基于三菱FX控制机械手毕业论文- 2 - 图文

摘 要

在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业

机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。机械手能模仿人手和手臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物体或操作工具的自动操作装置，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。机械手一般由耐高温，抗腐蚀的材料制成，以适应现场恶劣的环境，大大降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。机械手是工业机器人的重要组成部分，在很多情况下它就可以称为工业机器人。工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。可编程控制器是继电器控制和计算机控制出上开发的产品，逐渐发展成以微器处理为核心把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。本文应用三菱公司生产的可编程控制器FX系列PLC，实现机械手多种工作方式控制系统，该系统充分利用了可编程控制器（PLC）控制功能。使该系统可靠稳定，时期功能范围得到广泛应用。

关键词：多种工作方式 可编程控制器PLC 机械手 限位开关

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课题：用PLC控制机械手的多种工作方式

一、课题简介

本课题设计采用PLC的步进顺控指令程序控制机械手的多种工作方式，来实现机械手在复杂恶劣环境下的工作要求，本次设计了5种工作方式，在不同情况下，能自由多变的使用，在机械手的控制上提供多种工作方式，虽然程序复杂，但是能更好的适用工业环境下的复杂操作，使机械手可以一步一步操作（单步方式），也可以单周期循环（半自动化），也可以自动化循环（全自动），还可以手动操作机械手的动作，当机械手在操作中出现故障时，还能自动回原位。本设计能大大的提高生产效率，和降低劳动强度，能在工业生产和生活中得到广泛的应用。

二、PLC及机械手的介绍

1.可编程控制器PLC

PLC概况：可编程控制器（PROGRAMMABLE CONTROLLER，简称PC）。与个人计算机的PC相区别，用PLC表示。

可编程控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。它能够存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及有关的外围设备，都应按易于工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则设计。

PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC程序既有生产厂家的系统程序，又有用户自己开发的应用程序，系统程序提供运行平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信息与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。

2.机械手

机械手：mechanical hand，也被称为自动手，auto hand。机械手主要由手部和运动机构组成。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；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。

机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用，例如：

(1)机床加工工件的装卸，特别是在自动化车床、组合机床上使用较为普遍。 (2)在装配作业中应用广泛，在电子行业中它可以用来装配印制电路板，在机械行业中 它可以用来组装零部件。

(3)可在劳动条件差，单调重复易子疲劳的工作环境工作，以代替人的劳动。 (4)可在危险场合下工作，如军工品的装卸、危险品及有害物的搬运等。

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三、设计主体部分

1.控制要求

(1) 总体控制要求：如面板图所示，工件在A处被机械手抓取并放到B处。

(2) 机械手回到初始状态，SQ4=SQ2=1，SQ3=SQ1=0，原位指示灯HL点亮，按下“SB1”启动开关，下降指示灯YV1点亮，机械手下降，（SQ2=0）下降到A处后（SQ1=1）夹紧工件，夹紧指示灯YV2点亮。

(3) 夹紧工件后，机械手上升（SQ1=0），上升指示灯YV3点亮，上升到位后（SQ2=1）,机械手右移（SQ4=0）,右移指示灯YV4点亮。

(4) 机械手右移到位后（SQ3=1）下降指示灯YV1点亮，机械手下降。 (5) 机械手下降到位后（SQ1=1）夹紧指示灯YV2熄灭，机械手放松。 (6) 机械手放松后上升，上升指示灯YV3点亮。

(7) 机械手上升到位（SQ2=1）后左移，左移指示灯YV5点亮。 (8) 机械手回到原点后再次运行。（注：1表示闭合，0表示断开）

2.机械手系统面板图

3.I/O分配表

考虑到机械手工作的稳定性、可靠性以及各种控制元器件连接的灵活性和方便性，采用PLC作为核心控制器，各控制对象都必须在PLC的统一控制下协同工作，所以PLC采用日本三菱公司的FX2N-48MR型PLC。FX2N系列PLC是FX系列中最高级的模块，它具有极高的速度、高级的功能、逻辑选件以及定位控制等特点，能满足16~256路输入/输出多种应用要求。

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输入信号 名称 手动档 回原位档 单步档 单周期档 连续档 回原位按钮 启动按钮 停止按钮 下降按钮 上升按钮 右行按钮 左行按钮 夹紧按钮 代号 SA SA SA SA SA SB9 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SB7 输入点编号 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 X14 名称 下降电磁阀线圈 上升电磁阀线圈 右行电磁阀线圈 左行电磁阀线圈 松紧电磁阀线圈 名称 松开按钮 下限位开关 上限位开关 右限位开关 左限位开关 输入信号 代号 SB8 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 输出信号 代号 YV1 YV2 YV3 YV4 YV5 输出点编号 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 输入点编号 X15 X16 X17 X20 X21

4.操作面板

如图所示是为机械手的操作面板，要求实现手动、回原位、单步、单周期和连续等五种工作方式。

（1）手动方式时，用各种按钮的点动实现相应的动作； （2）回原位方式时，按下回原位按钮，则机械手自动返回原位;

（3）单周期方式时，每按一次启动按钮，机械手只运行一个周期就停下； （4）单步方式时，每按一次启动按钮，机械手向前一步；

（5）连续工作方式时，在原位，按下启动按钮，机械手就会连续循环动作，如果按下停止按钮，机械手运行完当前周期，到原位并停下；在传送工件的过程中机械手必须升到最高位置才能左右移动，以防止机械手在较低位置运行时碰到其他工件。

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5.外部接线图

6.系统程序结构

此系统采用初始状态指令IST(FNC60)配合步进指令（SFC）进行编程，程序共有4块，块0采用梯形图，其余3块采用SFC，块0—初始化程序；块1—手动方式程序；块2—回原点方式程序；块3—单步、单周期、自动循环方式程序 (1) 块0梯形图程序

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