毕业设计——气动机械手的PLC控制系统设计.doc

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1、I摘 要气动机械手是一具有抓取和移动工件的功能，在现代应用是越来越广，因为它具有人所不具备的一些能力，它可以在高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害下工作。也可以使整个生产线更有规律性、稳定性、持续性以及保证恒久不变的工作状态，有效的提高生产率，有效计算产品生产数据和生产计划安排。气动机械手 PLC 的控制系统，有效的提高了气动机械手的整体技术性能起到了良好的作用。控制的对象是由两个机械手组成的机械手群，每个机械手完成八个基本动作，三个机械手互相配合动作。但是本文的重点放在 PLC 各个部分的设计和介绍、梯形图等。是一个水平或垂直运动的机械设备。机械手能完成左右移动，上下升降和手部的放手夹紧，放取和

2、移动工件。关键词：气动机械手； PLC； 西门子 S7-200；IIAbstractIs kind of pneumatic manipulator has the function of grab and move the artifacts, in the modern application is more and more widely, because it is what man does not have some ability, it can be in high temperature, corrosive and toxic gases harm factors such

3、 as work. Can also make the whole production line more regularity 、stability、continuity and ensure constant working condition , effectively improve the productivity, the product to calculate the production data and production schedule.This thesis chose, pneumatic manipulator PLC control system, effe

4、ctively improve the performance of the overall technology of pneumatic manipulator has played a good role. Control object is composed of two robot manipulator, each robot to complete the eight basic movements, two robots to cooperate with each other. But this article focuses on the design of each pa

5、rt of the PLC and introduction, ladder diagram etc.The main content of this paper is a horizontal or vertical movement of the mechanical equipment. Manipulator can be done about moving, lifting up and down and hand grip, take and down movement artifacts.Key words: Pneumatic manipulator; PLC; S7-200;

6、III目 录1 绪论 .11.1 课题背景及研究意义 .11.2 国内外现状 .12 机械手简介 .12.1 机械手的介绍 .12.1.1 机械手的构成 .22.2 机械手控制方式的选择 .22.2.1 PLC 与工业控制计算机和集散控制系统的比较及选型.23 可编程控制器 .33.1 PLC 简介.33.3.1 PLC 的基本结构.33.2 PLC 的工作原理.43.3.3 PLC 的分类.64 系统的控制方案 .74.1 输入/输出信号 .74.1.1 I/0 地址分配.94.2 PLC 类型的选择.114.2.1 S7-200 基本型号和 CPU 的选择.114.3 PLC 外部接线.1

7、25 气动机械手设计 .125.1 机械手的构成 .125.2 气动搬运机械手群结构 .135.3 软件设计 .135.3.1 机械手 1 的控制程序 .145.3.2 机械手 2 的控制程序 .165.3.3 机械手 3 的控制程序 .18IV5.3.4 机械手群的控制程序 .20总结语 .22参考文献 .23致谢 .23武汉科技大学高职毕业设计11 绪论1.1 课题背景及研究意义机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。近年来随着工业自动化的发展机械手逐渐成为一门新兴学科，并得到了较快的发展。机械手广泛地应用与锻压、冲压、锻造、焊接、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业。特别是在笨重、

8、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中，机械手由于其显著的优点而受到特别重视。总之，机械手是提高劳动生产率，改善劳动条件，国内外都十分重视它的应用和发展。由于自动化可以节省大量的人力、物力等，而 PLC 也具有其他控制方式所不具有的特殊优越性，如通用性好、实用性强、硬件配套齐全、编程方法简单易学，因此工业领域中广泛应用 PLC。1.2 国内外现状近几年来，气动技术的应用领域迅速拓宽，尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。电气可编程控制技术（PLC）与气动技术相结合，使整个系统自动化程度更高，控制方式更灵活，性能更加可靠；气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展，对气动技术提出了更多更

