工业机械手PLC控制系统设计.doc

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1、摘要：工业机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置，是实现工业生产机械化、自动化的重要装置之一。机械手在自动化车间中用来运送物料，从事焊接、喷漆、装配等工艺操作，可将操作工人从繁重、单调、重复的体力劳动中解放出来。特别是在高温、危险、有害的作业环境（放射性、有毒气体、粉尘、易燃、易爆、强噪声等）中，可用机械手代替人的部分操作。目前，机械手已广泛应用于铸造、锻造、冲压、切削加工、喷漆、装配等各种工艺过程中。本文在对一种执行机构由电动机和液压缸组成的工业机械手的结构进行分析的基础上，将PLC应用于其控制系统

2、，完成了系统的主电路、控制电路设计，绘制出机械手的结构示意图、工作流程图，编制出梯形图，并选择了相应的技术参数。关键词：工业机械手；PLC控制；主电路；控制电路；梯形图目录摘要1关键词11概述32机械手的控制要求33机械手的结构与动作34机械手的工作流程图35系统主电路设计96机械手PLC控制系统设计116.1机械手PLC控制电路116.2工业机械手PLC控制系统输入、输出接口功能表116.3FX2N－48MR简介137工业机械手PLC控制系统梯形图148主要参数选择169心得体会161概述工业机械手（以下简称机械手）是近代自动控制领域中出现的

3、一项新技术，已成为现代制造生产系统中的一个重要的组成部分。机械手的迅速发展是由于它具有积极作用正日益为人们所认识：其一，它能部分地代替人工操作；其二，它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三，它能操作必要的机具进行焊接和装配。因此，它能大大地改善工人的劳动条件，显著地提高劳动产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，机械手受到各先进工业国家的重视，并投入了大量的人力物力加以研究和应用，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。该技术在我国近几年来也有较快的发展，并取得一定

4、的成果，受到各工业企业的重视。本文介绍一种执行机构由电动机和液压缸组成，采用FX2N系列的PLC控制系统进行控制的机械手。2机械手的控制要求要求该机械手能把工件从一处移动到另一处，机械手能实现下降、上升、抓紧工件、松开工件、慢速右行、快速右行、慢速左行、快速左行的功能。3机械手的结构与动作机械手的结构示意图如图1所示，该机械手由两台电动机M1、M2，一个液压缸，小车，上限位开关SQ1，下限位开关SQ2，左限位开关SQ3，右限位开关SQ4，夹紧限位开关SQ5，松开限位开关SQ6，速度转换开关SQ7、SQ8，工件限位开关SQ9，松开电磁阀YA1，夹

5、紧电磁阀YA2组成。电动机M1控制机械手的上升与下降，当M1正转时，机械手上升；当M1反转时，机械手下降。液压缸通过一个双电两位四通电磁换向阀控制工件的夹紧、放松，当YA1得电时，机械手的抓持器松开；当YA2得电时，机械手的抓持器夹紧。电动机M2控制小车的左右行进，并且可以加减速，当M2正转时，小车向左行驶；当M2反转时，小车向右行驶。4机械手的工作流程图机械手的工作方式有两种方式：自动工作方式、手动工作方式。如图2、图3所示。图4为机械手紧急停止时的流程图。机械手工作在自动工作方式时，机械手的工作过程如下：机械手在原始位置（左上方），此时左限

6、位开关SQ3、上限位开关SQ3、机械手松开限位开关SQ6均闭合，当工件到达机械手下方时，工件碰压限位开关SQ9，由于系统默认为自动程序，此时只需按下启动按钮，系统开图1机械手的结构示意图始按自动程序运行。电动机M1反转，机械手下降，下降至终点碰压下限位开关SQ2，电动机M1停止转动，机械手停止下降，夹紧电磁阀YA2得电，与机械手夹钳相联的液压缸活塞杆收进，机械手将工件夹紧。当工件夹紧到位时，夹紧限位开关SQ5动作，夹紧电磁阀YA2断电，停止夹紧。电动机M1正转，把工件提升，当工件提升至最高位置时，碰压上限位开关SQ1，电动机M1停止正转，机械手

7、停止上升。电动机M2反转，启动小车向右慢速行走；当小车碰压速度转换限位开关SQ7时,转为快速行走；接近终点时，小车碰压速度转换限位开关SQ8，转为慢速行走；行至右边终点碰压右限位开关SQ4，电动机M2停止反转，小车停止前进。电动机M1再次反转，机械手下降，下降至终点时，碰压下限位开关SQ2，电动机M1停止反转，机械手停止下降，松开电磁阀YA1得电，与图2正常运行流程图（自动方式）机械手夹钳相联的液压缸活塞杆外伸，带动夹钳松开，将工件放下，当松开到位时，松开限位开关SQ6动作，松开电磁阀YA1断电，停止松开。电动机M1再次正转，机械手上升，机械手

8、上升到位时，碰压上限位开关SQ1，电动机M1停止正转，机械手停止上升。电动机M2正转，小车开始慢速向左行驶，当小车碰压速度转换限位开关SQ8时,转为快