基于PLC控制的三自由度气动机械手设计

基于PLC的气动机械手控制系统设计一、本文概述随着工业自动化技术的飞速发展，气动机械手作为实现生产自动化、提高生产效率的重要工具，在各个领域得到了广泛应用。

基于可编程逻辑控制器（PLC）的气动机械手控制系统，以其稳定可靠、易于编程和维护的特性，成为当前研究的热点之一。

本文旨在探讨基于PLC 的气动机械手控制系统的设计方法，包括系统构成、硬件选择、软件编程以及调试与优化等方面，以期为我国工业自动化领域的发展提供参考和借鉴。

本文将简要介绍气动机械手及其控制系统的基本原理和特点，为后续的设计工作奠定理论基础。

将详细阐述PLC在气动机械手控制系统中的应用优势，包括其可靠性、灵活性以及扩展性等方面的优势。

在此基础上，本文将深入探讨基于PLC的气动机械手控制系统的设计方法，包括系统架构的设计、硬件设备的选择、软件编程的实现以及系统调试与优化等方面。

本文将总结基于PLC的气动机械手控制系统的设计要点和注意事项，为相关工程实践提供指导和借鉴。

通过本文的研究，旨在为我国工业自动化领域的发展提供新的思路和方法，推动气动机械手控制系统的技术进步和应用推广。

也期望本文的研究成果能对相关领域的学者和工程师产生一定的启示和借鉴作用，共同推动工业自动化技术的发展和创新。

二、气动机械手控制系统概述气动机械手控制系统是以可编程逻辑控制器（PLC）为核心，结合气动执行元件、传感器以及相应的控制逻辑，实现对机械手的精确控制。

该系统结合了气动技术的快速响应和PLC的灵活编程特性，使得机械手的动作更加准确、迅速且易于调整。

PLC控制器：作为整个控制系统的核心，PLC负责接收和处理来自传感器的信号，根据预设的程序逻辑，控制气动执行元件的动作。

PLC 具有高度的可靠性和稳定性，能够适应各种复杂的工作环境。

气动执行元件：包括气缸、气阀和气压调节器等。

气缸是实现机械手抓取、移动等动作的主要执行机构；气阀用于控制气缸的运动方向和速度；气压调节器则用于调节气缸的工作压力，以保证机械手的稳定性和精确性。

基于PLC控制的气动机械手的实验设计作者：李永胜熊瑞平李兴国任信来源：《科技创新导报》 2013年第20期李永胜1 熊瑞平1 李兴国1 任倩2（1四川大学锦江学院四川成都 620860 ；2成都航利航空科技有限责任公司四川成都 620860）摘要：根据机电一体化专业实践教学的需要，结合近年来在制造领域飞速发展的气动机械手技术，本文设计了基于PLC控制的3自由度气动机械手试验台，对其机械手本体部分驱动部件、测控电路及控制单元进行了详细设计，并设计了相关实验。

该试验台于实践教学，引导学生在产品设计中综合运用专业知识，提升学生在工程实践中分析和解决问题的能力。

关键词：气动机械手； PLC控制；步进电机中图分类号: TH138 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2013)07(b)-0000-001 引言机电一体化专业是门实践性强的专业，为提升专业教学效果，提升学生专业能力，国内许多高校在机电专业实验设计方面做了大量的改革和实践【1-2】。

为提升实验教学效果，同时兼顾实验设计的模块化与综合型，既设置各专业课程实验如液压传动与控制、传感器、测控电路和PLC原理等实验，又提供综合设计实验【3】，引导学生综合运用各学科知识，设计符合工程实际的产品，提升学生的工程实践能力。

结合近年来在制造领域广泛应用并飞速发展的机械手技术【4-5】，本文设计了基于PLC控制的3自由度气动机械手试验台，并设计了系列实验方案应用于机电专业的实践教学。

2 基于PLC控制的气动机械手的设计本文设计的机械手试验台可将工件从A工位精确搬运到B工位，工件质量小于10kg，机械手垂直升降和水平伸缩工作行程速度50mm/s ，空行程速度300mm/s。

