基于PLC的工业机械手控制系统设计-Copydjyr.docx

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1、中南大学学网络教教育学院院专科毕毕业大作作业学习中心心： 专专业：学生姓名名： 学学号：评定成绩绩： 评阅阅教师：摘 要要机械手是是工业自自动化领领域中经经常遇到到的一种种控制对对象。近近年来随随着工业业自动化化的发展展机械手手逐渐成成为一门门新兴学学科，并并得到了了较快的的发展。机机械手广广泛地应应用与锻锻压、冲冲压、锻锻造、焊焊接、装装配、搬搬运、喷喷漆、热热处理等等各个行行业。特特别是在在笨重、高高温、有有毒、危危险、放放射性、多多粉尘等等恶劣的的劳动环环境中，机机械手由由于其显显著的优优点而受受到特别别重视。总总之，机机械手是是提高劳劳动生产产率，改改善劳动动条件，减减轻工人人劳动强强

2、度和实实现工业业生产自自动化的的一个重重要手段段。本设计实实现了机机械手在在搬运装装配线上上，通过过S7-2000PLCC控制机机械手完完成从AA传送带带搬运物物件至BB传送带带中，然然后进入入下一个个工作流流程。机机械手的的上升/下降和和左转/右转的的执行，分分别由双双线圈二二位电磁磁阀控制制气缸的的运动实实现；夹夹紧/放放松则是是由单线线圈的二二位电磁磁阀控制制气缸的的运动实实现。【关键词词】机械手手；PLLC；电电磁阀目 录录第1章绪绪论11.1 综合合训练的的目的和和意义111.2 综合合训练研研究的内内容1第2章机机械手和和PLCC22.1 机械械手22.1.1 机械手手的概述述22

3、.1.2 机械手手的应用用22.1.3 机械手手的应用用意义332.2 PLLC42.2.1 PLCC的基本本概念442.2.2 PLCC的组成成42.2.3 PLCC的主要要特点662.2.4 PLCC的工作作原理772.2.5 PLCC的应用用领域77第3章机机械手控控制系统统的设计计93.1 机械械手控制制系统构构件概述述93.2 系统统控制对对象及工工艺过程程103.3 控制制要求1123.4 方案案选择及及系统配配置123.5 PLLC的硬硬件设计计133.5.1 PLCC的选型型133.5.2 I/OO的资源源配置1143.5.3 PLCC的接线线图153.6 系统统软件设设计16

4、63.6.1 顺序功功能图1163.6.2 全程序序OB11183.6.3 公用程程序1993.6.4 手动程程序203.6.5 自动程程序213.6.6 回原点点程序226第4章系系统程序序调试2294.1 控制制系统的的程序调调试步骤骤294-2 调试试过程中中注意的的事项2294-3 系统统中调试试结果229第五章结结束语332参考文献献33致谢344第1章 绪绪 论1.1综综合训练练的目的的和意义义由于自动动化可以以节省大大量的人人力、物物力等，而而PLCC也具有有其他控控制方式式所不具具有的特特殊优越越性，如如通用性性好、实实用性强强、硬件件配套齐齐全、编编程方法法简单易易学，因因此

5、工业业领域中中广泛应应用PLLC。机机械手在在美国、加加拿大等等国家应应用较多多，如用用果实采采摘机械械手来摘摘果实、装装配生产产线上应应用智能能机器人人等。我我国自动动化水平平本身比比较低，因因此用PPLC来来控制的的机械手手还比较较少。本本次课题题设计的的机械手手就是通通过PLLC来实实现自动动化控制制的。通通过此次次设计可可以更进进一步学学习PLLC的相相关知识识，了解解世界先先进水平平，尽可可能多的的应用于于实践。1.2课课题研究究的内容容本综合训训练研究究的是基基于PLLC的机机械手模模型控制制系统的的设计，包包括硬件件的设计计和软件件的设计计。通过过设计编编写PLLC程序序实现机机

6、械手模模型控制制系统的的自动控控制。第2章 机械手手和PLLC2.1机机械手2.1.1 机械手手的概述述它能模仿仿人手和和臂的某某些动作作功能，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

7、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 。为了了抓取空空间中任任意位置置和方位位的物体体，需有有6个自自由度。自自由度是是机械手手设计的的关键参参数。自自由度越越多，机机械手的的灵活性性越大，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233个自由由度。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

