搬运机械手控制系统设计basm

洛阳理工学院毕业设计洛 阳 理 工工 学 院毕 业 设 计计（论 文）题目：搬搬运机械械手PLLC控制制系统设设计姓 名： 曹世虎系 （部部）： 机电工程程系专 业：机电一一体化指导教师师：杜志强20099年5月月1 日日2洛阳理工工学院毕业设计计（论文文）任务务书填表时间间： 220099年3 月 15 日日 （指指导教师师填表）学生姓名名曹世虎专业班级级机电一体体化0662088班指导教师师杜志强课题类型型工程设计计题目搬运机械械手PLLC控制制系统设设计主要研究究目标(或研究内容)设计出一一种由PPLC控控制的搬搬运机械械手1实现现机械手手的加紧紧、放松松、快进进、慢进进、快退退、慢退退、上升升、下降降的动作作。2能够够同时满满足手动动和自动动（单步步、单周周期、连连续）操操作的要要求。3搬运运过程平平稳可靠靠，断电电情况下下不会出出现工件件的脱落落。课题要求求、主要要任务及及数量（指指图纸规规格、张张数，说说明书页页数、论论文字数数等）1要求求在老师师的指导导下，独独立完成成搬运机机械手的的设计。2要求求独立完完成程序序控制设设计，画出相应应的接线线图，设计符符合控制制要求的的程序，毕毕业设计计论文字字数为55000080000字。3. 查查阅155篇以上上与题目目相关的的文献。4其余余要求按洛阳理理工学院院毕业设设计（论论文）工工作管理理规定中的有关关规定。进度计划划57周周： 查阅资资料，熟熟悉设计计内容，拟拟订设计计方案。8144周： 进行总总体、部部件等设设计，并并完成设设计图纸纸的绘制制。15116周：修改完完善设计计，翻译译资料，写写说明书书，准备备答辩。主要参考文献王本轶. 机床床设备控控制基础础. 北京京：机械械工业出出版社，2005年：283-288一种工业业机械手手的PLLC控制制熊幸明明微计算算机信息息20006年 第222卷111期机床电气气控制. 王炳炳实第三三版. 北京：机械工工业出版版社，220044年：1146-1622一种四轴轴搬运机机械手的的PLCC控制. 孔秀秀艳.大大众科技技，20008年年，第77期：1112-1133机械手的的PLCC控制. 刘轩轩.王丽丽伟.机床电电器. 20006年，334-449指导教师师签字： 教教研室主主任签字字： 年 月 日日搬运机械械手PLLC控制制系统设设计摘 要要随着工业业自动化化的普及及和发展展，控制制器的需需求量逐逐年增大大，搬运机机械手的的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, 可以以更好地地节约能能源和提提高运输输设备或或产品的的效率，以以降低其其他搬运运方式的的限制和和不足，满足现代经济发展的要求。本机械手手的机械械结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；其动作作转换靠靠设置在在各个不不同部位位的行程程开关(SQ11-SQ99)产生生的通断断信号传传输到PPLC控控制器，通通过PLLC内部部程序输输出不同同的信号号，从而而驱动外外部线圈圈来控制制电动机机或电磁磁阀产生生不同的的动作，可可实现机机械手的的精确定定位；其动作作过程包包括：下下降、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、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作作要求。关键词：搬运机机械手，可可编程控控制器（PPLC），液液压，电电磁阀39- -ABSTTRACCTWithh thhe ppopuularrityy off inndusstriial auttomaatioon aand devveloopmeent, thhe ddemaand forr yeear-on-yeaar iincrreasse oof cconttrolllerr, hhanddlinng tthe apppliccatiion of robbot graaduaallyy poopullariity, maainlly iin tthe auttomootivve, eleectrroniic, mecchannicaal pproccesssingg, ffoodd, mmediicinne aand othher areeas of thee prroduuctiion linne oor ccarggo ttrannspoort, wee caan bbe mmoree goood to savve eenerrgy andd immproove thee trranssporrt eeffiicieencyy off eqquippmennt oor pprodductts, to redduceeresstriictiionss onn ottherr moodess off trranssporrtattionn annd iinaddequuatee too meeet thee reequiiremmentts oof mmodeern ecoonommic devveloopmeent.The mannipuulattor mecchannicaal sstruuctuure inccluddes twoo soolennoidd vaalvees cconttrollledd byy hyydraauliic 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, fasst rrewiind, sllow movvemeent bacck mmoveemennt; connverrsioon bby ssetttingg itts aactiion 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 siggnall, 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, sllow 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 andd maainttenaancee.Keywwordds: hanndliingmmechhaniicall haandss, PProggrammmabble Loggic Conntroolleer (PLCC), hyddrauulicc, ssoleenoiid vvalvve目 录录前言.1第一章 机械械手的概概况1.1搬搬运机械械手的应应用简况况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3第三章 搬运运机械手手PLCC控制系系统设计计3.1搬搬运机械械手结构构及其动动作3.2搬搬运机械械手系统统硬件设设计3.3搬搬运机械械手控制制程序设设计1操作面面板及动动作说明明2 II/O分分配3梯形图图的设计计1）梯形形图的总总体设计计2）各部部分梯形形图的设设计3）绘制制搬运机机械手PPLC控控制梯形形图结论谢辞参考文献献.