为满足上述功能要求，圆柱坐标型机械手具有水平伸缩、垂直升降和沿腰部旋转3个运动自由度；动力驱动部件采用气动驱动与电机驱动相结合的混合驱动方式；控制单元采用PLC控制，对机械手运动进行点位控制；传感器件选用限位接近开关，机械手运动到规定位置时向控制单元输入信号，形成测控回路。

基于PLC控制的三轴机械手系统设计本文介绍三轴机械手系统设计的背景和目的，并概述了PLC控制的重要性。

三轴机械手是一种常见的工业自动化设备，可用于实现对物体的抓取与放置。

三轴机械手系统设计的目的是提高生产效率、减少人工操作，并保证操作的准确性和稳定性。

PLC（可编程逻辑控制器）是一种数字化电子设备，广泛应用于工业自动化控制系统中。

与传统的电气控制系统相比，PLC具有编程灵活、易于维护和扩展的优势，能够实现复杂的自动控制功能。

本文将详细介绍基于PLC控制的三轴机械手系统的设计，包括硬件设计、软件编程和系统调试等内容。

通过PLC的编程控制，将实现对三轴机械手的协同运动和精确控制，提高生产效率和产品质量。

引用的内容请核实来源三轴机械手系统是由机械臂、执行机构和传感器等组成部分构成的。

以下是对这些组成部分的描述：机械臂机械臂是机械手系统的核心组件，用于执行各种动作和操作。

它一般包括多个可活动的关节，通过电动机驱动实现运动。

机械臂的结构和尺寸可以根据具体需求进行设计，以适应不同的应用场景。

执行机构执行机构是机械臂的末端装置，用于实现抓取、放置或其他动作。

它通常包括夹爪、吸盘或其他特定工具，可以根据需要进行更换。

执行机构的设计需要考虑到操作的稳定性、精度和安全性。

传感器传感器是机械手系统中重要的反馈设备，用于感知环境和检测目标物体。

常用的传感器包括力传感器、位置传感器和视觉传感器等。

这些传感器可以提供实时数据，帮助机械手系统做出准确的动作控制。

以上是基于PLC控制的三轴机械手系统的整体结构描述。

这个系统结构的设计可以根据具体应用的需求进行进一步的优化和调整。

本文将介绍基于PLC（可编程逻辑控制器）的控制系统设计。

该设计包括输入输出设备的选型、控制逻辑的设计和编程等内容。

输入输出设备选型在设计基于PLC控制的三轴机械手系统时，首先需要选择适合的输入输出设备。

这些设备包括传感器、执行器和人机界面。

传感器选型传感器用于检测系统的状态和环境条件。

基于PLC的三自由度机械手控制系统设计传统的机械手控制系统在机器进行运转的时候存在抖动幅度大和失步的问题，为此，提出了一种基于PLC的三自由度机械手控制系统设计。

首先对系统的硬件进行了设计，得出了硬件的框图；然后对系统的软件设计；最后进行了实验。

标签：PLC；三自由度；机械手控制；系统设计0 引言在工厂中，机械手的工作相当于人的手臂一样，可以按照特定的结构进行抓取、搬运等工作[1-2]。

三自由度的机械手操作系统又被称作3D的机械人，可以模拟人手臂的运动行为[3-4]。

随着社会经济的不断进步，传统的机械手控制系统在机器进行运转的时候存在抖动幅度大和失步的问题，不能满足工厂的需求。

为此，我提出了一种基于PLC的三自由度机械手控制系统设计。

首先对系统的硬件进行了设计，得出了硬件的框图；然后对系统的软件设计；最后进行了实验。

实验结果表明，该系统的设计具有运行稳定和定位精准等优点，对于我国未来的社会经济具有促进的作用。

1 基于PLC的三自由度机械手控制系统设计基于PLC的三自由度机械手的手臂进行左右运动的时候是由伸缩的步进电机控制，进行上下运动的时候是由升降的步进电机来控制，而进行旋转运动的时候是由机械底部的直流电机工作运行时候的正反旋转来控制。

而三自由度机械手进行夹紧工作的时候采用的是关节的结构装置，进行松开工作的时候是由电磁閥的气压驱动来控制。

该系统硬件设计的主要控制系统采用的是SH-2040型的步进电机驱动器和FX2N这一系列的三菱晶体管输出，这种机械手能够在不同的方向上进行抓取的运动，主要的运动系统是由垂直、水平、手爪和旋转组成的，并且每一个组成的系统都是由2个直流的电机进行发电和4个行程的开关进行控制，进行垂直的运动来完成一些的动作。

