搬运机械手PLC控制系统设计样本.doc

毕业设计（论文）报告

搬运机械手PLC控制系统设计

专 业 机电一体化
班 级 0903
学生姓名 赵永红
学 号
指引教师 唐亦敏

11月

搬运机械手PLC控制系统设计
摘 要：随着工业自动化普及和发展，控制器需求量逐年增大，搬运机械手应用也逐渐普及，重要在汽车，电子，机械加工、食品、医药等领域生产流水线或货品装卸调运，可以更好地节约能源和提高运送设备或产品效率，以减少其她搬运方式限制和局限性，满足当代经济发展规定。
本机械手机械构造重要涉及由两个电磁阀控制液压钢来实现机械手上升下降运动及夹紧工件动作，两个转速不同电动机分别通过两线圈控制电动机正反转，从而实现小车快进、慢进、快退、慢退运动运动；其动作转换靠设立在各个不同部位行程开关(SQ1---SQ9)产生通断信号传播到PLC控制器，通过PLC内部程序输出不同信号，从而驱动外部线圈来控制电动机或电磁阀产生不同动作，可实现机械手精准定位；其动作过程涉及：下降、夹紧、上升、慢进、快进、慢进、延时、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式涉及：回原位、手动、单步、单周期、持续；来满足生产中各种操作规定。

核心词：啮合搬运机械手，可编程控制器（PLC），液压，电磁阀

ABSTRACT
Abstract：With the popularity of industrial automation and development，the demand for year-on-year increase of controller，handling the application of robot gradually popularity，mainly in the automotive，electronic，mechanical processing，food，medicine and other areas of the production line or cargo transport，we can be more good to save energy and improve the transport efficiency of equipment or products，to reduce restrictions on other modes of transportation and inadequate to meet the requirements of modern economic development.
The manipulator mechanical structure includes two solenoid valves controlled by hydraulic manipulator steel to achieve the increased decline in sports and workpiece clamping action，the two different motor speed through the two motor coils positive control in order to achieve car of the fast-forward，slow forward，fast rewind，slow movement back movement；conversion by setting its acti on in various different parts of the trip switch (SQ1 --- SQ9) generated on-off signal transmission to the PLC controller，through the PLC internal different output signal，which drives the external coil to control the motor or solenoid valves have a different action，the robot can achieve precise positioning；their course of action include：decline in clamping increased，slow forward，fast forward，slow progress，the extension of ，the drop in，relax，rise，slow back，rewind，slow back；its operation，including：Back in situ，manual，single-step，single cycle，continuous；to meet the production requirements of the various operations and maintenance.

Key words：handling mechanical hands，Programmable Logic Controller (PLC)，hydraulic，solenoid valve

目录

前言 1
第一章 机械手概况 2
1.1. 搬运机械手应用简况 2
1.2机械手应用意义 3
1.3机械手发展概况 3
1.4机械手发展趋势 4
1.5 PLC概况及在机械手中应用 6
第二章 搬运机械手总体设计方案 9
2.1搬运机械手构造及其动作 9
2.2机械手控制过程 9
2.3机械手控制规定 10
第三章 搬运机械手硬件系统设计 11
3.1机械手构造 11
3.2电气控制设计 11
3.3操作面板及动作阐明 12
3.4 I/O分派 12
第四章 搬运机械手软件系统设计 14
4.1梯形图总体设计 14
4.2各某些梯形图设计 14
第5章 结论 21
附录 22
谢辞 27
参照文献 28

前言
机械手：mechanical hand，也被称为自动手，auto hand
能模仿人手和臂某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具自动操作装置。它可代替人繁重劳动以实现生产机械化和自动化，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、轻工和原子能等部门。
机械手重要由手部、运动机构和控制系统三大某些构成。手部是用来抓持工件（或工具）部件，依照被抓持物件形状、尺寸、重量、材料和作业规定而有各种构造形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完毕各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定动作，变化被抓持物件位置和姿势。运动机构升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位物体，需有6个自由度。自由度是机 械手设计关 键参数。自由 度越多，机械手灵活性越大，通用性越广，其构造也越复杂。普通专用机械手有2～3个自由度。
机械手种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按合用范畴可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和持续轨迹控制机械手等。
机械手通惯用作机床或其她机器附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，普通没有独立控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品主从式操作手也常称为机械手。机械手在锻造工业中应用能进一步发展锻造设备生产能力，改进热、累等劳动条件。
机械手一方面是从美国开始研制。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。