附：语语句表梯梯形图 I/OO接线图图前言机械手：mecchannicaal hhandd，也被被称为自自动手，aautoo haand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 械械手设计计的关 键参数数。自由由 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。119588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 机械手手概况1.1搬搬运机械械手的应应用简况况在现代工工业中，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。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。1.3.33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年代代即制成成了传送送和装卸卸工件的的通用机机械手和和数控示示教再现现型机械械手。这这种机械械手也称称第二代代机械手手。如尤尤尼曼特特(Unnimaate)机械手手即属于于这种类类型。60770年代代，又相相继把通通用机械械手用于于汽车车车身的点点焊和冲冲压生产产自动线线上，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。80-990年代代，装配配机械手手处于鼎鼎盛时期期，尤其其是日本本。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)和柔柔性制造造单元FFMC(Fleexibble Mannufaactuurinng CCelll)中重重要一环环。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。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500%的汽汽车由机机械手装装配。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的应用用和发展展概况可编程序序控制器器（prrogrrammmablle cconttrolllerr），现现在一般般简称为为PLCC（prrogrrammmablle llogiic cconttrolllerr），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、通信信网络技技发展起起来的一一种通用用的工业业自动控控制装置置。以其其显著的的优点在在冶金、化化工、交交通、电电力等领领域获得得了广泛泛的应用用，成为为了现代代工业控控制三大大支柱之之一。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的应应用概况况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PLLC几乎乎可以说说凡是需需要控制制系统存存在的地地方就需需要PLLC，尤尤其近几几年来PPLC的的性价比比不断提提高已被被广泛应应用在冶冶金、机机械、石石油、化化工、轻轻功、电电力等各各行业。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最基基本，也也是最广广泛的应应用方面面。用PPLC取取代继电电器控制制和顺序序控制器器控制。例例如机床床的电气气控制、包包装机械械的控制制、自动动电梯控控制等。2）. 用于模模拟量控控制PLC通通过模拟拟量I/O模块块，可实实现模拟拟量和数数字量之之间转换换，并对对模拟量量控制。3）. 用于机机械加工工中的数数字控制制现代PLLC具有有很强的的数据处处理功能能，它可可以与机机械加工工中的数数字控制制（NCC）及计计算机控控制（CCNC）紧紧密结合合，实现现数字控控制。4）. 用于工工业机器器人控制制5）. 用于多多层分布布式控制制系统高功能的的PLCC具有较较强的通通信联通通能力，可可实现PPLC与与PLCC之间、PPLC与与远程II/O之之间、PPLC与与上位机机之间的的通信。从从而形成成多层分分布式控控制系统统或工厂厂自动化化网络。3. PPLC的的特点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，PLLC的平平均无故故障间隔隔时间高高，日本本三菱公公司的FF1系列列PLCC平均无无故障时时间间隔隔长达330万hh，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是采采用软件件编程来来实现控控制功能能，对同同一控制制对象，当当控制要要求改变变需改变变控制系系统的功功能时，不不必改变变PLCC的硬件件设备，只只需相应应改变软软件程序序。3）.编编程简单单、使用用、维护护方便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，PPLC应应用范围围很广。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在机机械手中中的应用用机械手通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PPLC以以其可靠靠性高、抗抗干扰能能力强;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PPLC控控制为基基础从而而实现机机械手的的各种动动。