小型搬运机械手的plc编程控制研究
【】机械手广泛被用于搬运，夹取产品。搬运机器手则对产品进行位置的移动，从而代替简单的人力操作，从而加快生产速度。在机械手工位之间的运动则离不开程序控制。根据西门子公司的可编程序控制系统S7-200对机械手步进电机进行逻辑控制和在线操作，利用人机界面对机械手运动轨迹的限位运动进行故障报警监控，从而实现微型机械手运动远程控制操作。运用s7-200编程软件结合map脉冲库的使用进行程序编写。
目录
引言 3
一、搬运机械手相关结构及功能 4
（一）机械本体组成 4
（二）运动机构 4
（三）执行机构及其他支撑部件 5
二、气动技术 5
（一）概述 5
（二）组成部件及工作原理 5
三、机械手控制功能要求 7
（一）硬件安全及手动模式 7
（二）故障报警要求 9
四、PLC硬件接线及控制程序要求 10
（一）动作顺序功能 10
（二） I/O分配和步进电机接线图 10
五、程序编写 12
（一） S7200PLC脉冲输出map库说明 12
（二）梯形图编程 14
总结 17
致谢 18
参考文献 19
引言
在自动化生产线中，搬运机器人对工件的取放起着重大意义。因此机械手模仿人手的基本动作去完成一些存在危险的搬运过程。特别是在高温，高压多粉尘、易燃、易爆、带腐蚀性等恶劣环境中，利用微型机械手的操作代替人单调、频繁的工序，因此广泛应用于制造、冶金、电子、轻工、原子能等领域。
而机械手运动过程则主要由机械手臂，运动机构，控制系统，因此对机械手每个动作的控制研究也是至关重要。运动机构中利用限位开关确保每个对应工位的结束，以及利用步进电机的控制对机械手进行水平，垂直方位移动。手臂上安装传感器对手臂进行夹取，放置位置控制，从而形成传感器气动控制PLC这种自动化控制模式。因此在对机械手应用程序的编写中利用S7200PLC脉冲输出指令库对步进电机的控制操作以及PLC的I/O接线，顺序控制图转换成梯形图、软件设计和调试是一个重要的问题。
一、搬运 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
机械手相关结构及功能
（一）机械本体组成
微型搬运机械手采用步进电机控制上下升降运动和水平位移直线运动，其机械手由运动机构，执行机构，支撑架等部分组成。
（二）运动机构
机械手运动由步进电机M2和M1和丝杆连接，在垂直方位和水平方位各一个分别控制机械手升降运动和水平直线运动。图11简图中SQ6和SQ5为升降运动的限位开关，SQ2为垂直方位Y轴原点，从而实现垂直工位的动作。
图11 运动结构图
其升降行程在0~85mm，由步进电机转动完成。其次支撑架1由丝杆和其他固定部件组成。它具有结构简单、加工容易、成本低、轴向力大、自锁、定位精度高等优点。从而保证微型搬运机械手在运动过程中的灵活性和位置定位精确性。
图12 运动结构图
在图12中M1为机械手水平方位的运动控制，在X轴方向运动行程约0~120mm，水平方向传动机构和垂直方向相同，利用电机带动丝杆进行运动。
SQ3和SQ4为水平位置的限位开关，控制机械手的水平方向运动的终止，SQ1为记忆初始原点位置。
（三）执行机构及其他支撑部件
机械手的执行部位主要为机械爪和机械臂，其中机械臂和机械爪分别采用一个双作用气缸和单作用气缸，从而实现机械臂的伸缩动作。在机械爪上采用弹簧和气缸的结合，利用弹簧力使得机械爪对工件的夹取和释放动作的完成。
二、气动技术
（一）概述
气动技术传动是此机械手的执行部位，气压传动的方式是把空气作成工作介质，利用率大，使用简便，空气和大自然作为一体，用完后处理简单，不会污染使用的介质。而且空气粘度性很小，只是液压油的万分之一，流动的阻力性小，同时便于集中收集供气，一般是作为较远距离的输送，而且气动的控制动作迅速，反应快，维护简洁，工作介质干净，不存在变质和更换的问题。气压传动环境的适应性好，尽管在易燃易爆，冲击等不好的环境中，气压传动系统工作方式安全可靠。
