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1、毕业设计计（论文文）报告告搬运机械械手PLC控制系系统设计计 专 业 机电一一体化 班 级 009033学生姓名名 赵永红红 学 号 110000916602 指导教师师 唐亦敏 20111年 111月搬运机械械手PLC控制系系统设计计摘 要：随着工工业自动动化的普普及和发发展，控控制器的的需求量量逐年增增大，搬搬运机械械手的应应用也逐逐渐普及及，主要要在汽车车，电子子，机械械加工、食食品、医医药等领领域的生生产流水水线或货货物装卸卸调运, 可以更更好地节节约能源源和提高高运输设设备或产产品的效效率，以以降低其其他搬运运方式的的限制和和不足，满满足现代代经济发发展的要要求。本机械手手的机械械结
2、构主主要包括括由两个个电磁阀阀控制的的液压钢钢来实现现机械手手的上升升下降运运动及夹夹紧工件件的动作作，两个个转速不不同的电电动机分分别通过过两线圈圈控制电电动机的的正反转转，从而而实现小小车的快快进、慢慢进、快快退、慢慢退的运运动运动动；其动动作转换换靠设置置在各个个不同部部位的行行程开关关(SQQ1-SQQ9)产生的的通断信信号传输输到PLC控制器器，通过过PLC内部程程序输出出不同的的信号，从从而驱动动外部线线圈来控控制电动动机或电电磁阀产产生不同同的动作作，可实实现机械械手的精精确定位位；其动动作过程程包括：下降、夹夹紧、上上升、慢慢进、快快进、慢慢进、延延时、下下降、放放松、上上升、
3、慢慢退、快快退、慢慢退；其其操作方方式包括括：回原原位、手手动、单单步、单单周期、连连续；来来满足生生产中的的各种操操作要求求。关键词：啮合搬运运机械手手，可编编程控制制器（PLC），液液压，电电磁阀ABSTTRACCTAbsttracct: Witth tthe poppulaaritty oof iinduustrriall auutommatiion andd deevellopmmentt, tthe demmandd foor yyearr-onn-yeear inccreaase of conntroolleer, hanndliing thee apppliicattionn o
4、ff roobott grraduuallly ppopuularrityy, mmainnly in thee auutommotiive, ellecttronnic, meechaaniccal proocesssinng, foood, meddiciine andd ottherr arreass off thhe pprodducttionn liine or carrgo traanspportt, wwe ccan be morre ggoodd too saave eneergyy annd iimprrovee thhe ttrannspoort effficiienccy
5、 oof eequiipmeent or prooduccts, too reeducce rresttricctioons on othher moddes of traanspporttatiion andd innadeequaate to meeet tthe reqquirremeentss off mooderrn eeconnomiic ddeveeloppmennt.The mannipuulattor mecchannicaal sstruuctuure inccluddes twoo soolennoidd vaalvees cconttrollledd byy hyydr
6、aauliic mmaniipullatoor ssteeel tto aachiievee thhe iincrreassed decclinne iin ssporrts andd woorkppiecce cclammpinng aactiion, thhe ttwo diffferrentt mootorr sppeedd thhrouugh thee twwo mmotoor ccoills pposiitivve cconttroll inn orrderr too acchieeve carr off thhe ffastt-foorwaard, sllow forrwarrd,
