搬运机械手控制系统设计.doc

搬运机械手控制系统设计毕 业 设 计（论 文）题目：搬运机械手PLC操纵系统设计姓 名： 曹 世 虎系 （部）： 机电工程系专 业： 机电一体化指导教师： 杜 志 强2018年5月1 日洛阳理工学院毕业设计（论文）任务书 填表时刻： 2018年3 月 15 日 （指导教师填表）学生姓名曹世虎专业班级机电一体化06208班指导教师杜志强课题 类型工程设计题目搬运机械手PLC操纵系统设计要紧研究目标(或研究内容)设计出一种由PLC操纵的搬运机械手1实现机械手的加紧、放松、快进、慢进、快退、慢退、上升、下降的动作。2能够同时满足手动和自动（单步、单周期、连续）操作的要求。3搬运过程平稳可靠，断电情形下可不能显现工件的脱落。课题要求、要紧任务及数量（指图纸规格、张数，说明书页数、论文字数等）1要求在老师的指导下，独立完成搬运机械手的设计。2要求独立完成程序操纵设计，画出相应的接线图，设计符合操纵要求的程序，毕业设计论文字数为50008000字。3. 查阅15篇以上与题目相关的文献。4其余要求按«洛阳理工学院毕业设计（论文）工作治理规定»中的有关规定。进度打算57周： 查阅资料，熟悉设计内容，拟订设计方案。814周： 进行总体、部件等设计，并完成设计图纸的绘制。1516周：修改完善设计，翻译资料，写说明书，预备答辩。要紧参考文献王本轶. 机床设备操纵基础. 北京：机械工业出版社，2005年：283-288一种工业机械手的PLC操纵 熊幸明 微运算机信息2006年 第22卷11期机床电气操纵. 王炳实 第三版. 北京：机械工业出版社，2004年：146-162一种四轴搬运机械手的PLC操纵. 孔秀艳.大众科技，2018年，第7期：112-113机械手的PLC操纵. 刘轩.王丽伟.机床电器. 2006年，34-49指导教师签字： 教研室主任签字： 年 月 日搬运机械手PLC操纵系统设计摘 要随着工业自动化的普及和进展，操纵器的需求量逐年增大，搬运机械手的应用也逐步普及，要紧在汽车，电子，机械加工、食品、医药等领域的生产流水线或物资装卸调运, 能够更好地节约能源和提高运输设备或产品的效率，以降低其他搬运方式的限制和不足，满足现代经济进展的要求。本机械手的机械结构要紧包括由两个电磁阀操纵的液压钢来实现机械手的上升下降运动及夹紧工件的动作，两个转速不同的电动机分别通过两线圈操纵电动机的正反转，从而实现小车的快进、慢进、快退、慢退的运动运动；其动作转换靠设置在各个不同部位的行程开关(SQ1-SQ9)产生的通断信号传输到PLC操纵器，通过PLC内部程序输出不同的信号，从而驱动外部线圈来操纵电动机或电磁阀产生不同的动作，可实现机械手的精确定位；其动作过程包括：下降、夹紧、上升、慢进、快进、慢进、延时、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式包括：回原位、手动、单步、单周期、连续；来满足生产中的各种操作要求。关键词：搬运机械手，可编程操纵器（PLC），液压，电磁阀ABSTRACTWith the popularity of industrial automation and development, the demand for year-on-year increase of controller, handling the application of robot gradually popularity, mainly in the automotive, electronic, mechanical processing, food, medicine and other areas of the production line or cargo transport, we can be more good to save energy and improve the transport efficiency of equipment or products, to reduce restrictions on other modes of transportation and inadequate to meet the requirements of modern economic development.The manipulator mechanical structure includes two solenoid valves controlled by hydraulic manipulator steel to achieve the increased decline in sports and workpiece clamping action, the two different motor speed through