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PLC搬运机械手课程设计

泰然健康网
2025-08-29 03:35

1、第1章概述1.1搬运机械手概述图1.1是搬运机械手工作示意图。该机械手的任务是将传送带A上的物品搬运到传送带B。为使动作准确，安装了限位开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5。分别对机械手进行抓紧、左旋、右旋、上升、下降等行程的检测，并给出动作到位的检测信号。另外还安装了光电开关SP。负责检测传送带A上的物品是否到位。此外，还设置了起动按钮SB1和停止按钮SB2，分别用以启动和停止机械手的动作。图1.1 搬运机械手工作示意图传送带A、B由电动机M1、M2拖动，M1、M2分别由接触器KM1、KM2控制，机械手的上、下、左、右、抓、放等动作由液压系统驱动，并分别由6个电磁阀YV1YV6来控

2、制。1.2搬运机械手运动过程根据对机械手的工艺过程及控制要求分析，机械手的动作过程如图1.2所示：图1.2机械手动作过程1.3设计要求传送带B处于连续运行状态，不用PC控制。机械手和传送带A要求按照一定的顺序动作，其步序图如图1.3所示。启动时，机械手按照步序图的工步顺序动作；停止时，机械手停止在现行工步上。重新启动时机械手从停止前一瞬间的动作继续进行；PLC断电时的要求与停止时的要求一致。要求搬运机械手控制系统具有手动、单周期和连续循环三种工作方式。1.4设计任务 1.设计和绘制电气控制原理图或PC I/O接线图、功能表图和梯形图，编写指令程序清单。 2.选择电气元件，编制电气元件明

3、细表。 3.设计操作面板电器元件布置图。 4.上机调试程序。 5.编写设计说明书。图1.3搬运机械手动作步序图23第2章控制方案论证机械手电气控制系统，除了有多工步特点之外，还要求有单周（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。搬运机械手的设计有许多了设计方案，有继电器控制、单片机控制、PLC控制等。2.1继电器控制方案继电器是根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，实现自动控制和保护电力

4、装置的自动电器。此控制系统可利用四个传统继电器作为限位开关，并加上辅助电路以实现机械手的功能。但是由于传统继电器触点接触不良容易出现故障，并且接线复杂抗干扰能力差，难以实现模块化和智能化，性价比较低。所以这种控制方式已经逐渐被淘汰，显然此控制系统不能选用此方案。2.2单片机控制方案单片机具有集成度高、功能强、可靠性高、体积小等特点，单片机最早是以嵌入式微控制器的面貌出现的，是嵌入式系统中，是应用最多的核心器件，但由单片机设计的系统都有一个共性就是抗干扰性差,因为机械手一般都用在干扰源比较多、情况比较复杂的工业现场,所以由单片机设计的系统很难保证长期稳定的工作。所以不宜选用此方案。2.3PLC

5、控制方案此控制系统利用PLC可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型PLC的体积相当于几个继电器大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的确1/2-1/10。 PLC的配线比继电器控制系统的配线要少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少大量的安装接线工时，可以减少大量费用。 PLC的高可靠性、丰富的I/O接口模块PLC针对不同的工业现场信号、编程简单易学、安装简单，维修方便。PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与P

6、LC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。所以选用PLC实现对机械手的控制为最佳方案，本次设计就选用此方案进行设计。第3章控制系统硬件设计3.1电动机控制线路设计3.1.1电动机控制线路电器元件选择表3-1电动机控制线路元件明细表序号名称符号数量型号主要基础参数备注1选择开关 KA 1 LA18-66X 常开常闭触点各2对切换3种工作方式2光电开关SP1LLS-30 工作电压DC12-30V响应时间小于1ms 检

7、测A上有无物体3三相异步电动机M1、M22Y132S2-2额定功：7.5KW 电压：380V 电流：15A 控制传送带的动作4按钮SB1- SB3 3LA10-2H常开常闭触点各2对启动、预停、急停5行程开关SQ1- SQ5 5JLXK1-211 常开常闭触点各1对6个动作限位检测6电磁阀YV1-YV6 6DSG-02-2B2 二位四通阀驱动执行6个动作7按钮SB4- SB10 7 LA10-1K 常开常闭触点各1对手动控制6个动作3.1.2电动控制线路原理图. 根据传送带A，B的运行要求设计其主电路图如3-1 a）：图3-1 a）主电路传送带A是由PLC 控制系统控制，控制电路如图3-2

8、，根据传送带B的运行要求设计其控制电路如图3-1 b):图3-1b) 控制电路3.2PLC控制系统设计3.2.1PLC控制系统选元件在机械手设计中选择可编程控制器CPU224CN 是数字量I/O口14输入10输出和数字量扩展模块EM2231CN，8输入DC24V/4，数字量I/O口8输入。3.2.2PLC控制系统I/O接线图图3-2 PLC交流主机模块+直流扩展模块的外部接线图第4章控制系统软件设计4.1软件设计的总体规划根据PLC的I/O接线图和机械手动作要求，设计软件部分的主程序、公用子程序、手动子程、单周/连续自动子程序的梯形图。图4-1主程序4.2手动程序设计图4-2手动程序4.