7、 fasst rrewiind, sllow movvemeent bacck mmoveemennt; connverrsioon bby ssetttingg itts aactii on in varriouus ddifffereent parrts of thee trrip swiitchh (SSQ1 - SQQ9) genneraatedd onn-offf ssignnal traansmmisssionn too thhe PPLC conntroolleer, thrrouggh tthe PLCC innterrnall diiffeerennt ooutpput si
8、ggnall, wwhicch ddrivves thee exxterrnall cooil to conntrool tthe mottor or sollenooid vallvess haave a ddifffereent acttionn, tthe robbot cann acchieeve preecisse pposiitiooninng; theeir couursee off acctioon iinclludee: ddecllinee inn cllamppingg inncreeaseed, sloow fforwwardd, ffastt foorwaard, s
9、llow proogreess, thhe eexteensiion of , tthe droop iin, rellax, riise, sllow bacck, rewwindd, ssloww baack; itts ooperratiion, inncluudinng: Bacck iin ssituu, mmanuual, siinglle-sstepp, ssinggle cyccle, coontiinuoous; too meeet thee prroduuctiion reqquirremeentss off thhe vvariiouss opperaatioons an
10、dd maainttenaancee.Key worrds: hanndliing mecchannicaal hhandds, Proograammaablee Loogicc Coontrrolller (PLLC), hyydraauliic, sollenooid vallve目录前言11第一章 机械手手的概况况21.1. 搬运运机械手手的应用用简况21.2机机械手的的应用意意义31.3机机械手的的发展概概况31.4机机械手的的发展趋趋势41.5 PLCC概况及及在机械械手中的的应用6第二章 搬运机机械手总总体设计计方案92.1搬搬运机械械手结构构及其动动作92.2机机械手的的控制过过
11、程92.3机机械手的的控制要要求10第三章 搬运机机械手硬硬件系统统设计113.1机机械手的的结构113.2电电气控制制的设计计113.3操操作面板板及动作作说明123.4 I/OO分配12第四章 搬运机机械手的的软件系系统设计计144.1梯梯形图的的总体设设计144.2各各部分梯梯形图的的设计14第5章 结论论21附录222谢辞227参考文献献28前言机械手：mecchannicaal hhandd，也被被称为自自动手，autto hhandd能模仿人人手和臂臂的某些些动作功功能，用用以按固固定程序序抓取、搬搬运物件件或操作作工具的的自动操操作装置置。它可可代替人人的繁重重劳动以以实现生生产
12、的机机械化和和自动化化，能在在有害环环境下操操作以保保护人身身安全，因因而广泛泛应用于于机械制制造、冶冶金、电电子、轻轻工和原原子能等等部门。机械手主主要由手手部、运运动机构构和控制制系统三三大部分分组成。手手部是用用来抓持持工件（或或工具）的的部件，根根据被抓抓持物件件的形状状、尺寸寸、重量量、材料料和作业业要求而而有多种种结构形形式，如如夹持型型、托持持型和吸吸附型等等。运动动机构，使使手部完完成各种种转动（摆摆动）、移移动或复复合运动动来实现现规定的的动作，改改变被抓抓持物件件的位置置和姿势势。运动动机构的的升降、伸伸缩、旋旋转等独独立运动动方式，称称为机械械手的自自由度 。为了了抓取空
