行走上下料机械手导轨设计机电控制
摘 要本文首先对机械手以及立体仓库控制系统做了简要概述，然后介绍了立体仓库在国内外发展情况及未来发展趋势。本毕业设计课题主要在于机械手在立体仓库搬运货物的运动控制的设计，通过使用西门子S7-200系列PLC来完成立体仓库机械手运动的设计，并按照按照毕业设计要求，完成了故障报警，碰撞保护设计，完善了整个立体仓库的控制。最后叙述了在控制过程中涉及到的元器件的选型及其参数。
目录
1 绪论 1
1.1课题设计的背景 1
1.2课题设计的内容 2
1.3课题设计的目的和意义 3
1.4小结 3
2 控制方案的确定 4
2.1立体仓库的介绍 4
2.2立体仓库的功能 5
2.3立体仓库的参数 6
2.4选择PLC控制的优点 6
2.5系统设计的基本步骤 7
3 电器元件的选择和系统 9
3.1控制系统的设计 9
3.2PLC的选型 9
3.2.1PLC的基本结构 12
3.2.2PLC的特点 13
3.2.3控制功能的选择 13
3.2.4PLC的选择 14
3.3传感器的选择 15
3.4微动开关的选择 17
3.5触摸屏的选择 17
3.6PLC的IO输入输出分配表 18
3.7电气原理图的设计 23
3.8小结 24
4 系统软件的设计 25
4.1编程语言的介绍 25
4.2系统流程图 25
4.3程序的设计 26
结束语 32
参考文献 33
致谢 34
1 绪论
1.1课题设计的背景
工业机械手是机器人的一个小的分类，他是最近几年才发展起来的一个新兴产品。工业机械手能够完成很多的想象中的工作动作，而且在维护和运用上来说很方便，很有智能感，能被人们很快的适应。工业机械手被现在的很广泛的使用与很多的产业，例如自动化生产线中，它的技术已经成为现代化的高科技，生活中的各行各业都离不开它。因为他
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
能够在不同的恶劣的环境中完成出色的任务，不像人那样需要休息，能不停的工作，不知道疲倦，不怕危险，力量大，所以它不管在现在还是将来有很大的发展前途。自动化的机器人在现在越来越受人们的重视和欢迎，已经运用到很多的行业。自动化机械手是能够根据需要抓取的货物的重量而选择抓取合适的货物具有高智能的，通过不同的自由度，例如：上下，左右，旋转。从而在不同的环境下来抓取货物，输送货物。而自动化立体仓库自第二次世界大战后兴起，通过和机械手，计算机控制计算的配合下完成的。在现代越来越受到人们的重视，得到很多的人开发和研究，飞快的发展。
而我国从2003年就已经拥有了200所自动化立体仓库。自动化立体仓库拥有的高智能，高计算，更方便管理的优点。在很多需要自动化的产业，公司中起到了很重要的角色，它的自动化的管理变成了存取货物的攻坚技术。
自动化立体仓库是由：机械手，货物仓库，导轨三部分组成的。拥有强大的通讯系统，自动系统，计算机监控系统。通过这些能智能控制货物的进出，方便的查询是否有工作人员的失误而为公司带来的损失。
图11机械手
图12立体仓库
1.2课题设计的内容
本课题是用西门子S7200系列PLC为控制核心，实现一个4层24个仓（4*6）的小型立体仓库的出入库功能。小型立体仓库主要有4层24（4*6）个仓位货架，桌台，机械手和控制系统4个部分组成。小型立体仓库的电气控制部分主要由西门子S7200系列的PLC，西门子V80 200W的伺服电机驱动器，MT8系列的触摸屏，位置传感器和微开关等小型的低电压的电器元件组成。通过PLC为控制中心的S7200的PLC，通过和PLC相连的I/O输入输出端口来进行数据的传输，从而来完成所需要的动作和监控的各种数据，信号。而这个小型立体仓库是通过触摸屏来实现设备的动作（货物的入库，出库）。
毕业设计（论文）的主要任务及目标
完成行走上下料机械手电气设计及电气控制设计；
定位精度：±0.02mm，重复定位精度：±0.05mm；
