机械手plc课程设计

目 录

1 课程设计目的

2 机械手工作进程及操纵要求

2.1 机械手的工作进程

3 机械手的系统设计

机械手程序设计（见附录）

4总结 5 参考文献

附录

1 课程设计目的

机械手采纳PLC操纵技术，大大提高了系统的自动化程度，提高了操纵系统的靠得住性。依照系统的操纵要求综合运用了PLC技术，编程软件，机械手的电气操纵系统进行课程设计，为机械手在实际应用中操纵系统的设计提供借鉴。

依照工业机械手常规操作运行的特点画出时序图，依照画出的时序图和各类综合情形选择PLC 型号，进行硬件系统的设计，依照PLC硬件系统及内部资源并画出工业机械手自动操纵装置的硬件系统图。

依照工业机械手的运行特点和要求利用所学的PLC的大体指令进行程序设计。

依照设计的PLC硬件系统图进行接线，利用

STEP-Micro/WIN32编程软件将程序输入到PLC进行上机操作，直至调试正确。

通过编程及调试程序，了解把握S7-200PLC的硬件组成及利用方式，试探并积存编程的技术体会，在调试中发觉问题，分析问题，解决问题。

2 机械手工作进程及操纵要求

2.1 机械手的工作进程

该机械手是一个水平、垂直位移的机械设备，其操作是将做工作台搬运到又工作台，由光耦合器VLC来检测左工作台有无工件。有工件才搬运，即便按下启动按钮，假设检测到左工作台上无工件，系统也不能启动。图1是这种机械手的动作示意，其进程并非复杂，共6个动作，分3组，即上升、下降、左移、右移和放松加紧。

图1 机械手的动作示用意 机械手全数动作由气缸驱动，而气缸又由一、相应的电磁阀操纵;左移和右移别离有左移电磁阀和右移电磁阀操纵，当该线圈断电时，机械手放松如图2所示。

图2 机械手动作的流程图

2.2 机械手的操纵要求

第一步是当工作台A上有工件显现时（能够由光藕合器VLC检测到，当检测到有工件时，VLC），机械手开始下降。当机械手下降到位时（能够由限位开关检测到，下降到位），机械手停止下降，第一步终止。

第二步是机械手在最低位开始抓紧工件，约10s抓住、抓紧，第二步终止。

第三步是机械手夹紧工件上升。当机械手上升到位时（能够由限位开关检测到，当上升到位时，I=1），机械手停止上升，第三步终止。

第四步是机械手夹紧工件右移。当机械手右移到位时（能够由

限位开关检测到，当右移到位时，I0. 3=1），机械手停止右移，第四步终止。

第五步是机械手在最右位开始下降。当机械手下降到工作台B到位时（能够由限位开关检测到，当下降到位时，I0. 1=1），机械手停止下降，第五步终止。

第六步是机械手开始放松工件，所需时刻约为10s ，10s以后放动工件，第六步终止。

第七步是机械手开始上升。机械手上升到位时（能够由限位开关检测到，当上升到位时，I0. 2=1），停止上升，第七步终止。

第八步是机械手在高位开始左移，当左移到位时（能够由限位开关检到，左移到位时，I0. 4=1），机械手停止左移，第八步终止。机械手工作一个周期完成。等待工件在工作台A上显现转到第一步。

依照设计要求机械手的工作均由电机驱动，它的上升、下降、左移、右移都是有电机驱动来完成的。

机械手的初始位置停在原点，按下启动后按扭后，机械手将下降→加紧工件→上升→右移→再下降→放松工件→在上升→左移总共八个动作，也确实是一个工作周期。机械手的下降、上升、右移、左移等动作转换，是由相应的限位开关来操纵的，而加紧、放松动作的转换是由时刻来操纵的。

为了确保平安，机械手右移到位后，必需在右工作台上无工件时才能下降，假设上次搬到右工作台上的工件尚未移走，机械手应自动暂停，直到工件移走为止，不然等待。为此设置了一个光电开关，以检测“无工件”信号。

3 机械手的系统设计

PLC的选择

从操纵方式选择上需要3个启动按钮，别离完成自动方式I0.0、单动方式I0.5的启动，还需要一个停止按钮I用来处置此刻任何情

形下的停止运行。机械手运行的限位开关有4个，高位限位开关I、低位限位开关I、左位限位开关I和右位限位开关I。手动操纵输入信号由5个按钮组成，下降按钮I、上升按钮I、夹紧按钮I、左移按钮和右移按钮。工作台A上有工件检测光耦合器VLC的输入信号。

输出信号有机械手下驱动信号Q0.0、上升驱动信号Q0.2、右移驱动信号，共有5个输出信号。

可选择S7-200系列的CPU224就能够够知足要求。

热继电器的型选择：

一样情形下，可选用两相结构的热电器继电器，但当三相电压的均衡性较差，工作环境恶劣或无人看管的电动机，宜选用三相结构的热继电器。关于三角形接线的电动机，应选用带断相爱惜装置的热继电器。