机械手进行垂直运动的时候，主要由电机、计数行程和限位行程的开关组成的。

使用9V的电压和直流的电机进行正向旋转的运动来提供抓力。

计数行程的开关是用来对旋转圈数的计量。

第29卷第3期2008年6月华　北　水　利　水　电　学　院　学　报Journa l of Nort h China Institut e of W ate r Conservancy and Hydroe l ec tric Powe rVol 129No .3　Jun .2008收稿日期作者简介刘晓燕(—),女,河南许昌人,在读硕士研究生,主要从事机电控制及自动化方面的研究文章编号:1002-5634(2008)03-0048-02基于PL C 的3自由度机械手的控制系统刘晓燕1,乔文生2,陈俭培1,王丽君1(1.华北水利水电学院,河南郑州450011;2.北京京航公司,北京100076)摘　要:利用“慧鱼”组合模型构建了3自由度机械手的机械模型,并对其运动原理和各模块间的相互作用进行了分析与研究,在此基础上利用PLC 实现了机械手的控制过程,对设计中出现的电源不匹配问题,通过使用中间继电器和稳压直流电源对其进行控制.实践表明,整个控制系统运行可靠,为实际3自由度机械手的控制提供了技术参考.关键词:3自由度机械手;PLC;行程开关;中间继电器中图分类号:TP241.2 文献标识码:A 3自由度机械手又称3D 机械人,能够实现3个自由度方向(水平、垂直和旋转)的抓取或放置物品,具有操作范围大、灵活性好、应用广泛的特点[1].1　3自由度机械手的工作原理1.1　结构简介采用慧鱼组合模型对3自由度机械手进行了构建,模型结构如图1所示[2].1—底座;2—旋转台;3—小圆柱;4—抓手行程开关;5—抓手电机;6—手臂;7—垂直行程开关;8—垂直螺杆9—螺杆轴齿轮;10—惰轮;11—垂直电机齿轮;12—垂直电机;13—水平电机;14—水平行程开关;15—水平螺杆;16—水平螺母;17—垂直螺母;18—旋转行程开关图1　3自由度机械手组合模型1.2　工作原理3自由度机械手能够实现在不同的方向上抓取物体,其运动系统主要由4部分组成:水平、垂直、旋转和手爪运动系统.每一个运动系统的控制部分都是由1个直流电机、2个行程开关组成.以垂直运动系统为例介绍3自由度机械手的工作原理.垂直运动系统主要由3个主要部件组成:电机、限位行程开关和计数行程开关.电机为垂直运动提供动力:这里所选用的电机为直流电机,通9V 电压,正向旋转;通以-9V 电压,反向旋转.限位行程开关限制垂直运动的极限位置,也是垂直运动的起始位置:当机械手臂向上运动碰到上面的限位行程开关后,机械手臂停止运动.计数行程开关是用来计量电机的旋转圈数的,从而可以精确计算垂直运动的距离,起到定位的作用.垂直运动具体的运动过程可分为定位阶段和复位阶段.定位阶段:驱动电机使手臂从初始位置开始下降,通过定位行程开关计数使手臂到达指定位置停止.复位阶段:驱动电机反转使手臂上升,直到碰到限位行程开关结束.整个垂直运动以PLC 为核心,通过外接电路(一方面行程开关的信号经由外接电路输入到P LC 中,另一方面P LC 发送指令给电机,使电机产生相应的运动)进一步驱动执行机构动作.控制系统的结构如图2所示.:2008-01-20:1984.图2　控制系统的结构框图2　控制系统设计受实验室条件限制,采用了AFP12217-F 型[3]可编程控制器来实现3自由度机械手运动的控制过程.整个控制系统以可编程控制器为中心,通过继电器与稳压电源组成的外接电路与输入输出装置相连.主要的输入量为运动过程中的限位行程开关和计数行程开关,输出量为控制运动机构动作的电机.具体的控制过程如下:1.机械手开夹(抓手计数开关计数)ϖ旋转台正转到位置1ϖ垂直电机下降ϖ水平电机伸长(水平计数开关计数)到位置2ϖ闭夹夹取工件;2.垂直电机动作(上升)ϖ旋转台正转ϖ水平电机做收缩动作(水平计数开关计数)到位置3→垂直电机动作(下降)ϖ开夹(抓手计数开关计数)ϖ放工件;3.