9、高的要求；微电子技术的引进，促进了电气比例伺服技术的发展，现代控制理论的发展，负气动技术从开关控制进进闭环比例伺服控制，控制精度不断进步；由于气动脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和本钱低廉等特点，国内外都在大力开发与研究。2 机械手简介2.1 机械手的介绍Mechanical hand 也被称为自动手，Auto hand 能模仿人手和手臂的动作功能，按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。武汉科技大学高职毕业设计22.1.1 机械手的构成机械

10、手简述：机械手的形式是多种多样的，有的较为简单，有的较为复杂，但基本的组成形式是相同的，一般由执行机构、传动系统、控制系统和辅助装置组成。1. 执行机构机械手的执行机构，由手、手腕、手臂、支柱组成。手是抓取机构，用来夹紧和松开工件，与人的手指相仿，能完成人手的类似动作。手腕是连接手指与手臂的元件，可以进行上下、左右和回转动作。简单的机械手可以没有手腕。支柱用来支撑手臂，也可以根据需要做成移动。2. 传动系统执行机构的动作要由传动系统来实现。常用机械手传动系统分机械传动、液压传动、气压传动和电力传动等几种形式。3. 控制系统机械手控制系统的主要作用是控制机械手按一定的程序、方向、位置、速度进行动

11、作，简单的机械手一般不设置专用的控制系统，只采用行程开关、继电器、控制阀及电路便可实现动传动系统的控制，使执行机构按要求进行动作。动作复杂的机械手则要采用可编程控制器、微型计算机进行控制。2.2 机械手控制方式的选择2.2.1 PLC 与工业控制计算机和集散控制系统的比较及选型1. 各自技术发展的起源计算机是为了满足快速大量数据处理要求的设备。硬件结构方面，总线标准化程度高，兼容性强，软件资源丰富，特别是有实时操作系统的支持，故对要求快速、实时性强、模型复杂和计算工作量大的工业对象的控制占有优势。集散系统从工业自动化仪表控制系统发展到以工业控制计算机为中心的集散系统，所以其在模拟量处理、回路调

12、节方面具有一定优势，初期主要用在连续过程控制，侧重回路调节功能。PLC 是由继电器逻辑系统发展而来，主要应用在工序控制上，初期主要是代替继电器控制系统，侧重于开关量顺序控制方面。近年来随着微电子技术、大规模集成电路技术、计算机技术和通信技术等的发展，PLC 在技术和功能上发生了飞跃。在初期逻辑运算的基础上，增加了数值运算、武汉科技大学高职毕业设计3闭环调节等功能，增加了模拟量和 PID 调节等功能模块；运算速度提高，CPU 的能力赶上了工业控制计算机；通信能力的提高发展了多种局部总线和网络(LAN)，因而也可构成为一个集散系统。特别是个人计算机也被吸收到 PLC 系统中。PLC 在过程控制的发

13、展将是一智能变送器和现场总线，暨向下拓展功能，开放总线。2. 相同点在微电子技术发展的背景下，从硬件的角度来看，PLC、工业计算机、集散系统(DCS)之间的差别正在缩小，都将由类似的一些微电子元件、微处理器、大容量半导体存储器和 I/O 模件组成。编程方面也有很多相同点。3. 不同点由于 PLC 和计算机属于两类产品，经过几十年的发展都形成了自身的装置特点和软件工具，实际上它们的区别仍然存在。PLC 用编程器或计算机编程，编程语言是梯形图、功能块图、顺序功能表图和指令表等。集散系统自身或用计算机结构形成组态构成开发系统环境。特别需要提出的是，PLC 与 STD 总线工控机的区别，无论从维修、安

