠2𝛽)−𝑠2𝑠𝑖𝑛𝜃

𝑠𝑖𝑛𝜃

𝑚𝑎𝑥即𝛥𝑥√𝑙2−2344.68√𝑙2−2488.64𝑚𝑎𝑥（4-9）我们将手指的在夹持时具有的误差控制在1mm以内，分析式（4-9）我们计算出约束范围：𝑙2−2344.68≥0{𝑙≥0

（4-10）√𝑙2−2344.68−√𝑙2−2488.64≤1计算得：𝑙≥64.08𝑚𝑚使整个手爪机构变大，我们取𝑙=70𝑚𝑚。此时，根据式（4-7）和（4-9）有𝛥𝑥=√702−2344.68√702−2488.64𝑚𝑎𝑥𝛽=𝑐𝑜𝑠−180≈70∘70这样误差𝛥𝑥=0.02𝑅=0.015×40=0.6≤1𝑚𝑚。分析计算结果并验证，我们得到的误差符合要求的误差，所以手指的长度尺寸选择上是可以的。在制作材料上选择硬铝合金。本设计在手爪的夹松动作中通过采用能够双向运动的单杆活塞气缸来实现。这种气缸通过活塞两侧不同的受力面积来实现活塞的往复运动，也是现在大多数夹持类手爪应用的驱动元件。其示意简图如图4.4所示。图4.4 双作单杆缸手爪对物块所施加的夹紧力根据公式：=（4-11）式： 1—安全系数（11.1～1.5）𝐾2−工作情况系数，主要考虑惯性力等的影响（𝐾2=1.1～2.5）𝐾3为方位系数，根据手指的不同位置选择𝜂——手爪的机械效率（𝜂=0.85～0.89）该处𝐾1=1.3,𝐾2=2.0,𝐾3=0.5,𝜂=0.85,则有：根据驱动力公式得：𝐹

=1.3×2.0×0.5×80=104𝑁 （4-12）=2×100×cos302×104=312𝑁计算 50

312根据平衡条件得：

𝐹实际=0.85=367𝑁P需−𝑆𝑃𝜂=0 （4-13）式中：P需—气缸所需的输出力，N；S—气缸的有效工作面积，该处𝑆=𝜋𝐷2cm2；4P—气缸工作压力，MPa；𝜂—为气缸的总阻力损失效率，取0.7-0.8。该处取工作压力 𝑃=0.2𝑀𝑃𝑎，𝜂=0.7；4𝑃需所以有 𝐷=

𝜋𝑃𝜂

=53.27𝑚𝑚（液压气动分卷63mm。因为气缸是应用在手爪的夹持方面，所以不需要太长的导程。查阅国内多家的气缸生产手册。最终选择SDA63*10型号的气缸组件。由于所选气缸组件为标准件，所以其它尺寸不需要计算。气缸的钢筒部分与端盖之间是需要密封的。我们采用的O型的橡胶圈来进行密封。机械臂主要由手爪、底座、手臂和机身部分组成。主要零部件建模如表4.1所示。表4.1 主要件表主要零件名称模型图主要零件名称模型图手爪垂直支架伸缩支架涡轮配合轴水平丝杠底座固定连接件SDA系列气缸完成机械臂各个部件的建模，并对机械臂进行总体装配，进行干涉检验。机械臂总体模型如图4.5所示。图4.5 机械模型图本章根据被抓工件的要求设计手爪的形状为二指凹槽型手爪。画出手爪的结构简图。对手爪的尺寸进行计算。确定手爪的制作材料为强度高但质量轻的硬铝合金。并对手爪的夹紧SDA3D建模并完成装配。第5章 机械手元器件的选型与计算PLC的数字信号转变成机械执行元件的执行动作的执行器。它可以完成直接的数字控制，省去中间一系列复杂的转换。在开环的工作模式中，对比伺服电机需要的检测装置和反馈，都可以省去，这样大大简化了整体机械结构。目前，步进电机的发展已经趋于完善，在型号和性能真对比每一款步进电机，选择出合适的型号。功能功率小，效率高点的优点，但成本较高。本设计选用混合式步进电机。（一）步距角的选择步进电机的步距角选择可以根据自己的定位精度来选择，当步进电机接收到一个脉冲信号时。电机就向一个方向转一个步距角。根据设计要求即选择𝜃𝑏=1.8∘，故选择二相步进电机。（二）静力矩选择静力矩选择的依据是电机在工作静止状态下的工作负载。应该考虑惯性负载和摩擦负载两种情况[13]。在加速状态下的惯性负载是大于摩擦负载的。在匀速运动中的摩擦负载是主要考虑的因素，一般静力矩要选择摩擦负载的2-3倍。𝑀=𝑀惯+𝑀摩 （5-1）式中𝑀—电机的转动力矩，𝑁•𝑚；𝑀惯—加速起动时的惯性力矩，𝑁•𝑚；𝑀摩——恒速运行时的摩擦力矩，𝑀摩=0.3𝑀惯；式中𝐽—负载惯量，𝑘𝑔•𝑐𝑚3；

