成都理工大学
课程设计说明书
题 目 PLC在机械手控制的应用
二、设计要求：
1. 阐述机械手的工作原理
2. 如何实现PLC对机械手的控制3. 机械手控制程序设计
三、设计期限
年 月 日至
目录
年 月 日
第一节 机械手的工作原理
1.1 机械手的概述……………………………………………………………………1 1.2 机械手的工作方式………………………………………………………………2
第二节 机械手控制程序设计
2.1 输入和输出点分配表及原理接线图……………………………………………3 2.2 控制程序…………………………………………………………………………4
第三节 梯形图及指令表
3.1 梯形图………………………………………………………………………… 8 3.2 指令表………………………………………………………………………… 9
总结与评价……………………………………………………………………… 10 参考文献………………………………………………………………………… 11
第一节 机械手的工作原理
1.1 机械手的概述
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，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)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。 （4）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。 (5）宇宙及海洋的开发。
(6)军事工程及生物医学方面的研究和试验。
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1.2 机械手的工作方式
机械手电气控制系统，除了有多工步特点之外，还要求有连续控制和手动控制等操作方式。工作方式的选择可以很方便地在操作面板上表示出来。当旋钮打向回原点时，系统自动地回到左上角位置待命。当旋钮打向自动时，系统自动完成各工步操作，且循环动作。当旋钮打向手动时，每一工步都要按下该工步按钮才能实现。以下是设计该机械手控制程序的步骤和方法。 1、机械手传送工件系统示意图，如图1所示。
图1 机械手传送示意及操作面板图
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第二节 机械手控制程序设计
2.1 输入和输出点分配表及原理接线图 表1 机械手传送系统输入和输出点分配表
名 称 启动 下限行程 上限行程 右限行程 左限行程 停止 手动操作 连续操作 代号 SB1 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SB2 SB3 SB4 输入 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 名 称 夹紧 放松 单步上升 单步下降 单步左移 单步右移 回原点 工件检测 代号 SB5 SB6 SB7 SB8 SB9 SB10 SB11 SQ5 输入 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 名 称 电磁阀下降 电磁阀夹紧 电磁阀上升 电磁阀右行 电磁阀左行 原点指示 代号 YV1 YV2 YV3 YV4 YV5 EL 输出 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5
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2.2 控制程序 操作系统
操作系统包括回原点程序，手动单步操作程序和自动连续操作程序，如图3所示。
其原理是：
把旋钮置于回原点，X16接通，系统自动回原点，Y5驱动指示灯亮。再把旋钮置于手动，则X6接通，其常闭触头打开，程序不跳转（CJ为一跳转指令，如果CJ驱动，则跳到指针P所指P0处），执行手动程序。之后，由于X7常闭触点，当执行CJ指令时，跳转到P1所指的结束位置。如果旋钮置于自动位置，（既X6常闭闭合、X7常闭打开）则程序执行时跳过手动程序，直接执行自动程序。
回原位程序
回原位程序如图4所示。用S10~S12作回零操作元件。应注意，当用S10~S19作回零操作时，在最后状态中在自我复位前应使特殊继电器M8043置1。
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手动单步操作程序
如图5所示。图中上升/下降，左移/右移都有联锁和限位保护。
自动操作程序
自动操作状态转移见图6所示。当机械手处于原位时，按启动X0接通，状态转移到S20，驱
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动下降Y0，当到达下限位使行程开关X1接通，状态转移到S21，而S20自动复位。S21驱动Y1置位，延时1秒，以使电磁力达到最大夹紧力。当T0接通，状态转移到S22，驱动Y2上升，当上升到达最高位，X2接通，状态转移到S23。S23驱动Y3右移。
移到最右位，X3接通，状态转移到S24下降。下降到最低位，X1接通，电磁铁放松。为了使电磁力完全失掉，延时1秒。延时时间到，T1接通，状态转移到
S26上升。上升到最高位，X2接通，状态转移到S27左移。左移到最左位，使X4接通，返回初始状态，再开始第二次循环动作。
在编写状态转移图时注意各状态元件只能使用一次，但它驱动的线圈，却可以使用多次，但两者不能出现在连续位置上。因此步进顺控的编程，比起用基本指令编程较为容易，可读性较强。 7、机械手传送系统梯形图
如图7所示。图中从第0行到第27行为回原位状态程序。从第28行到第66行，为手动单步操作程序。从第67行到第129行为自动操作程序。这三部分程序（又称为模块）是图3的操作系统运行的。
回原位程序和自动操作程序。是用步进顺控方式编程。在各步进顺控末行，都以RET结束本步进顺控程序块。但两者又有不同。回原位程序不能自动返回初始态S1。而自动操作程序能自动返回初态S2。
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第三节 梯形图及指令表
3.1 梯形图
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3.2 指令表
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总结与评价
机械手的控制对于很多场合需求很大，不论是机床使用的小型系统还是流水线上的这类设备，其基本动作要求类似，所以控制的实现也可以相互借鉴。 对于控制程序的编写，这里给出的只是一种实现手段，使用可编程控制器还有其他的方法可以实现这样的控制，针对所用的具体系统的情况，设计人员可以选用不同的方法来编写程序。
机械手高效的工作效率，准确的定位精度，以及简单的结构及控制方式是人手不能替代的，机械手的使用也将越来越广泛。
参考文献
《PLC应用开发实用子程序》
《PLC程序设计和实例应用》 网上资料
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指导教师评语：
成绩答辩评定：
指导教师签名：签名：
年 月 11
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