1、 引引 言言 机械手是工业控制和加工中经常用到的执行部件， 具有能适 应恶劣工作环境、 效率高、 安全稳定和可进行高强度工作的优点， 在自动化生产线上有广泛的应用。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。化工等连续性生产过程的自动 化已基本得到解决。专用机床是大批量生产自动化的有效的办 法；控制机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决 多品种小批量生产自动化的重要办法。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, 工业机械手就是为实现这些工序的自动化而生产的。 机械手是能 够模仿人体上肢的部分功能， 可以对其进行自动控制使其按照预
2、定要求输送制品或操持工具进行生产操作的自动化生产设备。 为工业机械手设计一个技术性能优良的控制系统， 对于提高 工业机械手的整体技术性能来说具有十分重要的意义。 本设计正 是针对这一课题，选择了可编程控制器(PLC)作为工业机械手的 控制系统， 这对提升工业机械手的整体技术性能起到了良好的作 用。 可编程控制器(PLC)控制机械手的动作，实现机械手的单步 和连续运行。本设计可编程控制器(PLC)选用西门子（SIEMENS） 公司 S7-300 系列的 CPU314C-2DP。机械手的开关量信号直接输 入 PLC，PLC 输出的控制信号用于驱动继电器动作，从而控制电 动机正向或反向运行。 1 机
3、械手机械手 PLCPLC 网络控制系统设计网络控制系统设计 一、一、控制要求控制要求 机械手 AB 分别由 2 台 PLC 采用 PROFIBUS-DP 总线构成主从 网络分别控制。 机械手 A 的任务是将传送带 A 上的物品搬至传送带 B 上， 由 于传送带 A 和 B 都按规定的方向和规律运行， 故可以将物品传送 至指定位置。机械手搬运物品工作示意图如下所示，传送带 A 为 步进传送，每当机械手从传送带 A 上取走一个物品时，该传送带 向前步进一段距离，将下一个物品传送到位，以便机械手在下一 个工作循环取走物品。机械手按照规定的动作，将传送带 A 省的 物品搬运到传送带 B 上， 传送带
4、B 上放置一个物品后， 开始传动， 传送至指定位置（SQB 动作） ，机械手 B 负责将该物体搬至传送 带 C 上，传送带 C 在开始工作后一直传动。 机械手 B 没有将物品自传送带 B 上取走，机械手 A 不得工 作。 机械手搬运动作示意图机械手搬运动作示意图 2 机械手 AB 工作流程图如下所示，工作过程说明如下： 机械手机械手工作流程图工作流程图 （1）机械手 A 在原始位置，夹紧装置松开，按下启动按钮， 传送带 C 开始运行，机械手从右下限位置 SQ1 开始上升。 （2） 机械手上升到上限行程开关位置， 压动行程开关 SQ2 后， 上升动作结束，机械手开始左旋。 （3） 机械手左旋到左
5、限行程开关位置， 压动行程开关 SQ3 后， 左旋动作结束，机械手开始下降。 （4） 机械手下降到下限行程开关位置， 压动行程开关 SQ1 后， 下降动作结束，传送带 A 起动。 （5）传送带 A 向机械手方向前进一个物品的距离后停止，机 械手开始抓物。 （6） 机械手抓物， 夹紧电磁阀通电 4 秒后， 机械手开始上升。 （7） 机械手上升到上限行程开关位置， 压动行程开关 SQ2 后， 上升运动结束，机械手开始右旋。 （8） 机械手右旋到右限行程开关位置， 压动行程开关 SQ4 后， 右旋动作结束，机械手开始下降。 （9） 机械手下降到下限行程开关位置， 压动行程开关 SQ1 后， 下降动作
6、结束，机械手开始放下手中的物品。 （10）机械手夹紧电磁阀断电 4 秒，放物结束，机械手 A 搬 3 物一个流程结束，传送带 B 开始工作。 （11）传送带 B 将物体传送至 SQB 停止，同时从站 PLC 控制 的机械手 B 开始工作，工作流程同机械手 A。 （12）物体被机械手 B 取走后（SQB 断开） ，机械手 A 开始下 一个循环工作。 要求由 SA 的 4 对触点分别接通实现 4 种工作方式：连续循 环、单循环、分步运行、点动工作。 连续循环： 按 SB1 后取放一次工件回到原位后等待 5 秒后自 动下一循环。按停止按钮结束本次工作后停止。按复位按钮后所 有动作停止（除夹紧动作，复位按钮同样适用于单循环与分步动 作。 单循环： 按SB1 后机械手A将物体搬至传送带B 上停止工作， 机械手 B 继续工作将该物品传送至传送带 C 上，机械手 B、传送 带 C 都停止。 分步运行：每按一次 SB1，转如下一步动作。 （注意利用行 程开关的限位保护） 点动控制：每一个动作由相应的点动按钮控制。 控制按钮、SA、传送带 AB 的动作、机械手
