简易物料搬运机械手结构设计及PLC控制系统研究_plc的机械手控制设计

简易物料搬运机械手结构设计及PLC控制系统研究由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“plc的机械手控制设计”。

简易物料搬运机械手结构设计及PLC控制系统研究

摘 要

随着工业自动化进程的加快，搬运机械手的应用也得到了飞速发展，主要在体现在汽车，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方面, 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。

本机械手的全部动作由气缸驱动，而气缸则由相应的电磁阀控制。其中，上升下降和左移右移分别由双线圈二位电磁阀控制，放松夹紧则由一个单线圈二位电磁阀控制。通过在各个不同部位的限位开关产生的通断信号传输到PLC控制器，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。其动作过程包括：下降、夹紧、上升、右移、下降、放松、上升、左移；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。

关键词：搬运机械手，可编程控制器（PLC），气缸，电磁阀

ABSTRACT With the acceleration of industrial proce automation, handling robot application has been rapid development, mainly the production line or in terms of cargo transported automotive, electronics, machinery proceing, food, medicine, etc., may be better to save energy and improve efficiency of transport equipment or products to reduce restrictions and lack of other transport modes, to meet the requirements of modern economic development.All movements of the robot driven by the cylinder, and the cylinder from the corresponding solenoid valve control.Among them, the rise and fall right and left respectively, by two dual-coil solenoid valve controlled by a single coil loosen the clamping two solenoid valves.Off different parts of the signal transmiion generated by the limit switch to the controller PLC, the PLC program via different output signals to drive an external coil or solenoid to control the motor to produce different actions.Its course of action, including: reduced clamping rise, right, down, relax, up, left;its mode of operation include: back in place, manual, single-step, single cycle, continuous;to meet a variety of production operating requirements.Keywords: Handling robots, programmable logic controller(PLC), cylinder, solenoid valve

目 录

前言…………………………………………………………………………………1 第一章 机械手的概况

1.1 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 第二章 搬运机械手PLC控制系统设计

2.1 搬运机械手结构及其动作……………………………………………… 2.2 搬运机械手系统硬件设计……………………………………………… 2.3机械手的控制要求 ……………………………………………… 第三章 搬运机械手控制程序设计

3.1机械手的结构…………………………………………………… 2 I/O分配………………………………………………………………… 3 梯形图的设计…………………………………………………………… 1）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………………………………………………………………………………

前 言 机械手最早是由美国人开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手，被称为：mechanical hand。

主要是为了减轻人类繁重的劳动，能有效防止人类在有危害的环境下受到伤害，是能模仿和替代人类的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，机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。

机械手主要分成三大部分：执行机构、驱动机构、控制系统。执行机构是在躯体的支撑下利用手部抓持住工件精确地运送到相应的位置；机械手所应用最为广泛的驱动机构主要是：液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动。控制系统中机械手的要素包括工作顺序、到达位置、动作时间、运动加减速度等。控制系统采用数字顺序控制，以插销板用的形式最多见。机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。

第一章

机械手的概况 1.1机械手的应用简况

机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发展起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。

在工业制造领域，利用机器手在机械制造业中代替人完成大批量、高质量要求的工作，达到事半功倍的效果。在军事领域，让机器手执行一些自动的侦察与控制任务，尤其是一些危险的任务。在医疗领域，机器手可以用来辅助护士进行一些日常的工作，有些国家还发明了一种可以进入人体血管的微型机器手，帮助医生在病人的血管内灭杀病毒。

国内外还将机械手应用于冷加工、热加工、拆装修方面。工业机械手以成为不可或缺的重要工具。

1.2 机械手的应用意义

（1）推进了工业自动化进程的发展。

应用机械手，加快了材料的传送速度，使人力劳动得到进一步解放，工业生产机械化和自动化相得益彰。

（2）改善了劳动人民的生产环境。

利用机械手，使工人的安全得到良好的保障，避免人身事故在高温、高压、低温、低压、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。

（3）提高了生产效率，节约了人力资源。

通过机械手，解放了劳动生产力，机械作业直接替代了手工作业，保障了人类健康和减轻了人类的负担。还可以更准确地控制生产的节拍，便于有节奏地进行生产。

1.3 机械手的发展概况

工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，是近年来机械自动化的发展方向，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，也是科学技术进步的重要体现。

第一代机械手是以模拟关节式的形式出现的，这也是最早的机械手。

随着科技的不断创新第二代机械手也在50～60年代诞生。是以传送和装卸工件的通用机械手和数控示教再现型机械手。后来随着日本出现了装配机械手，装配机械手进入鼎盛时期。现代机械手的研究始于20世纪中期发展，在我国的三大产业中都有重要应用，机械手技术也得到飞速的多元化发展。

三代机械手的不段演变，体现了科学技术水平的不断攀升，人类自主创新能力的不断提高。逐步减少人力劳动是三代机械手演变过程的前进方向。

第二章 搬运机械手PLC控制系统设计

2.1 搬运机械手结构及其动作

该机构的上升、下降和左移、右移是由双线圈两位电磁阀推动气缸来控制的。机械手工作循环过程主要有8个动作，机械手的动作过程如图2—1所示：

图2—1 机械手的动作周期

2.2机械手的控制过程

图2—2 机械手结构示意图

如图2-2所示，从原位开始，按下启动按钮，下降电磁阀通电，机械手爪下降。当碰到下限位开关时，下降电磁阀电源断开，机械手爪停止下降。同时，夹紧电磁阀通电，机械手爪夹紧工件。上升电磁阀通电，机械手爪上升。当碰到上限位开关时，上升电磁阀断电，机械手爪停止上升。同时，右移电磁阀通电，机械手爪向右移。当碰到右限位开关时，机械手爪停止右移。此时，光电开关接通，当检测到工作台上无工件时，下降电磁阀通电，机械手爪下降。当碰到下限位开关时，机械手爪停止下降。同时，放松电磁阀通电，放下工件。上升电磁阀通电，机械手爪上升。当碰到上限位开关时，停止上升。此时，左移电磁阀接通，机械手爪向左移。当碰到左限位开关时，机械手爪到达原位，停止移动。

2.3机械手的控制要求

机械手的操作方式分为：手动操作和自动操作两种。自动操作又分为单步、单周期和连续操作方式。

手动操作：就是用按钮操作对机械手的每一种运动单独进行控制。

单步操作：每按一次起动按钮，机械手完成一步动作后自动停止。

单周期操作：机械手从原点开始，按一下起动按钮，机械手将完成一个周期的动作，然后停止在原起始点位置。

连续操作：机械手从原点开始，按一下起动按钮，机械手将自动地、连续不断地周期性循环工作。

在工作中若按一下停止按钮，机械手动作停止。重新起动时，用手动操作方式将机械手移回原位，按一下启动按钮，机械手又重新开始连续操作。

在工作中若按一下复位按钮，机械手将完成一个周期的动作后，回到原位，自动停止。

第三章 搬运机械手控制程序设计