热继电器额定电流的选择： ~1.15倍。

-21A热继电器、NR2-25G-10A热继电器。

熔断器的类型选择

选择熔断器时类型时，要紧依据负载的爱惜特性和短路电流的大小。对大容量的照明线路和电动机，除过载爱惜之外，还应考虑短路时分断电路电路的能力。假设短路电流较小时，可采纳熔体为锡质的或熔体为锌质的熔断器。用于车间低压供电线路的爱惜熔断器，一样是考虑短路时的分断能力。

熔断器额定电流的选择

用于爱惜多台电动机的熔断器，在显现尖峰电流时不该熔断。通常将其中容量最大的一台电动机启动，而其余电动机正常运行时显现的电流作为其尖峰电流。为此熔体的额定电流应知足关系式

Ire(1.5~2.5)Ie,maxIe，Ire为熔体的额定电流，Ie为负责的额定电流。

综上所述，选择KS8/380~690V /16A熔断器或KG8/380~690V /16A。

启动时第一要和上自动开关QA0，主电路引入三相电源。本次设计中所用电动机均为小容量的，故可直接启动，熔断器FA完成主电路的短路爱惜，热继电器BB完成过载爱惜，QA接触器实现失压爱惜。

输入输出点的地址分派

输入输出地址分派

模块号 CPU224 地址号 I0.5 I I I CPU224 I I I I I I I Q Q0.3 信号名称 自动启动，“1”有效 单动启动，“1”有效 停止，“1”有效 高位， 低位 左位 右位 手动下降 手动上升 手动夹紧 手动左移 手动右移 下降 上升 右移 说明 按钮 按钮 按钮 限位开关 限位开关 限位开关 限位开关 按钮 按钮 按钮 按钮 按钮 电磁阀 电磁阀 电磁阀

Q0.4 Q0.1 左移 夹紧 电磁阀 电磁阀 Q 原位 指示灯 机械手程序设计（见附录） 4 总结

机械手的操纵关于很多场合需求专门大，不论是机床利用的小型系统仍是流水线上的这种设备，其大体动作要求类似，因此操纵的实现也能够彼此借鉴。

关于操纵程序的编写，是一种实现手腕，利用可编程操纵器还有其他的方式能够实现如此的操纵，针对所用的具体系统的情形，能够选用不同的方式来编写程序。

机械手高效的工作效率，准确的定位精度，和简单的结构及操纵方式是人手不能替代的，机械手的利用也将愈来愈普遍。

机械手是一种能模拟人的手臂的部份动作，按预定的程序轨迹极为它要求，实现抓取，搬运工件或操做工具的自动扮装置。在我国由于大多数工业机械人所执行的工作为模拟人的手臂而工作，因此通常把工业机械人称做操作机械手。

随着工业技术的进展，工业机械人与机械手的应用范围不断扩大，其技术性能也在不断提高。在国内，应用于生产实际的工业机械人专门是示教再现性机械人不断增多，而且运算机操纵的也有所应用。在国外应用于生产实际的工业机械人多为示教再现型机械人，而且运算机操纵的工业机械人占有相当比例。带有“触觉”，“视觉”等感觉的“智能机械人”正处于研制开发时期。带有必然智能的工业机械人是工业机械人技术的进展方向。

参考文献

[1] [2] [3]

[4] 陈立定. 电气操纵与可编程操纵器. 华南理工大学出版社，2001 [5] 附录

机械手主电路

机械手

Network 1 // 网络题目 // 单周期/循环

Network 2 // 置位初始状态

S S0.0, 1 Network 3

Network 4 // 原位指示灯

Network 5 // 启动/转移

Network 6 SCRE Network 7

Network 8 // 下行

Network 9 // 下限/转移

Network 10 SCRE Network 11

Network 12 // 抓取/延时

S Q0.1, 1 TON T37, 100

R Q0.1, 1 Network 13 // 延时转移 LD T37

Network 14 SCRE Network 15

Network 16 // 上行

Network 17 // 上限/转移

Network 18 SCRE Network 19

Network 20 // 右行

Network 21 // 右限/转移

Network 22 SCRE Network 23

Network 24 // 下行

Network 25 // 下限/转移

Network 26 SCRE Network 27

Network 28 // 松开/延时

R Q0.1, 1 TON T38, 100 Network 29 // 延时/转移 LD T38

Network 30 SCRE Network 31

Network 32 // 上行

Network 33 // 上限/转移

Network 34 SCRE Network 35

Network 36 // 自动左行

Network 37 // 左限/单周期/循环 LPS LPP

Network 38 SCRE Network 39 // 自动下行输出

Network 40 // 自动上行输出

Network 41 // 自动右行输出

Network 42 // 手动下行输出

Network 43 // 手动抓放输出

Network 44 // 手动右行输出

Network 45 // 手动左行输出

Network 46 // 手动上行输出

Network 47

R Q0.1, 1