第一章 机械手概况
1.1. 搬运机械手应用简况
在当代工业中，生产过程机械化、自动化已成为突出主题。在机械工业中，加工、装配等生产是不持续。专用机床是大批量生产自动化有效办法，程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效解决多品种小批量生产自动化重要办法。
但除切削加工自身外，尚有大量装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。据资料简介，美国生产所有工业零件中，有75％是小批量生产；金属加工生产批量中有四分之三在50件如下，零件真正在机床上加工时间仅占零件生产时间5％。从这里可看出，装卸、搬运等工序机械化迫切性，工业机械手就是为实现这些工序自动化而产生。机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，合用于可变换生产品种中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。
国内外机械工业、铁路部门中机搬运械手重要应用于如下几方面：
1.热加工方面应用
热加工是高温、危险笨重体力劳动，好久以来就规定实现自动化。为了提高工作效率，和保证工人人身安全，特别对于大件、少量、低速和人力所不能胜任作业就更需要采用机械手操作。
2.冷加工方面应用
冷加工方面机械手重要用于柴油机配件以及轴类、盘类和箱体类等零件单机加工时上下料和刀具安装等。进而在程序控制、数字控制等机床上应用，成为设备一种构成某些。近来更在加工生产线、自动线上应用，成为机床、设备上下工序联接重要于段。
3.拆修装方面
拆修装是铁路工业系统繁重体力劳动较多部门之一，增进了机械手发展。当前国内铁路工厂、机务段等部门，已采用机械手拆装三通阀、钩舌、分解制动缸、装卸轴箱、组装轮对、清除石棉等，减轻了劳动强度，提高了拆修装效率。近年还研制了一种客车车内喷漆通用机械手，可用以对客车内部进行持续喷漆，以改进劳动条件，提高喷漆质量和效率。
近些年，随着计算机技术、电子技术以及传感技术等在机械手中越来越多应用，工业机械手已经成为工业生产中提高劳动生产率重要因素。
1.2机械手应用意义
在机械工业中，机械手应用意义可以概括如下：
1.可以提高生产过程自动化限度
应用机械手，有助于提高材料传送、工件装卸、刀具更换以及机器装配等自动化限度，从而可以提高劳动生产率，减少生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化步伐。
2.可以改进劳动条件、避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄等场合中，用人手直接操作是有危险或主线不也许。而应用机械手即可某些或所有代替人安全地完毕作业，大大地改进了工人劳动条件。在某些动作简朴但又重复作业操作中，以机械手代替人手进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而导致人身事故。
3.可以减少人力，便于有节奏地生产
应用机械手代替人手进行工作，这是直接减少人力一种侧面，同步由于应用机械手可以持续地工作，这是减少人力另一种侧面。因而，在自动化机床和综合加工自动生产线上，当前几乎都设有机械手，以减少人力和更精确地控制生产节拍，便于有节奏地进行生产。
综上所述，有效地应用机械手是发展机械工业必然趋势。1.3.3机械手发展概况与发展趋势
1.3机械手发展概况
专用机械手通过几十年发展，如今已进入以通用机械手为标志时代。由于通用机械手应用和发展，进而增进了智能机器人研制。智能机器人涉及知识内容，不但涉及普通机械、液压、气动等基本知识，并且还应用某些电子技术、电视技术、通讯技术、计算技术、无线电控制、仿生学和假肢工艺等，因而它是一项综合性较强新技术。当前国内外对发展这一新技术都很注重，几十年来，这项技术研究和发展始终比较活跃，设计在不断地修改，品种在不断地增长，应用领域也在不断地扩大。
早在40年代，随着原子能工业发展，已浮现了模仿关节式第一代机械手。
50～60年代即制成了传送和装卸工件通用机械手和数控示教再现型机械手。这种机械手也称第二代机械手。如尤尼曼特(Unimate)机械手即属于这种类型。
60～70年代，又相继把通用机械手用于汽车车身点焊和冲压生产自动线上，亦即是第二代机械手这一新技术进入了应用阶段。
80-90年代，装配机械手处在鼎盛时期，特别是日本。
90年代机械手在特殊用途上有较大发展，除了在工业上广泛应用外，农、林、矿业、航天、海洋、文娱、体育、医疗、服务业、军事领域上有较大应用。
90年代后来，随着计算机技术、微电子技术、网络技术等迅速发展，机械手技术也得到飞速多元化发展。
总之，当前机械手重要经历分为三代：
第一代机械手重要是靠人工进行控制，控制方式为开环式，没有辨认能力；改进方向重要是将低成本和提高精度；第二代机械手设有电子计算机控制系统，具备视觉、触觉能力，甚至听、想能力。研究安装各种传感器，把接受到信息反馈，使机械手具备感觉机能；第三代机械手能独立完毕工作过程中任务。它与电子计算机和电视设备保持联系，并逐渐发展成为柔性系统FMS(Flexible Manufacturing System)和柔性制造单元FMC(Flexible Manufacturing Cell)中重要一环。
1.4机械手发展趋势
当前国内工业机械于重要用于机床加工、铸锻、热解决等方面，数量、品种、
性能方面都不能满足工业生产发展需要。
因而，国内重要是逐渐扩大机械手应用范畴，重点发展铸锻、热解决方面机械手，以减轻劳动强度，改进作业条件。在应用专用机械手同步，相应地发展通用机械手，有条件还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合式机械手等。
将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构，以及适于不同类型夹紧机构，设计成典型通用机构，以便依照不同作业规定，选用不用典型部件，即可构成各种不同用途机械手。既便于设计制造，又便于改换工作，扩大了应用范畴。同步要提高精度，减少冲击，定位精准，以更好地发挥机械手作用。此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具备触觉、视觉等性能地机械手，并考虑于计算机联用，逐渐成为整个机械制造系统中一种基本单元。
在国外机械制造业中，工业机械手应用较多，发展较快。当前重要用于机床、模锻压力机上下料，以及点焊、喷漆等作业中，它可按照事先制定作业程序完毕规定操作，但是还不具备任何传感反馈能力，不能应付外界变化。如发生某些偏离时，就将引起零部件甚至机械手自身损坏。为此，国外机械手发展趋势是大力研制具备某些智能机械手，使其拥有一定传感能力，能反馈外界条件变化，做出相应变更。如位置发生稍些偏差时，即能改正，并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。
视觉功能即在机械手上安装有电视照相机和光学测距仪（即距离传感器）以及卫星计算机。工作时，电视照相机将物体形象变成视频信号，然后传送给计算机，以便分析物体种类、大小、颜色和方位，并发出指令控制机械手进行工作。
触觉功能即在机械手上安装有触觉反馈控制装置。工作时机械手先伸出手指寻找工件，通过装在手指内压力敏感元件产生触感作用，然后伸向前方，抓住工件。
手抓力大小可通过装在手指内侧压力敏感元件来控制，达到自动调节握力大小。总之，随着传感技术发展，机械手装配作业能力将进一步提高。到1995年，全世界约有50%汽车由机械手装配。
现今机械手发展更重要是将机械手和柔性制造系统以及柔性制造单元相结合，从而主线变化当前机械制造系统人工操作状态。
1.5 PLC概况及在机械手中应用
1. 可编程序控制器应用和发展概况
可编程序控制器（programmable controller），当前普通简称为PLC（programmable logic controller），它是以微解决器为基本，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术、通 信网络技发展起来一种通用工业自动控制装置。以其明显长处在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛应用，成为了当代工业控制三大支柱之一。
在可编程序控制器问世此前，工业控制领域中是继电器控制占主导地位。老式继电器控制具备构造简朴、易于掌握、价格便宜等长处，在工业生产中应用甚广。但是控制装置体积大、动作速度较慢、耗电较多、功能少，特别是由于它靠硬件连线构成系统，接线繁杂，当生产工艺或控制对象变化时，原有接线刻控制盘（柜）就必要随之变化或更换，通用性和灵活性较差。
2.PLC应用概况
PLC应用领域非常广，并在迅速扩大，对于而今PLC几乎可以说凡是需要控制系统存在地方就需要PLC，特别近几年来PLC性价比不断提高已被广泛应用在冶金、机械、石油、化工、轻功、电力等各行业。
按PLC控制类型，其应用大体可分为如下几种方面。
1）. 用于逻辑控制
这是PLC最基本，也是最广泛应用方面。用PLC取代继电器控制和顺序控制器控制。例如机床电气控制、包装机械控制、自动电梯控制等。
2）. 用于模仿量控制
PLC通过模仿量I/O模块，可实现模仿量和数字量之间转换，并对模仿量控制。
3）. 用于机械加工中数字控制
当代PLC具备很强数据解决功能，它可以与机械加工中数字控制（NC）及计算机控制（CNC）紧密结合，实现数字控制。
4）. 用于工业机器人控制
5）. 用于多层分布式控制系统
高功能PLC具备较强通信联通能力，可实现PLC与PLC之间、PLC与远程I/O之间、PLC与上位机之间通信。从而形成多层分布式控制系统或工厂自动化网络。
3. PLC特点
1）. 可靠性高、抗干扰能力强
PLC能在恶劣环境如电磁干扰、电源电压波动、机械振动、温度变化等中可靠地工作，PLC平均无端障间隔时间高，日本三菱公司F1系列PLC平均无端障时间间隔长达30万h，这是普通微机所不能比拟。
2）. 控制系统构成简朴、通用性强
由于PLC是采用软件编程来实现控制功能，对同一控制对象，当控制规定变化需变化控制系统功能时，不必变化PLC硬件设备，只需相应变化软件程序。
3）. 编程简朴、使用、维护以便
4）. 组合以便、功能强、应用范畴广
PLC既可用于开关量控制又可用于模仿量控制；既可用单片机控制，又可用于构成多级控制系统；既可控制简朴系统，又可控制复杂系统。因而，PLC应用范畴很广。
5）. 体积小、重量轻、功耗低
PLC采用了半导体集成电路，外形尺寸很小，重量轻，同步功耗也很低，空载功耗约1.2KW。
5.PLC在机械手中应用
机械手普通应用于动作复杂场合来代替人重复操作，从而节约人劳动，普通继电器由于其体积和接口等各方面限制，经常被应用于动作简朴电气及流水线控制，而PLC以其可靠性高、抗干扰能力强;控制系统构成简朴、通用性强;
编程简朴、使用、维护以便;组合以便、功能强、应用范畴广；体积小、重量轻、功耗低等有点被广泛应用于类似机械手控制动作复杂场合，本设计正是以PLC控制为基本从而实现机械手各种动。
第二章 搬运机械手总体设计方案
2.1搬运机械手构造及其动作
本机械手用于生产线上工件自动搬运，依照对机械手工艺过程及控制规定分析，机械手动作过程如图2—1所示：