（二）组成部件及工作原理
利用气压传动作为机械手执行部位进行传动更加方便，在这种短距离的执行运动中处理方便，简单快捷。在本运动机构中，涉及到气动回路中的压力控制回路，换向控制回路、速度控制回路和位置控制回路。
图21气动回路图
在图21中1A和3A分别为机械臂和机械爪控制气缸。
机械臂中采用双作用气缸，其特点是在活塞的每一侧分别提供气体和排气,活塞杆被往复推动,活塞两侧的运动速度和行程相同，使得机械手臂的运动快速简便。机械爪则采用单作用气缸进行控制，爪张开利用气压力控制，抓取时则靠弹簧力的预压力完成，面对微小产品的搬运则可减少成本。也正满足微型机械手的搬运工作。
其气缸2A和4A为产品工位1，工位2推送料物。1V2, 1v3,2v2,2v3 3V2 4V2,,和 4V3的单向节流阀,控制气体流量通过改变节流断面或节流长度。气动回路由排气节流控制。气缸运行速度。利用排气节流方式使得排气腔具有一定的被压，利用控制活塞速度的稳定性。
1V1,2V1,4V1为三位五通双作用电磁换向阀，3V1为二位三通电磁换向阀。0V2是一个压力阀，调节气动回路中的工作压力。0Z1为气动三联件，由过滤器，调压阀，油雾器三元器件组成，调压阀能对气源进行稳压，使气源处于恒压状态，能减小因气源的气压在突变时对阀门或执行器等硬件的机械式损伤。过滤器是对气源的清洁，能过滤压缩空气中的水份等其他杂质，同时以防水份伴随气体流入装置。油雾器是对机体的运动部件进行润滑作用，对不方便加润滑油的机械部件进行润滑，极大的延长机体的工作寿命。
三、机械手控制功能要求
（一）硬件安全及手动模式
机械手的整体结构系统由硬件功能安全，硬件操作说明，故障报警系统三部分组成。在硬件安全实现保证的情况下其他功能才可执行。其机械手功能结构如图31.
图31机械手整体功能图
通过电气部分的安全继电器和安全光栅传感器，以及气动压力开关的压力控制和急停按钮的操作实现对机械手的硬件安全功能进行控制。并且通过外接的状态信号灯状态来观察机械手的运行是否存在异常。图32和表31为操作界面分布图和操作符号功能图
目录
引言 3
一、搬运机械手相关结构及功能 4
（一）机械本体组成 4
（二）运动机构 4
（三）执行机构及其他支撑部件 5
二、气动技术 5
（一）概述 5
（二）组成部件及工作原理 5
三、机械手控制功能要求 7
（一）硬件安全及手动模式 7
（二）故障报警要求 9
四、PLC硬件接线及控制程序要求 10
（一）动作顺序功能 10
（二） I/O分配和步进电机接线图 10
五、程序编写 12
（一） S7200PLC脉冲输出map库说明 12
（二）梯形图编程 14
总结 17
致谢 18
参考文献 19
引言
在自动化生产线中，搬运机器人对工件的取放起着重大意义。因此机械手模仿人手的基本动作去完成一些存在危险的搬运过程。特别是在高温，高压多粉尘、易燃、易爆、带腐蚀性等恶劣环境中，利用微型机械手的操作代替人单调、频繁的工序，因此广泛应用于制造、冶金、电子、轻工、原子能等领域。
而机械手运动过程则主要由机械手臂，运动机构，控制系统，因此对机械手每个动作的控制研究也是至关重要。运动机构中利用限位开关确保每个对应工位的结束，以及利用步进电机的控制对机械手进行水平，垂直方位移动。手臂上安装传感器对手臂进行夹取，放置位置控制，从而形成传感器气动控制PLC这种自动化控制模式。因此在对机械手应用程序的编写中利用S7200PLC脉冲输出指令库对步进电机的控制操作以及PLC的I/O接线，顺序控制图转换成梯形图、软件设计和调试是一个重要的问题。
一、搬运 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
机械手相关结构及功能
（一）机械本体组成
微型搬运机械手采用步进电机控制上下升降运动和水平位移直线运动，其机械手由运动机构，执行机构，支撑架等部分组成。