8、换刀具等等，一般般没有独独立的控控制装置置。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。2.1.2 机械手手的应用用在现代工工业中，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

9、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是小批批量生产产；金属属加工生生产批量量中有四四分之三三在500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55。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，广广泛应用用于柔性性自动线线。2.1.3机械手手的发展展趋势目前国内内工业机机械于主主要用于

10、于机床加加工、铸铸锻、热热处理等等方面，数数量、品品种、性性能方面面都不能能满足工工业生产产发展的的需要。因因此，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

11、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

12、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

13、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。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。手的的抓力大大小可通通过装在在手指内内侧的压压力敏感感元件来来控制，达达到自动动调整握握力的大大小。总总之，随随着传感感技术的的发展，机机械手的的装配作作业的能能力将进进一步提提高。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。2.2PPLC2.2.1 PLCC的基本本概念现代社会会要

14、求制制造业对对市场需需求做出出迅速的的反应，生生产出小小批量、多多品种、多多规模、低低成本和和高质量量的产品品，为了了满足这这一要求求，生产产设备和和自动化化产线的的控制系系统必须须具有极极高的可可靠性和和灵活性性， PPLC正正是顺应应这一要要求出现现的，它它是以微微处理器器为基础础的通用用工业控控制装置置。PLC的的应用面面广、功功能强大大、使用用方便，已已经广泛泛第应用用在各种种机械设设备和生生产过程程的自动动控制系系统中，PPLC在在其他领领域，例例如明勇勇和家庭庭自动化化的应用用也得到到迅速的的发展。PPLC依依然处于于不断的的发展之之中，器器功能不不断增强强，更加加开放，它它不但是

15、是单片自自动化中中应用最最广的控控制设备备，在大大兴工业业网络控控制系统统中也占占有不可可动摇的的地位，PPLC应应用面之之广、普普及程度度之高，是是其他计计算机控控制设备备无法比比拟的。2.2.2 PLCC的组成成PLC主主要由CCPU模模块、输输入模块块、输出出模块和和编程器器组成（见见图2-1）。PPLC的的特殊功功能模块块用来完完成特殊殊的任务务。图2-11 PPLC的的组成1.CPPU模块块CPU模模块主要要有微处处理器）CCPU芯芯片和存存储器组组成。在在PLCC控制系系统中，CCPU模模块相当当认得大大脑和心心脏，它它不断地地采集输输入信号号，执行行用户程程序，刷刷新系统统的输出

16、出；存储储器用来来存储程程序和数数据。SS7-2200将将CPUU模块简简称为CCPU。2. I/OO模块输入（IInpuut）模模块和输输出（OOutpput）模模块简称称为I/O模块块，它们们相当于于人们的的眼、耳耳、手、脚脚，是联联系外部部现场设设备和CCPU模模块的桥桥梁。输入模块块用来接接收和采采集输入入信号，开开关量输输入模块块用来接接收从按按钮、选选择开关关、数字字拨号开开关、压压力继电电器等来来的开关关量输入入信号；模拟量量输入模模块用来来接收电电位器、测测速发电电机和各各种变送送器提供供的连续续变化的的模拟量量电流电电压信号号。开关关量输出出模块用用来控制制接触器器、电磁磁阀

17、、指指示灯、数数字显示示装置和和报警装装置等输输出设备备；模拟拟量输出出模块用用来控制制调节阀阀、变频频器等执执行装置置。CPU模模块的工工作电压压一般是是5V，而而PLCC外部的的输入、输输出电路路的电源源电压较较高，例例如DCC 244V和AAC 2220VV。从外外部引入入的尖峰峰电压和和干扰噪噪声可能能损坏CCPU 模块中中的元器器件，或或使PLLC不能能正常共共作。在在I/OO模块中中，用光光耦合器器，光敏敏晶闸管管、小型型继电器器等期间间来隔离离PLCC的内部部电路和和外部的的I/OO电路。II/O模模块除了了传递信信号外，还还有电平平转换与与隔离的的作用。3. 编编程器编程器用用

