机械手的plc控制设计.doc

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摘要 2
目录 4
PLC控制机械手设计 5
1. 引言 5
2. PLC特点 5
3. 本设计中PLC实现的功能 7
4. 机械手传送工件系统 7
5. 输入和输出（I/O）点分配表 9
6. 原理接线图 11
7. 操作系统 12
8. 机械手传送系统梯形图 16
9. 指令语句表 19
10. 结论 22
11. 参考文献 22


摘要
机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。本次设计采日本三菱公司生产的FX2N系列可编程控制器对机械手进行运动控制，根据机械手的运动规律：左／右、上／下、夹／松等进行软件编程。
PLC有如下特点：高可靠性、丰富的I/O接口模块、采用模块化结构、编程简单易学、安装简单，维修方便等。
本设计中PLC实现的功能有：开关量的逻辑控制、运动控制、现场数据采集处理、位置控制等。
此次机械手的PLC控制设计包括：机械手传送工件系统、输入和输出点分配表、原理接线图、操作系统、机械手传送系统梯形图、指令语句表。
首先，机械手传送工件系统通过示意图阐述了其作用是将工件从Ａ点传递到Ｂ点。机械手的升降和左右移行作分别由两个具有双线圈的两位电磁阀驱动液压缸来完成，其中上升与下降对应电磁阀的线圈分别为YV3与YV1，左行、右行对应电磁阀的线圈分别为YV5与YV4。机械手的夹紧、松开的动作由只有一个线圈的两位电磁阀驱动的液压缸完成，线圈(YV2)通电夹住工件，线圈(YV2)断电，松开工件。机械手的工作臂都设有下、上限位和右、左限位的位置开关SQ1、SQ2和SQ3、SQ4，夹持装置不带限位开关，它是通过一定的延时来表示其夹持动作的完成。机械手在最上面、最左边的状态为机械手的原位。这里还说明了操作面板上各旋钮、按钮的作用。
其次，输入和输出点分配表指出此次设计选用FX2N-40MR的PLC，系统共有16个输入设备和6个输出设备分别占用PLC的16个输入点和6个输出点。具体分配请查看表1。
再次，原理接线图表明了I/O口的连接关系。
然后，操作系统中包括回原点程序，手动单步操作程序和自动连续操作程序，如图4所示，此操作系统的原理在文中有细致说明。回原点程序如图5所示。用S10~S12作回零操作元件。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；手动单步操作程序如图6所示上升/下降，左移/右移都有联锁和限位保护；自动连续操作程序中对自动操作状态转移顺序功能图做出了具体的说明。
接下来是机械手传送系统梯形图，如图8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4的操作系统运行的。
最后是指令语句表是对梯形图的补充。
机械手是一种能模拟人的手臂的部分动作，按预定的程序、轨迹及其它要求，实现抓取、搬运工件或操纵工具的自动化装置，机械手在工业生产中得到广泛的应用。传统工艺中采用继电器控制时，需要的继电器多，线复杂，因此故障多，维修困难，费时费工，不仅加大了成本，而且影响设备的工效。采用梯形控制直观易懂，为电气人员所熟悉；采用PLC控制使接线简化，安装方便，而且保证运行的可靠性，减少维修量，提高了工效。
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