光源机械上泡机械手的PLC控制系统设计.doc

上海工程技术大学毕业设计（论文） 光源机械上泡机械手的PLC控制系统设计
摘 要
机械手是能够模仿人体上肢的部分功能，可以对其进行自动控制使其按照预定要求输送制品或操持工具进行生产操作的自动化生产设备。机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。该装置涵盖了可编程控制技术，位置控制技术、检测技术等，是机电一体化的典型代表仪器之一。自上世纪六十年代，PLC设计的机械手被实现为一种产品后，对它的开发应用也在不断发展，它可以在减轻繁重的体力劳动、改善劳动条件和安全生产。
本课题设计的光源机械上泡机械手，采用由PLC控制的气动系统，可在空间抓放物体，动作灵活多样，能够准确快速的完成光源机械的上泡动作，并可根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数，设计主要对机械手与PLC做了总体介绍，分析了工作流程，设计出光源机械上泡机械手的功能图，根据功能图设计出梯形图并调试成功。

关键词：机械手，PLC，气压传动

光源机械上泡机械手的PLC控制系统设计

1 绪论
机械手一般为三类：一是不需要人工控制的通用型机械手。它是不属于其他主机的独立装置。可以根据任务需要编制独立程序完成各项规定操作。它的特点是具备不同装置的性能之外还具备通用机械及记忆功能的三元型机械。二是需要人工操作的，起源于原子，军事工业。先是通过操作完成特定工序，后来逐步发展到无线遥控操作。第三类是专用机械手，通常依附于自动生产线上，用于机床的上下料和装卸工件。这种机械手国外叫做“Mechanical Hand”。它由主机驱动来服务，工作程序固定，一半是专用的。机械手首先是在美国开始研制。第一台机械手是在1958年美国联合控制公司研究制作出来的。结构是：主机安装一个回转长臂，长臂顶端有电磁 抓放机构。日本是在工业上应用机械手最多，发展最快的国家，自1969年从美国引进两种机械手后开始大力研发机械手。前苏联自六十年代开始发展和应用，自1977年，前苏联使用的机械手一半来自国产一半来自进口。
现代工业中，自动化在生产过程中已日趋突出，机械手就是在机械工业中为实现加工、装配、搬运等工序的自动化而产生的。随着工业自动化的发展，机械手的出现大大减轻了人类的劳动，提高了生产效率。采用机械手已为目前研究的热重点。
而为了使生产更高效更安全，配合使用PLC构成的控制系统渐渐占据主流位置，目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，和同等规模的继电接触器系统相比，采用PLC控制的电路系统电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统将极高的可靠性。
在光源机械中，上泡机械手的功能是从间歇运转的上泡盘上抓取泡壳，并将其送到运转的封口机上。为此，上泡机械手在一个工作循环中需要完成上升与下降，左旋与右旋，抓泡与放泡等一系列动作，本文用PLC作为控制器对光源机械上泡机械手进行了设计。

2 机械手的概述
2.1 机械手总体介绍
工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果。
随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的一些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。近20年来，气动技术的应用领域迅速拓宽，尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。电气可编程控制技术与气动技术相结合，使整个系统自动化程度更高，控制方式更灵活，性能更加可靠；气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展，对气动技术提出了更多更高的要求；微电子技术的引入，促进了电气比例伺服技术的发展，现代控制理论的发展，使气动技术从开关控制进入闭环比例伺服控制，控制精度不断提高；由于气动脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和成本低廉等特点，国内外都在大力开发研究。
气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工，食品和药品的包装、精密仪器和军事工业等。
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。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数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度。控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。通过对其编程实现所要功能。如图2.1所示是机械手系统结构图。