18、来生成成用户程程序，并并用它来来编程、检检查、修修改用户户程序，事事件用户户程序的的执行情情况。手手持式编编程器不不能直接接输入和和编辑梯梯形图，只只能输入入和编程程指令表表程序，因因此又叫叫做指令令编程器器。它的的体积小小，价格格便宜，一一般用来来给小型型PLCC编程，或或者用于于现场调调试和维维护。使用编程程软件可可以再计计算机屏屏幕上生生成和编编辑梯形形图或指指令表程程序，并并且可以以实现不不同程序序语言之之间的相相互转换换。程序序被编译译后下载载到PLLC，也也可以讲讲PLCC中的程程序上传传到计算算机。程程序可以以存盘或或打印，通通过网络络或电话话线，还还可以实实现远程程编程和和传达

19、。4.电源源PLC使使用ACC 2220V电电源或DDC 224V电电源。内内部的开开关电源源为各模模块提供供不同电电压等级级的直流流电源。小小型PLLC可以以为输入入电路和和外部的的电子传传感器提提供DCC 244V电源源，驱动动PLCC负载的的直流电电源一般般由用户户提供。2.2.3 PLCC的主要要特点一、抗干干扰能力力强，可可靠性高高PLC专专门为工工业环境境而设计计，具有有很高的的可靠性性。它的的主要模模块均采采用大规规模与超超大规模模集成电电路，II/O系系统设计计有完善善的通道道保护与与信息调调理电路路；在机机构上对对耐热、防防潮、防防尘、抗抗震都有有精确考考虑；在在硬件上上采用

20、隔隔离、屏屏蔽、滤滤波、接接地等抗抗干扰措措施；在在软件上上采用数数字滤波波等干扰扰和故障障诊断措措施。所所有这些些使PLLC具有有较高的的抗干扰扰能力，因因此稳定定、可靠靠，抗干干扰能力力强。与与继电器器接触装装置和通通用计算算机相比比，PLLC更能能试用工工业现场场较为恶恶劣的生生产环境境。二、控制制系统机机构简单单，通用用性强PLC及及外围模模块品种种多，可可由各种种组件灵灵活组合合成各种种大小和和不同要要求的控控制系统统。在PPLC构构成的控控制系统统中，只只需要在在PLCC的端子子上接入入相应的的输入/输出信信号线即即可，不不需要诸诸如继电电器之类类的物理理电子器器件和大大量且繁繁杂

21、的硬硬接线线线路。当当控制要要求改变变，需要要变更控控制系统统的功能能时，可可以用编编程器在在线或离离线修改改程序，同同一个PPLC装装置用于于不同的的控制对对象，只只是输入入/输出出组件和和应用软软件的不不同。PPLC的的输入/输出可可以直接接与交流流2200V、直直流244V等强强电相连连，并有有较强的的带负载载能力。三、编程程简单，易易于使用用PLC是是面向用用户的设设备，PPLC的的设计者者充分考考虑到现现场工程程技术人人员的技技能和习习惯，因因此PLLC程序序的编制制采用梯梯形图或或面向工工业控制制的简单单指令形形式。梯梯形图与与继电器器原理图图相类似似，这种种编程语语言形象象直观，

22、容容易掌握握，不需需要专门门的计算算机知识识和语言言，只要要具有一一定的电电工和工工艺知识识就可在在短时间间内学会会。四、功能能完善现代PLLC不仅仅有逻辑辑运算、计计时、计计数、步步进控制制功能，还还能完成成A/DD转换、DD/A转转换、模模拟量处处理、高高速计算算、联网网通信等等功能，可可以通过过上位计计算进行行显示、报报警、记记录，进进行人机机对话，使使控制水水平大为为提高。因因此，PPLC具具有极强强的适用用性，能能够很好好地满足足各类型型控制的的需要，是是目前工工厂中应应用最广广的自动动化设备备。五、体积积小、维维护操作作方便PLC体体积小，质质量轻，便便于安装装。PLLC的输输入/

23、输输出系统统能够直直观地反反映现场场信号的的变化状状态，还还能通过过各种方方式直观观地控制制系统的的运行状状态，如如内部工工作状态态、通信信状态、II/O点点状态、异异常和电电源状态态等，对对此均有有醒目的的指示，非非常有利利于运行行和维护护人员对对系统进进行监控控。2.2.4 PLCC的工作作原理PLC通通电后，需需要对硬硬件和软软件做一一些初始始化工作作。为了了使PLLC得输输出及时时地响应应各种输输入信号号，初始始化后PPLC要要反复不不停地分分阶段处处理各种种不同的的任务（见见图2-2），这这种周而而复始的的循环工工作方式式称为扫扫描工作作方式。StopRUN 图22-2 PLLC典型