14、装和模件功能都很相似。PLC 更适用于黑模式下运行，但在线运行时若要进行较大的程序修改，其能力略逊于 STD 工控机，但是从开关量控制而言，PLC 的性能优于 STD 工控机。总的来说，在选择控制器时，首先要从工程要求、现场环境和经济性等方面考虑。没有哪种控制器是绝对完善的，也没有哪种产品绝对差，只能说根据不同的环境选择更适用的产品。综上所述，考虑各种情况，本课题选择 PLC 编程。3 可编程控制器3.1 PLC 简介3.3.1 PLC 的基本结构其硬件结构基本上与微型计算机相同。1、 中央处理单元中央处理单元（CPU）是 PLC 控制器的控制。它按照 PLC 控制器系统程序中枢1赋予的功能接

15、收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O武汉科技大学高职毕业设计4以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当 PLC 控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入 I/O 映像区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入 I/O 映像或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将 I/O 映像的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高 PLC 控制器的可靠性，近年来对大型 PLC 还采用双 CPU 构成冗余系统或采

16、用三 CPU 的表决式系统。这样，即使某个 CPU 出现故障，整个系统仍能正常运行。2、存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器；存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。3、电源PLC 控制器的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此 PLC 的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将 PLC 控制器直接连接到交流电网上去。4、程式输入装置负责提供操作者输入、修改、监视程式用作的功能。5、 输入输出回路负责接收外部输入元件信号和负责接收外部输出元件信号。3.2 PLC 的工作

17、原理可编程序控制器有两种基本的工作状态，即运行（RUN）状态与停止（STOP）状态。在运行状态，可编程控制器通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使可编程序控制器的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行，直至可编程序控制器停机或切换到 STOP 工作状态。除了执行用户程序之外，在每次循环过程中，编程序控制器还要完成，内部处理、通信处理等工作，一次循环可分为 5 个阶段。可编程序控制器的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。由于计算机执行指令的速度极高，从外部武汉科技大学高职毕业设计5输入-输出关系来看，处理过程似乎是同时完成的。在

18、内部处理阶段。可编程序控制器检查 CPU 模块内部的硬件是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些别的内部工作。在通信服务阶段，可编程序控制器与别的带微处理器的智能装置通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容。当可编程序控制器处于停止（STOP）状态时，只执行以上的操作。可编程序控制起处于（RUN）状态时，还要完成另外 3 个阶段的操作。在可编程序控制器的存储器中，设置了一片区域用来存放输入信号和输出信号的状态，它们分别称为输入映像寄存器和输出映像寄存器。可编程序控制器梯形图中别的编程元件也有对应的映像存储区，它们统称为元件映像寄存器。在输入处理阶段，可编程序控制器把所有外部输入电路的接

19、通/断开（ON/OFF）状态读入输入寄存器。外接的输入触点电路接通时，对应的输入映像寄存器为“1”状态，梯形图中对应的输入继电器的常开触点接通，常闭触点断开。外接的输入触点电路断开，对应的输入映像寄存器为“0”状态，梯形图中对应的输入继电器的常开触点断开，常闭触点接通。在程序执行阶段，即使外部输入信号的状态发生了变化，输入映像寄存器的状态 也不会随之而变，输入信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的输入处理阶段被读入。可编程序控制器的用户程序由若干条指令组成，指令在存储器中按步序号顺序排列。在没有跳转指令时，CPU 从第一条指令开始，逐条顺序的执行用户程序，直到用户程序结束之处。在执行指令时，从

20、输入映像寄存器或别的元件映像寄存器中将有关编程元件的 0/1 状态读出来，并根据指令的要求执行相应的逻辑运算，运算结果写入到对应的元件映像寄存器中，因此，各编程元件的映像寄存器（输入映像寄存器除外）的内容随着程序的执行而变化。在输出处理阶段，CPU 将输出映像寄存器的 0/1 状态传送到输出锁存器。梯型图某一输出继电器的线圈“通电”时，对应的输出映像寄存器为“1”状态。信号经输出模块隔离 和功率放大后，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈通电，其常开触点闭合，使外部负载通电工作。若梯形图中输出继电器线圈断电对应的输出映像寄存器为“0”状态，在输出处理阶段后，继电器型输出模块中对应的硬件继电