摆缸
伸缩气缸
升降气缸

气爪
支架

图2.1 机械手系统结构图

2.2 机械手气动系统基本部件
一、控制元件
气动电磁阀
电磁阀4V230C-08如图2.2所示：

图2.2 电磁阀4V230C-08

产品介绍：
（1）先导方式：外部与内部可选；
（2）滑柱式结构，密封性好，反应灵敏；
（3）三位置电磁阀有三种中央功能可供选择；
（4）双头二位置电磁阀具有记忆功能；
（5）内孔采用特殊工艺加工，磨擦阻力小，启动气压低，使用寿命长；
（6）无需加油润滑；
（7）可与底座集成阀组，节省安装空间；
（8）附设手动装置，利于安装调试；
（9）有多种标准电压等级可供选用。
电磁阀的工作原理就是利用给电磁铁通电，电磁阀里面的铁芯运动，来控制流体的通断。
电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔都通向不同 电磁铁通电、断电，电磁阀里面的铁芯会移动，通过控制阀体的移动来挡住或漏出不同的孔，来实现不同的孔的接通和断开，这样通过控制电磁铁的电流通断就控制了机械运动。
二、执行元件
（1）TR双轴气缸
引导活塞在其中进行直线往复运动的圆筒形金属机件。工质在发动机气缸中通过膨胀将热能转化为机械能；气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而提高压力。涡轮机、旋转活塞式发动机等的壳体通常也称“气缸”。如图2.3所示

图2.3 TR双轴气缸

（2）气动手指HFZ16
部件介绍
SMC气动手指又名气动夹爪或气动夹指，是利用压缩空气作为动力，用来夹取或抓取工件的执行装置。最初起源于日本，后被国内自动化企业广泛使用。根据样式通常可分为Y型夹指和平型夹指，缸径分为16mm和20mm两种，其主要作用是替代人的抓取工作，可有效地提高生产效率及工作的安全性。气动手指HFZ16如图2.4所示。

图2.4气动手指HFZ16

（3）旋转缸HRQ10-A
部件介绍：
端盖分铸钢件和普通铸件，缸筒采用国产优质铁缸筒，内壁经精密研磨，配合好，摩擦力小，使用寿命长。
1）小型，体积小，外型精致；
2）表面阳极氧化处理，强度大，不宜磨损；
3）阀体，阀芯精密数控中心加工而成，精确度高，优质进口密封件，耐磨，不宜腐蚀。
旋转缸HRQ10-A如图2.5所示

图2.5 旋转缸HRQ10-A

三、辅助元件
气动三联件、开关
气动三联件是由过滤器、减压阀和油雾器三部分组成，过滤器主要负责过滤压缩空气中的杂质，减压阀主要负责控制系统压力，油雾器负责后端元件的给油润滑。如图2.6所示是气动三联件及开关。

图2.6 气动三联件及开关

气动系统图如图2.7所示。

图2.7 气动系统图

3 光源机械上泡机械手的PLC控制系统方案设计
3.1 方案的介绍
在光源机械中，上泡机械手的功能是从间歇运转的上泡盘上抓取泡壳，并将其送到运转的封口机上。为此上泡机械手在一个工作循环中需要完成上升、下降、左旋和右旋、抓泡与放泡等一系列动作。
本次设计主要是设计光源机械上泡机械手，在自动化生产线上，工作开始后，上泡机械手在一个工作循环中需要按顺序依次完成以下动作：上升、左旋、下降、抓泡、上升、右旋、下降、放泡。当按下停止按钮，机械手完成本次循环后回到原位，再起动需按起动按钮。
3.2 系统组成整体结构
图3.1是基于PLC的光源机械上泡机械手系统的基本组成方框。主要由限位开关，开关摁钮，电磁阀，气压传动系统，LED显示灯，PLC（FX2N-48MR）组成。启动停止开关和限位开关作为该系统的输入部分，负责检测机械臂的位置，将布尔量输入PLC中。PLC是该系统的核心部分，一方面负责接收输入量，另一方面将执行程序，进行计算，再将计算结果通过输出刷新，控制电磁阀的开合，从而控制机械臂的动作。
整个系统由操控面板来完成整个机械手的的操作，工件通过限位开关进行检测。机械手的各个动作由汽缸驱动，而汽缸由相应的电磁阀控制。机械手的全部动作由PLC控制完成。