the two motor coils positive control in order to achieve car of the fast-forward, slow forward, fast rewind, slow movement back movement; conversion by setting its action in various different parts of the trip switch (SQ1 - SQ9) generated on-off signal transmission to the PLC controller, through the PLC internal different output signal, which drives the external coil to control the motor or solenoid valves have a different action, the robot can achieve precise positioning; their course of action include: decline in clamping increased, slow forward, fast forward, slow progress, the extension of , the drop in, relax, rise, slow back, rewind, slow back; its operation, including: Back in situ, manual, single-step, single cycle, continuous; to meet the production requirements of the various operations and maintenance.Keywords: handling mechanical hands, Programmable Logic Controller (PLC), hydraulic, solenoid valve目 录前 言.1第一章 机械手的概况1.1 搬运机械手的应用简况21.2 机械手的应用意义31.3 机械手的进展概况3第三章 搬运机械手PLC操纵系统设计3.1 搬运机械手结构及其动作3.2 搬运机械手系统硬件设计3.3 搬运机械手操纵程序设计1 操作面板及动作说明2 I/O分配3 梯形图的设计1） 梯形图的总体设计2） 各部分梯形图的设计3） 绘制搬运机械手PLC操纵梯形图结 论谢 辞参考文献. 附：语句表 梯形图 I/O接线图前 言机械手：mechanical hand，也被称为自动手，auto hand能仿照人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以爱护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。机械手要紧由手部、运动机构和操纵系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，依照被抓持物件的形状、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。一样专用机械手有23个自由度。机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范畴可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹操纵方式可分为点位操纵和连续轨迹操纵机械手等。机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一样没有独立的操纵装置。有些操作装置需要由人直截了当操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。机械手在锻造工业中的应用能进一步进展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。机械手第一是从美国开始研制的。1958年美国联合操纵公司研制出第一台机械手。第一章 机械手概况1.1搬运机械手的应用简况在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效方法，程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效解决多品种小批量生产自动化的重要方法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75是小批量生产；金属加工生产批量中有四分之三在50件以下，零件真正在机床上加工的时刻仅占零件生产时刻的5。