13、空间中任任意位置置和方位位的物体体，需有有6个自由由度。自自由度是是机 械手设设计的关关 键参数数。自由由 度越多多，机械械手的灵灵活性越越大，通通用性越越广，其其结构也也越复杂杂。一般般专用机机械手有有23个自由由度。机械手的的种类，按按驱动方方式可分分为液压压式、气气动式、电电动式、机机械式机机械手；按适用用范围可可分为专专用机械械手和通通用机械械手两种种；按运运动轨迹迹控制方方式可分分为点位位控制和和连续轨轨迹控制制机械手手等。机械手通通常用作作机床或或其他机机器的附附加装置置，如在在自动机机床或自自动生产产线上装装卸和传传递工件件，在加加工中心心中更换换刀具等等，一般般没有独独立的控控
14、制装置置。有些些操作装装置需要要由人直直接操纵纵，如用用于原子子能部门门操持危危险物品品的主从从式操作作手也常常称为机机械手。机机械手在在锻造工工业中的的应用能能进一步步发展锻锻造设备备的生产产能力，改改善热、累累等劳动动条件。机械手首首先是从从美国开开始研制制的。19558年美国国联合控控制公司司研制出出第一台台机械手手。第一章 机械手手的概况况1.1. 搬运运机械手手的应用用简况在现代工工业中，生生产过程程的机械械化、自自动化已已成为突突出的主主题。在在机械工工业中，加加工、装装配等生生产是不不连续的的。专用用机床是是大批量量生产自自动化的的有效办办法，程程控机床床、数控控机床、加加工中心
15、心等自动动化机械械是有效效解决多多品种小小批量生生产自动动化的重重要办法法。但除切削削加工本本身外，还还有大量量的装卸卸、搬运运、装配配等作业业，有待待于进一一步实现现机械化化。据资资料介绍绍，美国国生产的的全部工工业零件件中，有有75是小小批量生生产；金金属加工工生产批批量中有有四分之之三在50件以下下，零件件真正在在机床上上加工的的时间仅仅占零件件生产时时间的5。从从这里可可看出，装装卸、搬搬运等工工序机械械化的迫迫切性，工工业机械械手就是是为实现现这些工工序的自自动化而而产生的的。机械械手可在在空间抓抓放物体体，动作作灵活多多样，适适用于可可变换生生产品种种的中、小小批量自自动化生生产，
16、广广泛应用用于柔性性自动线线。国内外机机械工业业、铁路路部门中中机搬运运械手主主要应用用于以下下几方面面：1.热加加工方面面的应用用热加工是是高温、危危险的笨笨重体力力劳动，很很久以来来就要求求实现自自动化。为为了提高高工作效效率，和和确保工工人的人人身安全全，尤其其对于大大件、少少量、低低速和人人力所不不能胜任任的作业业就更需需要采用用机械手手操作。2.冷加加工方面面的应用用冷加工方方面机械械手主要要用于柴柴油机配配件以及及轴类、盘盘类和箱箱体类等等零件单单机加工工时的上上下料和和刀具安安装等。进进而在程程序控制制、数字字控制等等机床上上应用，成成为设备备的一个个组成部部分。最最近更在在加工
17、生生产线、自自动线上上应用，成成为机床床、设备备上下工工序联接接的重要要于段。3.拆修修装方面面拆修装是是铁路工工业系统统繁重体体力劳动动较多的的部门之之一，促促进了机机械手的的发展。目目前国内内铁路工工厂、机机务段等等部门，已已采用机机械手拆拆装三通通阀、钩钩舌、分分解制动动缸、装装卸轴箱箱、组装装轮对、清清除石棉棉等，减减轻了劳劳动强度度，提高高了拆修修装的效效率。近近年还研研制了一一种客车车车内喷喷漆通用用机械手手，可用用以对客客车内部部进行连连续喷漆漆，以改改善劳动动条件，提提高喷漆漆的质量量和效率率。近些年，随随着计算算机技术术、电子子技术以以及传感感技术等等在机械械手中越越来越多多
18、的应用用，工业业机械手手已经成成为工业业生产中中提高劳劳动生产产率的重重要因素素。1.2机机械手的的应用意意义在机械工工业中，机机械手的的应用意意义可以以概括如如下：1.可以以提高生生产过程程的自动动化程度度应用机械械手，有有利于提提高材料料的传送送、工件件的装卸卸、刀具具的更换换以及机机器的装装配等的的自动化化程度，从从而可以以提高劳劳动生产产率，降降低生产产成本，加加快实现现工业生生产机械械化和自自动化的的步伐。2.可以以改善劳劳动条件件、避免免人身事事故在高高温、高高压、低低温、低低压、有有灰尘、噪噪声、臭臭味、有有放射性性或有其其它毒性性污染以以及工作作空间狭狭窄等场场合中，用用人手直