PLC
FX2n 48MR
启停开关
限位开关
气压传动系统
电磁阀

LED显示灯

图3.1 光源机械上泡机械手系统的基本组成方框

4 上泡机械手的硬件设计
4.1 PLC选型
4.1.1 PLC的作用及特点
可编程控制器PLC(Programmable Logic Controller)是控制系统的重要组成部分。并且在大，中型PLC中大多还配有扩展接口和智能I/O模块。所谓拓展接口主要应用于连接扩展PLC单元，从而扩入PLC的规模。而智能I/O模块就是其本身含有单独的CPU,能够独立完成某种专用的功能,由于它和主PLC是并行工作的,从而大大提高了PLC的运行速度和效率。这类智能I/O模块有计数和位置编码器模块,温度控制模块,阀控制模块和闭环控制模块等。 
现代工业生产过程是复杂多样的,对控制的要求不尽相同。PLC出现后受到了很大欢迎。现代PLC具有以下特点:
(1)可靠性高,抗干扰能力强
计算机具有很强的功能,可抗干扰能力较差。PLC是专业为工业控制而设计的,能适用于恶劣环境,如较强的电噪声,电磁干扰,机械振动等。并且在软件方面采取了自诊断,故障检测,信息保护与恢复等手段。 
(2)控制系统结构简单,通用性强,编程方便,易于使用
PLC及外围模块品种多,各种组件灵活组合成各种大小和不同要求的控制系统。在PLC构成的控制系统中,在PLC的端子上接入相应的I/O信号线即可。由于PLC沿用了梯形图编程简单的优点,对于从事继电器控制工作的人员都能在很短的时间内学会使用PLC。
(3)功能完善,设计,施工,调试的周期短
PLC可进行开关逻辑控制,闭环过程控制,位置控制,数据采集及监控,多PLC分布式控制等功能。适用于机械,冶金,化工,轻工,服务和汽车等行业的工程领域。由于PLC为模块化积木式结构,硬件齐全,因此仅需按性能,容量等选用组装,并且使设计和施工同时进行,用软件编程取代了硬接线实现控制功能。PLC是通过程序完成控制任务的使用了方便用户的工业编程语言,具有强制和仿真功能,故使程序设计,施工,调试的周期减短。
(4)直接驱动负载能力强
由于PLC输出模块中大多采用了大功率晶体管和控制继电器的形式进行输出,因而具有较强的驱动能力,一般都能直接驱动执行电器的线圈,接通或断开强电线路。
(5)体积小,维护操作方便
PLC体积小,质量小,便于安装.PLC的I/O系统可直观地反映现场情况的变化状态,还能通过各种方式直观地反映控制系统的运行状态,非常有利于运行和维护人员对系统进行监视。 
如今PLC的应用范围极其广泛,经过近40年的发展,目前PLC已经广泛应用于冶金、石油、化工、建材、电力、矿山、机械制造、汽车、交通运输、轻纺和环保等各行各业中。几乎可以说,凡是有控制系统存在的地方就有PLC。常见的应用领域包括逻辑量控制,模拟量控制,运动控制,数据处理及通信联网。
4.1.2 PLC的组成
由于PLC的核心是微处理器,所以它的组成与计算机有些相似,由硬件系统和软件系统组成。
（一）PLC的硬件系统 
PLC的硬件系统一般主要由中央处理单元,输入/输出接口,I/O扩展接口,编程器接口,编程器和电源等几个部分组成。 
（1）中央处理单元 
PLC的中央处理单元主要由微处理器CPU,存储器ROM/RAM和微处理器I/O接口组成。
1）微处理器CPU。CPU作为整个PLC的核心起着总指挥的作用,是PLC的运算和控制中心。它的主要任务是诊断PLC电源,内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。用扫描方式采集由现场输入装置送来的状态或数据,并存入输入映像寄存器或数据寄存器中。在运行状态时,按用户程序存储器中存放的先后顺序逐条读取指令,经编译解释后,按指令规定的任务完成各种运算和操作,根据运算结果存储相应数据,并更新有关标志位的状态和输出映像寄存器的内容。将存于数据寄存器中的数据处理结果和输出映像寄存器的内容送至输出电路。按照PLC中系统程序所赋予的功能接收并存储从编程器输入的用户程序和数据,响应各种外部设备(如编程器,打印机,上位计算机等)的工作请求。
