机械手（码垛机）液压与PLC系统的设计与仿真.doc

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1、毕业设计报告设计题目：机械手（码垛机）液压与PLC系统的设计与仿真设计作者：one专业班级/学号：设计时间：2011年12月引言在中、小批量生产柔性制造自动化生产线上，经常需要实现工作台间搬移。而机械手由于定位精度高、工作性能稳定、结构灵活多样的特点，获得了广泛的应用。由于用继电控制的机械手，存在装置落后、接线复杂、易受干扰、可靠性能差等问题。近年来，PLC技术已成为现代工业自动化的三大支柱之一。它采用可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式

2、，模拟式的输出，控制各种类型的机械或生产过程，可编程控制器以其简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列优点。基于PLC的机械手控制系统具有较高的性价比，在自动化生产线上得到了较好的应用。二设计任务及要求2.1设计任务利用机械手将工作台上的板砖从左边搬运到右边，并且在右边放5板砖后，板砖被送入下一自动环节。整个过程在触摸屏上实现.机械手在原位，当械手检测到信号，开始下降，下降到位时夹紧板砖，检测到板砖夹紧信号开始上行，上行到上限位时机械手开始左行，左行到左限位时，机械手开始下降，

3、下降到位机械手松开，检测到松开信号开始上升，上升到上限位，开始右行，碰到右限位回到原始位置，重复开始步骤，板砖到达左边时堆放在前一层上，堆5层后板砖被送入下一环节，机械手又从第一层开始堆放，如此循环动作。2.2设计要求1.当检测到有物体到达时，使机械手实现下降到位后夹紧物体，上行，左行下降并松开物体（堆放5层），上行、右行回到原位等待等一系列自动控制过程。2.机械手的控制方式分为手动操作方式、回原位操作方式和自动操作方式。3.在机械手手动运行时，当一行程未到位时不可运行下一行程，并发送报警。4.在机械手

4、运行过程中，若按下急停按钮，则油泵电机停止运转和机械手停止运行。三系统总体设计3.1机械手结构示意图及其动作整个机械手结构由机械手躯干及机械手夹紧机构组成。其中机械手（码垛机）用于生产线上将工件从A点搬运到B点。结构示意图如图3-1所示：图3-1机械手结构示意图根据结构示意图及对机械手的控制要求分析，机械手的动作流程如图3-2所示：图1机械手动作周期机械手采用限位控制，可将整个动作看作折现运动，每一个动作归纳为参数不同的限位之间动作。以原点作为参考点，通过各个限位开关的感应动作，得到目的点的位置。3.2

5、机械手的控制要求为了便于生产加工、维修、调整设置的工作方式选择开关。分别为手动操作、自动操作和回原点操作。手动操作：即对机械手的每一部动作单独控制回原位操作：当由于断电或其它原因导致机械手运行途中停止时，再次通电将操作方式选择置于原点位置，按下复位按钮，机械手即可按短路劲的原则返回原点位置。自动操作：当机械手在原点时按下启动按钮，机械手周而复始的执行各工作步动作。四软、硬件设计4.1硬件设计4.1.1系统原理图及工作原理说明通过图1机械手结构示意图和机械手的动作分析，可以得到PLC控制系统的I/O点分配

6、如表4-1所示：表4-1PLC控制系统的I/O分配表输入输出地址作用地址作用I0.0启动/停止按钮Q0.0油泵电机运行I0.1自动运行Q0.1机械手上升I0.2手动运行Q0.2机械手下降I0.3回原点Q0.3机械手左行I0.4机械手下降Q0.4机械手右行I0.5机械手上行Q0.5前后夹紧I0.6机械手左行Q0.6左右夹紧I0.7机械手右行Q0.7前后松开I1.0前后夹紧Q1.0左右松开I1.1左右夹紧Q1.1自动运行指示I1.2前后松开I1.3左右松开I1.4下限位I1.5上限位I1.6左限位I1.7右

7、限位I2.0前后夹紧到位I2.1左右夹紧到位I2.2前后松开到位I2.3左右松开到位I2.4第一层下降到位I2.5第二层下降到位I2.6第三层下降到位I2.7第四层下降到位I3.0第五层下降到位I3.1急停I3.2砖到位感应开关根据I/O端口地址分配表，可画出PLC外部接线图，如图4-2所示图4-2PLC外部接线图1.1.2PLC的选型根据机械手的控制要求和I/O分配表的输入点27个和10个输出点个数选择型号为S7-200CNCPU224XP和6ES7221-1BH22-OXA8(16点输入)。4．1．

8、3单元电路设计原理与元件参数选择（1）、PLCS7-200224XP接线图如图4-3所示：图4-3PLCS7-200224XP接线图(2)、6ES7221-1BH22-OXA8扩展接线图如图4-4所示：图4-46ES7221-1BH22-OXA8扩展接线图（3）、机械手（码垛机）的油泵电机接线图如图4-5所示：图4-5码垛机油泵电机接线图（4）、系统总体控制电路如图4-6所示：图4-6系统总体控制电路4.2软件设计4.2.1软件系统总体流程