19、直接操作作是有危危险或根根本不可可能的。而而应用机机械手即即可部分分或全部部代替人人安全地地完成作作业，大大大地改改善了工工人的劳劳动条件件。在一一些动作作简单但但又重复复作业的的操作中中，以机机械手代代替人手手进行工工作，可可以避免免由于操操作疲劳劳或疏忽忽而造成成的人身身事故。3.可以以减少人人力，便便于有节节奏地生生产应用机械械手代替替人手进进行工作作，这是是直接减减少人力力的一个个侧面，同同时由于于应用机机械手可可以连续续地工作作，这是是减少人人力的另另一个侧侧面。因因此，在在自动化化机床和和综合加加工自动动生产线线上，目目前几乎乎都设有有机械手手，以减减少人力力和更准准确地控控制生产
20、产的节拍拍，便于于有节奏奏地进行行生产。综上所述述，有效效地应用用机械手手是发展展机械工工业的必必然趋势势。1.33.3机械手手的发展展概况与与发展趋趋势1.3机机械手的的发展概概况专用机械械手经过过几十年年的发展展，如今今已进入入以通用用机械手手为标志志的时代代。由于于通用机机械手的的应用和和发展，进进而促进进了智能能机器人人的研制制。智能能机器人人涉及的的知识内内容，不不仅包括括一般的的机械、液液压、气气动等基基础知识识，而且且还应用用一些电电子技术术、电视视技术、通通讯技术术、计算算技术、无无线电控控制、仿仿生学和和假肢工工艺等，因因此它是是一项综综合性较较强的新新技术。目目前国内内外对
21、发发展这一一新技术术都很重重视，几几十年来来，这项项技术的的研究和和发展一一直比较较活跃，设设计在不不断地修修改，品品种在不不断地增增加，应应用领域域也在不不断地扩扩大。早在400年代，随随着原子子能工业业的发展展，已出出现了模模拟关节节式的第第一代机机械手。50660年代即即制成了了传送和和装卸工工件的通通用机械械手和数数控示教教再现型型机械手手。这种种机械手手也称第第二代机机械手。如如尤尼曼曼特(Unnimaate)机械手手即属于于这种类类型。60770年代，又又相继把把通用机机械手用用于汽车车车身的的点焊和和冲压生生产自动动线上，亦亦即是第第二代机机械手这这一新技技术进入入了应用用阶段。
22、80-990年代，装装配机械械手处于于鼎盛时时期，尤尤其是日日本。90年代代机械手手在特殊殊用途上上有较大大的发展展，除了了在工业业上广泛泛应用外外，农、林林、矿业业、航天天、海洋洋、文娱娱、体育育、医疗疗、服务务业、军军事领域域上有较较大的应应用。90年代代以后，随随着计算算机技术术、微电电子技术术、网络络技术等等的快速速发展，机机械手技技术也得得到飞速速的多元元化发展展。总之，目目前机械械手的主主要经历历分为三三代：第一代机机械手主主要是靠靠人工进进行控制制，控制制方式为为开环式式，没有有识别能能力；改改进的方方向主要要是将低低成本和和提高精精度；第第二代机机械手设设有电子子计算机机控制系
23、系统，具具有视觉觉、触觉觉能力，甚甚至听、想想的能力力。研究究安装各各种传感感器，把把接收到到的信息息反馈，使使机械手手具有感感觉机能能；第三三代机械械手能独独立完成成工作过过程中的的任务。它它与电子子计算机机和电视视设备保保持联系系，并逐逐步发展展成为柔柔性系统统FMSS(Fllexiiblee Maanuffactturiing Sysstemm)和柔性性制造单单元FMCC(Fllexiiblee Maanuffactturiing Celll)中重要要一环。1.4机机械手的的发展趋趋势目前国内内工业机机械于主主要用于于机床加加工、铸铸锻、热热处理等等方面，数数量、品品种、性能方面面都不能
24、能满足工工业生产产发展的的需要。因此，国国内主要要是逐步步扩大机机械手应应用范围围，重点点发展铸铸锻、热热处理方方面的机机械手，以以减轻劳劳动强度度，改善善作业条条件。在在应用专专用机械械手的同同时，相相应地发发展通用用机械手手，有条条件的还还要研制制示教式式机械手手、计算算机控制制机械手手和组合合式机械械手等。将机械手手各运动动构件，如如伸缩、摆摆动、升升降、横横移、俯俯仰等机机构，以以及适于于不同类类型的夹夹紧机构构，设计计成典型型的通用用机构，以以便根据据不同的的作业要要求，选选用不用用的典型型部件，即即可组成成各种不不同用途途的机械械手。既既便于设设计制造造，又便便于改换换工作，扩扩大