图2—1机械手动作周期
2.2机械手控制过程
如图3—1所示由A、B两个液压缸完毕工件夹紧和提高动作，A缸通过一种单电两位四通电磁换向阀控制工件夹紧、放松，B缸通过一双电两位四通电磁阀控制机械手升降；由小车实现机械手移动。该小车由两台电动机驱动，一台是高速，一台是慢速。当小车迈进时以慢—快—慢形式进行，返回时按慢—快—慢形式后退。当工件从传送带传播到机械手下方时，工件碰压行程开关SQ1，B缸活塞杆伸出，带动机械手下降，下降至终点碰压行程开关SQ3与机械手夹钳相连A缸活塞杆收进，机械手将工件夹紧；当工件夹紧到位时，行程开关SQ5动作，B缸活塞杆收进，把工件提高；当工件提高到最高位置时碰压行程开关SQ4，启动小车慢速右行；当小车碰压行程开关SQ7时转为迅速行走；接近终点时小车碰压行程开关SQ8，转为慢速行走；行至右端行程开关SQ9，小车停止迈进；停留5秒后，B缸活塞杆再次外伸，机械手下降至终点，A缸活塞杆外伸带动夹钳松开，将工件放下；然后机械手上升，小车以慢—快—慢形式沿原路返回，恢复到图示所示原点位置。
2.3机械手控制规定
为了便于生产加工、维修、调节设立工作方式选取开关。分为手动和自动操作，其中自动操作中涉及了：单步、单周期、持续；手动操作涉及手动和回原位操作。
手动操作：供维修用，即用按钮对机械手每一步动作单独控制。例如，当选取手动操作时，按下上升/下降按钮，机械手在满足条件状况下即执行相应动作，其他动作以此类推。
回原位：当由于断电或其他因素导致机械手运营半途停止时，再次通电将操作方式选取置于回原位位置，按下复位按钮，机械手即可按最短途径原则返回到原点位置。
单步运营：供试用，即没按一次启动按钮机械手向前执行一种动作后停止。
单周期运营：供初次检查用，当机械手在原点时按下启动按钮，机械手自动执行一种周期后停止在原点位置
持续运营：正常使用，当机械手在原点并按下启动按钮时，机械手周而复始执行各工步动作。
该机械手在自动工作状态时，应先将其工作方式选取开关放在“返回原位”，并按下返回原位按钮，对状态器进行置位，然后再将工作方式选取开关放置自动工作方式下。若自动工作状态解除，则硬件工作方式选取开关放置于“手从操作”位置。
第三章 搬运机械手硬件系统设计
硬件系统设计涉及机械某些和电气控制某些设计。
3.1机械手构造
设计其构造如图3—1所示

