[VIP专享]机械手臂搬运加工流程PLC设计 2

目 录

第4章 机械手臂搬运加工流程控制监控系统设计.....................................................6

第3章 机械手臂搬运加工流程控制系统梯形图程序设计.........................................5

第2章 机械手臂搬运加工流程控制系统总体方案设计.............................................3

第1章 机械手臂搬运加工流程控制工艺流程分析.....................................................1

第5章 机械手臂搬运加工流程控制监控系统调试及结果分析.................................83.1 机械手臂搬运加工流程控制程序流程图设计.....................................................5

3.2 机械手臂搬运加工流程控制程序梯形图设计.....................................................52.1 机械手臂搬运加工流程控制系统硬件组成.........................................................32.2 机械手臂搬运加工流程控制方法分析.................................................................32.3 机械手臂搬运加工流程控制系统的I/O分配......................................................42.4 机械手臂搬运加工流程控制系统接线图设计.....................................................41.1 机械手臂搬运加工流程控制过程描述.................................................................11.2 机械手臂搬运加工流程控制工艺分析.................................................................1

附录.................................................................................................................................115.1 机械手臂搬运加工流程控制系统调试及解决的问题.........................................85.2 结果分析.................................................................................................................84.1 PLC与上位监控软件通讯.....................................................................................64.2 上位监控系统组态设计.........................................................................................64.3 实现的效果.............................................................................................................7

参考文献.........................................................................................................................10

课程设计心得...................................................................................................................9

工作台1输送带A轻工和原子能等部门。

工作显示加工完成的数量。

1.2 机械手臂搬运加工流程控制工艺分析

1.1 机械手臂搬运加工流程控制过程描述

PLC控制系统课程设计

机械手臂图1-1机械手臂搬运加工流程控制过程示意图

系，并逐步发展成为柔性系统FMS和柔性制造单元FMC中重要的环节。

第1章 机械手臂搬运加工流程控制工艺流程分析

一步骤加工完成后，机械手臂将工作物夹起再送至工作台2进行第二步骤加工；

位置，然后再由机械手臂将加工物送至工作台1的位置进行第一步骤加工。当第

有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转

输送带B工作台2件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而

第三代机械手能独立完成工作过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联

的能力。研究安装各种传感器，把接收到的信息反馈，使机械手具有感觉机能；

度；第二代机械手设有电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想

控制，控制方式为开环式，没有识别能力；改进的方向主要是将低成本和提高精

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、

当第二步骤加工完成后，机械手臂将工作物放到输送带B送走，最后由7段数码管

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，

机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工

目前机械手的主要发展经历可以分为三代：第一代机械手主要是靠人工进行

如图1-1所示，有两部机械装置对工作物进行加工，对象由输送带A送到加工

机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或

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示。

原位数。

左移下降上升PLC控制系统课程设计

原位、手动、单步、单周期、连续；来满足生产中的各种操作要求。

一释放等流程，将工件放置工作台2上进行第二加工步骤。当第二加工步骤完成

空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参

置输送带B送出，并由7段数码管显示出加工完成的数次。动作示意图如图1-2所

设置在各个不同部位的行程开关产生的通断信号传输到PLC控制器，通过PLC内

时，机械手臂再依进行下降一夹住一上升一往右一下降一释放等流程，将工件放

工作物第一加工步骤完成时，机械手臂再依进行下降一夹住一上升一往右一下降

动作，然后开始上升碰到上限开关后，手臂开始往右，当碰到第一工作站的极限

进、慢进、延时、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式包括：回

作，可实现机械手的精确定位；其动作过程包括：下降、夹紧、上升、慢进、快

部程序输出不同的信号，从而驱动外部线圈来控制电动机或电磁阀产生不同的动

的正反转，从而实现小车的快进、慢进、快退、慢退的运动运动；其动作转换靠

下降运动及夹紧工件的动作，两个转速不同的电动机分别通过两线圈控制电动机

运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取

本次设计使用气压机械手臂，一开始手臂先下降，碰到下限开关开始做夹起

机械手的运动机构主要包括由两个电磁阀控制的液压钢来实现机械手的上升

开关时，机械手臂下降将工作物放置工作台l然后上升等待机械对工作物加工；当

动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。

图1-2机械手控制动作示意图

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放松右移上升夹紧下降I/O 制。

5.行程开关4.接近开关3.旋转编码盘

1.步进电机驱动及步进电机

FX1N-24MT-D主机。

个直流继电器的吸合来控制电机的正转和反转。

2.2 机械手臂搬运加工流程控制方法分析

2.1 机械手臂搬运加工流程控制系统硬件组成

机械手的控制面板分以下几个模块：

PUL端是脉冲输入端；DIR是方向控制输入端。

PLC控制系统课程设计

程开关压下时，常开触点闭合，给PLC一个控制信号。

关与触头接近时接近指示灯点亮、输出低电平，否则为高电平。

械手模型 2）计算机 3）导线 4）气泵 5）晶体管输出型可编程控制器

第2章 机械手臂搬运加工流程控制系统总体方案设计

在本设计模型的底座上有一个旋转编码盘，在底座旋转时，在此产生一个

并能够用计算机对PLC进行监控和管理，该机械手的控制为纯开关量控制，且

本设计中采用的机械手，水平（X）轴、垂直（Y）轴采用步进电机控制，

制，由对应的步进电机驱动器电路完成。完成本设计需要的实验设备有：1）机

VP-P为24V的方波信号，可以提供给PLC的高速计数器，用于机械手的定位控

本次的设计使用的是THWJX-1型机械手实物教学实验装置。本装置需采用

晶体管输出型可编程控制器，可同时输出两路脉冲到步进电机驱动器，控制步进

底盘的旋转采用直流电机控制，抓取物体的电磁阀采用气动形式。步进电机的控

在本设计模型中两个滚珠丝杆的限位通过4个滚轴式行程开关来完成。当行

在本设计模型中底座和气夹的限位通过4个电感式接近开关来完成。接近开

时驱动器的电源指示灯应点亮；将24V与OPTO端（驱动器使能端）连接起来；

2.直流电机本设计用的气夹电机和底座电机均是 24V直流电机，PLC控制两

驱动器电流设定为0.63A，细分设定为8细分，将24V 电源接入驱动器，此

电机运行。由于机械手系统的输入/输出点少，要求电气控制部分体积小，成本低，

点数不多，考虑留有一定的裕量，故选用日本三菱公司生产的多功能小型

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名称分配情况如表2-1所示。

基座反转限位

基座正转限位

气夹反转限位

气夹正转限位

Y轴下限位

Y轴上限位

X轴后限位

X轴前限位

复位按钮

X7X6X5X4X3X2X1X0

启动按钮

旋转脉冲

输入X12

X11

X10

2.4 机械手臂搬运加工流程控制系统接线图设计

2.3 机械手臂搬运加工流程控制系统的I/O分配

本模型的接线设计如图2-1所示如下。

PLC控制系统课程设计

表2-1PLC的I/O分配表

根据机械手动作的要求及机械手实物教学实验装置说明指导，输入、输出点

图2-1PLC控制系统接线图

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名称驱动器二PUL

驱动器一PUL

驱动器二DIR

驱动器一DIR

基座正转

Y7Y10

基座反转

气夹反转

气夹正转

气夹电磁阀YV+

输出

Y6

Y5

Y4

Y3

Y2

Y1

Y0