21、器的线圈断电，其常开触点断开，武汉科技大学高职毕业设计6外部负载断电，停止工作。某一编程元件对应的映像寄存器为“1”状态时，称该编程元件为 ON，映像寄存器为“0”状态时，该编程元件为 OFF。扫描周期可编程序控制器在 RUN 工作状态时，执行一次扫描操作所需的时间称为扫描周期，其典型值为 1100ms。指令执行所需的时间与用户程序的长短、指令的种类和 CPU 执行指令的速度有很大的关系。当用户程序较长时，指令执行时间在扫描周期中占相当大的比例。不过严格地来说扫描周期还包括自诊断、通信等。 1. 输入采样阶段在输入采样阶段，PLC 以扫描方式依次读入所有的数据和状态它们存入 I/O 映象区的相

22、应单元内。输入采样结束后，转入用户程序行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入数据和状态发生变化 I/O 映象区的相应单元的数据和状态也不会改变。所以输入如果是脉冲信号，它的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读2. 用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC 的 CPU 总是由上而下，从左到右的顺序扫描梯形图。并对控制线路进行逻辑运算，并以此刷新该逻辑线圈或输出线圈在系统 RAM 存储区中的状态。或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。例如：算术运算、数据处理、数据传达等。3. 输出刷新阶段在输出刷新阶段，CPU 按照 I/O 映象区内对应的数据和状态刷新所

23、有的数据锁存电路，再经输出电路驱动响应的外设。这时才是 PLC 真正的输出。4. 输入/输出滞后时间输入/输出滞后时间又称系统响应时间，是指可编程序控制器的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔，它由输入电路滤波时间、输出电路的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间三部分组成。输入模块的 CPU 滤波电路用来滤除由输入端引入的干扰噪声，消除因外接输入触点动作是产生的抖动引起的不良影响，滤波电路的时间常数决定了输入滤波时间的长短，其典型值为 10ms 左右。3.3.3 PLC 的分类 PLC 按结构分为整体型和模块型两类，以应用环境分为现场安装和控制室安

24、装武汉科技大学高职毕业设计7两类；按 CPU 字长分为 1 位、4 位、8 位、16 位、32 位、64 位等。从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。整体型 PLC 的 I/O 点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型 PLC 提供多种 I/O 卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的 I/O 点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。4 系统的控制方案为了实现对气动搬运机械手群的自动，系统采用 PLC 做控制器。系统的控制2输入开关量为数字信号，直接连接 PLC，PLC 通过中间继电器对电磁阀加以控制。PLC 通过中间继电器对电磁阀加以控制。右

25、旋限位开关停止按钮启动按钮物品检测开关下降限位开关夹放检测开关上升限位开关左旋限位开关P L C 上升电磁阀夹放电磁阀右旋电磁阀左旋电磁阀选择按钮下降电磁阀继电器继电器继电器继电器继电器图 4.1 系统框图4.1 输入/输出信号1、输入信号有数字量输入信号和模拟量输入。输出信号也有数量信号和信号3模拟信号之分。数字输入信号，比如按钮开关，限位开关等。模拟输入信号，一般为电压信号或电流。信号4表 4.1 输入信号名称、电气符号、作用序 号名 称电气符号作 用武汉科技大学高职毕业设计81总启动按钮SB1负责整个系统的启动2总停止按钮SB2负责整个系统的停止3自动/手动按钮SB3负责机械手自动控制和