𝑀

=𝐽9.6𝜏

（5-2）𝜏—时间常数，𝜏=25𝑚𝑠；𝐽=(180𝜉)𝑊（5-3）𝜃𝜏式中𝜉—脉冲当量，𝜉=0.01𝑚𝑚；𝜃—步距角，𝜃=1.8∘/𝑠；𝜏—时间常数，𝜏=25𝑚𝑠；𝑊—转动部分的质量，30kg；则有所以

𝐽=(𝜃𝜏

)𝑊=𝐽

180×1.8×251.2

)×30=1.2𝑘𝑔•𝑐𝑚3𝑀惯=9.6𝜏=9.6×25×10−3=50𝑁•𝑚𝑀=𝑀惯+𝑀摩=1.3𝑀惯=1.3×36.67=50𝑁•𝑚因此电机快速启动时的最大力矩是𝑀𝑚𝑎𝑥。为保证后续电机的正常工作，启动时的力矩：𝑀起动

≥𝑀0.5

（5-4）所以𝑀起动=100𝑁•𝑚本设计选用的型号是35型两相混合步进电机具体信息如图5.1，图5.2，表5.1所示。图5.1 35型相混步进电机图5.2 步进机尺图表5.1 步进机技数表步进电机型号步距角电压V电流I保持转矩转动惯量引线数35HS34-10A5-211.8°2.41.0140144MAD432R5.3类伺服控制，具有矢量控制和自适应滤波、步距角细分功能，对于一些中低速的电机具有很好的稳定性，大大降低了噪声，对电流有很好的控制，减少电机的发热。图5.3 MAD432R型步电机驱器图5.4 步进机接图图5.5 步进机驱接线图机械手再回转过程中底部的直流电机需要带动整个机械手的部件和工件一起作回转运动。通过分析整个机械手的整体质量和回转中心位置，得出机械手转动惯量为：𝐽=𝑚𝑟22𝑇=𝐽𝜔

其中𝑚−整体部件的总质量。𝑟−回转中心的距离。𝜔−为机械手在1s内转过的角度。∆𝑡这样计算出负载转矩为𝑇=0.785𝑁.𝑚。取摩擦系数为k=0.3𝑇总=kT+T （5-7）所以总转矩𝑇总=1.205𝑁.𝑚。电机通过减速器需要输出的功率：𝑃=T总×n9550n30r/minP3.8W。

（5-8）支撑轴与减速器之间用联轴器相连，联轴器的传动效率可以达到𝜂1=0.99。减速器采用行星齿轮减速器传动效率取𝜂2=0.75。所以电机的输出功率为：rP= Prη1η2