25、了应应用的范范围。同同时要提提高精度度，减少少冲击，定定位精确确，以更更好地发发挥机械械手的作作用。此此外还应应大力研研究伺服服型、记记忆再现现型，以以及具有有触觉、视视觉等性性能地机机械手，并并考虑于于计算机机联用，逐逐步成为为整个机机械制造造系统中中的一个个基本单单元。在国外机机械制造造业中，工工业机械械手应用用较多，发发展较快快。目前前主要用用于机床床、模锻锻压力机机的上下下料，以以及点焊焊、喷漆漆等作业业中，它它可按照照事先制制定的作作业程序序完成规规定的操操作，但但是还不不具备任任何传感感反馈能能力，不不能应付付外界的的变化。如如发生某某些偏离离时，就就将引起起零部件件甚至机机械手本
26、本身的损损坏。为为此，国国外机械械手的发发展趋势势是大力力研制具具有某些些智能的的机械手手，使其其拥有一一定的传传感能力力，能反反馈外界界条件的的变化，做做出相应应的变更更。如位位置发生生稍些偏偏差时，即即能更正正，并自自行检测测，重点点是研究究视觉功功能和触触觉功能能。视觉功能能即在机机械手上上安装有有电视照照相机和和光学测测距仪（即即距离传传感器）以以及卫星星计算机机。工作作时，电电视照相相机将物物体形象象变成视视频信号号，然后后传送给给计算机机，以便便分析物物体的种种类、大大小、颜颜色和方方位，并并发出指指令控制制机械手手进行工工作。触觉功能能即在机机械手上上安装有有触觉反反馈控制制装置
27、。工工作时机机械手先先伸出手手指寻找找工件，通通过装在在手指内内的压力力敏感元元件产生生触感作作用，然然后伸向向前方，抓抓住工件件。手的抓力力大小可可通过装装在手指指内侧的的压力敏敏感元件件来控制制，达到到自动调调整握力力的大小小。总之之，随着着传感技技术的发发展，机机械手的的装配作作业的能能力将进进一步提提高。到到19995年，全全世界约约有50%的汽车车由机械械手装配配。现今机械械手的发发展更主主要的是是将机械械手和柔柔性制造造系统以以及柔性性制造单单元相结结合，从从而根本本改变目目前机械械制造系系统的人人工操作作状态。1.5 PLCC概况及及在机械械手中的的应用1. 可可编程序序控制器器
28、的应用用和发展展概况可编程序序控制器器（proograammaablee coontrrolller），现现在一般般简称为为PLC（proograammaablee loogicc coontrrolller），它它是以微微处理器器为基础础，综合合了计算算机技术术、半导导体集成成技术、自自动控制制技术、数数字技术术、通 信网络络技发展展起来的的一种通通用的工工业自动动控制装装置。以以其显著著的优点点在冶金金、化工工、交通通、电力力等领域域获得了了广泛的的应用，成成为了现现代工业业控制三三大支柱柱之一。在可编程程序控制制器问世世以前，工工业控制制领域中中是继电电器控制制占主导导地位。传传统的继继
29、电器控控制具有有结构简简单、易易于掌握握、价格格便宜等等优点，在在工业生生产中应应用甚广广。但是是控制装装置体积积大、动动作速度度较慢、耗耗电较多多、功能能少，特特别是由由于它靠靠硬件连连线构成成系统，接接线繁杂杂，当生生产工艺艺或控制制对象改改变时，原原有的接接线刻控控制盘（柜柜）就必必须随之之改变或或更换，通通用性和和灵活性性较差。2.PLLC的应用用概况PLC的的应用领领域非常常广，并并在迅速速扩大，对对于而今今的PLC几乎可可以说凡凡是需要要控制系系统存在在的地方方就需要PLC，尤其其近几年年来PLC的性价价比不断断提高已已被广泛泛应用在在冶金、机机械、石石油、化化工、轻轻功、电电力等
30、各各行业。按PLCC的控制制类型，其其应用大大致可分分为以下下几个方方面。1）. 用于逻逻辑控制制这是PLLC最基本本，也是是最广泛泛的应用用方面。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）. 用于模模拟量控控制PLC通通过模拟拟量I/O模块，可可实现模模拟量和和数字量量之间转转换，并并对模拟拟量控制制。3）. 用于机机械加工工中的数数字控制制现代PLLC具有很很强的数数据处理理功能，它它可以与与机械加加工中的的数字控控制（NC）及计计算机控控制（CNC）紧密密结合，实实现数字字控制。4）. 用于工工业机器器人控制制5）. 用于多多层分布布