26、检测的切换4机械手 1 启动按钮SB4负责检测时机械手 1 的启动5机械手 1 停止按钮SB5负责检测时机械手 1 的停止6机械手 2 启动按钮SB6负责检测时机械手 2 的启动7机械手 2 停止按钮SB7负责检测时机械手 2 的停止8机械手 3 启动按钮SB8负责检测时机械手 3 的启动9机械手 3 停止按钮SB9负责检测时机械手 3 的停止10工作台 A 物品检测开关SQ1负责检测工作台 A 是否有物品11工作台 B 物品检测开关SQ2负责检测工作台 B 是否有物品12工作台 C 物品检测开关SQ3负责检测工作台 C 是否有物品13机械手 1 下降限位开关SQ4负责检测机械手 1 到达最低

27、位置14机械手 1 夹紧检测开关SQ5负责机械手 1 夹放物品检测15机械手 1 上升限位开关SQ6负责检测机械手 1 到达最高位置16机械手 1 左旋限位开关SQ7负责检测机械手 1 是否左旋 18017机械手 1 右旋限位开关SQ8负责检测机械手 1 是否右旋 18018机械手 2 下降限位开关SQ9负责检测机械手 2 到达最低位置19机械手 2 夹紧检测开关SQ10负责机械手 2 夹放物品检测20机械手 2 上升限位开关SQ11负责检测机械手 2 到达最高位置21机械手 2 左旋限位开关SQ12负责检测机械手 2 是否左旋 18022机械手 2 右旋限位开关SQ13负责检测机械手 2 是

28、否右旋 18023机械手 3 下降限位开关SQ14负责检测机械手 3 到达最低位置24机械手 3 夹紧检测开关SQ15负责机械手 3 夹放物品检测25机械手 3 上升限位开关SQ16负责检测机械手 3 到达最高位置26机械手 3 左旋限位开关SQ17负责检测机械手 3 是否左旋 18027机械手 3 右旋限位开关SQ18负责检测机械手 3 是否右旋 1802、模拟输入信号，一般为电压信号或电流信号，数字输出信号，一般用来控制执行元件，比如气缸的电磁阀，电动机的交流接触器等。武汉科技大学高职毕业设计9表 4.2 输出信号名称、电气符号、作用序 号名 称电气符号作 用1机械手 1 下降电磁阀KA1

29、负责机械手 1 的下降2 机械手 1 夹放电磁阀KA2负责机械手 1 的夹放物品3机械手 1 上升电磁阀KA3负责机械手 1 的上升4机械手 1 左旋电磁阀KA4负责机械手 1 的左旋5机械手 1 右旋电磁阀KA5负责机械手 1 的右旋6 机械手 2 下降电磁阀KA6负责机械手 2 的下降7机械手 2 夹放电磁阀KA7负责机械手 2 的夹放物品8机械手 2 上升电磁阀KA8负责机械手 2 的上升9机械手 2 左旋电磁阀KA9负责机械手 2 的左旋10机械手 2 右旋电磁阀KA10负责机械手 2 的右旋11机械手 3 下降电磁阀KA11负责机械手 3 的下降12机械手 3 夹放电磁阀KA12负责

30、机械手 3 的夹放物品13机械手 3 上升电磁阀KA13负责机械手 3 的上升14机械手 3 左旋电磁阀KA14负责机械手 3 的左旋15机械手 3 右旋电磁阀KA15负责机械手 3 的右旋4.1.1 I/0 地址分配机械手输入信号有 27 个，输出信号有 15 个，建立 I/O 地址分。配表5表 4.3 输入信号地址分配表序 号名 称 地址编码1SB1I0.02SB2I0.13SB3I0.24SB4I0.35SB5I0.46SB6I0.57SB7I0.6武汉科技大学高职毕业设计108SB8I1.09SB9I1.110SQ1I0.711SQ2I1.212SQ3I1.313SQ4I2.014SQ

31、5I2.115SQ6I2.216SQ7I2.317SQ8I2.418SQ9I2.519SQ10I2.620SQ11I2.721SQ12I3.022SQ13I3.123SQ14I3.224SQ15I3.325SQ16I3.426SQ17I3.527SQ18I3.6表 4.4 输出信号地址分配表序 号名 称地址编码1KA1Q0.02KA2Q0.13KA3Q0.24KA4Q0.35KA5Q0.46KA6Q0.57KA7Q0.68KA8Q0.7武汉科技大学高职毕业设计119KA9Q1.010KA10Q1.111KA11Q2.012KA12Q2.113KA13Q2.214KA14Q2.315KA15Q2