从那个地点可看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手确实是为实现这些工序的自动化而产生的。机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。国内外机械工业、铁路部门中机搬运械手要紧应用于以下几方面：1.热加工方面的应用热加工是高温、危险的笨重体力劳动，专门久以来就要求实现自动化。为了提高工作效率，和确保工人的人身安全，专门关于大件、少量、低速和人力所不能胜任的作业就更需要采纳机械手操作。2.冷加工方面的应用冷加工方面机械手要紧用于柴油机配件以及轴类、盘类和箱体类等零件单机加工时的上下料和刀具安装等。进而在程序操纵、数字操纵等机床上应用，成为设备的一个组成部分。最近更在加工生产线、自动线上应用，成为机床、设备上下工序联接的重要于段。3.拆修装方面拆修装是铁路工业系统繁重体力劳动较多的部门之一，促进了机械手的进展。目前国内铁路工厂、机务段等部门，已采纳机械手拆装三通阀、钩舌、分解制动缸、装卸轴箱、组装轮对、清除石棉等，减轻了劳动强度，提高了拆修装的效率。近年还研制了一种客车车内喷漆通用机械手，可用以对客车内部进行连续喷漆，以改善劳动条件，提高喷漆的质量和效率。近些年，随着运算机技术、电子技术以及传感技术等在机械手中越来越多的应用，工业机械手差不多成为工业生产中提高劳动生产率的重要因素。1.2机械手的应用意义在机械工业中，机械手的应用意义能够概括如下：1.能够提高生产过程的自动化程度应用机械手，有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度，从而能够提高劳动生产率，降低生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。2.能够改善劳动条件、幸免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空间狭窄等场合中，用人手直截了当操作是有危险或全然不可能的。而应用机械手即可部分或全部代替人安全地完成作业，大大地改善了工人的劳动条件。在一些动作简单但又重复作业的操作中，以机械手代替人手进行工作，能够幸免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。3.能够减少人力，便于有节奏地生产应用机械手代替人手进行工作，这是直截了当减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手能够连续地工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床和综合加工自动生产线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确地操纵生产的节拍，便于有节奏地进行生产。综上所述，有效地应用机械手是进展机械工业的必定趋势。1.3.3机械手的进展概况与进展趋势1.3机械手的进展概况专用机械手通过几十年的进展，现在已进入以通用机械手为标志的时代。由于通用机械手的应用和进展，进而促进了智能机器人的研制。智能机器人涉及的知识内容，不仅包括一样的机械、液压、气动等基础知识，而且还应用一些电子技术、电视技术、通讯技术、运算技术、无线电操纵、仿生学和假肢工艺等，因此它是一项综合性较强的新技术。目前国内外对进展这一新技术都专门重视，几十年来，这项技术的研究和进展一直比较活跃，设计在不断地修改，品种在不断地增加，应用领域也在不断地扩大。早在40年代，随着原子能工业的进展，已显现了模拟关节式的第一代机械手。5060年代即制成了传送和装卸工件的通用机械手和数控示教再现型机械手。这种机械手也称第二代机械手。如尤尼曼特(Unimate)机械手即属于这种类型。6070年代，又相继把通用机械手用于汽车车身的点焊和冲压生产自动线上，亦即是第二代机械手这一新技术进入了应用时期。80-90年代，装配机械手处于鼎盛时期，专门是日本。90年代机械手在专门用途上有较大的进展，除了在工业上广泛应用外，农、林、矿业、航天、海洋、文娱、体育、医疗、服务业、军事领域上有较大的应用。90年代以后，随着运算机技术、微电子技术、网络技术等的快速进展，机械手技术也得到飞速的多元化进展。总之，目前机械手的要紧经历分为三代：第一代机械手要紧是靠人工进行操纵，操纵方式为开环式，没有识别能力；改进的方向要紧是将低成本和提高精度；第二代机械手设有电子运算机操纵系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把接收到的信息反馈，使机械手具有感受机能；第三代机械手能独立完成工作过程中的任务。