24、型的扫描描方式 2.2.5 PLCC的应用用领域目前，PPLC在在国内外外已广泛泛应用于于钢铁、石石油、化化工、电电力、建建材、机机械制造造、汽车车、轻纺纺、交通通运输、环环保及文文化娱乐乐等各个个行业，使使用情况况大致可可归纳为为如下几几类。 （1）开开关量的的逻辑控控制 这是是PLCC最基本本、最广广泛的应应用领域域，它取取代传统统的继电电器电路路，实现现逻辑控控制、顺顺序控制制，既可可用于单单台设备备的控制制，也可可用于多多机群控控及自动动化流水水线。如如注塑机机、印刷刷机、订订书机械械、组合合机床、磨磨床、包包装生产产线、电电镀流水水线等（2）模模拟量控控制 在工工业生产产过程当当中，

25、有有许多连连续变化化的量，如如温度、压压力、流流量、液液位和速速度等都都是模拟拟量。为为了使可可编程控控制器处处理模拟拟量，必必须实现现模拟量量（Annaloog）和和数字量量（Diigittal）之之间的AA/D转转换及DD/A转转换。PPLC厂厂家都生生产配套套的A/D和DD/A转转换模块块，使可可编程控控制器用用于模拟拟量控制制。 （3）运运动控制制 PLCC可以用用于圆周周运动或或直线运运动的控控制。从从控制机机构配置置来说，早早期直接接用于开开关量II/O模模块连接接位置传传感器和和执行机机构，现现在一般般使用专专用的运运动控制制模块。如如可驱动动步进电电机或伺伺服电机机的单轴轴或多

26、轴轴位置控控制模块块。世界界上各主主要PLLC厂家家的产品品几乎都都有运动动控制功功能，广广泛用于于各种机机械、机机床、机机器人、电电梯等场场合。（44）过程程控制 过过程控制制是指对对温度、压压力、流流量等模模拟量的的闭环控控制。作作为工业业控制计计算机，PPLC能能编制各各种各样样的控制制算法程程序，完完成闭环环控制。PPID调调节是一一般闭环环控制系系统中用用得较多多的调节节方法。大大中型PPLC都都有PIID模块块，目前前许多小小型PLLC也具具有此功功能模块块。PIID处理理一般是是运行专专用的PPID子子程序。过过程控制制在冶金金、化工工、热处处理、锅锅炉控制制等场合合有非常常广泛

27、的的应用。 （5）数数据处理理 现代PPLC具具有数学学运算（含含矩阵运运算、函函数运算算、逻辑辑运算）、数数据传送送、数据据转换、排排序、查查表、位位操作等等功能，可可以完成成数据的的采集、分分析及处处理。这这些数据据可以与与存储在在存储器器中的参参考值比比较，完完成一定定的控制制操作，也也可以利利用通信信功能传传送到别别的智能能装置，或或将它们们打印制制表。数数据处理理一般用用于大型型控制系系统，如如无人控控制的柔柔性制造造系统；也可用用于过程程控制系系统，如如造纸、冶冶金、食食品工业业中的一一些大型型控制系系统。第3章机机械手控控制系统的设设计3.1 机械手手控制系系统构件件概述本综合训

28、训练机械械手的机机械结构构采用滚滚珠丝杆杆、滑杆杆、气缸缸、气夹夹、传送送带等机机械部件件组成；电气方方面有PPLC、传传感器、开开关电源源、电磁磁阀、光光电开关关等电子子器件组组成，可可实现机机械手完完成物料料的移动动等。可可编程控控制器采采用是的的西门子子S7-2000。该装置从从结构上上分为机机械手本本体单位位、PLLC控制制单元、接接口单元元、电源源单元等等。1）机械械手本体体单元。机机械手本本体单元元按功能能可分为为二轴平平衡机构构、底盘盘、旋转转手臂机机构、夹夹手、限限位开关关等部件件。2）PLLC 控控制单元元。本装装置需要要18个个输入点点与8个个输出点点，采用用西门子子CPU

29、U2266CN AC/DC 继电器器型PLLC，带多种种电源和和控制电电压内置置数字量量输入/输出：24个个输入和和 166 个输输出。3）电源源单元。电电源单元元是用于于提供AAC 2220VV电源 4）限位位开关。在在此系统统中，共共用了44个限位位开关：上升限限位开关关、下降降限位开开关、左左转限位位开关和和右转限限位开关关。限位位开关主主要是来来控制机机械手在在运动过过程中的的停止时时刻和位位置。5）光电电开关。光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。6）电磁