图3—2：机械手构造示意图
图中设立9个行程开关SQ1—SQ9用于检测工件、小车、机械手位置及机械手夹钳夹紧、放松状态，并对系统实行控制。其中SQ1为工件与否到位检测开关；SQ2为小车原位检测开关；SQ3、SQ4分别为机械手下降上升与否到位检测开关；SQ5、SQ6分别为机械手夹紧放松检测开关；SQ7、SQ8分别为小车速度转换开关；SQ9为小车运动停止开关。
3.2电气控制设计
涉及主电路和控制电路设计。主电路由两台电动机，即慢速电机和迅速电机，分别拖动小车慢行和快行，其控制如下：慢速电动机M1由接触器KM1、KM2分别控制其正传和反转；迅速电动机M2由接触器KM3和KM4分别控制其正传和反转。机械手夹紧放松动作是由一单电两位四通电磁阀控制一种液压缸完毕，在通电状况下，机械手松开，得电时松开，可以防止在设备运营过程中突然断电导致机械手松开，工件脱落状况发生。
3.3操作面板及动作阐明
依照控制和生产工艺规定，控制操作涉及手动和自动，手动又涉及手动步进、回原位操作，自动控制涉及单步、单周期、持续操作。故操作方式选取开关设立有五个档位。手动工作方式下，手动动作涉及上升、下降、放松、快进、慢进、快退、慢退和复位，故设立六个动作看官按钮。各个动作进行同步均设有动作批示灯。此外设有启动停止按钮。
其操作面板如图3—2所示：

