毕业设计基于plc控制的机械手毕业设计

摘 要

机械手是能够模仿人手动作，并按设定程序、轨迹和要求代替人手抓（吸）取、搬运工件或工具或进行操作的自动化装置，它能部分的代替人的手工劳动。较高级型式的机械手，还能模拟人的手臂动作，完成较复杂的作业。在机械制造业中，机械手已被广泛应用，从而大大地改善了工人的劳动条件，显著的提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。

工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，提高 劳动生产率和自动化水平。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁，单调的操作，如果没有机械手那么工人的劳动强度是很高的，有时候还要用行车员工件，生产速度大大延缓，这种情况采用机械手是很有效的。此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、反射性和其他有毒、有污染环境条件上进行操作。更显其优越性，有着广阔的发展前途。

关键词： 机械化 自动化 有效 劳动强度

Abstract

Manipulator is to be able to imitate manpower movement, and according to

set program, locus and requirement substitute manpower to grab (inhale), take things or tool or the automation installation that operated， it can be partial to. Industrial robots can replace the hands of heavy labor, significantly reduce labor intensity, and improve labor productivity and automation level. Industrial production often appears in the heavy work frequently, handling and long-term operation, if not drab robots that labor intensity is high, sometimes even with employees, driving speed greatly retard, this kind of circumstance using manipulator is very effective. In addition, it can be in high temperature, low temperature, water, the universe, reflective and other toxic, environmental pollution condition on the operation. More show its superiority, has broad prospects.

Keywords：Improvement Mechanization Automation Effective Labor intensity

目录

摘 要 ............................................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................................................ II 绪 论 ................................................................................................................................................ 1 第一章 机械手基本知识 ................................................................................................................. 1

第一节 机械手的基本概念 ..................................................................................................... 1 第二节 机械手的结构 ............................................................................................................. 2 第三节 可编程控制器（PLC）的历史与发展趋势 .............................................................. 3

一、 可编程控制器(PLC)的历史 ................................................................................... 3 二、 可编程控制器的发展与趋势 ................................................................................. 4 第四节 可编程控制器的基本功能和特点 ............................................................................. 5

一、 PLC的基本功能 .................................................................................................... 5 二、 PLC的特点 ............................................................................................................ 6 第五节 PLC的分类 ................................................................................................................ 7 第二章 机械手的设计 ................................................................................................................... 8 第一节 机械手设计的目的 ..................................................................................................... 8

第二节 机械手设计的原理 ..................................................................................................... 8 第三节 机械手的用途 ............................................................................................................. 9 第三章 机械手分选大小球设计 ................................................................................................... 10

第一节 毕业设计任务书——原始资料 ............................................................................. 10

一、 目的 ....................................................................................................................... 10 二、 任务 ....................................................................................................................... 10 第二节 硬件图 ....................................................................................................................... 12 第三节 I/O分配表 ................................................................................................................ 13 第四节 PLC状态转移图 ...................................................................................................... 14 第五节 梯形图 ....................................................................................................................... 16 第六节梯形图对应的指令表 ................................................................................................. 20 第四章 总结 ................................................................................................................................... 27

第一节 结束语 ..................................................................................................................... 27 第二节 致 谢 ....................................................................................................................... 29 附录：电路仿真接线图 ................................................................................................................. 30 参考文献......................................................................................................................................... 31

绪 论

工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。

机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。

机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。我设计的机械手则是简单的前后上下运动而没有多个自由度旋转。

机械手的设计构想是以人的手为基础，以机械拉来实现人的动作，它的动作由以下三部分来实现：

1、肩的前后动作 2、肘的上下动作 3、腕(手)的动作

控制系统采用西门子PLC控制。运动形式:动力上下、左右两个自由度运动，均由两个液压伺服系统控制两个系统均为具有位置及动压反馈的闭环系统。

本设计阐述了应用微型可编程控制器西门子系列PLC的自动分拣大小球控制系统。该系统充分利用了学习中讲述的可编程控制器（PLC）的多方面的设计知识和方法，再加上步进电机两者巧妙的配合精确的实现了机械手从原点的下降、判断、吸球、上升、右行、下降、释放、上升、左行、回原点等一系列的动作完成这一工序。这一控制系统的实现和应用，充分体现了PLC系统在工业现场的应用，以及根据设计和不同的需求改变数据和状况，还可以使其应用的范围更加广泛。