31、式控制制系统高功能的的PLC具有较较强的通通信联通通能力，可可实现PLC与PLC之间、PLC与远程I/O之间、PLC与上位位机之间间的通信信。从而而形成多多层分布布式控制制系统或或工厂自自动化网网络。3. PPLC的特点点1）. 可靠性性高、抗抗干扰能能力强PLC能能在恶劣劣的环境境如电磁磁干扰、电电源电压压波动、机机械振动动、温度度变化等等中可靠靠地工作作，PLC的平均均无故障障间隔时时间高，日日本三菱菱公司的F1系列PLC平均无无故障时时间间隔隔长达30万h，这是是一般微微机所不不能比拟拟的。2）. 控制系系统构成成简单、通通用性强强由于PLLC是采用用软件编编程来实实现控制制功能，对对同
32、一控控制对象象，当控控制要求求改变需需改变控控制系统统的功能能时，不不必改变变PLC的硬件件设备，只只需相应应改变软软件程序序。3）. 编程简简单、使使用、维维护方便便4）. 组合方方便、功功能强、应应用范围围广PLC既既可用于于开关量量的控制制又可用用于模拟拟量的控控制；既既可用单单片机控控制，又又可用于于组成多多级控制制系统；既可控控制简单单系统，又又可控制制复杂系系统。因因此，PLC应用范范围很广广。5）. 体积小小、重量量轻、功功耗低PLC采采用了半半导体集集成电路路，外形形尺寸很很小，重重量轻，同同时功耗耗也很低低，空载载功耗约约1.22KW。5.PLLC在机械械手中的的应用机械手通
33、通常应用用于动作作复杂的的场合来来代替人人的反复复的操作作，从而而节省人人的劳动动，普通通继电器器由于其其体积和和接口等等各方面面限制，经经常被应应用于动动作简单单的电气气及流水水线控制制，而PLC以其可可靠性高高、抗干干扰能力力强;控制系系统构成成简单、通通用性强强;编程简单单、使用用、维护护方便;组合方方便、功功能强、应应用范围围广; 体积小小、重量量轻、功功耗低等等有点被被广泛应应用于类类似机械械手的控控制动作作复杂的的场合，本本设计正正是以PLC控制为为基础从从而实现现机械手手的各种种动。第二章 搬运机机械手总总体设计计方案2.1搬搬运机械械手结构构及其动动作本机械手手用于生生产线上上
34、工件的的自动搬搬运，根根据对机机械手的的工艺过过程及控控制要求求分析，机机械手的的动作过过程如图图21所示：图211机械手手的动作作周期2.2机机械手的的控制过过程如图31所示由A、B两个液液压缸完完成工件件的夹紧紧和提升升的动作作，A缸通过过一个单单电两位位四通电电磁换向向阀控制制工件的的夹紧、放放松，B缸通过过一双电电两位四四通电磁磁阀控制制机械手手的升降降；由小小车实现现机械手手的移动动。该小小车由两两台电动动机驱动动，一台台是高速速，一台台是慢速速。当小小车前进进时以慢慢快慢的形形式进行行，返回回时按慢快慢的形形式后退退。当工工件从传传送带传传输到机机械手下下方时，工工件碰压压行程开开
35、关SQ1，B缸活塞塞杆伸出出，带动动机械手手下降，下下降至终终点碰压压行程开开关SQ3与机械械手夹钳钳相连的的A缸活塞塞杆收进进，机械械手将工工件夹紧紧；当工工件夹紧紧到位时时，行程程开关SQ5动作，B缸的活活塞杆收收进，把把工件提提升；当当工件提提升到最最高位置置时碰压压行程开开关SQ4，启动动小车慢慢速右行行；当小小车碰压压行程开开关SQ7时转为为快速行行走；接接近终点点时小车车碰压行行程开关关SQ8，转为为慢速行行走；行行至右端端行程开开关SQ9，小车车停止前前进；停停留5秒后，B缸活塞塞杆再次次外伸，机机械手下下降至终终点，A缸活塞塞杆外伸伸带动夹夹钳松开开，将工工件放下下；然后后机械
36、手手上升，小小车以慢慢快慢的形形式沿原原路返回回，恢复复到图示示所示的的原点位位置。2.3机机械手的的控制要要求为了便于于生产加加工、维维修、调调整设置置的工作作方式选选择开关关。分为为手动和和自动操操作，其其中自动动操作中中包括了了：单步步、单周周期、连连续；手手动操作作包括手手动和回回原位的的操作。手动操作作：供维维修用，即即用按钮钮对机械械手的每每一步动动作单独独控制。例例如，当当选择手手动操作作时，按按下上升升/下降按按钮，机机械手在在满足条条件情况况下即执执行相应应的动作作，其它它动作以以此类推推。回原位：当由于于断电或或其它原原因导致致机械手手运行中中途停止止时，再再次通电电将操作
