P13-1-气动机械手的设计及其PLC控制

摘 要

    在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危及生命。自从机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。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。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。工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。广泛采用工业机器人，不仅可以提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。

    本设计所用机械部件有滚珠丝杠、滑轨、气控机械抓手等。电气方面有可编程控制器（PLC）、编程器、电磁阀等部件。由主机发出指令来实现对手臂的伸缩、上下、转动位置的控制；主机发信号到气动电磁阀，以控制手爪的张合来抓放物体。本设计可根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数，具有很大的灵活性和可操作性。

关键词：可编程控制器；机械手；电磁阀

目录

前言……………………………………………………………………………1

1机械手……………………………………………………………………………2

1.1机械手概况……………………………………………………………………2

1.1.1机械手发展概况……………………………………………………………2

1.1.2对机械手的一般要求………………………………………………………2

1.1.3机械手的发展趋势…………………………………………………………3

1.2机械手的组成、分类及型式…………………………………………………3

1.2.1组成…………………………………………………………………………3

1.2.2分类…………………………………………………………………………4

1.2.3基本型式……………………………………………………………………5

1.3机械手移动工件控制系统……………………………………………………5

1.3.1机械手移动工件的基本结构、工作流程及工作原理……………………6

1.3.2设备控制要求………………………………………………………………8

2 PLC……………………………………………………………………………9

2.1 PLC简介……………………………………………………………………9

2.2 PLC发展趋势………………………………………………………………10

2.3 PLC的结构和工作原理……………………………………………………10

2.3.1 PLC的组成…………………………………………………………………10

2.3.2 PLC程序的表达方式………………………………………………………13

2.3.3 PLC的工作方式……………………………………………………………14

3机械手移动工件控制系统的PLC选型及系统连接…………………………18

3.1 控制系统构成图……………………………………………………………18

3.2 PLC模块选型及介绍………………………………………………………18

3.3 I/O地址分配及外部配线……………………………………………………19

4安装维护………………………………………………………………………21

4.1扩展设备组成…………………………………………………………………21

4.2现场环境………………………………………………………………………21

4.3安装工程………………………………………………………………………22

4.3.1安装注意事项………………………………………………………………22

4.3.2配线方面的注意事项………………………………………………………23

5机械手移动工件控制系统程序设计…………………………………………24

5.1编程软件及应用………………………………………………………………24

5.2程序流程图……………………………………………………………………24

6机械手移动工件控制系统PLC程序…………………………………………26

6.1系统资源分配…………………………………………………………………26

6.2源程序…………………………………………………………………………28

6.2.1总体安排……………………………………………………………………28

6.2.2手动操作程序………………………………………………………………29

6.2.3自动操作程序………………………………………………………………30

6.2.4操作系统总程序……………………………………………………………33

7技术经济分析…………………………………………………………………37

7.1需求分析………………………………………………………………………37

7.2控制系统的经济特点………………………………………………………37

8结论…………………………………………………………………………40

致谢………………………………………………………………………………41

参考文献………………………………………………………………………42

附录A 译文……………………………………………………………………43

附录B 外文文献………………………………………………………………52