它与电子运算机和电视设备保持联系，并逐步进展成为柔性系统FMS(Flexible Manufacturing System)和柔性制造单元FMC(Flexible Manufacturing Cell)中重要一环。1.4机械手的进展趋势目前国内工业机械于要紧用于机床加工、铸锻、热处理等方面，数量、品种、性能方面都不能满足工业生产进展的需要。因此，国内要紧是逐步扩大机械手应用范畴，重点进展铸锻、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件。在应用专用机械手的同时，相应地进展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、运算机操纵机械手和组合式机械手等。将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构，以及适于不同类型的夹紧机构，设计成典型的通用机构，以便依照不同的作业要求，选用不用的典型部件，即可组成各种不同用途的机械手。既便于设计制造，又便于改换工作，扩大了应用的范畴。同时要提高精度，减少冲击，定位精确，以更好地发挥机械手的作用。此外还应大力研究伺服型、经历再现型，以及具有触觉、视觉等性能地机械手，并考虑于运算机联用，逐步成为整个机械制造系统中的一个差不多单元。在国外机械制造业中，工业机械手应用较多，进展较快。目前要紧用于机床、模锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业中，它可按照事先制定的作业程序完成规定的操作，然而还不具备任何传感反馈能力，不能应对外界的变化。如发生某些偏离时，就将引起零部件甚至机械手本身的损坏。为此，国外机械手的进展趋势是大力研制具有某些智能的机械手，使其拥有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，做出相应的变更。如位置发生稍些偏差时，即能更正，并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。视觉功能即在机械手上安装有电视照相机和光学测距仪（即距离传感器）以及卫星运算机。工作时，电视照相机将物体形象变成视频信号，然后传送给运算机，以便分析物体的种类、大小、颜色和方位，并发出指令操纵机械手进行工作。触觉功能即在机械手上安装有触觉反馈操纵装置。工作时机械手先伸出手指查找工件，通过装在手指内的压力敏锐元件产生触感作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小可通过装在手指内侧的压力敏锐元件来操纵，达到自动调整握力的大小。总之，随着传感技术的进展，机械手的装配作业的能力将进一步提高。到1995年，全世界约有50%的汽车由机械手装配。现今机械手的进展更要紧的是将机械手和柔性制造系统以及柔性制造单元相结合，从而全然改变目前机械制造系统的人工操作状态。1.5 PLC概况及在机械手中的应用1. 可编程序操纵器的应用和进展概况 可编程序操纵器（programmable controller），现在一样简称为PLC（programmable logic controller），它是以微处理器为基础，综合了运算机技术、半导体集成技术、自动操纵技术、数字技术、通 信网络技进展起来的一种通用的工业自动操纵装置。以其显著的优点在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用，成为了现代工业操纵三大支柱之一。在可编程序操纵器问世往常，工业操纵领域中是继电器操纵占主导地位。传统的继电器操纵具有结构简单、易于把握、价格廉价等优点，在工业生产中应用甚广。然而操纵装置体积大、动作速度较慢、耗电较多、功能少，专门是由于它靠硬件连线构成系统，接线纷杂，当生产工艺或操纵对象改变时，原有的接线刻操纵盘（柜）就必须随之改变或更换，通用性和灵活性较差。2.PLC的应用概况PLC的应用领域专门广，并在迅速扩大，关于而今的PLC几乎能够说凡是需要操纵系统存在的地点就需要PLC，专门近几年来PLC的性价比不断提高已被广泛应用在冶金、机械、石油、化工、轻功、电力等各行业。按PLC的操纵类型，其应用大致可分为以下几个方面。1）. 用于逻辑操纵这是PLC最差不多，也是最广泛的应用方面。用PLC取代继电器操纵和顺序操纵器操纵。例如机床的电气操纵、包装机械的操纵、自动电梯操纵等。2）. 用于模拟量操纵PLC通过模拟量I/O模块，可实现模拟量和数字量之间转换，并对模拟量操纵。3）. 用于机械加工中的数字操纵现代PLC具有专门强的数据处理功能，它能够与机械加工中的数字操纵（NC）及运算机操纵（CNC）紧密结合，实现数字操纵。4）. 用于工业机器人操纵5）. 