37、作方式选选择置于于回原位位位置，按按下复位位按钮，机机械手即即可按最最短路径径的原则则返回到到原点位位置。单步运行行：供试试用，即即没按一一次启动动按钮机机械手向向前执行行一个动动作后停停止。单周期运运行：供供首次检检验用，当当机械手手在原点点时按下下启动按按钮，机机械手自自动执行行一个周周期后停停止在原原点位置置连续运行行：正常常使用，当当机械手手在原点点并按下下启动按按钮时，机机械手周周而复始始的执行行各工步步动作。该机械手手在自动动工作状状态时，应应先将其其工作方方式选择择开关放放在“返回原原位”，并按按下返回回原位按按钮，对对状态器器进行置置位，然然后再将将工作方方式选择择开关放放置自
38、动动工作方方式下。若若自动工工作状态态解除，则则硬件工工作方式式选择开开关放置置于“手从操操作”位置。第三章 搬运机机械手硬硬件系统统设计硬件系统统设计包包括机械械部分和和电气控控制部分分的设计计。3.1机机械手的的结构设计其结结构如图图31所示图322：机械械手的结结构示意意图图中设置置9个行程开开关SQ1SQ9用于检检测工件件、小车车、机械械手的位位置及机机械手夹夹钳的夹夹紧、放放松状态态，并对对系统实实施控制制。其中中SQ1为工件件是否到到位的检检测开关关；SQ2为小车车原位检检测开关关；SQ3、SQ4分别为为机械手手下降上上升是否否到位检检测开关关；SQ5、SQ6分别为为机械手手夹紧放
39、放松检测测开关；SQ7、SQ8分别为为小车速速度转换换开关；SQ9为小车车运动停停止开关关。3.2电电气控制制的设计计包括主电电路和控控制电路路的设计计。主电电路由两两台电动动机，即即慢速电电机和快快速电机机，分别别拖动小小车慢行行和快行行，其控控制如下下：慢速速电动机机M1由接触触器KM1、KM2分别控控制其正正传和反反转；快快速电动动机M2由接触触器KM3和KM4分别控控制其正正传和反反转。机机械手的的夹紧放放松动作作是由一一单电两两位四通通电磁阀阀控制的的一个液液压缸完完成的，在在通电情情况下，机机械手松松开，得得电时松松开，可可以防止止在设备备运行过过程中突突然断电电导致的的机械手手松
40、开，工工件脱落落的情况况发生。3.3操操作面板板及动作作说明根据控制制和生产产工艺的的要求，控控制操作作包括手手动和自自动，手手动又包包括手动动步进、回回原位操操作，自自动控制制包括单单步、单单周期、连连续的操操作。故故操作方方式选择择开关设设置有五五个档位位。手动动工作方方式下，手手动动作作包括上上升、下下降、放放松、快快进、慢慢进、快快退、慢慢退和复复位，故故设置六六个动作作看官按按钮。各各个动作作进行的的同时均均设有动动作指示示灯。另另外设有有启动停停止按钮钮。其操作面面板如图图32所示：图322机械手手操作面面板示意意图3.4 I/OO分配I/O设设备即所所需的I/O点数如如下表所所示
41、：信号I/O设设备I/O点点数信号I/O设设备I/O点点数输入操作方式式选择旋旋钮开关关手动时运运动选择择按钮启动停止止按钮行程开关关5829输出交流接触触器控制制线圈电磁阀动作指示示原点指示示4381根据I/O点的分分配要求求及考虑虑10%到15%的I/O裕量，本本设计PLC采用F160MMR 336/224型，样样图见图3-3所示：图333 F11-400MR样图控制电路路设计主主要是PLC输入、输输出接线线的设计计，其I/O分配如如图34所示。电电气接线线图见附附图图344 PLCC I/O接线控控制图第四章 搬运机机械手的的软件系系统设计计机械手动动控制属属顺序控控制，故故其手动动程序
42、采采用普通通的PLC控制指指令控制制，自动动程序采采用步进进梯形指指令控制制4.1梯梯形图的的总体设设计按照机械械手控制制和工艺艺流程的的要求，在在选择“手动方方式”时应执执行手动动程序；在选择择“回原位”时应执执行回原原位程序序；在选选择自动动程序时时应执行行自动程程序。其其中自动动程序要要在启动动按钮按按下时才才执行。故故梯形图图的总体体构成如如图41所示。图411搬运机机械手PLC控制梯梯形图总总体构成成4.2各各部分梯梯形图的的设计1.通用用部分梯梯形图设设计通用部分分梯形图图分为三三部分：1）. 状态器器的初始始化。初初始化状状态器S6000在手动动方式下下被置位位、复位位。当方方式