垂直电机动作(上升到顶部)ϖ旋转台反转到位置4ϖ水平电机做伸长动作(水平计数开关计数)→垂直电机动作(下降到底部)ϖ闭夹夹取工件; 4.垂直电机动作(上升顶部)ϖ旋转台反转ϖ水平电机做收缩动作(水平计数开关计数)ϖ垂直电机动作(下降)ϖ开夹放物件(抓手计数开关计数). 图3为实现整个控制作用的部分P LC 梯形图.3　设计中产生的问题及解决措施控制电机是9V 驱动,而P LC 输出电压是24V ,这样就出现了电源不匹配的问题,使用中间继电器和稳压直流电源即可解决.具体做法是:将2个中间继电器的接地端和9V 端联在一起,这样2个继电器原本的4个端子被化解为2个,然后将电机的2个输入端分别接在2个中间继电器上,再将2个中间继电器的输入端(24V 电源和接地端)分别接在P LC 控制面板上,这样就可以实现P LC 程序控制电机的正、反转.图3　PLC 梯形图参　考　文　献[1]柳洪义,宋伟刚.机器人技术基础[M ].北京:冶金工业出版社,1999:1-20.[2]德国慧鱼公司.操作手册L LW i n 3.0[Z].2004.[3]吴键强,姜三勇.可编程控制器应用技术[M ].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2000:23-46.3-DO F M a n ipu l a tor C on tr ol Syste m Ba sed on PLCL IU Xiao 2yan 1,Q IAO W en 2sheng 2,CHEN Jian 2pei 1,WANG L i 2jun 1(1.North China Institute of Wa ter Conservancy and Hydroelectri c Po wer,Zheng zhou 450011,Chi na;2.Be iji ng J inghang Co r porati on,B eijing 100076,Ch i na )Ab stra ct:F ische rt echnik ha s been adop t ed to e stablis h t he 3-DOF mani pula t or m echani ca l struc t ure,and the princ i p l e s of the move 2ment and t heir int e rac ti ons be t w een t he module s are analyzed and researched .On this basis,the PLC is used t o i m p le m ent t he control proce ss of the m ani pulat or .For the problem tha t po we r doe s n o tm atch wit h the equi pment t hat happens during t he design,by using the y D y,T ,y 2,f f 3DOF K y 3DOF ;L ;;y94第29卷第3期刘晓燕等:　基于PLC 的3自由度机械手的控制系统 in t e r med ia t e re la s an d regu l a t o r C po w er supp l it is co n tro ll ed .he p ractice sh ow s tha t t h e w ho l e co n tro l s stem op erati o n is re lia b le an d it p rov id s th e techn ical su p po rt o r the con tr o l o t h e actua l -man i p u la t o r .e w or d s:-man i p u la t o r P C trip s w itch in ter m ed i a te rela。