用于多层分布式操纵系统高功能的PLC具有较强的通信联通能力，可实现PLC与PLC之间、PLC与远程I/O之间、PLC与上位机之间的通信。从而形成多层分布式操纵系统或工厂自动化网络。3. PLC的特点1）. 可靠性高、抗干扰能力强PLC能在恶劣的环境如电磁干扰、电源电压波动、机械振动、温度变化等中可靠地工作，PLC的平均无故障间隔时刻高，日本三菱公司的F1系列PLC平均无故障时刻间隔长达30万h，这是一样微机所不能比拟的。2）. 操纵系统构成简单、通用性强由于PLC是采纳软件编程来实现操纵功能，对同一操纵对象，当操纵要求改变需改变操纵系统的功能时，不必改变PLC的硬件设备，只需相应改变软件程序。3）. 编程简单、使用、爱护方便4）. 组合方便、功能强、应用范畴广PLC既可用于开关量的操纵又可用于模拟量的操纵；既可用单片机操纵，又可用于组成多级操纵系统；既可操纵简单系统，又可操纵复杂系统。因此，PLC应用范畴专门广。5）. 体积小、重量轻、功耗低PLC采纳了半导体集成电路，外形尺寸专门小，重量轻，同时功耗也专门低，空载功耗约1.2KW。5.PLC在机械手中的应用机械手通常应用于动作复杂的场合来代替人的反复的操作，从而节约人的劳动，一般继电器由于其体积和接口等各方面限制，经常被应用于动作简单的电气及流水线操纵，而PLC以其可靠性高、抗干扰能力强;操纵系统构成简单、通用性强;编程简单、使用、爱护方便;组合方便、功能强、应用范畴广; 体积小、重量轻、功耗低等有点被广泛应用于类似机械手的操纵动作复杂的场合，本设计正是以PLC操纵为基础从而实现机械手的各种动。第二章 搬运机械手总体设计方案2.1搬运机械手结构及其动作本机械手用于生产线上工件的自动搬运，依照对机械手的工艺过程及操纵要求分析，机械手的动作过程如图31所示： 图21机械手的动作周期2.2机械手的操纵过程如图32所示由A、B两个液压缸完成工件的夹紧和提升的动作，A缸通过一个单电两位四通电磁换向阀操纵工件的夹紧、放松，B缸通过一双电两位四通电磁阀操纵机械手的升降；由小车实现机械手的移动。该小车由两台电动机驱动，一台是高速，一台是慢速。当小车前进时以慢快慢的形式进行，返回时按慢快慢的形式后退。当工件从传送带传输到机械手下方时，工件碰压行程开关SQ1，B缸活塞杆伸出，带动机械手下降，下降至终点碰压行程开关SQ3与机械手夹钳相连的A缸活塞杆收进，机械手将工件夹紧；当工件夹紧到位时，行程开关SQ5动作，B缸的活塞杆收进，把工件提升；当工件提升到最高位置时碰压行程开关SQ4，启动小车慢速右行；当小车碰压行程开关SQ7时转为快速行走；接近终点时小车碰压行程开关SQ8，转为慢速行走；行至右端行程开关SQ9，小车停止前进；停留5秒后，B缸活塞杆再次外伸，机械手下降至终点，A缸活塞杆外伸带动夹钳松开，将工件放下；然后机械手上升，小车以慢快慢的形式沿原路返回，复原到图示所示的原点位置。2.3机械手的操纵要求为了便于生产加工、修理、调整设置的工作方式选择开关。分为手动和自动操作，其中自动操作中包括了：单步、单周期、连续；手动操作包括手动和回原位的操作。手动操作：供修理用，即用按钮对机械手的每一步动作单独操纵。例如，当选择手动操作时，按下上升/下降按钮，机械手在满足条件情形下即执行相应的动作，其它动作以此类推。回原位：当由于断电或其它缘故导致机械手运行中途停止时，再次通电将操作方式选择置于回原位位置，按下复位按钮，机械手即可按最短路径的原则返回到原点位置。单步运行：供试用，即没按一次启动按钮机械手向前执行一个动作后停止。单周期运行：供首次检验用，当机械手在原点时按下启动按钮，机械手自动执行一个周期后停止在原点位置连续运行：正常使用，当机械手在原点并按下启动按钮时，机械手周而复始的执行各工步动作。该机械手在自动工作状态时，应先将其工作方式选择开关放在“返回原位”，并按下返回原位按钮，对状态器进行置位，然后再将工作方式选择开关放置自动工作方式下。若自动工作状态解除，则硬件工作方式选择开关放置于“手从操作”位置。第三章 搬运机械手硬件系统设计硬件系统设计包括机械部分和电气操纵部分的设计。3.1机械手的结构设计其结构如图32所示图32：机械手的结构示意图图中设置9个行程开关SQ1SQ9用于检测工件、小车、机械手的位置及机械手夹钳的夹紧、放松状态，并对系统实施操纵。其中SQ1为工件是否到位的检测开关；SQ2为小车原位检测开关；SQ3、SQ4分别为机械手下降上升是否到位检测开关；SQ5、SQ6分别为机械手夹紧放松检测开关；SQ7、SQ8分别为小车速度转换开关；SQ9为小车运动停止开关。3.2电气操纵的设计包括主电路和操纵电路的设计。主电路由两台电动机，即慢速电机和快速电机，分别拖动小车慢行和快行，其操纵如下：慢速电动机M1由接触器KM1、KM2分别操纵其正传和反转；快速电动机M2由接触器KM3和KM4分别操纵其正传和反转。