plc的气动机械手设计及仿真调试(附件)【字数：7874】
机械手是工业生产中的重要辅助装置，因其显著优点在自动化生产中得到广泛的应用，成为近年来的研究热点之一。本文就是基于PLC的气动机械手设计仿真。首先介绍了机械手的设计方案，包括对机械手控制要求、机械手的基本结构的分析，重点分析了气动系统控制元件和PLC技术原理，为后文分析打下了基础。其次对机械手器件进行了选型分析，并运用ADAMS仿真软件对气动机械手进行建模与仿真分析。然后对机械手硬件系统进行了设计，包括硬件基本架构及设计原则以及I/O分配和外部接线图的设计。最后对PLC控制系统进行了设计与测试，包括控制系统软件的设计，重点分析了SFC手动流程图的设计和气动手总体SFC流程图的设计。设计了控制系统梯形图程序中的手动梯形和自动梯形图程序以及PLC程序软件的手动程序仿真测试和自动程序仿真测试。
目录
引言 1
一、机械手设计方案 2
（一）机械手控制要求 2
（二）机械手的基本结构 3
二、机械手器件选型及运动仿真 5
（一）机械手器件选型 5
（二）机械手运动仿真 6
三、机械手硬件设计 9
（一）PLC硬件基本结构 9
（二）PLC的硬件设计原则 10
（三）I/O分配和外部接线图 10
四、PLC控制系统设计与测试 12
（一）控制系统软件设计 12
（二） PLC控制系统梯形图程序 13
（三）PLC程序软件仿真测试 17
总结 23
致谢 24
参考文献 25
引言
随着我国工业的迅速发展及自动化水平的提高，各种自动化的设备应用是越来越广泛，其中机械手就是在此背景下应运而生。机械手在工业化生产过程中的应运，在一定程度上解放了人们的双手，特别是在一些非常危险的行业中的应用，如在有毒的化工生产中。在机床行业中机械手的应用也极为广泛，上下料是重复性很高而且是不容易做的工作，机械手可以实现上下料重复性的工作，大大提高了生产效率和降低了人工成本。
综上所述，机械手在工业化中的应用，一方面降低了在生产过程中的危险性的操作，提高了安全性，另一方面代替了很多重复性的操作，极大的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
提高了生产效率，有效的促进了我国工业自动化的发展。
机械手的驱动方式一共有四种，包括气压传动、机械传动、液压传动和电气传动。其中气压传动应用最为广泛，因其使用方便、高效，并且具有无污染、易于控制等特点。同时气压传动相对于其他形式，成本较低，所以其发展迅速，成为近年来我国乃至世界的重点研究对象，因此对这一领域的研究具有十分重要的意义。
我国对于机械手的研究相对来说比较成熟，从上世界末距今已经有了20多年的应用研究经验。课题研究基于PLC的气动机械手是工业化生产中重要的辅助装置，可以按照程序设计完成工业生产过程中如零件配送、上下料等重复性工作，对于气动机械手领域具有一定的实际参考意义。
对于机械手最早研究的是美国，其研究起源于20世纪40年代末。于上个世纪60年代末，美国研制出了第一台机械手，该机械手主要是在机体上加了一个回转的长臂。之后经过几年的发展和研究，美国某机械制造公司又推出了一台数控机械手，该机械手主要采用的是液压驱动方式，名字叫做Unimate，为后来机械手的参考提供了参考。
随后该公司于上个世纪70年代又推出了一款名叫VERSATRAN的机械手，该机械手最大的亮点是能够实现轨迹的控制。1982年，美国Utah大学工程训练中心开发了一款机械手，该机械手外形很像人类手指。
日本对于机械手的研究比美国稍晚，但是其发展速度和应用范围最为广泛，其增长速度每年达到60%左右。同时日本对于机械手研究也很前沿，除了应用在工业层面外，最近几年日本还研发出了机械手臂。