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31所示示：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32所示由由A、BB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缸缸通过一一个单电电两位四四通电磁磁换向阀阀控制工工件的夹夹紧、放放松，BB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关SQQ1，BB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SQQ3与机机械手夹夹钳相连连的A缸缸活塞杆杆收进，机机械手将将工件夹夹紧；当当工件夹夹紧到位位时，行行程开关关SQ55动作，BB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SQQ4，启启动小车车慢速右右行；当当小车碰碰压行程程开关SSQ7时时转为快快速行走走；接近近终点时时小车碰碰压行程程开关SSQ8，转转为慢速速行走；行至右右端行程程开关SSQ9，小小车停止止前进；停留55秒后，BB缸活塞塞杆再次次外伸，机机械手下下降至终终点，AA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/下降降按钮，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 搬运运机械手手硬件系系统设计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32所示图322：机械械手的结结构示意意图图中设置置9个行行程开关关SQ11SQ99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SQ11为工件件是否到到位的检检测开关关；SQQ2为小小车原位位检测开开关；SSQ3、SSQ4分分别为机机械手下下降上升升是否到到位检测测开关；SQ55、SQQ6分别别为机械械手夹紧紧放松检检测开关关；SQQ7、SSQ8分分别为小小车速度度转换开开关；SSQ9为为小车运运动停止止开关。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由由接触器器KM11、KMM2分别别控制其其正传和和反转；快速电电动机MM2由接接触器KKM3和和KM44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33所示：图333机械手手操作面面板示意意图3.4II/O分分配I/O设设备即所所需的II/O点点数如下下表所示示：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点的的分配要要求及考虑110%到到15%的I/O裕量量，本设计计PLCC采用FF160MRR 366/244型，样图图见图33-4所所示：图344 FF1-440MRR样图控制电路路设计主主要是PPLC输输入、输输出接线线的设计计，其II/O分分配如图图35所示。电气接线线图见附附图图355 PLLC II/O接接线控制制图第四章 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，故故其手动动程序采采用普通通的PLLC控制制指令控控制，自自动程序序采用步步进梯形形指令控控制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，在选择“手动方式”时应执行手动程序；在选择“回原位”时应执行回原位程序；在选择自动程序时应执行自动程序。其中自动程序要在启动按钮按下时才执行。故梯形图的总体构成如图36所示。图366搬运机机械手PPLC控控制梯形形图总体体构成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）.状状态器的的初始化化。初始始化状态态器S6600在在手动方方式下被被置位、复复位。当当方式选选择开关关置于“返回原原位”（X5514接接通）时时，按下下复位按按钮（XX5077）时被被置位，在在“手动操操作”（X5510）接接通时，SS6000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37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377 状态态器初始始化梯形形图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SS6000被置位位后按下下启动按按钮，辅辅助继电电器M5575工工作，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。在在执行“连续程程序” 时，转转换启动动继电器器M5775一直直保持到到停机按按钮按下下为止。另另一面采采用M1100检检查机器器是否处处于原位位。当MM5755和M1100都都接通时时，从初初始状态态器开始始进行转转换，故故其梯形形图如图图38所示示。图388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MM5744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，M5574应应被激励励并自保保持，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，MM5744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，MM5744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，MM5744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，MM5744复位，。PLC在在启动时时，用初初始化脉脉冲M771和MM5744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338所示示。