图3—2机械手操作面板示意图
3.4 I/O分派
I/O设备即所需I/O点数如下表所示：
信号
I/O设备
I/O点数
信号
I/O设备
I/O点数
输入
操作方式选取旋钮开关
手动时运动选取按钮
启动停止按钮
行程开关
5
8
2
9
输出
交流接触器控制线圈
电磁阀
动作批示
原点批示
4
3
8
1
依照I/O点分派规定及考虑10%到15%I/O裕量，本设计PLC采用F1—60MR 36/24型，样图见图3-3所示：

图3—3 F1-40MR样图
控制电路设计重要是PLC输入、输出接线设计，其I/O分派如图3—4所示。电气接线图见附图

图3—4 PLC I/O接线控制图
第四章 搬运机械手软件系统设计
机械手动控制属顺序控制，故其手动程序采用普通PLC控制指令控制，自动程序采用步进梯形指令控制
4.1梯形图总体设计
按照机械手控制和工艺流程规定，在选取“手动方式”时应执行手动程序；在选取“回原位”时应执行回原位程序；在选取自动程序时应执行自动程序。其中自动程序要在启动按钮按下时才执行。故梯形图总体构成如图4—1所示。

图4—1搬运机械手PLC控制梯形图总体构成
4.2各某些梯形图设计
1.通用某些梯形图设计
通用某些梯形图分为三某些：
1）. 状态器初始化。初始化状态器S600在手动方式下被置位、复位。当方式选取开关置于“返回原位”（X514接通）时，按下复位按钮（X507）时被置位，在“手动操作”（X510）接通时，S600复位。处在中间工步状态器用手动做复位操作，即在方式选取开关位于“手动操作”或“返回原位”时，中间状态器同步复位。故初始化梯形图如图4—2所示，（如果状态器要在供电时从断电前条件开始继续工作，则不需要M71）。
图4—2 状态器初始化梯形图
2）. 状态器转换启动。若机械手工作在自动工作方式下，当时始状态器S600被置位后按下启动按钮，辅助继电器M575工作，状态器状态可以一步一步向下传递，即可进行转换。在执行“持续程序” 时，转换启动继电器M575始终保持到停机按钮按下为止。另一面采用M100检查机器与否处在原位。当M575和M100都接通时，从初始状态器开始进行转换，故其梯形图如图4—3所示。