机械手的夹紧放松动作是由一单电两位四通电磁阀操纵的一个液压缸完成的，在通电情形下，机械手松开，得电时松开，能够防止在设备运行过程中突然断电导致的机械手松开，工件脱落的情形发生。3.3操作面板及动作说明依照操纵和生产工艺的要求，操纵操作包括手动和自动，手动又包括手动步进、回原位操作，自动操纵包括单步、单周期、连续的操作。故操作方式选择开关设置有五个档位。手动工作方式下，手动动作包括上升、下降、放松、快进、慢进、快退、慢退和复位，故设置六个动作看官按钮。各个动作进行的同时均设有动作指示灯。另外设有启动停止按钮。其操作面板如图33所示：图33机械手操作面板示意图3.4 I/O分配I/O设备即所需的I/O点数如下表所示：信号I/O设备I/O点数信号I/O设备I/O点数 输 入操作方式选择旋钮开关手动时运动选择按钮启动停止按钮行程开关5829 输 出交流接触器操纵线圈电磁阀动作指示原点指示4381依照I/O点的分配要求及考虑10%到15%的I/O裕量，本设计PLC采纳F160MR 36/24型，样图见图3-4所示：图34 F1-40MR样图操纵电路设计要紧是PLC输入、输出接线的设计，其I/O分配如图35所示。电气接线图见附图图35 PLC I/O接线操纵图第四章 搬运机械手的软件系统设计机械手动操纵属顺序操纵，故其手动程序采纳一般的PLC操纵指令操纵，自动程序采纳步进梯形指令操纵4.1梯形图的总体设计按照机械手操纵和工艺流程的要求，在选择“手动方式”时应执行手动程序；在选择“回原位”时应执行回原位程序；在选择自动程序时应执行自动程序。其中自动程序要在启动按钮按下时才执行。故梯形图的总体构成如图36所示。图36搬运机械手PLC操纵梯形图总体构成4.2各部分梯形图的设计1.通用部分梯形图设计 通用部分梯形图分为三部分：1）. 状态器的初始化。初始化状态器S600在手动方式下被置位、复位。当方式选择开关置于“返回原位”（X514接通）时，按下复位按钮（X507）时被置位，在“手动操作”（X510）接通时，S600复位。处于中间工步的状态器用手动做复位操作，即在方式选择开关位于“手动操作”或“返回原位”时，中间状态器同步复位。故初始化梯形图如图37所示，（假如状态器要在供电时从断电前条件开始连续工作，则不需要M71）。图37 状态器初始化梯形图2）. 状态器转换启动。若机械手工作在自动工作方式下，起初始状态器S600被置位后按下启动按钮，辅助继电器M575工作，状态器的状态能够一步一步的向下传递，即可进行转换。在执行“连续程序” 时，转换启动继电器M575一直保持到停机按钮按下为止。另一面采纳M100检查机器是否处于原位。当M575和M100都接通时，从初始状态器开始进行转换，故其梯形图如图38所示。图38状态器转换启动梯形图3）. 状态器转换禁止梯形图。激活专门辅助继电器M574并用步进梯形指令操纵状态器转换时，状态器的转换就被自动禁止。在“单周期”工作期间，按下停止按钮时，M574应被鼓舞并自保持，操作停止在现行工步。当按下停止按钮时，从现行工步重新开始工作，M574应复位，即重新承诺新转换。在“步进”工作方式时，M574应始终工作，现在，禁止任何状态转换。但没按下一次启动按钮时，M574断开一次，承诺状态器转换一次。在“手动”工作方式时禁止进行状态转换。在手动方式解除之后，按下启动按钮，则状态转换禁止解除，M574复位，。PLC在启动时，用初始化脉冲M71和M574自保持，以此禁止状态转换，直到按下启动按钮。故状态器转换禁止梯形图如图38所示。图38 状态器转换禁止梯形图通过对37和38的分析可得出：在执行“手动操作”和“返回原位”程序时，M575一直不能被接通，而M574长期被接通，（按下启动按钮时除外）；执行“步进”程序时没按一次启动按钮，M574断开一次，M575接通一次，状态器转换一次；在执行“单周期操作”程序时，按下启动按钮，M574断开，M575接通，状态器的转换可一步一步向下转换，直至按下停止按钮时，M574自锁，状态器的转换被禁止，操作停止在现行工序（再次按下启动按钮时从现行工序开始工作）；在执行“连续程序”时，M575一直截了当通到按下停止按钮，现在M574一直不能接通。2.手动操作梯形图 手动操作方式由于不需要任何复杂的顺序操纵，能够用常规继电器顺序方式来设计梯形图。“手动操作时”按下放松按钮时，机械手卡抓松开，当松开放松按钮时，机械手卡爪在液压缸作用下自动加紧并保持；按下上升按钮，上升输出Y435保持接通；按下下降按钮，Y436保持接通；在上限位按下慢进按钮，慢进输出Y430接通，至行程开关SQ7闭合，小车停止；快进、快退、慢退情形同慢进。手动操作梯形图设置有互锁，只有在小车处于左限位（即X403闭合）或右限位（即X412闭合）时机械手的上升下降动作才能进行，只有当机械手处于下限位（即X404接通）机械手的加紧放松动作才能够手动操纵；为了安全，同一个电动机的正反转线圈不能同时接通，设计中设计了自锁开关，防止线圈同时接通造成的短路。