基于PLC控制的气动机械手研制共3篇基于PLC控制的气动机械手研制1基于PLC控制的气动机械手研制随着现代工业的不断发展，生产线的自动化程度越来越高，机器人逐渐替代人类在生产线上完成重复性操作。

在机器人中，气动机械手由于具有结构简单、速度快、力矩大等特点，被广泛应用于装配、搬运、喷涂等多个领域。

而基于PLC控制的气动机械手系统则是实现其自动化操作的重要手段。

本文旨在介绍基于PLC控制的气动机械手的研制过程和关键技术，以期为相关领域的从业人员提供有益的参考。

一、气动机械手的设计1. 机械结构设计气动机械手主要由基座、转台、专业操作台、张合臂、升降臂、旋转臂、夹持器等多个部件组成。

机械结构的设计需要考虑机械臂的动态特性、稳定性、载荷能力等因素，保证机械臂能够快速准确地完成任务。

2. 接口设计气动机械手与PLC的连接部分需要设计适当的接口，以便PLC通过信号传递与机械手进行信息交互，从而实现控制。

3. 程序设计根据气动机械手执行的任务及其工作过程的特点进行程序设计，使用PLC编程语言实现控制。

二、气动机械手控制系统的设计1. PLC选择PLC是气动机械手控制系统的核心。

在选择PLC时需要考虑多个因素，如工作条件、处理器速度、I/O容量、程序语言等。

2. PLC程序设计PLC程序需要实现机械臂的自动化操作，包括气动元件的控制信号发送、传感器数据的采集、运动控制算法的实现等。

3. 接口设计PLC与气动机械手之间需要建立信号传输接口，以实现信息交互。

接口设计需要考虑信号干扰、传输速度、数据格式等因素。

三、系统测试与优化1. 环境配置系统测试前需要对环境进行准备，确保系统能够在预期的条件下工作，如调整气压、排除干扰等。

2. 系统测试系统测试主要包括硬件测试和软件测试，需要对PLC、传感器等硬件设备进行测试，并确保程序逻辑正确。

3. 系统优化在测试过程中发现问题后需要对系统进行优化，包括修改程序逻辑、优化控制算法、调整机械臂结构等，以保证系统的稳定性和可靠性。

创新论坛当前工业在生产领域应用的气动机械手仍然是重要设备，因为它能在有效控制下完成相对复杂的机械操作。

本文通过分析PLC下的气动机械手的结构和系统气动原理来设计基于PLC的气动机械手控制系统。

在生产过程中伴随着机械化和自动化的发展，一种新的工具——机械手因运而生并在工业生产领域内得到广泛应用。

如今，由于电子信息技术的飞速发展，关于机器人有关研制和生产在现代化社会备受关注，更是引起了高新技术领域的高度关注，机械手就在这种背景下产生，并逐渐实现与机械化、自动化的有机结合。

气动技术是将空气作为压力介质，能有效减少环境污染，可以广泛应用在非污染行业中，对于自动化控制方面更加便捷。

但传统的机械手在一定范围内缺少灵活度，设计中如果加上可编程逻辑控制器( PLC) 的优势，就能在自动控制领域得到广泛的认可。

因此，本文提出一种基于PLC的气动机械手控制系统，运用在生产领域有何优势。

1 气动机械手整体构造机械手，实际上就是以机器形象的代替人力完成工作，智能化的设备根据自身运行程序或接收到的指令，在规定时间内对目标进行运送，转移等基本动作。

因为很多工业现场需要太多人力去施工存在一定风险，工作效率也不高。

现在介绍的气动机械手工作压力在0.6～1.0MPa之间。

机械手经过直线运动以及旋转就能够搬运物体。

机械手旋转要在多个部分的共同协作下完成，包括摆动臂、摆动气缸、摆动位置微动开关、轴向止推轴承等部件，机械手的摆臂区间在0°～180°之间，机械手需要导柱与导轨、气缸、滑动导柱等各个部件密切配合才能完成升降动作，移动大概就在0～150cm；通过气缸、弹簧共同作用，可以进行夹持工件的动作，可以通过调节弹簧预压缩量来改变夹持力的大小。

机械手主要是根据工件是否合格的要求将生产线上的工件运输到各个生产环节中去。

具体结构示意如1。

图1 气动机械手的流程图2 气动回路控制气动控制系统的设计简要逻辑控制如图2 所示。

基于PLC的机械手控制摘要在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危及生命。

工业机械手就这样诞生了,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。

电气方面有电机、开关电源、电磁阀、等电子器件组成。

该装置涵盖了可编程控制技术，位置控制技术、气动技术等，是机电一体化的典型代表仪器之一。

本文介绍的机械手是由PLC输出四路来分别驱动横轴、竖轴、底盘转动、手转动电机，控制机械手横轴、竖轴和手爪顺逆旋转的精确定位，微动开关将位置信号传给PLC主机；电机拖动底盘旋转；电磁阀控制气阀的开关来控制机械手手爪的张合，从而实现机械手精确运动的功能。

本文设计的工业机械手模型可在空间抓放物体，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：可编程控制器PLC,机械手,电机,任意位置！！所有下载了本文的注意：本论文附有CAD图纸，凡下载了本文的读者请留下你的联系方式（QQ邮箱），或加我百度用户名QQ，我把图纸发给你。