图388 状态态器转换换禁止梯梯形图通过对337和338的分分析可得得出：在在执行“手动操操作”和“返回原原位”程序时时，M5575一一直不能能被接通通，而MM5744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，MM5744断开一一次，MM5755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，MM5744断开，MM5755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，MM5744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，MM5755一直接接通到按按下停止止按钮，此此时M5574一一直不能能接通。2.手动动操作梯梯形图 手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。“手动操作时”按下放松按钮时，机械手卡抓松开，当松开放松按钮时，机械手卡爪在液压缸作用下自动加紧并保持；按下上升按钮，上升输出Y435保持接通；按下下降按钮，Y436保持接通；在上限位按下慢进按钮，慢进输出Y430接通，至行程开关SQ7闭合，小车停止；快进、快退、慢退情况同慢进。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XX4033闭合）或或右限位位（即XX4122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接通通）机械械手的加加紧放松松动作才才可以手手动控制制；为了了安全，同同一个电电动机的的正反转转线圈不不能同时时接通，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39所示。图399 手手动操作作梯形图图3.返回回原位梯梯形图 在“返回原原位”状态下下，“夹紧”与“下降”动作应应被停止止，上限限位未动动作时，应应进行“上升”；上限限位动作作时，“右行”动作应应停止，并并左行至至左限位位位置。故故返回原原位梯形形图如图图310所示示：图3110 返返回原位位梯形图图4.“自自动”状态梯梯形图 图3311表示示了机械械手自动动工作时时执行各各工步的的情况，表表示了各各工步的的实现和和转换的的条件。在在第一次次下降工工步中，下下降电磁磁阀Y4436接接通。自自下限位位置时，X404接通，转换为“夹持”过程；夹持电磁阀Y434复位，至加紧限位X406接通，转换为上升动作；当上限为开关SQ4闭合，X405接通，小车开始慢进动作。快进、慢进、延时、下降、加紧、上升、慢退、快退、慢退动作依次类推，如上所述一步一步按顺序驱动各个负载动作，称为顺序控制或过程步进型控制。图3111搬运运机械手手自动工工作流程程图用状态器器代替自自动工作作流程图图的各工工步，可可得到3312所所示的功功能表图图：图3112 搬搬运机械械手自动动工作功功能表图图根据图3312所所示的自自动工作作功能表表图，可可设计出出自动操操作时的的梯形图图如图3313所所示。图3113搬运运机械手手自动工工作梯形形图5、绘制制搬运机机械手PPLC控控制梯形形图将从初始始化开始始的一系系列梯形形图，按按照总体体结构图图（图336）的的形式组组合在一一起，得得到机械械手PLLC控制制的梯形形图（见附图图），其语语句表见见附录。附图：搬运机械械手结构构图搬运机械械手控制制梯形图图搬运机械械手动作作流程图图 搬搬运机械械手控制制接线图图结论本设计主主要应用用于机加加工生产产，货物物调运等等场合。搬运机械械手采用用PLCC控制，体体积小，重重量轻，控控制方式式灵活，可可靠性高高，操作作简单，维维修容易易。使用用该机械械手代替替人工搬搬运工件件，既安安全，又又准确，提提高了劳劳动生产产率，保保证了工工件的质质量，降降低了工工人的劳劳动强度度，具有有较好的的经济效效益和社社会效益益。可编程控控制器PPLC以以其丰富富的I/O接口口模块、高高可靠性性,可以以在机械械手的控控制系统统的设计计中起到到了十分分重要的的作用。本文就设设计过程程中的几几项关键键的问题题提出了了自己的的一些看看法,可可以有效效地提高高系统的的抗干扰扰能力,对PLLC读、写写,事件件响应等等通信时时间可进进行精确确的控制制,取得得了良好好的效果果.随着机械械手应用用的普及及，机械械手向着着专用化化，机械结结构向模模块化、可可重构化化的方向向发展，机机械手的的动作更更加灵活活多样，其控制方式也在向着多元化的方向发展，在PLC控制的过程中,还有许多的问题需要解决，PLC在机械手开发中的开发应用还有很大的空间。谢辞此次设计计是在杜杜志强老老师的悉悉心指导导下完成成的。导导师为论论文课题题的研究究提出了了许多指指导性的的意见，为为论文的的撰写、修修改提供供了许多多具体的的指导和和帮助。杜志强老师的严谨治学、不断探索的科研作风，敏锐深邃的学术洞察力，孜孜不倦的敬业精神，给我留下了深刻的印象，使我受益良多。生活中杜志强老师就是我的朋友，她的态度让我对生活有了新的认识。在本文结束之际，特向我敬爱的导师致以最崇高的敬礼和深深的感谢！通过此次次设计，一一方面让让我认识识到自己己的不足足，发现现了学习习中的错错误之处处；另一一方面又又积累丰丰富的知知识，吸吸取别人人好的方方法和经经验，增增强对复复杂问题题的解决决能力，摸摸索出一一套解决决综合问问题的方方法，为为自己以以后的工工作和学学习打下下坚实的的基础。再再一方面面也加强强了我和和老师的的交流，认认识到知知识的渊渊博度。经过这次次的努力力，使我我顺利的的完成了了毕业设设计。这这份毕业业设计既既是对过过去三年年所学知知识的总总结，又又是自己己知识的的积累，也也大大加加深了对对单片机机技术的的了解。毕业设计计中既动动脑、，又又动手，是是一个理理论与实实际结合合的过程程。仅仅仅有理论论是不够够的，更更重要的的是实际际的，是是我们所所设计的的实物，具具有设计计合理，经经济实用用的优点点。这就就需要我我们设计计者考虑虑问题是是要仔细细、周密密，不能能有丝毫毫的大意意。对设设计方案案的优越越化，也也需要我我们综合合各方面面的因素素考虑，尤尤其是实实际。再再次像教教育指导导我的老老师及同同学表示示诚挚的的感谢！鉴于本人人所学知知识有限限，经验验不足，又又是初次次研究这这种复杂杂的设计计，在此此过程中中难免存存在一些些错误和和不足之之处，恳恳请各位位老师给给予批评评和指正正。参考文献献1 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