采用PLC/运动控制卡设计；
电源：AC220V/50HZ；具有电气放碰撞保护、故障警示等功能。
1.3课题设计的目的和意义
小型立体仓库在很多的行业得到很大的应用，成本减少具有很大的成效，其中PLC的出现和发展起到了不可忽视的作用。工业自动化是PLC的一个发展很大的舞台，PLC拥有很高的可靠性，很强的干扰力，安装容易等优点被用于各个自动化的行业。而PLC控制系统的设计对于小型立体仓库和机械手的发展推动起到了很大的作用。PLC的自动化管理，对于PLC在将来的运用，在很多的方面有很大的经济价值，在未来的研发来说也具有很大的价值。
1.4小结
本章介绍了小型立体仓库在现在，在将来会得到了很大应用，介绍了小型立体仓库的背景，内容，目的和意义。对于此，让我对小型立体仓库的前世今生有了一定的了解，才能发现它的发展的前景很大。对于可靠性强，抗干扰能力强，容易上手的PLC来说，它的经济价值不言而喻的将成为重点。
2 控制方案的确定
2.1立体仓库的介绍
立体仓库被称为高层货架仓库，是一种自动存取的系统。它是由几层或者十几层，也可能是几十层的货架通过自动化的机械手把货物存到仓库，或者从仓库中取出来。立体仓库一般由高层的货架，物料搬运设备，控制和管理设备及土建公用设施等结构组成。由于最近人工的成本越来越高，从而使立体仓库的使用有了更广泛的应用，在现代的企业物流和生产管理得到越来越重要的地位。从二战起，立体仓库得到了飞快的发展，并在1963年美国使用计算机控制系统后，形成了一门专业的学科，而后在美国和欧洲快速发展。由于柔性化制作系统的兴起，有跟多的企业和工厂对立体仓库有了星期。由于立体仓库发展的越来越快，很多的仓库已经达到无人化个管理，不再需要人工的检查。但是立体仓库需要有必要的维护设施：例如：防火，放盗，防尘，防腐，防损等等。立体仓库的空间利用率大，能够很好的结合人力和设备，物品能够得到最佳的保护。自动化立体仓库拥有货架，机械手，计算机控制系统，通讯系统等组成。
图21小型立体仓库图
2.2立体仓库的功能
图22立体仓库表示图
本课题要求完成的小型立体仓库需要满足以下功能：
目录
1 绪论 1
1.1课题设计的背景 1
1.2课题设计的内容 2
1.3课题设计的目的和意义 3
1.4小结 3
2 控制方案的确定 4
2.1立体仓库的介绍 4
2.2立体仓库的功能 5
2.3立体仓库的参数 6
2.4选择PLC控制的优点 6
2.5系统设计的基本步骤 7
3 电器元件的选择和系统 9
3.1控制系统的设计 9
3.2PLC的选型 9
3.2.1PLC的基本结构 12
3.2.2PLC的特点 13
3.2.3控制功能的选择 13
3.2.4PLC的选择 14
3.3传感器的选择 15
3.4微动开关的选择 17
3.5触摸屏的选择 17
3.6PLC的IO输入输出分配表 18
3.7电气原理图的设计 23
3.8小结 24
4 系统软件的设计 25
4.1编程语言的介绍 25
4.2系统流程图 25
4.3程序的设计 26
结束语 32
参考文献 33
致谢 34
1 绪论
1.1课题设计的背景
工业机械手是机器人的一个小的分类，他是最近几年才发展起来的一个新兴产品。工业机械手能够完成很多的想象中的工作动作，而且在维护和运用上来说很方便，很有智能感，能被人们很快的适应。工业机械手被现在的很广泛的使用与很多的产业，例如自动化生产线中，它的技术已经成为现代化的高科技，生活中的各行各业都离不开它。因为他
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