2）存储器ROM/RAM。存储器是具有记忆功能的半导体电路,用来存放系统程序,用户程序,逻辑变量和其它一些信息。在PLC中使用的存储器有两种类型,他们分别是只读存储器ROM和随机存储器RAM。
只读存储器ROM(又称系统程序存储器),用以存放系统程序(包括系统管理程序,监控程序,模块化应用功能子程序等)。系统程序根据PLC功能的不同而不同。
随机存储器RAM(又称用户存储器),包括用户程序存储区及工作数据存储区。RAM是可读可写存储器,读出时,RAM中的内容不被破坏。写入时,刚写入的信息就会消除原来的信息。RAM中一般存放以下内容:用户程序存储区主要存放用户已编制好或正在调试的应用程序。数据存储区则存储包括各输入端状态采样结果和各输出端状态运算结果的输入/输出映像寄存器区(或称输入输出状态寄存器区),定时器/计数器的设定值和现行值存储区,各种内部编程元件(内部辅助继电器,计数器,定时器等)状态及特殊标志位存储区,存放暂存数据和中间运算结果的数据寄存器区等等。
3）微处理器I/O接口。它一般由数据输入寄存器,选通电路和中断请求逻辑电路构成,负责微处理器及存储器与外部设备的信息交换。
（2）输入,输出接口
输入接口是PLC与控制现场的接口界面的输入通道,为防止干扰信号和高电压信号进入PLC,影响可靠性或损坏设备,输入借口电路一般由光电耦合电路进行隔离。输入电路的电源可由外部提供,有的也可由PLC内部提供。
输出接口电路接收主机的输出信息,并进行放大和隔离,经输出端子向输出部分输出相应的控制信号,一般有三种。继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型。输出电路均采用电气隔离,电源由外部提供,输出电流一般为0.5A～2A,电流的大小与负载有关。
（3）I/O扩展接口
小型的PLC输入输出接口都是与中央处理单元CPU制造在一起的，为了满足被控设备输入输出点数较多的要求，常需要扩展数字量输入输出模块；为了满足模拟量控制的需要，常需要扩展模拟量输入输出模块，如A/D,D/A转换模块等；I/O扩展接口就是为连接各种扩展模块而设计的。
（4）通信接口
用于PLC与计算机，PLC,变频器和触摸屏等智能设备之间的连接，以实现PLC与智能设备之间的数据传送。 
（5）编程器
编程器的结构形式主要有两种。一种是PLC专用编程器，由手持式或台式等形式，具有编辑程序所需的显示器，键盘及工作方式设置开关，编程器通过电缆与PLC的中央处理单元CPU相连。编程器具备程序编辑，编译和程序存储管理等功能。一些手持式的小型PLC编程器，本身无法独立工作，需和PLC的CPU连起来后才能使用。另一种PLC编程器是基于个人计算机系统的编程系统。在通用计算机系统中，配置PLC的编程及监控软件，通过RS232串行接口与PLC的CPU相连。PLC语言的编译软件已包含在编程软件系统中。
编程器的程序输入输出界面一般有两种形式。一种是图形编辑界面，另一种是字符编辑界面。梯形图语言，功能图语言等直观的图形编辑语言程序，通过PLC编程器的图形编辑界面定义。语句表语言编辑的程序，可直接用简易的字符型编程器编辑操作，这种字符型编程器小巧实用，成本低。
（6）电源 
电源部件将交流电源转换成供PLC的中央处理器，存储器等电子电路工作所需要的直流电源，使PLC能正常工作，PLC内部电路使用的电源是整机的能源供给中心，它的好坏直接影响PLC的功能和可靠性，因此目前大部分PLC均采用开关式稳压电源供电，同时还向各种扩展模块提供24V直流电源。
（二）PLC的软件系统 
PLC由硬件系统组成，由软件系统支持，硬件和软件共同构成了PLC系统。PLC的软件系统可分为系统程序和用户程序两大部分。 
（1）系统程序 
系统程序是用来控制和完成PLC各种功能的程序，这些程序是由PLC制造厂家用相应CPU的指令系统编写的，并固化到ROM中。它包括系统管理程序，用户指令解释程序和供系统调用的标准程序模块等。
系统管理程序主要功能是运行时序分配管理，存储空间分配管理和系统自检等；用户指令解释程序将用户编制的应用程序翻译成机器指令供CPU执行；标准程序模块具有独立的功能，使系统只需调用输入，输出和特殊运算等程序模块即可完成相应的具体工作。 