43、选择择开关置置于“返回原原位”（X5114接通）时时，按下下复位按按钮（X5007）时被被置位，在“手动操作”（X510）接通时，S600复位。处于中间工步的状态器用手动做复位操作，即在方式选择开关位于“手动操作”或“返回原位”时，中间状态器同步复位。故初始化梯形图如图42所示，（如果状态器要在供电时从断电前条件开始继续工作，则不需要M71）。图422 状态器器初始化化梯形图图2）. 状态器器转换启启动。若若机械手手工作在在自动工工作方式式下，当当初始状状态器S6000被置位位后按下下启动按按钮，辅辅助继电电器M5775工作，状状态器的的状态可可以一步步一步的的向下传传递，即即可进行行转换。在
44、在执行“连续程程序” 时，转转换启动动继电器器M5775一直保保持到停停机按钮钮按下为为止。另另一面采采用M1000检查机机器是否否处于原原位。当当M5775和M1000都接通通时，从从初始状状态器开开始进行行转换，故故其梯形形图如图图43所示。图433状态器器转换启启动梯形形图3）. 状态器器转换禁禁止梯形形图。激激活特殊殊辅助继继电器M5774并用步步进梯形形指令控控制状态态器转换换时，状状态器的的转换就就被自动动禁止。在“单周周期”工作期期间，按按下停止止按钮时时，M5774应被激激励并自自保持，操操作停止止在现行行工步。当当按下停停止按钮钮时，从从现行工工步重新新开始工工作，M5774
45、应复位位，即重重新允许许新转换换。在“步进进”工作方方式时，M5774应始终终工作，此此时，禁禁止任何何状态转转换。但但没按下下一次启启动按钮钮时，M5774断开一一次，允允许状态态器转换换一次。在“手动动”工作方方式时禁禁止进行行状态转转换。在在手动方方式解除除之后，按按下启动动按钮，则则状态转转换禁止止解除，M5774复位，。PLC在在启动时时，用初初始化脉脉冲M71和M5774自保持持，以此此禁止状状态转换换，直到到按下启启动按钮钮。故状状态器转转换禁止止梯形图图如图444所示。图444 状态器器转换禁禁止梯形形图通过对337和38的分析析可得出出：在执执行“手动操操作”和“返回原位”程
46、序时时，M5775一直不不能被接接通，而而M5774长期被被接通，（按按下启动动按钮时时除外）；执行“步进”程序时时没按一一次启动动按钮，M5774断开一一次，M5775接通一一次，状状态器转转换一次次；在执执行“单周期期操作”程序时时，按下下启动按按钮，M5774断开，M5775接通，状状态器的的转换可可一步一一步向下下转换，直直至按下下停止按按钮时，M5774自锁，状状态器的的转换被被禁止，操操作停止止在现行行工序（再再次按下下启动按按钮时从从现行工工序开始始工作）；在执行行“连续程程序”时，M5775一直接接通到按按下停止止按钮，此此时M5774一直不不能接通通。2.手动动操作梯梯形图手
47、动操作作方式由由于不需需要任何何复杂的的顺序控控制，可可以用常常规继电电器顺序序方式来来设计梯梯形图。“手动操操作时”按下放放松按钮钮时，机机械手卡卡抓松开开，当松松开放松松按钮时时，机械械手卡爪爪在液压压缸作用用下自动动加紧并并保持；按下上上升按钮钮，上升升输出Y4335保持接接通；按按下下降降按钮，Y4336保持接接通；在在上限位位按下慢慢进按钮钮，慢进进输出Y4330接通，至至行程开开关SQ7闭合，小小车停止止；快进进、快退退、慢退退情况同同慢进。手动操作作梯形图图设置有有互锁，只只有在小小车处于于左限位位（即X4003闭合）或或右限位位（即X4112闭合）时时机械手手的上升升下降动动作才能能进行，只只有当机机械手处处于下限限位（即即X4004接通）机机械手的的加紧放放松动作作才可以以手动控控制；为为了安全全，同一一个电动动机的正正反转线线圈不能能同时接接通，设设计中设设计了自自锁开关关，防止止线圈同同时接通通造成的的短路。故故手动操操作时梯梯形图如如图45所示。图455