机械手的总体设计方案 硬件设计 软件设计及系统调试

控制要求

1、机械手传送工件系统示意图，如图1.1所示。

图1.1 机械手传送示意及操作面板图

机械手的全部动作由汽缸驱动，而汽缸又由相应的电磁阀控制。其中，上升/下降和左移/右移分别由双向线圈两位电磁阀控制。例如当下降电磁阀通电时机械手下降；当下降电磁阀断电时，机械手下降停止。只有当上升电磁阀通电时，机械手才上升；当上升电磁阀断电时，机械手上升停止。同样，左移/右移分别由左移电磁阀和右移电磁阀控制。机械手的放松/夹紧由一个单线圈两位置的电磁阀控制。当该线圈通电时，机械手夹紧；当该线圈断电时，机械手放松。

当机械手右移到位并准备下降时为确保安全，必须在右工作台无工件时才允许机械手下降。也就是说，若上一次搬运到右工作台上的工件尚未搬走时，机械手应自动停止下降，用光电开关X017进行工件检测。

机械手的动作过程如图1.1所示。从原点开始，按下启动按钮，下降电磁阀

通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时接通夹紧电磁阀，机械手夹紧。夹紧后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通右移电磁阀，机械手右移。右移到位时，碰到右限位开关，右移电磁阀断电，右移停止。若此时右工作台上无工件，则光电开关开通，下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时夹紧电磁阀断电，机械手放松。放松后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通左移电磁阀，机械手左移。左移到原点时，碰到左限位开关，左电磁阀断电，左移停止。至此，机械手经过八部动作完成一个周期的动作。

机械手的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式。自动操作方式又分为步进,单周期和连续操作方式。

手动操作：就是用按钮操作对机械手的每一步运动单独进行控制。例如，当选择上/下运动时，按下启动按钮，机械手上升；按下停止按钮，机械手下降当选择左/右运动时，按下启动按钮，机械手右移。当选择夹紧/放松运动时，按下启动按钮，机械手夹紧；按下停止按钮，机械手放松。

连续操作；机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手的动作将自动地，连续不断地周期性循环。在工作中若按一下停止按钮，则机械手将继续完成一个周期的动作后，回到原点自动停止。

控制方案

将机械手的原点（即原始状态）定位左位，高位，放松状态。在原始状态下，检测到下工作台有工件时，机械手下降到低位，吸附工件，上升到高位，右转到右位。在右工作台上无工件时，机械手下降到低位，放松，然后上升到高位，左转回原位。其动作逻辑关系图如下：

原位→ 下降→夹紧→上升→顺时针转90度 ↑ ↓ 逆时针90度← 上升← 放松← 下降← 前进

3个启动按钮，分别完成自动方式、半自动方式、手动方式的启动 1个停止按钮

4个限位开关（高位限位开关、低位限位开关、左位限位开关、右位限位开关）

7个输入信号（下降按钮、上升按钮、夹紧按钮、顺转按钮、逆转按钮、左移按钮、右移按钮）

7个输出信号（下降驱动信号、上升驱动信号、右移驱动信号、左移驱动信号、夹紧驱动信号、顺转驱动信号、逆转驱动信号）

硬件设计

I/O接线图

机械手PLC控制外部接线图如图2.1所示。

COM 启动 下限 上限 右限 左限 停止 手动 连续 夹紧 放松 单步上升 单步下降 单步左移 单步右移 X15 回原点 检测

X16 X17 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 X14 COM1 COM2 ~220 V 下降电磁阀 Y0 夹紧电磁阀 Y1 上升电磁阀 Y2 右行电磁阀 Y3 左行电磁阀 Y4 原点指示灯 Y5

图2.1 机械手PLC控制外部接线图

输入和输出点分配表

表2-1 机械手传送系统输入和输出点分配表

代号 名称 输入 代号 名称 输入 代号 名称 输出 SB1 启动按钮 X0 SB5 夹紧 X10 YV1 机械手下降 Y0 SQ1 下限行程 X1 SB6 放松 X11 YV2 机械手夹紧 Y1 SQ2 上限行程 X2 SB7 单步上升 X12 YV3 机械手上升 Y2 SQ3 右限行程 X3 SB8 单步下降 X13 YV4 机械手右行 Y3 SQ4 左限行程 X4 SB9 单步左移 X14 YV5 机械手左行 Y4 SB2 停止按钮 X5 SB10 单步右移 X15 EL 原点指示 Y5 SB3 手动操作 X6 SB11 回原点按钮 X16 SB4 连续操作 X7 SQ5 工件检测 X17 元器件选型及明细表

表2-2 机械手传送系统元器件明细表 名称 型号规格 按钮 行程开关 选择开关 电磁阀 可编程序控制器 三相异步电动机 LA10-2H JLXK1-211 LA18-66X （F）-LS-G02-30 FX2N-48MR Y132S2-2 序号 1 2 3 4 5 6 代号 SB SQ SA YV PLC M 数量 2 5 9 5 1 1 备注

软件设计

3.1 程序总体结构

程序总体结构包括回原点程序，手动单步操作程序和自动连续操作程序，如图3．1所示。

X016 回原点程序 X002 X004 Y001 Y5 X006 CJ P0 X007 P1 X000 P0 手动单步程序 CJ P1 自动程序 END 图3.1程序总体结构图

其原理是：

把旋钮置于回原点，X16接通，系统自动回原点，Y5驱动指示灯亮。再把旋钮置于手动，则X6接通，其常闭触头打开，程序不跳转（CJ为一跳转指令，如果CJ驱动，则跳到指针P所指P0处），执行手动程序。之后，由于X7常闭触点，当执行CJ指令时，跳转到P1所指的结束位置。如果旋钮置于自动位置，（既X6常闭闭合、X7常闭打开）则程序执行时跳过手动程序，直接执行自动程序。

自动返回原点程序

回原位程序如图3.2所示。用S10~S12作回零操作元件。

──┬─ ┼ M8002 │ S1 原点 │ ┼ X16 │ 放松 复位 下降 上升 S31 ──────────────── RST Y1 | RST Y0 | Y2 │ ┼ X2 上升结束

│ 复位 右移 左移 S32 ──────────────── RST Y3 | Y4 │ ┼ X4 左移限位

│

图3.2自动返回原点顺序功能图

手动单步操作程序

如图3.3所示。图中上升/下降，左移/右移都有联锁和限位保护。

│ X010

├──────┤├─────────────────────[ SET Y001 ] 夹紧 │

│ X011

├──────┤├─────────────────────[ RST Y001 ] 放松 │

│ X012 X002 Y000

├──────┤├────┤╱├───┤╱├──────────[ Y002 ] 上升 │

│ X013 X001 Y002

├──────┤├────┤╱├───┤╱├──────────[ Y000 ] 下降 │

│ X014 X002 X004 Y003

├──────┤├────┤├───┤╱├────┤╱├────[ Y004 ] 左移 │

│ X015 X002 X003 Y004

├──────┤├────┤├───┤╱├────┤╱├────[ Y003 ] 右移 │

图3.3 手动单步操作程序

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ng5a.html