=5.12W （5-9）根据电机的输出功率最终选择直流行星减速电机如图5.6所示进行驱动。电机输出转矩为𝑇𝑟=𝑃𝑟=0.016𝑁.𝑚。符合设计需求。𝜔图5.6 直流速电机直流电机驱动部分我们采用继电器的来控制电机的正反转，直流电机驱动部分的输入，5.7INPLC输出信号端,COM端为控制传感器的电源负极。OUT接入驱动部分的输入端端口。图5.7 电平换图传感器15.8所示。图5.8 传感工作图2.行程开关：常开触点，当有物体触碰时，触电闭合。如图5.9所示。图5.9 行程关图5.6 本章主要对机械臂升降伸缩的步进驱动电机进行选型与计算。并对步进电机需要的步进限位开关进行选型。第6章 机械臂控制系统设计本次设计的控制功能主要实现应用电机控制机械臂的旋转、手臂的伸缩、升降。用气缸来控制手爪的张合。程序分别设置两种自动和手动两种模式。在自动模式下，让机械臂可以独立完成从原点夹取物并实现移动等操作。在选择手动模式下后可以对机械臂抓取物块的每一步操作进行单独操作。气缸气压回路设计PLC6.1所示。具体流程如下：现手爪的夹紧功能。现手爪的松开功能。图6.1 气压路图PLCI/O点数分配表FX1N-60MT2412PLCI/O6.1所示。表6.1 PLC的I/O分表控制动作输入信号输入接口控制动作输出信号输出接口手动SAX0YA0升降信号Y0回原点SAX1上升/下降步进电机YA2方向信号Y2连续SAX2YA3使能信号Y3回原位SB1X3YA1伸缩信号Y1启动SB2X4前进/后退步进电机YA4方向信号Y4停止SB3X5YA5使能信号Y5下降SB4X6夹紧YA6Y6上升SB5X7手顺转YA7Y7夹紧SB6X10手逆转YA10Y10松开SB7X11底座顺转YA11Y11手顺转SB8X12底座逆转YA12Y12手逆转SB9X13松开YA13Y13底座顺转SB10X14底座逆转SB11X15下限位SQ1X16上限位SQ2X17前限位SQ3X20后限位SQ4X21底座顺限位SQ5X22底座逆限位SQ6X23手顺限位SQ7X24手逆限位SQ8X25前行SB12X30后退SB13X31PLC控制系统的外部接线图PLC控制系统的各元件的接线如图6.2所示。图6.2 PLC外控制线图PLC本次设计的机械手的控制程序设计。在整体设计上共有四个部分，他们分别掌控着机械手自动控制模式、手动控制模式和回原位模式。对于这三个程序部分有一个总体的整合控制6.3CJPLC转指令。P0、P1、P2CJX0X1X1X2P1、P2图6.3 程序的结图公用程序设计6.4X021onM0M8002M10ONM10OFFZRST模式之间的转换同时减少程序的出错率。图6.4 公用序梯图自动操作程序设计自动控制模式顺序功能图如图6.5所示。图6.5 顺序能图6.6X4M1、M10Y1。图6.6 机械前伸图X20X24X166.7所示。图6.7 机械手顺降程序图在经过夹紧延时T0之后，机械手开始上升，上升接通上限位开关后。如图6.8所示。图6.8 机械夹紧程序图机械手开始后退，后退到后限位开关X21后底座开始逆转。如图6.9所示。图6.9 机械底逆程序图X23X20后，机械手开始上升，到上限位时开始逆转，之后是后退，底座顺转，在底座顺转之后又会6.10所示。图6.10 机械底部转程序图所示。图6.11 上升进电梯形图自动控制程序中控制伸缩步进电机的程序控制梯形图如图6.12所示。图6.12 前伸进电程序梯图手动程序设计P0式下，机械手的能够单独完成各部分的独立动作，通过不同的动作信号。让机械手单独完成所示。图6.13 手动序梯图因为手动模式下各部需要单独操作，各程序之间需要进行必要的自锁。如图6.14所示。图6.14 部件锁程图回原程序设计3M316.15所示。图6.15 回原程序动图X17行。同时伸缩电机也开始运行，到后限位开关时停止工作。手爪一直保持松开状态。手部逆6.16所示。图6.16 底座原点序图PLCI/O臂进行自动和手动两种模式的控制设计，根据设计的控制程序结构总图，完成控制梯形图的设计。结 论通过对可编程控制器的发展和特点的资料研究。对当前世界上比较受欢迎的两种可编程控制器的种类和功能有了比较深刻的认识。对于本机械臂选定的三菱公司FX系列产品，进行简单介绍。对其功能和优点进行了分析。选定三菱公司的FX1N-60MT型控制器。简要描述机械臂的工