我国对于机械手的研究始于上个世纪70年代，在世界上也处于领先地位，机械手作为高端智能制造代表之一，是推动中国产业转型升级的有力武器。相信在不久的将来，随着我国综合国力的提升，国产机械手将会运用于世界各地。
一、机械手设计方案
（一）机械手控制要求
机械手控制方式通常包括两种：手动操作与自动控制。机械手的手动操作作为设备维修、调试过程中使用的功能，是机械手控制设计中不可少的一环。自动控制这一方式是机械手控制的主体，以PLC控制器为基本，按照事先编写、设定的PLC程序运行，从而实现控制。其中，自动控制包括全自动与单周期控制，全自动控制可通过急停按钮停止执行，单周期控制表示一次周期任务完成后会自动停止，须重新启动方能开始下一次任务。
1、机械手的自动控制流程图如下图11所示：
图11 自动控制流程图
图11示原位为摆动气缸位于右侧、水平、垂直活塞杆均处于后退状态，工件未抓取。
摆动缸左摆：启动控制，机械手左摆至触碰极限检测点时停止动作，然后接通水平气缸电磁阀线圈；
水平气缸出动：水平气缸伸长至触碰水平位移极限检测点时停止动作，然后接通垂直气缸电磁阀线圈以下降；
垂直气缸出动：垂直气缸伸长至触碰水平位移极限检测点时停止动作，然后接通吸持电磁阀线圈；
吸持工件：工件吸持到位后，压力继电器触点闭合以保持工件吸持稳定，下一步接通垂直气缸以上升；
垂直气缸退回：机械手吸持工件上升至极限检测点停止动作，之后接通水平气缸；
水平气缸退回：当机械手上升复位后，水平气缸活塞杆退回至极限检测点，然后接通摆动气缸电磁阀线圈；
摆动缸摆回原位：摆动气缸继水平气缸复位后右转至定位点，下一步连接水平气缸电磁阀线圈以出动移动工件；
水平气缸出动：摆动操作完成后，水平气缸活塞杆出动至定位检测点，下一步接通垂直气缸电磁阀线圈以出动移动工件；
垂直气缸出动：水平位移动作完成后，垂直气缸活塞出动至定位监测点；
放松工件：定位移动完成后，放下工件；
垂直气缸、水平气缸退回：工件到位后，退回水平、垂直气缸以复位等待下一次指令。
2、机械手控制的手动操作： 通过设备按钮，人工操作使机械手完成位移、工件取放等动作，通常在设备调试、维修中使用。
目录
引言 1
一、机械手设计方案 2
（一）机械手控制要求 2
（二）机械手的基本结构 3
二、机械手器件选型及运动仿真 5
（一）机械手器件选型 5
（二）机械手运动仿真 6
三、机械手硬件设计 9
（一）PLC硬件基本结构 9
（二）PLC的硬件设计原则 10
（三）I/O分配和外部接线图 10
四、PLC控制系统设计与测试 12
（一）控制系统软件设计 12
（二） PLC控制系统梯形图程序 13
（三）PLC程序软件仿真测试 17
总结 23
致谢 24
参考文献 25
引言
随着我国工业的迅速发展及自动化水平的提高，各种自动化的设备应用是越来越广泛，其中机械手就是在此背景下应运而生。机械手在工业化生产过程中的应运，在一定程度上解放了人们的双手，特别是在一些非常危险的行业中的应用，如在有毒的化工生产中。在机床行业中机械手的应用也极为广泛，上下料是重复性很高而且是不容易做的工作，机械手可以实现上下料重复性的工作，大大提高了生产效率和降低了人工成本。
综上所述，机械手在工业化中的应用，一方面降低了在生产过程中的危险性的操作，提高了安全性，另一方面代替了很多重复性的操作，极大的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
提高了生产效率，有效的促进了我国工业自动化的发展。