故手动操作时梯形图如图39所示。图39 手动操作梯形图3.返回原位梯形图 在“返回原位”状态下，“夹紧”与“下降”动作应被停止，上限位未动作时，应进行“上升”；上限位动作时，“右行”动作应停止，并左行至左限位位置。故返回原位梯形图如图310所示：图310 返回原位梯形图4.“自动”状态梯形图 图311表示了机械手自动工作时执行各工步的情形，表示了各工步的实现和转换的条件。在第一次下降工步中，下降电磁阀Y436接通。自下限位置时，X404接通，转换为“夹持”过程；夹持电磁阀Y434复位，至加紧限位X406接通，转换为上升动作；当上限为开关SQ4闭合，X405接通，小车开始慢进动作。快进、慢进、延时、下降、加紧、上升、慢退、快退、慢退动作依次类推，如上所述一步一步按顺序驱动各个负载动作，称为顺序操纵或过程步进型操纵。图311搬运机械手自动工作流程图用状态器代替自动工作流程图的各工步，可得到312所示的功能表图： 图312 搬运机械手自动工作功能表图依照图312所示的自动工作功能表图，可设计出自动操作时的梯形图如图313所示。图313搬运机械手自动工作梯形图5、绘制搬运机械手PLC操纵梯形图将从初始化开始的一系列梯形图，按照总体结构图（图36）的形式组合在一起，得到机械手PLC操纵的梯形图（见附图），其语句表见附录。附图：搬运机械手结构图搬运机械手操纵梯形图搬运机械手动作流程图 搬运机械手操纵接线图结 论本设计要紧应用于机加工生产，物资调运等场合。搬运机械手采纳PLC操纵，体积小，重量轻，操纵方式灵活，可靠性高，操作简单，修理容易。使用该机械手代替人工搬运工件，既安全，又准确，提高了劳动生产率，保证了工件的质量，降低了工人的劳动强度，具有较好的经济效益和社会效益。可编程操纵器PLC以其丰富的I/O接口模块、高可靠性,能够在机械手的操纵系统的设计中起到了十分重要的作用。本文就设计过程中的几项关键的问题提出了自己的一些看法,能够有效地提高系统的抗干扰能力,对PLC读、写,事件响应等通信时刻可进行精确的操纵,取得了良好的成效.随着机械手应用的普及，机械手向着专用化，机械结构向模块化、可重构化的方向进展，机械手的动作更加灵活多样，其操纵方式也在向着多元化的方向进展，在PLC操纵的过程中,还有许多的问题需要解决，PLC在机械手开发中的开发应用还有专门大的空间。谢 辞此次设计是在杜志强老师的尽心指导下完成的。导师为论文课题的研究提出了许多指导性的意见，为论文的撰写、修改提供了许多具体的指导和关心。杜志强老师的严谨治学、不断探究的科研作风，敏捷深邃的学术洞悉力，孜孜不倦的敬业精神，给我留下了深刻的印象，使我受益良多。生活中杜志强老师确实是我的朋友，她的态度让我对生活有了新的认识。在本文终止之际，特向我敬爱的导师致以最崇高的敬礼和深深的感谢！通过此次设计，一方面让我认识到自己的不足，发觉了学习中的错误之处；另一方面又积存丰富的知识，吸取别人好的方法和体会，增强对复杂问题的解决能力，摸索出一套解决综合问题的方法，为自己以后的工作和学习打下坚实的基础。再一方面也加强了我和老师的交流，认识到知识的渊博度。通过这次的努力，使我顺利的完成了毕业设计。这份毕业设计既是对过去三年所学知识的总结，又是自己知识的积存，也大大加深了对单片机技术的了解。毕业设计中既动脑、，又动手，是一个理论与实际结合的过程。仅仅有理论是不够的，更重要的是实际的，是我们所设计的实物，具有设计合理，经济有用的优点。这就需要我们设计者考虑问题是要认真、周密，不能有丝毫的大意。对设计方案的优越化，也需要我们综合各方面的因素考虑，专门是实际。再次像教育指导我的老师及同学表示诚挚的感谢！鉴于本人所学知识有限，体会不足，又是初次研究这种复杂的设计，在此过程中难免存在一些错误和不足之处，恳请各位老师给予批判和指正。参考文献1 王炳实. 机床电气操纵.第三版. 北京：机械工业出版社，2004年：146-1622 王本轶. 机床设备操纵基础. 北京：机械工业出版社，2005年：283-2883 丁树模. 液压传动. 北京：机械工业出版社，2007年4 林平勇. 高崇. 电工电子技术.第二版：北京：高等教育出版社，2004年5 熊幸明. 曹才开. 一种工业机械手的PLC操纵.微运算机信息，2006年，第22卷第11期:120-1226 孔秀艳. 一种四轴搬运机械手的PLC操纵. 大众科技，2018年，第7期：112-1137 刘轩.王丽伟. 机械手的PLC操纵. 机床电器. 2006年，34-498 张应金. PLC在机械手搬运操纵系统中的应用.自动化博览，2018年02月刊：71-739 曾繁铃. 一种PLC操纵的工业机械手. 常熟理工学院报，2018年4月