能够在不同的恶劣的环境中完成出色的任务，不像人那样需要休息，能不停的工作，不知道疲倦，不怕危险，力量大，所以它不管在现在还是将来有很大的发展前途。自动化的机器人在现在越来越受人们的重视和欢迎，已经运用到很多的行业。自动化机械手是能够根据需要抓取的货物的重量而选择抓取合适的货物具有高智能的，通过不同的自由度，例如：上下，左右，旋转。从而在不同的环境下来抓取货物，输送货物。而自动化立体仓库自第二次世界大战后兴起，通过和机械手，计算机控制计算的配合下完成的。在现代越来越受到人们的重视，得到很多的人开发和研究，飞快的发展。
而我国从2003年就已经拥有了200所自动化立体仓库。自动化立体仓库拥有的高智能，高计算，更方便管理的优点。在很多需要自动化的产业，公司中起到了很重要的角色，它的自动化的管理变成了存取货物的攻坚技术。
自动化立体仓库是由：机械手，货物仓库，导轨三部分组成的。拥有强大的通讯系统，自动系统，计算机监控系统。通过这些能智能控制货物的进出，方便的查询是否有工作人员的失误而为公司带来的损失。
图11机械手
图12立体仓库
1.2课题设计的内容
本课题是用西门子S7200系列PLC为控制核心，实现一个4层24个仓（4*6）的小型立体仓库的出入库功能。小型立体仓库主要有4层24（4*6）个仓位货架，桌台，机械手和控制系统4个部分组成。小型立体仓库的电气控制部分主要由西门子S7200系列的PLC，西门子V80 200W的伺服电机驱动器，MT8系列的触摸屏，位置传感器和微开关等小型的低电压的电器元件组成。通过PLC为控制中心的S7200的PLC，通过和PLC相连的I/O输入输出端口来进行数据的传输，从而来完成所需要的动作和监控的各种数据，信号。而这个小型立体仓库是通过触摸屏来实现设备的动作（货物的入库，出库）。
毕业设计（论文）的主要任务及目标
完成行走上下料机械手电气设计及电气控制设计；
定位精度：±0.02mm，重复定位精度：±0.05mm；
采用PLC/运动控制卡设计；
电源：AC220V/50HZ；具有电气放碰撞保护、故障警示等功能。
1.3课题设计的目的和意义
小型立体仓库在很多的行业得到很大的应用，成本减少具有很大的成效，其中PLC的出现和发展起到了不可忽视的作用。工业自动化是PLC的一个发展很大的舞台，PLC拥有很高的可靠性，很强的干扰力，安装容易等优点被用于各个自动化的行业。而PLC控制系统的设计对于小型立体仓库和机械手的发展推动起到了很大的作用。PLC的自动化管理，对于PLC在将来的运用，在很多的方面有很大的经济价值，在未来的研发来说也具有很大的价值。
1.4小结
本章介绍了小型立体仓库在现在，在将来会得到了很大应用，介绍了小型立体仓库的背景，内容，目的和意义。对于此，让我对小型立体仓库的前世今生有了一定的了解，才能发现它的发展的前景很大。对于可靠性强，抗干扰能力强，容易上手的PLC来说，它的经济价值不言而喻的将成为重点。
2 控制方案的确定
2.1立体仓库的介绍
立体仓库被称为高层货架仓库，是一种自动存取的系统。它是由几层或者十几层，也可能是几十层的货架通过自动化的机械手把货物存到仓库，或者从仓库中取出来。立体仓库一般由高层的货架，物料搬运设备，控制和管理设备及土建公用设施等结构组成。由于最近人工的成本越来越高，从而使立体仓库的使用有了更广泛的应用，在现代的企业物流和生产管理得到越来越重要的地位。从二战起，立体仓库得到了飞快的发展，并在1963年美国使用计算机控制系统后，形成了一门专业的学科，而后在美国和欧洲快速发展。由于柔性化制作系统的兴起，有跟多的企业和工厂对立体仓库有了星期。由于立体仓库发展的越来越快，很多的仓库已经达到无人化个管理，不再需要人工的检查。但是立体仓库需要有必要的维护设施：例如：防火，放盗，防尘，防腐，防损等等。立体仓库的空间利用率大，能够很好的结合人力和设备，物品能够得到最佳的保护。自动化立体仓库拥有货架，机械手，计算机控制系统，通讯系统等组成。
图21小型立体仓库图
2.2立体仓库的功能
图22立体仓库表示图
本课题要求完成的小型立体仓库需要满足以下功能：
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