（二）运动机构
机械手运动由步进电机M2和M1和丝杆连接，在垂直方位和水平方位各一个分别控制机械手升降运动和水平直线运动。图11简图中SQ6和SQ5为升降运动的限位开关，SQ2为垂直方位Y轴原点，从而实现垂直工位的动作。
图11 运动结构图
其升降行程在0~85mm，由步进电机转动完成。其次支撑架1由丝杆和其他固定部件组成。它具有结构简单、加工容易、成本低、轴向力大、自锁、定位精度高等优点。从而保证微型搬运机械手在运动过程中的灵活性和位置定位精确性。
图12 运动结构图
在图12中M1为机械手水平方位的运动控制，在X轴方向运动行程约0~120mm，水平方向传动机构和垂直方向相同，利用电机带动丝杆进行运动。
SQ3和SQ4为水平位置的限位开关，控制机械手的水平方向运动的终止，SQ1为记忆初始原点位置。
（三）执行机构及其他支撑部件
机械手的执行部位主要为机械爪和机械臂，其中机械臂和机械爪分别采用一个双作用气缸和单作用气缸，从而实现机械臂的伸缩动作。在机械爪上采用弹簧和气缸的结合，利用弹簧力使得机械爪对工件的夹取和释放动作的完成。
二、气动技术
（一）概述
气动技术传动是此机械手的执行部位，气压传动的方式是把空气作成工作介质，利用率大，使用简便，空气和大自然作为一体，用完后处理简单，不会污染使用的介质。而且空气粘度性很小，只是液压油的万分之一，流动的阻力性小，同时便于集中收集供气，一般是作为较远距离的输送，而且气动的控制动作迅速，反应快，维护简洁，工作介质干净，不存在变质和更换的问题。气压传动环境的适应性好，尽管在易燃易爆，冲击等不好的环境中，气压传动系统工作方式安全可靠。
（二）组成部件及工作原理
利用气压传动作为机械手执行部位进行传动更加方便，在这种短距离的执行运动中处理方便，简单快捷。在本运动机构中，涉及到气动回路中的压力控制回路，换向控制回路、速度控制回路和位置控制回路。
图21气动回路图
在图21中1A和3A分别为机械臂和机械爪控制气缸。
机械臂中采用双作用气缸，其特点是在活塞的每一侧分别提供气体和排气,活塞杆被往复推动,活塞两侧的运动速度和行程相同，使得机械手臂的运动快速简便。机械爪则采用单作用气缸进行控制，爪张开利用气压力控制，抓取时则靠弹簧力的预压力完成，面对微小产品的搬运则可减少成本。也正满足微型机械手的搬运工作。
其气缸2A和4A为产品工位1，工位2推送料物。1V2, 1v3,2v2,2v3 3V2 4V2,,和 4V3的单向节流阀,控制气体流量通过改变节流断面或节流长度。气动回路由排气节流控制。气缸运行速度。利用排气节流方式使得排气腔具有一定的被压，利用控制活塞速度的稳定性。
1V1,2V1,4V1为三位五通双作用电磁换向阀，3V1为二位三通电磁换向阀。0V2是一个压力阀，调节气动回路中的工作压力。0Z1为气动三联件，由过滤器，调压阀，油雾器三元器件组成，调压阀能对气源进行稳压，使气源处于恒压状态，能减小因气源的气压在突变时对阀门或执行器等硬件的机械式损伤。过滤器是对气源的清洁，能过滤压缩空气中的水份等其他杂质，同时以防水份伴随气体流入装置。油雾器是对机体的运动部件进行润滑作用，对不方便加润滑油的机械部件进行润滑，极大的延长机体的工作寿命。
三、机械手控制功能要求
（一）硬件安全及手动模式
机械手的整体结构系统由硬件功能安全，硬件操作说明，故障报警系统三部分组成。在硬件安全实现保证的情况下其他功能才可执行。其机械手功能结构如图31.
图31机械手整体功能图
通过电气部分的安全继电器和安全光栅传感器，以及气动压力开关的压力控制和急停按钮的操作实现对机械手的硬件安全功能进行控制。并且通过外接的状态信号灯状态来观察机械手的运行是否存在异常。图32和表31为操作界面分布图和操作符号功能图
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