1、 本科毕业设计说明书 机械手控制系统的设计 目录 摘要1 一、设计任务2 二、设计方案3 三、PLC 的编程与仿真6 致谢8 参考文献9 附录一（机械手电气控制原理图） 附录二（PLC 外围接线图） 附录三（PLC 梯形图） - 1 - 摘要摘要 机械手是工业生产中常用的进行水平垂直位移的机械设备，它的动作由气缸驱动，气 缸又由相应的电磁阀控制。控制系统如采用传统的继电接触控制，机械触点多，接线复杂， 因而控制装置体积很大，并且故障率高，可靠性差，动作精确度低。PLC 以中央处理器为核 心，综合了计算机和自动控制等先进技术，具有可靠性高、功能完善、组合灵活、编程简单、 功耗低等优点。使用 PL
2、C 的自动控制系统体积小，可靠性大大提高，故障率大大降低，动 作精度高，因此该课题具有实际意义。通过设计，让学生将所学的知识综合运用，了解本专 业在社会中的一些应用，提高学生专业外语水平，增加他们的见识，增强他们的动手能力、 创新能力和综合分析能力，学会专业软件的应用，能熟练的使用计算机，提高学生检索资料 的能力，养成良好的学习习惯和严谨的工作作风，为今后的学习生活打下良好的基础。 本设计通过 PLC 的应用实现对机械手的手动自动控制， 机械手可以自动完成上下左右的 循环动作，也可以手动控制机械手完成上下左右的动作，由于本人能力有限，以下文章虽仔 细整改数次，但也难免有不足之处，敬请审阅老师能
3、够批评指正！ 关键词：PLC，机械手 一一 设计任务设计任务 - 2 - 1.1、毕业设计课题任务：设计机械手控制系统，包括硬件电路和软件编程。硬件电路 主要由 PLC，机械手，电机及其他相关部分构成，软件编程包括 PLC 流程图，梯 形图和程序。 1.2、设计基本要求： 1.2.1、技术要求： （1）设计方案可行； （2）机械手能进行前后左右移动； （3）有半自动工作方式和手动工作方式，当位于手动工作方式时，用按动按钮去控制 机械手动作；当位于半自动工作方式时，在机械手处于原位情况下，按动起动按 钮，机械手就能自动完成一个循环过程并停在原位待命； （4）有能力的可以对系统进行仿真； （5）整
4、个系统能够稳定运行。 1.2.2、文本要求： （1）论文结构合理，条理分明； （2）电路图绘制正确，排版美观； （3）撰写开题报告与调研报告，格式与要求要符合规定； （4） 撰写毕业设计报告，要求用打印稿，论文格式必须使用学校的统一模板。 二二 设计方案设计方案 - 3 - 2.1、机械手简介：械手是在早期出现的古代机器人基础上发展起来的，机械手研究始于 20 世纪中期，随着计算机和自动化技术的发展，特别是 1946 年第一台数字电子计算机问世 以来，计算机取得了惊人的进步，向高速度、大容量、低价格的方向发展。同时，大批量生 产的迫切需求推动了自动化技术的进展，又为机器人的开发奠定了基础。另一
5、方面，核能技 术的研究要求某些操作机械代替人处理放射性物质。在这一需求背景下，美国于 1947 年开 发了遥控机械手，1948 年又开发了机械式的主从机械手。机械手首先是从美国开始研制的， 1958 年美国联合控制公司研制出第一台机械手，它的结构是；机体上安装一个回转臂，顶 部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的，随着计算机和自动控制技术的迅速发 展,农业机械将进入高度自动化和智能化时期，机械手机器人的应用可以提高劳动生产率和 产品质量,改善劳动条件,解决劳动力不足等问题. 机械手主要由执行机构、 驱动机构和控制系统三大部分组成。 手部是用来抓持工件 （或 工具）的部件，根据被抓持物件
6、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。一般专用机械手有 24 个自由度。控制系统是通过对机械手每个自由度的电机 的控制，来完成特定动作。同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。控制系统的 核心通常是由单片机、PLC 或 DSP 等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。 2.2、机械
