机械手抓物电气控制系统设计

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1、电气控制与PLC课程设计题目:机械手抓物电气控制系统设计院系名称：电气工程学院专业班级：自动化1003学生姓名：学号：指导教师：张杰目录1系统描述及控制要求31.1系统描述31.2控制要求41.3注意事项52设计方案52.1方案论证52.2原器件选择63I/O分配表64外部接线图84.1I/O接线图84.2主电路图95梯形图106系统调试13设计心得15参考文献161系统描述及控制要求1.1系统描述机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域

2、内迅速发展起来的一门新兴技术，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。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点。机械手可在空间抓、放、搬运物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。在机械制造业中，机械手已被广泛应用，从而大大地改善了工人的劳动条件，显著的提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。机械手一般由耐高温，抗腐蚀的材料制成，以适应现场恶劣的环境，大大降低了工人的劳动强

3、度，提高了工作效率。机械手是工业机器人的重要组成部分，在很多情况下它就可以称为工业机器人。，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。例如：（1）机床加工工件的装卸，特别是在自动化车床、组合机床上使用较为普遍。（2）在装配作业中应用广泛，在电子行业中它可以用来装配印制电路板，在机械行业中它可以用来组装零部件。（3）宇宙及海洋的开发。（4）军事工程及生物医学方面的研究和试验。（5）可在劳动条件差，单调重复易子疲劳的工作环境工作，以代替人的劳动。（6）可在危险场合下工作，如军工品的装卸、危险品及有害物的搬运等。该设计是利用

4、PLC控制按钮的开与关来实现机械手对物体的搬运过程。通过按钮来进行对机械手的控制，不仅有自动控制简单方便，而且还有手动控制以满足条件的需要。1.2控制要求图1.1机械手动作原理图坐标式机械手动作原理图如图1.1所示。其控制要求：将物体从位置A搬至位置B（1）动作顺序：机械手从原点位置起始下移到A处下限位→从A处夹紧物体后上升至上限位→右移至右限位→机械手下降至B处下限位→将物体放置在B处后→上升至上限位→左移至左限位（原点）为一个循环。（2）上限、A、B下限、左限、右限分别由限位开关控制；机械手设立起动和停止开关。（3）机械手夹紧或松开

5、的工作状态以及到达每一个工位时，均应有状态显示。（4）机械手的夹紧和放松动作均应有1s延时，然后上升；机械手每到达一个位置均有0.5s的停顿延时，然后进行下一个动作。（5）若机械手停止时不在原点位置，可通过手动开关分别控制机械手的上升和左移，使之回到原点。（6）要求循环工作1小时时，判断机械手是否夹有物体，若没有，则立即自动停止工作并警铃报警；若夹有物体，则继续工作至物体放置到B位后自动停止工作并警铃报警。1.3注意事项（1）上升和下降机械手上升或下降的动作都要到位，否则不能进行下一个工作步。上升或下降的动作用单线圈电磁阀控制。（2）夹

6、紧和放松机械手夹紧和放松的动作必须在两个工位处进行，且其动作都要到位。为了确保夹紧和放松的动作可靠性，需对这两个动作进行定时。加紧和放松动作由单线圈的电磁阀控制，电磁阀线圈的得电为夹紧，失电为放松。（3）左行和右行自动方式时，机械手的左、右运动必须在压动上限位开关后才能进行；机械手的左、右运动都必须到位，以确保在左工作台取到工件并在右工作台下放下工件。可使用上限位开关、左上限位开关和右上限位开关进行控制。左行、右行的动作由单线圈电磁阀控制。（4）自动运行自动方式下误操作的禁止：自动方式时，按一次起动按钮自动运行方式开始后，再按别的操作按

7、钮错误操作，程序对错误操作不予响应。（5）手动运行手动运行时，只有按下单步上升、单步下降、单步左行、单步右行、手动夹紧放松时机械手会动作，同样再按别的操作按钮错误操作，程序对错误操作不予响应。2设计方案2.1方案论证对于该系统的设计，控制器较常用的是选择PLC控制或单片机控制。对于PLC，随着PLC的出现，逐渐取代了继电器电路，随着计算机的发展和渗透，PLC技术也在不断提高和完善。PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，通常可

8、按控制功能或输入输出点数选型。整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数，功能扩展方便灵活