1、车辆与动力工程学院课程设计说明书电气控制技术课程设计任务书班级： 姓名： 学号： 设计题目： “分拣机械手”的控制设计1 一、设计目的进一步巩固理论知识，培养所学理论知识在实际中的应用能力；掌握一般生产电气控制系统的设计方法；掌握一般生产电气控制系统的施工设计、安装与调试方法；培养查阅图书资料、工具书的能力；培养工程绘图、书写技术报告的能力。二、设计任务及要求掌握PLC工作原理、编程及调试方法及应用技术；根据控制要求，制定合理的设计方案；.正确选用PLC ，确定输入、输出设备；PLC的I/O点分配，并绘制其连接图，以及其它外部硬件图；设计PLC控制程序；绘制有关图纸；编制设计说明书。三、控制要
2、求一个将工件由 A 处传送到 B 处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止。另外，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。设备装有上、下限位和左、右限位开关，它的工作过程如图1所示，有八个动作：图1 工作过程图车辆与动力工程学院课程设计说明书车辆与动力工程学院课程设计说明书四、设计时间安排查找相关资料（1天）、设计并绘制系统原理图（2天）、设计PLC控制程序（
3、2天）、模拟调试（2天）、编写设计报告（2天）和答辩（1天）。五、主要参考文献1.黄永红.电气控制与PLC应用技术, 北京: 机械工业出版社, 2011.2.王建华. 电气工程师手册, 北京: 机械工业出版社, 2006.3.吴晓君. 电气控制课程设计指导, 北京: 中国建材工业出版社, 2007.指导教师签字： 年 月 日车辆与动力工程学院课程设计说明书I分拣机械手的控制设计摘 要本文介绍的机械手是由PLC输出三路脉冲，分别驱动横轴、竖轴变频器，控制机械手横轴和竖轴的精确定位，微动开关将位置信号传给PLC主机；位置信号由接近开关反馈给PLC 主机，通过交流电机的正反转来控制机械手手爪的张合，
4、从而实现机械手精确运动的功能。本文设计的主要目地是将物体从A移动到B，实现物体的移动。可代替人工的危险动作。再设计的过程中，设计模块主要分三个模块。1.回原点操作。2.手动操作。3.自动操作。三个独立的模块很容易设计，但当合成一个程序时，由于输出的相互影响，使得程序出现凌乱。如在手动操作中，在闭合加紧开关时，输出Q0.4 不得电。是因为中的Q0.4没有得电。所以在设计过程中必须保证输出的结果相同。本课题拟开发的物料搬运机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，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。关键词：机械手 交流伺服电机 PLC车辆与动力工
5、程学院课程设计说明书II目录分拣机械手的控制设计 .I摘 要 .I第一章绪论 .1第二章总体设计 .22.1分拣机械手的操作要求及功能.22.1.1操作要求 .22.1.2操作功能 .22.2硬件接线图.32.3输入和输出点分配表及I/O分配接线 .32.4软件电路设计及描述.52.4.1机械手的操作系统程序 .52.4.2 回原位程序 .52.4.3手动单步操作程序 .72.4.4自动操作程序 .92.4.5急停和停止 .102.5机械臂传送系统梯形图.112.6机械臂传送系统仿真图 .17第三章设计结论 .19参考文献 .19车辆与动力工程学院课程设计说明书1第一章绪论在现代工业中，生产过
6、程的机械化、自动化已成为突出的主题。随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等，已经随处可见。同时，现代生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。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
7、也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。本课题拟开发物料搬运机械手，采用plc，对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。该装置机械部分有滚珠丝杠、滑轨、机械抓手等；电气方面由交流电机、变频器、操作台等部件组成。我们利用可编程技术，结合相应的硬件装置，控制机械手完成各种动作。车辆与动力工程学院课程设计说明书2第二章总体设计2.1分拣机械手的操作要求及功能2.1.1操作要求分拣机械手的功能是将工件从A处移送到B处。控制要求为：1、分拣机械手的升降和左右移行分别由不同的双线圈二位电磁阀推动气缸来实现，当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线
8、圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持原来的状态，必须驱动反向的线圈才能反向运动；2、上升、下降的电磁阀线圈分别为YV2、YV1；右行、左行的电磁阀线圈为YV3、YV4；3、机械手的夹钳由单线圈电磁阀YV5来实现，线圈通电时夹紧工件，线圈断电时松开工件；4、机械手的夹钳的松开、夹紧通过延时1S实现；5、机械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4来实现；2.1.2操作功能机械手能实现手动、回原位、连续等工作方式。1、手动工作方式时，用各按钮的手动开关实现相应的动作；2、回原位工作方式时，按下“回原位”按钮，则机械手自动返回原位；3、连续工作方式时，机械手在原
9、位，只要按下“连续工作”安钮，机械手就会连续循环工作，直到按下停止安钮；车辆与动力工程学院课程设计说明书34、传送工件时，机械手必须升到最高点才能左右移动，在左右极限时才能上下移动，以防止机械手在较低位置和左右位置运行时碰到其他工件；5、出现紧急情况，按下紧急停车按钮时，机械手停止所有的操作2.2硬件接线图通过Q0.0、Q0.1分别控制电动机1的正反转，实现下降和上升，Q0.2、Q0.3分别控制电动机2的正反转，实现左行和右行。图1 主电路图2.3输入和输出点分配表及外部接线图表1 输入输出点分配图名 称 代号 输入 名 称 代号 输入 名 称 代号 输出车辆与动力工程学院课程设计说明书4启动
10、 SB1 I0.0 下限位 SQ1 I1.0 电磁阀上升 YV2 Q0.1停止 SB2 I0.1 上限位 SQ2 I1.1 电磁阀左行 YV3 Q0.2加紧 SB3 I0.2 右限位 SQ3 I1.2 电磁阀右行 YV4 Q0.3放松 SB4 I0.3 左限位 SQ4 I1.3 电磁阀夹紧 YV5 Q0.4上升 QS1 I0.4 回原点 QS3 I1.4 电磁阀下降 YV1 Q0.0下降 QS2 I0.5 手动 QS4 I1.5左行 QS3 I0.6 自动 QS5 I2.0右行 QS4 I0.7 急停 SB5 I2.1图2 外部接线图车辆与动力工程学院课程设计说明书52.4软件电路设计及描述2.4.1机械手的操作系统程序操作系统包括回原点程序，手动单步操作程序和自动连续操作程序，如图所示。 其原理是：把旋钮置于回原点，I1.4接通，系统自动回原点。再把旋钮置于手动，则I1.5接通，其常闭触头打开，程序不跳转，在I1.4不闭合的情况下，执行手动程序。之后，由于I1.5 常闭触点，当执行CJ指令时，跳转到0所指的自动位置。如果旋钮置于自动位置，（既I1.5常闭闭合、I1.6常开闭合），在I1.4不闭合的情况下，程序执行时跳过手动程序，直接执行自动程序。图3 总体流程图