图4—3状态器转换启动梯形图
3）. 状态器转换禁止梯形图。激活特殊辅助继电器M574并用步进梯形指令控制状态器转换时，状态器转换就被自动禁止。
在“单周期”工作期间，按下停止按钮时，M574应被勉励并自保持，操作停止在现行工步。当按下停止按钮时，从现行工步重新开始工作，M574应复位，即重新容许新转换。
在“步进”工作方式时，M574应始终工作，此时，禁止任何状态转换。但没按下一次启动按钮时，M574断开一次，容许状态器转换一次。
在“手动”工作方式时禁止进行状态转换。在手动方式解除之后，按下启动按钮，则状态转换禁止解除，M574复位，。
PLC在启动时，用初始化脉冲M71和M574自保持，以此禁止状态转换，直到按下启动按钮。故状态器转换禁止梯形图如图4—4所示。

图4—4 状态器转换禁止梯形图
通过对3—7和3—8分析可得出：在执行“手动操作”和“返回原位”程序时，M575始终不能被接通，而M574长期被接通，（按下启动按钮时除外）；执行“步进”程序时没按一次启动按钮，M574断开一次，M575接通一次，状态器转换一次；在执行“单周期操作”程序时，按下启动按钮，M574断开，M575接通，状态器转换可一步一步向下转换，直至按下停止按钮时，M574自锁，状态器转换被禁止，操作停止在现行工序（再次按下启动按钮时从现行工序开始工作）；在执行“持续程序”时，M575始终接通到按下停止按钮，此时M574始终不能接通。
2.手动操作梯形图
手动操作方式由于不需要任何复杂顺序控制，可以用常规继电器顺序方式来设计梯形图。“手动操作时”按下放松按钮时，机械手卡抓松开，当松开放松按钮时，机械手卡爪在液压缸作用下自动加快并保持；按下上升按钮，上升输出Y435保持接通；按下下降按钮，Y436保持接通；在上限位按下慢进按钮，慢进输出Y430接通，至行程开关SQ7闭合，小车停止；快进、快退、慢退状况同慢进。
手动操作梯形图设立有互锁，只有在小车处在左限位（即X403闭合）或右限位（即X412闭合）时机械手上升下降动作才干进行，只有当机械手处在下限位（即X404接通）机械手加快放松动作才可以手动控制；为了安全，同一种电动机正反转线圈不能同步接通，设计中设计了自锁开关，防止线圈同步接通导致短路。故手动操作时梯形图如图4—5所示。

图4—5 手动操作梯形图
3.返回原位梯形图 在“返回原位”状态下，“夹紧”与“下降”动作应被停止，上限位未动作时，应进行“上升”；上限位动作时，“右行”动作应停止，并左行至左限位位置。故返回原位梯形图如图4—6所示：

图4—6 返回原位梯形图
4.“自动”状态梯形图 图4—7表达了机械手自动工作时执行各工步状况，表达了各工步实现和转换条件。在第一次下降工步中，下降电磁阀Y436接通。自下限位置时，X404接通，转换为“夹持”过程；夹持电磁阀Y434复位，至加快限位X406接通，转换为上升动作；当上限为开关SQ4闭合，X405接通，小车开始慢进动作。快进、慢进、延时、下降、加快、上升、慢退、快退、慢退动作依次类推，如上所述一步一步按顺序驱动各个负载动作，称为顺序控制或过程步进型控制。

图4—7搬运机械手自动工作流程图
用状态器代替自动工作流程图各工步，可得到4—8所示功能表图：
图4—8 搬运机械手自动工作功能表图
依照图4—8所示自动工作功能表图，可设计出自动操作时梯形图如图4—9所示。
依照这一系列梯形图，按照总体构造图形式组合在一起，得到机械手PLC控制梯形图，其语句表见附录。