9、3单周（连续）循环程序设计4.3.1单周（连续）循环程序顺序功能图机械手按照步序图的工步顺序动作，画出机械手的工作循环图，再画顺序功能图。机械手自动控制系统具有单周期和连续循环两种工作方式。图4-3单周/连续循环自动工作循环图4-4单周/连续循环自动功能顺序图4.3.2单周（连续）循环程序设计自动单周/连续循环梯形图设计如下(a）、（b）、（c）、（d）四部分：图4-5 单周/连续循环自动子程序图4.4公用程序设计图4-6公用程序第5章控制系统调试5.1公用程序调试公用程序中有初始位、预停、急停、初始位的判断。当按下I1.0、I1.2、I0.7、初始位的启动。同时可以判断是否在初始位，而

10、操作下一步。如图5-1：图5-1 公用程序调试图5.2手动程序调试按下I0.0，主程序中启动了手动子程序，可以操作手动程序。按下I2.0，机械手下降，如图5-2 b）。当下行到下限位时，机械手停止下降，如图5-2a）。图5-2 a）图5-2 b）可以依次操作其余的动作，下降、传送带A运行、抓紧、上升、右旋、下降、松开、上升、左旋、完成一个周期的操作。5.3自动单周（连续）循环程序调试当机械手处于原位时，按下I0.2选择连续循环，按启动I0.3接通，驱动下降YV2(Q0.1),（如图5-3）,当到达下限位使行程开关SQ5(I1.3)接通，而上限位SQ4(I1.2)自动复位，传送带A运行KM1

11、(Q0.6)，SP光电开关驱动，KM1停止，手爪抓紧YV5（Q0.4）,驱动手抓限位开关SQ1(I0.6)接通，机械手上行YV1(Q0.0)，当上升到达最高位，上限位开关SQ4(I1.2)接通，机械手右旋YV4(Q0.3)，移到最右位，右限位SQ3(I1.1)接通，机械手下降YV2，下降到最低位，下限位SQ5接通，机械手放松YV6(Q0.5)，T37接通，同时C0计数一次，延时1秒，延时时间到，机械手上升YV1，上升到最高位，上限位SQ4接通，机械手左旋YV4(Q0.2),当旋转到最左时，使SQ2(I1.0)接通，返回初始状态，再开始第二次循环动作，连续循环到C0计数100，才跳出循环。图5

12、-3连续循环下行图当机械手处于原位时，选择I0.1机械手进行单周循环，而单周循环与连续循环的区别自在与，当机械手依次完成下降、传，送带A运行、抓紧、上升、右旋、下降、松开、上升、左旋动作后，通过预停（M2.1）,停在初始位。结束语搬运机械手控制系统设计有手动、自动单周循环、自动连续循环功能。在工作系统中有启动、预停、急停功能，按下预停后，机械手运行完一个周期后自动返回原初始位，急停是方便故障检查，排除故障后可以接着停止前的运作运行。单周循环的控制方式灵活，连续循环的控制方式准确，可靠性高。手动操作便于维修，安全，操作简单。我们提出了自己的一些看法,可以有效地提高系统的准确度,对PLC读、写,事

13、件响应等通信时间可进行精确的控制,取得了良好的效果.。使用该机械手代替人工搬运工件，既安全，又准确，提高了劳动生产率，保证了工件的质量，降低了工人的劳动强度，具有较好的经济效益和社会效益。参考文献1廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用M.重庆:重庆大学出版社2万太福.可编程序控制器及其应用M. 重庆：重庆大学出版社3刘祖润.毕业设计指导.北京：机械工业出版社4谢桂林.电力拖动与控制. 北京：中国矿业大学出版社5工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册. 北京：水利电力出版社致谢两周紧张充实的课程设计就要结束了，回想起以往的美好时光，此时感慨万千，首先感谢指导教师赖老师在课程设

14、计中对我的帮助，鼓励和精心指导，赖老师治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄廓，关键是指导有方严格我们要求，为我营造了一种良好的精神氛围。不仅我的思想观念焕然一新，也改善了我的思考方式，其严以律己，宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力，令我如沐春风，倍感温馨。一股暖意细水长流，源自内心而又沐润全身，微言寸语岂能祥诉感激之情，只好铭记心中，唯有虔诚的祝福老师合家欢乐，一生平安。同时，也将祝福送给每一位帮助我的师长。同时感谢我的同学在我的课程设计过程其中对我莫大的鼓励。谢谢你们，我所有的老师与同学。最后衷心的祝愿你们工作顺利、家庭幸福、身体健康！附录电气信息学院课程设计评分表项目评价优良中及格差设计方案合理性与创造性（10%）