30、磁阀。此此系统中中机械手手手臂的的上升/下降、左左转/右右转与夹夹手的松松紧都是是用气缸缸来实现现的，使使用一个个气缸、一一个电磁磁阀就能能实现手手臂的上上升和下下降，相相对于利利用电机机的正反反转来实实现升降降，气缸缸控制简简单方便便。气动动电磁阀阀是用来来控制流流体的自自动化基基础元件件，属于于执行器器；气动动电磁阀阀并不限限于液压压，气动动；气动动电磁阀阀用于控控制液压压流动方方向，工工厂的机机械装置置一般都都由液压压钢或电电磁阀来来控制。在在气路(或液路路)上来来说，两两位三通通电磁阀阀具有11个进气气孔(接接进气气气源)、11个出气气孔(提提供给目目标设备备气源)、1个个排气孔孔(一

31、般般安装一一个消声声器，如如果不怕怕噪音的的话也可可以不装装)。 两位五五通电磁磁阀具有有1个进进气孔(接进气气气源)、1个个正动作作出气孔孔和1个个反动作作出气孔孔(分别别提供给给目标设设备的一一正一反反动作的的气源)、1个个正动作作排气孔孔和1个个反动作作排气孔孔(安装装消声器器)。 对于小小型自动动控制设设备，气气管一般般选用88122mm的的工业胶胶气管。在在电气上上来说，两两位三通通电磁阀阀一般为为单电控控(即单单线圈)，两位位五通电电磁阀一一般为双双电控(即双线线圈)。线线圈电压压等级一一般采用用DC224V、AAC2220V等等。 两两位三通通电磁阀阀分为常常闭型和和常开型型两种

32、，常常闭型指指线圈没没通电时时气路是是断的，常常开型指指线圈没没通电时时气路是是通的。 常闭型型两位三三通电磁磁阀动作作原理：给线圈圈通电，气气路接通通，线圈圈一旦断断电，气气路就会会断开，这这相当于于“点动动”。 常开型型两位三三通单电电控电磁磁阀动作作原理：给线圈圈通电，气气路断开开，线圈圈一旦断断电，气气路就会会接通，这这也是“点点动”。 两位五五通双电电控电磁磁阀动作作原理：给正动动作线圈圈通电，则则正动作作气路接接通(正正动作出出气孔有有气)，即即使给正正动作线线圈断电电后正动动作气路路仍然是是接通的的，将会会一直维维持到给给反动作作线圈通通电为止止。 给给反动作作线圈通通电，则则反

33、动作作气路接接通(反反动作出出气孔有有气)，即即使给反反动作线线圈断电电后反动动作气路路仍然是是接通的的，将会会一直维维持到给给正动作作线圈通通电为止止。7）各种种按钮。急急停按钮钮采用带带锁的，常常闭触点点，按下下后旋转转复位；档位具具均使用用旋钮控控制，打打到该处处即将该该工作方方式接通通；其余余按钮均均采用触触点触发发方式，按按下即接接通，松松开即复复位。由于PLLC的抗抗干扰能能力强，所所以能在在恶劣的的工作环环境中，可可靠地完完成控制制任务，为为了使设设备便于于安装、调调试，以以及从经经济角度度考虑，设设计出图图3-11 所示示的机械械手控制制系统的的功能框框图。电气控制柜工业机械手

34、图3-11 机机械手控控制系统统的功能能框图3.2 系统统控制对对象及工工艺过程程如图3-2是通过过传送带带传送工工件的机机械手工工作示意意图。利利用机械械手在装装配线上上，通过过PLCC控制机机械手的的动作，完完成取工工件及转转移工件件等工序序。图3-22 机机械手控控制示意意图机械手用用来完成成右边传传送带AA上工件件向左边边传送带带B的转转移。按按启动按按钮后，传传送带AA运行直直到光电电开关PPS检测测到物体体，才停停止，同同时机械械手下降降，下降降到位后后机械手手夹紧物物件，22S后开开始上升升，而机机械手保保持夹紧紧。上升升到位左左转（此此处以机机械手为为主体，定定左右）左左转到位