图4—9搬运机械手自动工作梯形图

第5章 结论

本设计重要应用于机加工生产，货品调运等场合。
搬运机械手采用PLC控制，体积小，重量轻，控制方式灵活，可靠性高，操作简朴，维修容易。使用该机械手代替人工搬运工件，既安全，又精确，提高了劳动生产率，保证了工件质量，减少了工人劳动强度，具备较好经济效益和社会效益。
可编程控制器PLC以其丰富I/O接口模块、高可靠性,可以在机械手控制系统设计中起到了十分重要作用。
本文就设计过程中几项核心问题提出了自己某些看法,可以有效地提高系统抗干扰能力,对PLC读、写,事件响应等通信时间可进行精准控制,获得了良好效果.
随着机械手应用普及，机械手向着专用化，机械构造向模块化、可重构化方向发展，机械手动作更加灵活多样，其控制方式也在向着多元化方向发展，在PLC控制过程中,尚有许多问题需要解决，PLC在机械手开发中开发应用尚有很大空间。
附录
语句表
步序
指
令
1
LD
X514
2
AND
X507
3
S
S600
4
LD
X510
5
R
S600
6
LD
X510
7
OUT
F671
8
K
601
9
OUT
F672
10
K
610
11
OUT
F670
12
K
103
13
LD
X501
14
AND
M575
15
OR
X400
16
ANI
X501
17
LD
X501
18
OR
X512
19
OR
X513
20
ANB

21
OUT
M575
22
LD
X405
23
AND
X403
24
ANI
Y434
25
OUT
M100
26
OUT
Y540
27
LD
X400
28
PLS
M101
29
LD
X401
30
AND
X502
31
OR
X511
32
OR
X512
33
OR
X514
34
OR
M71
35
OR
M574
36
ANI
M101
37
OUT
M574
38
LDI
X510
39
CJP
700
40
LD
L500
41
ANI
X405
42
LD
X430
43
OR
X412
44
ANB

45
ANI
Y435
46
OUT
Y436
47
OUT
Y530
48
LD
X500
49
ANI
X405
50
LD
X430
51
OR
X412
52
ANB

53
ANI
Y436
54
OUT
Y535
55
OUT
Y531
56
LD
X502
57
ANI
X407
58
AND
X404
59
OUT
Y434
60
OUT
Y533
61
LDI
X402
62
ANI
X406
63
AND
X404
64
OUT
Y532
65
LD
X504
66
ANI
X410
67
ANI
X412
68
AND
X405
69
ANI
Y431
70
OUT
Y430
71
OUT
Y534
72
LD
X506
73
ANI
X411
74
ANI
X403
75
AND
X405
76
ANI
Y430
77
OUT
Y431
78
OUT
Y535
79
LD
X530
80
ANI
X411
81
AND
X405
82
ANI
Y433
83
OUT
Y432
84
OUT
Y530
85
LD
X505
86
ANI
X410
87
AND
X405
88
ANI
Y432
89
OUT
Y433
90
OUT
Y537
91
EJP
700
92
LD
X517
93
CJP
701
94
LD
X507
95
S
M200
96
LD
M200
97
OUT
Y434
98
R
Y436
99
OUT
Y435
100
AND
X405
101
R
Y430
102
R
Y432
103
OUT
Y433
104
AND
X403
105
R
M200
106
EJP
701
107
LD
X400
108
OR
M102
109
OUT
M102
110
MC
M102
111
STL
S600
112
LD
M575
113
AND
M100
114
S
S601
115
STL
S601
116
OUT
Y436
117
AND
X404
118
S
S602
119
STL
S601
120
OUT
Y434
121
AND
X406
122
S
S603
123
STL
S603
124
OUT
Y435
125
AND
X405
126
S
S604
127
STL
S604
128
OUT
Y430
129
AND
X410
130
S
S605
131
STL
S605
132
OUT
Y432
133
AND
X411
134
S
S606
135
STL
S606
136
OUT
Y430
137
AND
X412
138
S
S607
139
STL
S607
140
OUT
T450
141
K
5
142
AND
T450
143
S
S610
144
STL
S610
145
OUT
Y436
146
AND
X404
147
S
S611
148
STL
S611
149
OUT
Y437
150
AND
X407
151
S
S612
152
STL
S612
153
OUT
Y435
154
AND
X405
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S
S613
156
STL
S613
157
OUT
Y431
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AND
X411
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S
S614
160
STL
S614
161
OUT
Y433
162
AND
X410
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S
S615
164
STL
S615
165
OUT
Y431
166
AND
X403
167
S
S600
168
RET

169
MCR
M102
170
END

谢辞
本次设计是在唐教师悉心指引下完毕。导师为论文课题研究提出了许多指引性意见，为论文撰写、修改提供了许多详细指引和协助。唐教师严谨治学、不断摸索科研作风，敏锐深邃学术洞察力，孜孜不倦敬业精神，给我留下了深刻印象，使我受益良多。
通过本次设计，一方面让我结识到自己局限性，发现了学习中错误之处；另一方面又积累丰富知识，吸取别人好办法和经验，增强对