最后，希望此文能够帮到你！The control of manipulater by PLCABSTRACTIn industrial production and other domains, because works need, the people frequently receive factor the and so on high temperature,corrosion and virulent gas harm, increased worker's labor intensity,even endangers life. The industry manipulator like this was born, the manipulator is in theindustry robot assembly system the traditional duty implementingagency, is one of robot key components. The electrical aspect has theelectrical machinery, the switching power supply, the solenoid valve,and so on the electronic device composition. This equipment has covered the programmable control technology, theposition control technology, the air operated technology and so on, isthe integration of machinery model represents one of instruments. Thisarticle introduced the manipulator is outputs four groups by PLCseparately to actuate the abscissa axis, the z-axis, the chassisrotation, hand turns an electric motor, controls the manipulatorabscissa axis and the z-axis pintpointing, the microswitch bequeathsthe position signal the PLC main engine; The electrical machinerydrives the hand fingernail and the chassis revolves; The solenoidvalve controls the air valve the switch to control the manipulatorhand fingernail to gather, thus realizes the manipulator proper motionfunction. This topic plans the industry manipulator model which develops to bepossible in the space to grasp puts the object nimbly, the movement isdiverse, may replace artificially carries on the work in hightemperature and the dangerous operation area, and may changes therelated parameter as necessary according to the work piece change and the movement flow request.KEY WORDS: Programmable controller PLC, manipulator,electrical machinery,freeposition目录前言 (1)第1章机械手各功能实现形式与控制方式 (2)1.1机械手概述 (2)1.1.1机械手的定义与发展 (2)1.1.2机械手分类及控制方法 (3)1.1.3机械手的结构原理 (3)1.2本机械手模型的机能和特性 (5)1.3夹紧机构 (5)1.4躯干 (6)1.5设计要求 (6)1.5.1控制方式及要求 (7)1.6旋转编码盘 (9)第2章控制系统硬件设计 (10)2.1 PLC的定义及特点 (10)2.2 PLC的选型 (12)2.2.1常用PLC介绍 (12)2.2.2常用PLC介绍 (14)2.2.3确定型号FX1N－60MR (16)2.2.4 FX1N所具有优越性能 (17)2.2.5 FX系列PLC型号的说明 (17)2.3三菱FX系列的结构功能 (18)2.3.1 PLC内部功能 (19)2.3.2 PLC输入输出接口的安全保护 (20)2.4 FX1N PLC梯形图中的编程元件 (21)第3章软件设计 (23)3.1程序的总体结构 (23)3.2各部分程序如下 (24)结论 (33)谢辞 (34)参考文献 (35)附录 (37)外文资料翻译 (45)前言随着现代工业技术的发展，工业自动化技术越来越高，工人工作环境和工作内容也要求理想化简单化，对于一些往复的工作由机械手远程控制或自动完成显得非常重要。

基于PLC的气动搬运机械手设计一、本文概述随着工业自动化技术的快速发展，气动搬运机械手在生产线上的应用越来越广泛。

本文旨在探讨基于可编程逻辑控制器（PLC）的气动搬运机械手的设计方法。

文章将首先介绍气动搬运机械手的基本概念和工作原理，然后详细阐述PLC在搬运机械手控制系统中的应用，包括硬件组成、软件编程以及系统调试等方面。

接下来，本文将通过具体的设计实例，展示如何根据实际需求选择合适的PLC型号和气动元件，进行搬运机械手的整体设计和优化。

文章还将对设计的搬运机械手进行性能分析和评估，以验证其在实际应用中的可行性和有效性。

本文的研究成果将为相关领域的工程师和技术人员提供有益的参考和借鉴。

二、气动搬运机械手的基础知识气动搬运机械手是一种基于气动传动技术的自动化设备，它通过一系列的气动元件和执行机构，实现对物体的抓取、搬运和放置等操作。

这种机械手在工业自动化领域具有广泛的应用，特别是在那些要求快速、准确且经济高效的搬运任务中。

气动传动技术：气动传动技术是利用压缩空气作为动力源，通过气液转换器、气缸、电磁阀、逻辑阀、方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀、摆动气缸、气动马达、气液增压缸、增压机控制逻辑阀及各式辅助元件，实现各种复杂的控制动作，并能以压缩空气为动力，完成各种自动化机械运动，达到生产自动化。