32、.4表 4.5 通用辅助继电器地址分配表序 号名 称地 址1自动方式M0.02手动方式M0.13机械手 1 动作中M0.24机械手 2 动作中 M0.35机械手 3 动作中M0.46系统停止M0.54.2 PLC 类型的选择PLC 有很多类型，如：日本三菱公司 MITSBISHI、日本的立石公司 OMRON 类型6C 系列、德国的西门子 SIMATIC S7 系列、松下电工 EP 系列。本文选择的是西门子的 SIMATIC S7 系列微型的 PLC 中的 S7-200。4.2.1 S7-200 基本型号和 CPU 的选择S7-200 系列的 PLC 有 4 个不同的基本型号，8 个不同的 CP

33、U。这次设计一共有输入信号 27 点，输出信号 15 点，共计 32。点7因此选择 CPU224，CPU224 具有 14 点输入/10 点输出，I/O 点数共计 24 点，有7 个扩展模块，有内置时钟等优点。由于 CPU224 输入信号只有 14 点，所有需要两个扩展 8 点 DC 输入 EM221，用于数字开关量的输入。一个扩展 8 点继电器输出EM222，用于继电器的输出。4.3 PLC 外部接线总启动按钮 SB1，总停止按钮 SB2，自动/手动选择按钮 SB3，机械手 1 启动按武汉科技大学高职毕业设计12钮 SB4，机械手 1 停止按钮 SB5，机械手 2 启动按钮 SB6，机械手

34、2 停止按钮 SB7，工作台 A 物品检测开关 SQ1，分别连接到 CPU224 的 I0.0I0.7。机械手 3 启动按钮SB8，机械手 3 停止按钮 SB9，工作台 B 物品检测开关 SQ2，工作台 C 物品检测开关SQ3，分别连接到 CPU224 的 I1.0I1.3。机械手 1 下降电磁阀的中间继电器 KA 1，机械手 1 夹放电磁阀的中间继电器KA2，机械手 1 上升电磁阀的中间继电器 KA3，机械手 1 左旋电磁阀的中间继电器KA4， ，分别连接到 CPU224 的 Q0.0Q0.3。机械手 1 右旋电磁阀的中间继电器 KA5，机械手 2 下降电磁阀的中间继电器 KA6，机械手 2

35、 夹放电磁阀的中间继电器 KA7，分别连接到 CPU224 的 Q0.4Q0.6。机械手 2 上升电磁阀的中间继电器 KA8，机械手 2左旋电磁阀的中间继电器 KA9，机械手 2 右旋电磁阀的中间继电器 KA910，分别连接到 CPU224 的 Q0.7Q1.1。图 4.1 CPU224 外部接线5 气动机械手设计5.1 机械手的构成机械手：机械手的形式是多种多样的，有的较为简单，有的较为复杂，简述8但基本的组成形式是相同的，一般由执行机构、传动系统、控制系统和辅助装置组成。1. 执行机构机械手的执行机构，由手、手腕、手臂、支柱组成。手是抓取机构，用来夹紧和松开工件，与人的手指相仿，能完成人手

36、的类似动作。手腕是连接手指与手臂的12345678ABCD87654321DCBATitleNum berRevisionSize D Date:19-Jun-2007Sheet of File:I:图gaohongtao.ddbDrawn By:KA6 KA7KA8 KA9 KA10KA1 KA2 KA3 KA4KA5SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB7SB8SB9SQ1SQ2SQ3AC +AC +AC +AC220V11L0.00.10.20.30.40.50.60.71.01.10.00.10.20.30.40.50.60.71.01.11.21.3CPU2241.41.52L3L