系统程序的改进可使PLC的性能在不改变硬件的情况下得到很大的改善，所以PLC制造厂商对此极为重视，不断地升级和完善产品的系统程序。
（2）用户程序 
用户程序是用户根据工程现场的生产过程和工艺要求，使用可编程序控制器生产厂家提供的专门编程语言而自行编制的应用程序。它包括开关量逻辑控制程序，模拟量运算控制程序，闭环控制程序和工作站初始化程序等。 
开关量逻辑控制程序是PLC用户程序中最重要的一部分，是将PLC用于开关量逻辑控制的软件，一般采用PLC生产厂商提供的如梯形图，语句表等编程语言编制。模拟量运算控制和闭环控制程序是大中型PLC系统的高级应用程序，通常采用PLC厂商提供的相应程序模块及主机的汇编语言或高级语言编制。工作站初始化程序是用户为PLC系统网络进行数据交换和信息管理而编制的初化程序，在PLC厂商提供的通信程序的基础上进行参数设定，一般采用高级语言实现。 
PLC整个过程可分为5个阶段：自诊断，通信处理，扫描输入，执行程序，刷新输出。 
1）每次扫描用户程序之前，都先执行故障自诊断程序。自诊断内容为I/O部分，存储器，CPU等，若发现异常停机，则显示出错；若自诊断正常，则继续向下扫描。 
2）PLC检查是否有与编程器，计算机等的通信请求，若有则进行相应处理，如接收由编程器送来的程序，命令和各种数据，并把要显示的状态，数据，出错信息等发送给编程器进行显示。
3）PLC的中央处理器对各个输入端进行扫描,将所有输入端的状态送到输入映像寄存器。
4）中央处理器(CPU)将逐条执行用户指令程序,即按程序要求对数据进行逻辑,算术运算,再将正确的结果送到输出状态寄存器中。
5）当所有的指令执行完毕时,集中把输出映像寄存器的状态通过输出部件转换成被控设备所能接受的电压或电流信号,以驱动被控设备。 
PLC经过这5个阶段的工作过程,称为一个扫描周期,完成一个扫描周期后,又重新执行上述过程,扫描周而复始地进行。
本系统中选用的PLC型号是FX2N-48MR。
4.2 基本电气元件选择
4.2.1 各种限位开关
限位开关主要用来控制机械手在运动过程中的停止时刻和停止位置。在多维机械手控制系统中，共用了7个限位开关，即上升限位开关、下降限位开关、左旋限位开关、右旋限位开关、抓紧限位开关以及上泡盘传送物品到位开关和机械手松开到位开关。
(1)上升限位开关。上升限位开关用于控制机械手在整体上升时的位置。在机械工作平台上方的合适位置上安装好限位开关，然后当机械手上升到可以接触到上升限位开关时，PLC就控制机械手停止上升。
(2)下降限位开关。下降限位开关用于控制机械手在整体下降时的位置。在机械工作平台下方的合适位置上安装好限位开关，然后当机械手下降到可以接触到下降限位开关时，PLC就控制机械手停止下降。
(3)左旋限位开关。左旋限位开关用于控制机械手手臂向左旋转时的定位。在机械工作平台的合适位置上安装好限位开关，然后当机械手手臂向左旋转接触到左旋限位开关时，PLC就控制机械手停止向左运动。
(4)右旋限位开关。右旋限位开关用于控制机械手手臂向右旋转时的定位。在机械工作平台的合适位置上安装好限位开关，然后当机械手手臂向右旋转接触到右旋限位开关时，PLC就控制机械手停止向右运动。
(5)抓紧、松开限位开关。抓紧限位开关用于控制机械手手指在从传送带A上取物品时抓取物品的松紧程度。在机械手的合适位置上安装好限位开关，安装的根据是既要保证物品能够被机械手抓牢，又不能被抓的太紧而损坏物品本身。当机械手手指抓紧接触到抓紧限位开关时，PLC就控制机械手手指停止动作。
4.2.2 各种电磁阀
在机械手控制系统中，根据机械手不同的动作，主要有上升电磁阀、下降电磁阀、左旋电磁阀、右旋电磁阀、抓紧电磁阀、放开电磁阀。
4.2.3 上泡盘电动机接触器
上泡盘不需要时刻连续的运转传送，并且它也不可能一直连续传送物品。它是根据机械手的当前工作情况，由控制机械手的控制系统来一同控制上泡盘的工作与否，该在什么时候停止、启动。因此，就必须要在上泡盘的电动机部分，安装一个可以控制电动机是否运转的接触器，再通过PLC 来控制接触器，最后达到控制目的。
机械手控制系统硬件连接图如图4.1所示：