气动传动系统具有结构简单、维修方便、成本低、无污染、安全可靠、环境适应性好等优点。

气动搬运机械手的组成：气动搬运机械手主要由执行机构、控制系统和辅助装置三部分组成。

执行机构包括各种气缸、气爪等，用于实现对物体的抓取和搬运；控制系统由电磁阀、逻辑阀、压力控制阀等组成，用于控制执行机构的动作；辅助装置包括气液转换器、过滤器、减压阀等，用于保证压缩空气的质量和稳定性。

气动搬运机械手的动作原理：气动搬运机械手的动作原理是通过压缩空气来驱动执行机构完成各种动作。

当压缩空气进入气缸时，气缸内的活塞会推动连接在其上的执行机构（如气爪）进行运动，从而实现物体的抓取和搬运。

基于PLC的气动机械手控制系统设计一、引言随着工业自动化进步的日益成熟，气动机械手在生产过程中扮演着越来越重要的角色。

它以其结构简易、动作速度快和成本低廉的特点，成为企业提高生产效率和降低成本的抱负选择。

为了实现对气动机械手灵活、准确的控制，我们选择了PLC作为控制系统的核心，以期设计出一套高效、稳定的气动机械手控制系统。

二、PLC简介PLC（Programmable Logic Controller）——可编程逻辑控制器，是一种数字化的电子设备，能够依据预定程序自动执行工业过程控制。

它具有通用性强、可编程性高等特点，能够代替传统的继电器控制系统。

PLC的基本工作原理是：接收传感器信号和外部信号输入，经过内部程序的处理和裁定，然后输出控制信号，控制执行器完成各种工业操作。

PLC系统的核心是CPU，其外部与输入输出设备相连，通过与其他外部设备的通信，实现对工业控制过程的控制和监控。

三、气动机械手控制系统的设计1. 总体设计方案气动机械手控制系统的总体设计方案如下：（1）控制系统硬件设计选择一块功能齐全、性能稳定的PLC控制器作为控制系统的核心；选用气压传感器、温度传感器、位置传感器等作为输入设备；选用气动阀门和气缸作为输出设备。

（2）控制系统软件设计使用Ladder图编程语言进行PLC软件开发，实现气动机械手的各种动作控制。

通过编写逻辑和条件裁定，将传感器信号进行处理和裁定，然后输出对应的控制信号。

2. 系统硬件设计（1）PLC控制器的选择依据我们的需求，选择一款性能稳定、扩展性强的PLC进行控制。

在选择PLC时，需思量其输入输出点数和通信能力，以满足我们的需求。

（2）传感器的选择传感器用于检测气压、温度和气动机械手的位置等信息。

选用合适的传感器对目标参数进行实时监测，确保机械手的准确控制。

（3）执行器的选择气动机械手的执行器主要包括气压阀门和气缸。

选择性能稳定、响应速度快的气动阀门和气缸，以确保机械手动作的准确和稳定。

目录摘要 (III)第一章绪论 (1)1.1气动机械手的应用领域 (1)1.2机械手的发展状态及前景方向 (1)1.3本课题的研究目的与意义 (2)第二章气压传动的工作原理 (3)2.1气压传动概述 (3)2.1.1气压传动组成及工作原理 (3)2.1.2气压传动系统的组成 (3)2.1.3气压传动的优点 (3)2.1.4气压传动的缺点 (3)2.2PLC与气压控制 (4)2.2.1基础气压 (4)2.2.2PLC与气压过程控制 (6)2.3电磁阀应用技术 (12)2.3.1概述 (12)2.3.2电磁阀的应用领域 (12)2.3.3电磁阀的种类及工作原理 (13)2.3.4电磁阀的特点 (14)2.3.5电磁阀的应用 (14)第三章FX系列可编程控制器 (18)3.1PLC概述 (18)3.1.1 PLC的历史及发展 (18)3.1.2 PLC的应用领域 (19)3.1.3 PLC的特点 (20)3.2FX系列PLC (21)3.2.1 FX2N结构特点及硬件配置 (21)3.2.2可编程控制器的软元件的作用和功能 (23)第四章机械手PLC控制系统总体设计方案概述 (25)4.1机械手PLC控制系统总体设计 (25)4.2机械手传送工件系统示意图 (25)4.3机械手输送系统I/O接口分配表 (26)4.4机械手控制系统的工作原理和运行模式 (28)4.5机械手PLC控制程序设计 (29)4.6各运行模式下程序设计 (30)4.6.1初始化程序 (30)4.6.2手动运行程序设计 (30)4.6.3回原点运行程序设计 (31)摘要4.6.4自动运行程序设计 (31)第五章总结与展望 (33)5.1设计总结 (33)5.2前景展望 (33)致谢 (34)参考文献 (35)目录摘要在生产中广泛存在着很多不能直接由人手完成的工作，尤其是搬运笨重物体或在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气和放射性等恶劣的环境下工作。