37、L L1NML+1M2M武汉科技大学高职毕业设计13元件，可以进行上下、左右和回转动作。简单的机械手可以没有手腕。支柱用来支撑手臂，也可以根据需要做成移动。2. 传动系统执行机构的动作要由传动系统来实现。常用机械手传动系统分机械传动、液压传动、气压传动和电力传动等几种形式。3. 控制系统机械手控制系统的主要作用是控制机械手按一定的程序、方向、位置、速度进行动作，简单的机械手一般不设置专用的控制系统，只采用行程开关、继电器、控制阀及电路便可实现动传动系统的控制，使执行机构按要求进行动作。动作复杂的机械手则要采用可编程控制器、微型计算机进行控制。5.2 气动搬运机械手群结构论文的控制对象是由三个机

38、械手组成的机械。其结构如图 3.1 所示。手群9图 5.1 机械手群结构三个机械手、三个工作台和三个红外检测器固定在一个大型的基座上。每个机械手的手部正下方都有工作台，用于放置物品。在每个机械手的基座和工作台之间都有一个红外检测器，用于检测工作台上是否有物品。机械手把物品从右面的工作台上移到左面的工作台上。5.3 软件设计5.3.1 机械手 1 的控制程序当 I2.2=1，上升限位开关；且 I2.4=1，右旋限位开关闭合；且闭合10Q0.2=0，上升电磁阀断开；且 Q0.3=0，左旋电磁阀断开，则 Q0.0=1，下降电磁阀闭机械手 1机械手 2机械手 3工作台 A工作台 B工作台 C红外检测红

39、外检测红外检测武汉科技大学高职毕业设计14合；并且 M0.2=1，辅助继电器。当 Q0.0=1，下降电磁阀闭合；且 I2.4=1，右旋限位开关闭合；且 I2.0=1，下降限位开关闭合，则 Q0.0=0，下降电磁阀断开，并且 Q0.1=1，夹放电磁阀闭合。当 Q0.1=1，夹放电磁阀闭合；且 I2.4=1，右旋限位开关闭合；且 I2.0=1，下降限位开关闭合；Q0.2=0，上升电磁阀断开，则定时器 T53 启动定时。当 53=1，定时时间到；且 I2.4=1，右旋限位开关闭合；且 I2.0=1，下降限位开关闭合；Q0.0=0，下降电磁阀断开，则 Q0.2=1，上升电磁阀闭合。当 Q0.2=1，上

40、升电磁阀闭合；且 I2.4=1，右旋限位开关闭合；I2.2=1，上升限位开关闭合，则 Q0.2=0，上升电磁阀断开，并且 Q0.4=0，右旋电磁阀断开，则Q0.3=1，左旋电磁阀闭合。当 Q0.3=1，左旋电磁阀闭合；且 I2.2=1，上升限位开关闭合；且 I2.3=1，左旋限位开关闭合，则 Q0.3=0，左旋电磁阀断开，并且 Q0.2=0，上升电磁阀断开，则Q0.0=1，下降电磁阀闭合。当 Q0.0=1，下降电磁阀闭合；且 I2.3=1，左旋限位开关闭合；且 I2.0=1，下降限位开关闭合，则 Q0.0=0，下降电磁阀断开，并且 Q0.1=0，夹放电磁阀断开。当 Q0.1=0，夹放电磁阀断开

41、；且 I2.3=1，左旋限位开关闭合；且 I2.0=1，下降限位开关闭合；Q0.2=0，上升电磁阀断开，则定时器 T54 启动定时。当 T54=1，定时时间到；且 I2.3=1，左旋限位开关闭合；且 I2.0=1，下降限位开关闭合；Q0.0=0，下降电磁阀断开，则 Q0.2=1，上升电磁阀闭合。当 Q0.2=1，上升电磁阀闭合；且 I2.3=1，左旋限位开关闭合；I2.2=1，上升限位开关闭合，则 Q0.2=0，上升电磁阀断开，并且 Q0.3=0，左旋电磁阀断开，则Q0.4=1，右旋电磁阀闭合。当 Q0.4=1，右旋电磁阀闭合；且 I2.2=1，上升限位开关闭合；且 I2.4=1，右旋限位开关