35、位下降，下下降到位位机械手手松开，22S后机机械手上上升。上上升到位位后，传传送带BB开始运运行，同同时机械械手右转转，右转转到位后后，传送送带B停停止，此此时传送送带A运运行直到到关电开开关PSS再次检检测到物物体，才才停止,如如此循环环。机械手的的上升、下下降和左左转、右右转的执执行，分分别由双双线圈二二位电磁磁阀控制制气缸的的运动控控制。当当下降电电磁阀通通电，机机械手下下降，若若下降电电磁阀断断电，机机械手停停止下降降，保持持现有的的动作状状态。当当上升电电磁阀通通电时，机机械手上上升。同同时左转转/右转转也是由由对应电电磁阀控控制。夹夹紧/放放松则是是由单线线圈的两两位电磁磁阀控制制

36、气缸的的运动来来实现的的，线圈圈通电时时执行夹夹紧动作作，断电电时执行行放松动动作。并并且要求求只有机机械手处处于上限限时才能能进行左左/右移移动，因因此在左左右转动动时用上上限条件件联锁保保护。由由于上下下运动，左左右转动动采用双双线圈两两位电磁磁阀控制制，两线线圈不能能同时通通电，因因此在上上/下、左左/右运运动的电电路中需需要设置置互锁环环节。为了保证证机械手手动作准准确，机机械手安安装了限限位开关关SQ11、SQQ2、SSQ3、SSQ4，分分别对机机械手进进行下降降、上升升、左转转、右转转等动作作的限位位，并给给出动作作到位的的信号。光光电开关关PS负负责检测测传送带带A上的的工件是是

37、否到位位，到位位后机械械手开始始动作。3.3 控制制要求1.实现现将传送送带A的的工件顺顺利搬运运到传送送带B。2.为了了方便机机械手的的位置调调整，设设手动、自自动两种种控制方方式，手手动时可可完成手手臂上升升和下降降、左移移和右移移、手爪爪的抓紧紧和放松松等功能能。3.机械械手应设设急停按按钮4. 为为了保障障手爪的的抓持及及放松可可靠，防防止手爪爪抓力过过大或过过小引起起轴承的的损坏或或抓力不不足，需需要对抓抓持力进进行监测测控制。3.4 方案案选择及及系统配配置根据以上上控制要要求，制制定以下下控制方方案。本系统的的输入开开关量为为数字信信号，直直接连接接PLCC，PLLC通过过中间继

38、继电器对对电磁阀阀加以控控制。系系统框图图如图33-3所示右转限位开关停止按钮启动按钮物品检测开关下降限位开关夹放检测开关上升限位开关左转限位开关P L C上升电磁阀夹放电磁阀右转电磁阀左转电磁阀档位选择按钮下降电磁阀继电器继电器继电器继电器继电器传送带启动信号继电器图3-33 系统统框图3.5 PLLC的硬硬件设计计3.5.1 I/O的资资源配置置根据控制制系统的的功能要要求，对对PLCC进行II/O及及其他资资源的分分配，具具体分配配如下图图3-44及表33-5所示。图3-44 PLLC的II/O配配置表编号意义备注M0.55原点标志志on有效效M0.66转换允许许标志on有效效M0.77

39、连续标志志on有效效M11.0传送带启启动与自自动右转转标志on有效效M11.1传送带AA启动标标志on有效效M10.1自动下降降标志on有效效M10.2自动夹紧紧标志on有效效M10.3自动上升升标志on有效效M10.4自动左转转标志on有效效M10.5自动下降降标志on有效效M10.6自动松开开标志on有效效M10.7自动上升升标志on有效效M0.00初始化标标志on有效效M1.00 回回原点上上升标志志on有效效M1.11回原点左左转标志志on有效效M1.22回原点下下降标志志on有效效M1.33回原点松松开标志志on有效效M1.44回原点上上升标志志on有效效M1.55回原点右右转/传

40、送带带B标志on有效效M1.66回原点原原位指示示标志on有效效表3-55 机机内元件件表3.5.2 PPLC的的接线图图图3-66 PPLC的的I/OO接线图图3.5.3 操操作面板板图3-77 操操作面板板3.6 系统统软件设设计3.6.1 顺序功功能图图图3-88 自自动程序序顺序功功能图图3-99 回回原点顺顺序功能能图3.6.2 全程序序OB113.6.3 公公用程序序3.6.4 手动程程序3.6.5 自动程程序3.6.6 回原点点程序第4章 系统统程序调试试4.1 控制制系统的的程序调调试步骤骤（1）对对于比较较复杂的的控制系系统，需需要绘制制系统流流程图，用用以清楚楚的表明明顺序