机械手的驱动方式一共有四种，包括气压传动、机械传动、液压传动和电气传动。其中气压传动应用最为广泛，因其使用方便、高效，并且具有无污染、易于控制等特点。同时气压传动相对于其他形式，成本较低，所以其发展迅速，成为近年来我国乃至世界的重点研究对象，因此对这一领域的研究具有十分重要的意义。
我国对于机械手的研究相对来说比较成熟，从上世界末距今已经有了20多年的应用研究经验。课题研究基于PLC的气动机械手是工业化生产中重要的辅助装置，可以按照程序设计完成工业生产过程中如零件配送、上下料等重复性工作，对于气动机械手领域具有一定的实际参考意义。
对于机械手最早研究的是美国，其研究起源于20世纪40年代末。于上个世纪60年代末，美国研制出了第一台机械手，该机械手主要是在机体上加了一个回转的长臂。之后经过几年的发展和研究，美国某机械制造公司又推出了一台数控机械手，该机械手主要采用的是液压驱动方式，名字叫做Unimate，为后来机械手的参考提供了参考。
随后该公司于上个世纪70年代又推出了一款名叫VERSATRAN的机械手，该机械手最大的亮点是能够实现轨迹的控制。1982年，美国Utah大学工程训练中心开发了一款机械手，该机械手外形很像人类手指。
日本对于机械手的研究比美国稍晚，但是其发展速度和应用范围最为广泛，其增长速度每年达到60%左右。同时日本对于机械手研究也很前沿，除了应用在工业层面外，最近几年日本还研发出了机械手臂。
我国对于机械手的研究始于上个世纪70年代，在世界上也处于领先地位，机械手作为高端智能制造代表之一，是推动中国产业转型升级的有力武器。相信在不久的将来，随着我国综合国力的提升，国产机械手将会运用于世界各地。
一、机械手设计方案
（一）机械手控制要求
机械手控制方式通常包括两种：手动操作与自动控制。机械手的手动操作作为设备维修、调试过程中使用的功能，是机械手控制设计中不可少的一环。自动控制这一方式是机械手控制的主体，以PLC控制器为基本，按照事先编写、设定的PLC程序运行，从而实现控制。其中，自动控制包括全自动与单周期控制，全自动控制可通过急停按钮停止执行，单周期控制表示一次周期任务完成后会自动停止，须重新启动方能开始下一次任务。
1、机械手的自动控制流程图如下图11所示：
图11 自动控制流程图
图11示原位为摆动气缸位于右侧、水平、垂直活塞杆均处于后退状态，工件未抓取。
摆动缸左摆：启动控制，机械手左摆至触碰极限检测点时停止动作，然后接通水平气缸电磁阀线圈；
水平气缸出动：水平气缸伸长至触碰水平位移极限检测点时停止动作，然后接通垂直气缸电磁阀线圈以下降；
垂直气缸出动：垂直气缸伸长至触碰水平位移极限检测点时停止动作，然后接通吸持电磁阀线圈；
吸持工件：工件吸持到位后，压力继电器触点闭合以保持工件吸持稳定，下一步接通垂直气缸以上升；
垂直气缸退回：机械手吸持工件上升至极限检测点停止动作，之后接通水平气缸；
水平气缸退回：当机械手上升复位后，水平气缸活塞杆退回至极限检测点，然后接通摆动气缸电磁阀线圈；
摆动缸摆回原位：摆动气缸继水平气缸复位后右转至定位点，下一步连接水平气缸电磁阀线圈以出动移动工件；
水平气缸出动：摆动操作完成后，水平气缸活塞杆出动至定位检测点，下一步接通垂直气缸电磁阀线圈以出动移动工件；
垂直气缸出动：水平位移动作完成后，垂直气缸活塞出动至定位监测点；
放松工件：定位移动完成后，放下工件；
垂直气缸、水平气缸退回：工件到位后，退回水平、垂直气缸以复位等待下一次指令。
2、机械手控制的手动操作： 通过设备按钮，人工操作使机械手完成位移、工件取放等动作，通常在设备调试、维修中使用。
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