42、闭合，则 Q0.4=0，右旋电磁阀断开，并且 M0.2=0，辅助继电器。武汉科技大学高职毕业设计15图 2 机械手 1 梯形图5.3.2 机械手 2 的控制程序当 I2.7=1，上升限位开关闭合；且 I3.1=1，右旋限位开关闭合；且 Q0.7=0，上升电磁阀断开；且 Q1.0=0，左旋电磁阀断开，则 Q0.5=1，下降电磁阀闭合；并且M0.3=1，辅助继电器。武汉科技大学高职毕业设计16当 Q0.5=1，下降电磁阀闭合；且 I3.1=1，右旋限位开关闭合；且 I2.5=1，下降限位开关闭合，则 Q0.5=0，下降电磁阀断开，并且 Q0.6=1，夹放电磁阀闭合。当 Q0.6=1，夹放电磁阀闭合

43、；且 I3.1=1，右旋限位开关闭合；且 I2.5=1，下降限位开关闭合；Q0.7=0，上升电磁阀断开，则定时器 T55 启动定时。当 55=1，定时时间到；且 I3.1=1，右旋限位开关闭合；且 I2.5=1，下降限位开关闭合；Q0.5=0，下降电磁阀断开，则 Q0.7=1，上升电磁阀闭合。当 Q0.7=1，上升电磁阀闭合；且 I3.1=1，右旋限位开关闭合；I2.7=1，上升限位开关闭合，则 Q0.7=0，上升电磁阀断开，并且 Q1.1=0，右旋电磁阀断开，则Q1.0=1，左旋电磁阀闭合。当 Q1.0=1，左旋电磁阀闭合；且 I2.7=1，上升限位开关闭合；且 I3.0=1，左旋限位开关闭

44、合） ，则 Q1.0=0，左旋电磁阀断开，并且 Q0.7=0，上升电磁阀断开，则 Q0.5=1，下降电磁阀闭合。当 Q0.5=1，下降电磁阀闭合；且 I3.0=1，左旋限位开关闭合；且 I2.5=1，下降限位开关闭合，则 Q0.5=0，下降电磁阀断开，并且 Q0.6=0，夹放电磁阀断开。当 Q0.6=0，夹放电磁阀断开；且 I3.0=1，左旋限位开关闭合；且 I2.5=1，下降限位开关闭合；Q0.7=0，上升电磁阀断开，则定时器 T56 启动定时。T56=1，定时时间到；且 I3.0=1，左旋限位开关闭合；且 I2.5=1，下降限位开关闭合；Q0.5=0，下降电磁阀断开，则 Q0.7=1，上升

45、电磁阀闭合。 当 Q0.7=1，上升电磁阀闭合；且 I3.0=1，左旋限位开关闭合；I2.7=1，上升限位开关闭合） ，则 Q0.7=0，上升电磁阀断开，并且 Q1.0=0，左旋电磁阀断开，则Q1.1=1，右旋电磁阀闭合。当 Q1.1=1，右旋电磁阀闭合；且 I2.7=1，上升限位开关闭合；且 I3.1=1，右旋限位开关闭合，则 Q1.1=0，右旋电磁阀断开，并且 M0.3=0，辅助继电器。武汉科技大学高职毕业设计17图 3 机械手 2 的梯形图5.3.3 机械手 3 的控制程序当 I3.4=1，上升限位开关闭合；且 I3.6=1，右旋限位开关闭合；且 Q2.2=0，上升电磁阀断开；且 Q2.3=0，左旋电磁阀断开，则 Q2