41、和和条件。（2）设设计梯形形图，这这是程序序设计的的关键一一步，也也是比较较困难的的一步，要要设计好好梯形图图，首先先十分熟熟悉控制制要求，同同时还要要有一定定的电气气设计的的经验。（3）将将程序输输入到PPLC的的用户存存储器，并并查找程程序是否否正确。（4）对对程序进进行调试试和修改改，直到到满意为为止。4-2 调试过过程中注注意的事事项（1）数数据线与与计算机机的接口口必须要要与软件件的端口口保持一一致，否否则运行行会产生生通信错错误问题题。（2）连连接PLLC上的的输出端端口对应应的动作作必须与与程序中中的输入入输出点点的定义义动作保保持一致致。（3）PPLC上上的输入入输出点点都必须

42、须接入电电源，连连接的外外部模块块也必须须接通电电源与接接地线 （4）由由于条件件有限，外外部接线线模块中中部分用用开关代代替按钮钮，在执执行点动动程序注注意执行行完应该该将开关关拨回到到停止状状态。对对于限位位开关也也用普通通开关代代替，当当执行完完该步程程序后，进进入下一一个步，需需要将限限位开关关拨回OOFF状状态。4-3系系统中调调试结果果整个系统统要求实实现的功功能有两两项：自自动运行行与手动动运行。其中，手手动功能能基本是是实现了了，自动动功能出出现程序序设计基基本上没没有什么么问题，部部分功能能运行起起来，有有些功能能在实现现上还需需做些优优化改进进，部分分功能实实现参见见以下相

43、相关图。图4-11 手手动程序序中下降降运行图4-22 自自动程序序中下降降运行第五章 结束束语机械手的的控制对对于很多多场合需需求很大大，不论论是机床床使用的的小型系系统还是是流水线线上的这这类设备备，其基基本动作作要求类类似，所所以控制制的实现现也可以以相互借借鉴。在本训练练中，机机械手控控制系统统采用PPLC进进行控制制，大大大提高了了该系统统的自动动化程度度，减少少了大量量中间继继电器、时时间继电电器和硬硬件的接接线，提提高系统统的可靠靠性。同同时，使使用PLLC进行行控制可可以方便便更改生生产流程程，增强强控制功功能。通通过本次次设计，可可以根据据工件的的变化及及运动流流程的要要求随

44、时时更改相相关参数数。另外外，在实实际的生生产中，可可以设置置远程控控制，可可以利用用监控软软件对控控制系统统进行实实时控制制，以提提供较为为直观、清清晰、准准确的机机械手运运行状态态。也为为维修、故故障诊断断提供多多方面的的可能性性。在此次综综合训练练的设计计过程中中，对以以前的理理论知识识有了更更加进一一步的理理解与认认识，对对自己的的对自己己的专业业知识及及应用能能力有了了一定的的提升与与检测，其其中也发发现了很很多不足足。因为为有了此此次设计计的经验验与教训训，我相相信在今今后工作作中我能能够给予予更加严严谨、科科学的态态度对待待，相信信以后的的设计中中我的设设计会更更加的完完美。由由

45、于本人人能力尚尚未达到到火候，本本次设计计的机械械手控制制系统跟跟实际生生产中的的机械手手控制系系统之间间还有很很大差距距，系统统中也还还存在很很多的缺缺陷，还还需要不不断改进进和加强强。参考文献献1SSIEMMENSS公司.SIMMATIIC SS7-2200可可编程控控制器系系统手册册.200032郑郑凤翼，金金沙.图图解西门门子S77-2000系列列.北京京:电子子工业出出版社出出版社,20009.3高高安邦.西门子子S7-2000/3000/4400系系列PLLC自学学手册. 北京京: 中中国电力力出版社社,20010.4廖廖常初.S7-2000PLCC编程及及应用. 北京京: 机机械工业业出版社社,20010.5王王永华等等.现代代电气控控制及PPLC应应用技术术.北京京：北京京航空航航天大学学出版社社， 2200336SSIEMMENSS公司.SIMMATIIC SS7-2200可可编程控控制器系系统手册册.19999致谢本训练是是在指导导老师悉悉心指导导下完成成的。老老师