部接线图，
见图3。

图3PLC 外部电气接线图图2机械手控制面板图图1基于PLC 的机械手孔子系统设计方案
上位机WinCC PLC （主站）
触摸屏MPI
机械手
单元
PLC （从站）
PLC （从站）
PLC （从站）
触摸屏
触摸屏MPI
磁
性开关
按钮
指示灯电磁阀
压力变送器
报警器
MPI
图4并行通信与串行通信运行图
由于本次通信系统采取的是S7-200,因此对于通信驱动程序选择“STIMATIC S7-200”，这样可以保证系统的稳传输速率固定为9600bit/s。

通讯系统的结构设计为计算机作为上位机，PLC作为下位机，PLC根据上位机发出的指令做出相应的响应操作。

控制系统测试
根据PLC气动机械手控制系统的性能、结构等按照规定的方式进行安装好后，对其控制系统进行调试实验。

首先把编写好的控制程序通过RS-232接口写入到接上各部分的电源，把PLC设置到“RUN”状态。

按下启动按钮，由于机械手没有处于初始位置（三个气缸都处于缩回的状态，吸盘真空破坏状态），所以此时只有电源灯而原位灯没有亮。

按下回原位按钮，机械手执行回原位程序回到原位，此时的原位灯亮起。

通过测试基于PLC的气动机械手在自动化控制系统的操作下，机械手会按照PLC预定的程序执行工作程序，以此实现对货物的自动化搬运工作；当操作人员操作停止。

基于PLC对气动机械手的控制课程报告[摘要]：介绍一种基于PLC和气动机械手控制系统的设计方案。

本论文中介绍了可编程控制器对气动机械手的驱动及控制原理。

本设计使用气动控制机械手横轴、纵轴的进给及夹取装置，通过限位开关等实现机械手的精确运动。

该机械手可在固定位置夹取放松物块、停止，动作灵活快速，代替一些固定位置的作业区进行作业，具有较高的应用价值。

本课题设计使用MCGS组态软件设计模拟物料搬运机械手，程序使用GX Developer的SFC程序类型设计。

[关键字]：PLC，气动，机械手一、课题设计的软硬件概述及应用：(一)GX Developer编程软件概述及应用这里介绍的GX Developer8.86Q（SW7D5C-GXW）版本，它适用于Q系列、QnA系列及FX 系列的所有PLC。

GX编程软件可以编写梯形图程序和状态转移图程序（全系列），支持在线和离线编程功能，并具有软元件注释、声明、注解及程序监视、测试、故障诊断、程序检查等功能。

本课题使用FXCPU系列，FX2NC类型，程序类型为SFC的方式进行编写课题程序。

课题要求：独立编写控制气动机械手运动的程序。

(二)MCGS组态软件简介概述及应用用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，主要完成现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制。

本课题使用MCGS组态软件设计模拟气动搬运机械手的动态显示。

课题要求：熟悉使用MCGS组态软件，并绘制气动机械手的模拟图。

(三)可编程程序控制器概述及应用（plc）：PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

本课题设计使用的是三菱FX2N-48MT晶体管输出型PLC。

(四)其他硬件气动元件具体型号：2个MA20X100-S-CA汽缸、1个MSA20X75-S-CA弹簧复位汽缸、2个4VBOC-06三位五通电磁阀、1个3V110-06-NC两位四通电磁阀、5个LJ12A3-4-Z1E常开到位开关。