三菱Fx2n系列PLC
上升限位开关
抓紧限位开关
右旋限位开关
光电开关
左旋限位开关
下降限位开关
其他控制按钮
上升电磁阀
下降电磁阀

左旋电磁阀

右旋电磁阀

抓紧电磁阀

放开电磁阀

电动机接触器

图4.1 机械手控制系统硬件连接图

PLC外部接线图如图4.2、4.3所示

图4.2 FX2N-48MR 接线端子图

图4.3 PLC原理接线图

5 上泡机械手控制系统的程序设计
5.1控制要求分析
本设计采用PLC实现机械手运动的自动控制，需要设置检测各步动作是否到位的传感器，并确定从一个工步到下一个工步的转步条件。程序流程图如图5.1所示

图5.1 流程图

5.2 PLC I/O点分配
该系统所使用的输入输出设备的I/O分配如表5.1所示：

表5.1 PLC的I/O分配表
输入设备 输入编号 输出设备 输出编号
上升限位开关 X2 上升电磁阀 Y0
下降限位开关 X3 下降电磁阀 Y1
左旋限位开关 X4 左旋电磁阀 Y2
右旋限位开关 X5 右旋电磁阀 Y3
抓紧限位开关 X6 抓紧电磁阀 Y4
放开限位开关 X7 放开电磁阀 Y5
物品到位限位开关 X10 上泡盘电机接触器 Y6
启动按钮 X0
停止按钮 X1

5.3 状态转移图
根据控制系统流程图，设计的状态转移图如图5.2所示：

图5.2 状态转移图

在该程序中，在按下启动按钮后，机械手从原位开始动作，上升至上限位，上限位开关开始工作，左旋至左限位，左限位开关开始工作，下降至下限位，下限位开关开始工作，上泡盘传送电动机接触器开始运转，物品到位限位开关开始工作，机械手执行抓紧动作，抓紧到位限位开关开始工作，上升至上限位，上限位开关开始工作，右旋至右限位，右限位开关开始工作，下降至下限位，下限位开关开始工作，机械手执行松开动作，松开到位开关开始工作，如果有停止信号的输入则机械手完成本次循环后回到原位，停止信号可以随时输入。如果没有停止信号输入则继续循环。
5.4 梯形图
根据以上流程图及状态转移图，编写出满足控制要求的程序梯形图，如图5.3所示：

图5.3 梯形图

6 仿真调试
6.1 系统实际接线图
实验室实际接线图如图6.1所示

图6.1 实验室接线图

6.2 PLC及机械手工作过程图及分析
图6.2所示的是没有给机械手启动信号时，机械处于原位的状态。由于机械手在停止状态时需完成一次循环动作后在按照PLC控制下回于原位状态所以，上限位和左限位是PLC给机械手回原位状态所下的指令。

图6.2 机械手处于原位状态

图6.3是在按下启动按钮后，机械手根据PLC所给的下移指令开始下移当达到下移下限位时，下限位灯亮起，机械手跟据PLC控制进行下一动作。

图6.3 启动后机械手下移到下限位

图6.4是机械手在夹紧物品后，右移到右限位。在PLC给出下移步控制指令后机械手可以执行下移动作。

图6.4 机械手夹紧后右移到右限位

以上图6.2至图6.4是仿真调试过程中机械手运作各个状态的一部分实际运作图，接线正确是完成调试的第一步需特别谨慎，程序运行时可以在PC端通过编程软件对整个程序的运作状态进行实时监控，各输出端设有与之相对应的指示灯，方便实验者及时发现问题所在，如图中所示，各环节运作一切顺利。

7 总结
当下机械手的应用多种多样，操控方式也多有不同，有通过控制杆人工操作的也有先进控制器自动操作和半自动操作的，但目前工业为了保证产品质量以及人身安全趋于无人化机电一体化。选用可编程控制器控制机械有序的完成一系列操作，优势在于其电路结构简单、自动化程度高、能在线修改灵活性高、运行稳定可靠。
本文实现了对光源机械上泡机械手的PLC控制系统设计，采用的是顺序功能图的程序编写方式，满足了对机械手的控制要求。设计中是相对简单的机械手，但需要完成左右旋、升降、抓放等功能，对应分别对这些功能进行了分析和设计。从硬件选定之初到PLC程序设计，再到仿真调试，最终完成本次设计。
由于PLC应用技术适用于很多领域，应用于各行各业，通过本课程设计使人们对PLC的结构、指令、编程方法以及PLC控制生产过程的方法有初步了解。能对生产过程中的PLC控制系统进行开发设计，并了解PLC与计算机之间的通信控制，为推进自动化安全生产打下良好基础。

参考文献

[1] 刘建华，张静之.电气控制与PLC[M].北京：机械工业出版社，2013.
[2] 盖超会，阳胜峰.三菱PLC与变频器触摸屏[M].北京：中国电力出版社，2011.
[3] 李国平.基于PLC控制的气动机械手实验装置的研制[J]，液压与气动，2003.
[4] 宋德玉.可编程控制器原理及应用系统设计技术[M].北京：冶金工业出版社，1999.
[5] 廖常初.可编程序控制器的编程方法和工程应用[M].重庆：重庆大学出版社.2003. 
[6] 欧阳三泰，欧阳希，周琴.可编程控制器发展综述[J].机床电器.2005.
[7] 张孝三，杨洋，刘建华.维修电工（高级）[M]. 上海：上海科学技术出版社，2007.
[8] 方承远，王炳勋.电气控制原理与设计[M].常熟：宁夏人民出版社，1989.
[9] 李景学，金广业.可编程控制器应用系统设计方法[M]．北京：电子工业出版社，1995.
[10] 吴丽.电气控制与PLC实用教程[M].郑州：黄河水利出版社，2005.
[11] 胡学林.可编程控制器教程（实训篇）[M]. 北京：电子工业出版社，2004.
[12] 高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例[M]. 北京：人民邮电出版社，2004.
[13] 高勤.可编程控制器原理及应用（三菱机型）[M]. 北京：电子工业出版社，2006.
[14] 王乐天.可编程控制器应用与实践教程[M]. 上海：上海交通大学出版社，2007.
[15] 刘建华，张建之.三菱FX2N系列PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2010.

a您好，为你提供优秀的毕业论文参考资料，请您删除以下内容，O(∩_∩)O谢谢！！！A national survey was recently launched to evaluate the eye health of Chinese children andteenagers.On June 6, China's annual National Day for Eye Care, the China Youth Development ServiceCenter and Zhejiang Medicine, a leading listed Chinese pharmaceutical company, jointlyannounced the kickoff of the survey.In about one month, a questionnaire compiled by top eye care medical experts in China willbe distributed through multiple online partners, including H, as well asthrough offline survey events held in universities, middle schools and primary schools acrossthe country.A report will be released based on the survey statistics and analysis, and most importantly,guidelines for parents and youth on how to care for the eyes and prevent myopia — agrowing problem in China's digitized society, will also be attached on the report."Myopia is not only a disease that makes people see things blurrily, but also leads to severecomplications, such as glaucoma (increased pressure within the eyeball), and can causeblindness," said Zhou Yuehua, an established eye care specialist with Beijing TongrenHospital."It is very important for parents and children to know about the risk and care for their eyes."There are about 450 million myopia patients in China. Among Chinese myopia patients,30million are severe patients, according to ZhouThe prevalence of myopia among high school and college students is more than 70 percent,and the situation is continuously worsening, he added.Sun Zhu, director with the China Youth Development Service Center, said long hours ofstudy, lack of exercise, especially outdoor activities, and attachment to electronic screen aresome of the top reasons behind the widespread myopia problems, and the increase ofyounger patients, although China has made great progress in improving the hardwarefacilities and lighting conditions in schools.He said he hopes the survey will alert people on the threatening situation, and also helpmedical experts to better guideline parents and children's behaviors to care for eyes, basedon the timely and factual statistics the survey collected.A series of follow-up events will also be held in six cities, including Jinan in Shandongprovince, and Changsha in Hunan province, to educate people on how to care for eyes afterthe survey started. More and more Chinese are jogging to get and stay fit. Most joggers will run alone, but some will jog with friends or even coaches. The Beijing Olympic Forest Park is one of the most popular spots. It is packed with runners in the afternoon, usually after work, and at weekends. Jogging after a whole day's work can be a way to unwind. It is true for He Wenjun, whose workplace is right near the forest park. She