机械手搬运加工PLC课程设计作者前言机械手搬运加工PLC课程设计，主要是把学到的知识应用到设计中，是理论联系的过程。

对自动化专业要求：1.不仅注重软件设计还要硬件设计并重，我们不是计算机专业，软件只是一方面。

（软件设计毕竟要容易一些，除了本文的自动控制，有能力尽可能联系实际，手动程序、原点复位、断电保持等）2.仿真和实际电路连接最好要有。

3.最后锦上添花的是用组态王软件组合起来。

（前面的是重点，前面做好也能得优）学习目的：设计可以很容易的完成，要多问问老师，给予指导，学到不少东西。

最后，非常感谢我的王老师、任老师、（大学中佩服的老师不多，首先第一条德，我是很佩服的；第二才是学识）。

在啰嗦一句，当你搜到这篇文章时，可能已经大三下学期了，抓紧时间准备考试，抓紧时间要么考研，要么学习。

2014.6.13日午时记电气控制与PLC课程设计课题：机械手臂搬运加工流程控制系别：电气与信息工程学院专业：自动化姓名：王弘毅学号：0924111XX指导教师：孙XX 董XX 王XX 任XXXXXXXXXX学院2014年6月13日成绩评定·一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。

二、评分课程设计成绩评定成绩：（五级制）成绩：（五级制）指导教师签字年月日目录目录1.引言 (1)2.控制要求 (2)3.硬件系统设计 (3)3.1机械手臂的结构 (3)3.2系统硬件配置及组成原理 (4)3.3电气控制的设计 (4)3.4 PLC I/O分配表 (5)3.5 PLC外部接线图 (5)4.搬运机械手的软件系统设计 (5)4.1PLC顺序功能图 (7)4.2控制顺序功能图 (7)4.3绘制搬运机械手PLC控制梯形图 (7)4.4各部分功能具体实现 (8)5.系统调试及结果分析 (11)5.1编程指令的选择 (12)5.2接地点的选择 (12)5.3结果分析 (13)6.课程设计心得 (12)7.参考文献 (13)8.附录 (14)8.1附录一 (15)8.2附录二 (17)8.3附录三 (18)第一章引言课程设计背景：随着工业自动化的发展，在工业生产中，越来越多的自动化设备已经完全取代了传统的人工参与工作的工业生产流程。

传统的人工参与工作，不仅危险性高，而且生产效率低，人为因素的影响可能会使整个生产流程崩溃，因此，传统的工业生产应该被先进的自动化生产所取代。

如今，越来越多的自动化生产设备的应用，使得工业生产中的各种难题都迎刃而解。

例如，机械手臂的应用，解决了人工不能在高温、高腐蚀、高辐射的环境中工作的问题，而且机械手臂的应用，提高了生产工件的精度和寿命等。

因此，如何设计机械手臂的加工工作流程，成为我们今天主要讨论的问题，课程设计的目的在于：根据课堂讲授内容，学生做相应的自主练习，消化课堂所讲解的内容。

通过调试典型例题或习题积累调试程序的经验。

通过完成辅导教材中的编程题，逐渐培养学生的编程能力，用计算机解决实际问题的能力。

课程设计的远大意义在于；有助于加深我们对操作系统这门课程的理解，我们在课堂上学的都是基础理论知识，对于如何用程序语言来描述所学知识还是有一定难度。

通过课程设计，我们可以真正理解其内涵。

有利于我们逻辑思维的锻炼，程序设计能直接有效地训练学生的创新思维、培养分析问题、解决问题能力。

即使是一个简单的程序，依然需要学生有条不理的构思。

有利于培养严谨认真的学习态度，在程序设计过程里，当我们输入程序代码的时候，如果不够认真或细心，那么可能就导致语法错误，从而无法得出运行结果。

那么，这个我们反复调试，反复修改的过程，其实也是对我们认真严谨治学的一个锻炼。

此次，课程设计为机械手臂搬运加工流程控制工艺流程。

本文将介绍基于PLC的机械手臂搬运加工的控制设计，该系统具有循环工作、紧急停止、正常停止等工作模式，具有自动上升、下降、夹紧、松开、加工、计数等功能，可以自动的完成对工件的加工流程，以及记录显示加工完成的数目。

第二章控制要求2.1机械手臂搬运加工流程课题要求1．如图所示，有两部机械对工作物进行加工，对象由输送带 A 送到加工位置，然后由机械手臂将加工物送至工作台 1 的位置进行第一步骤加工。

当第一步骤加工完成后，机械手臂将工作物夹起再送至工作台2 进行第二步骤加工；当第二步骤加工完成后，机械手臂将工作物放到输送带 B 送走，然后由 7 段数码管显示加工完成的数量。

2．假设使用气压机械手臂，一开始手臂先下降，碰到下限开关开始做夹起动作，然后开始上升碰到上限开关后，手臂开始往右，当碰到第一工作站的极限开关时，机械手臂下降将工作物放置工作台 l 然后上升等待机械对工作物加工；当工作物第一加工步骤完成时，机械手臂再依进行下降一夹住一上升一往右一下降一释放等流程，将工件放置工作台 2 上进行第二加工步骤。

3．当第二加工步骤完成时，机械手臂再依进行下降一夹住一上升一往右一下降一释放等流程，将工件放置输送带 B 送出，并由 7 段数码管显示出加工完成的数次。

图2.1机械手臂搬运加工流程第三章机械手臂搬运加工流程硬件系统设计3.1机械手臂的结构设计其结构如图所示图3.1：机械手的结构示意图图中设置9个行程开关SQ1—SQ9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，并对系统实施控制。

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系统硬件配置及组成原理本系统设计的PLC 的机械臂加工流程控制设计，整个系统组成框架如图：由于PLC 引脚所能承受的电压范围有限,所以在PLC 在与外界大电压相接时，需要转换电路进行保护，由转换电路与外界大电压电流器件相接，实现PLC 间接控制且保护PLC 的目的。

图3.2：系统结构框图3.3电气控制的设计硬件系统设计包括机械部分和电气控制部分的设计。

包括主电路和控制电路的设计。

主电路由一台电动机，其控制如下：电动机M1由接触器KM4、KM3分别控制其右移和左移。

机械手的夹紧放松动作是由一单电两位四通电磁阀控制的一个液压缸完成的，在通电情况下，机械手松开，得电时松开，可以防止在设备运行过程中突然断电导致的机械手松开，工件脱落的情况发生。

3.4 PLC I/O 分配表表3.4：I/O 分配表分类器件作用 器件符号 PLC 地址分配 开关CJ1M 转换机械工作转换输入下限位开关SQ1 X000 上限位开关SQ2 X001 右限位开关SQ3 X002 左限位开关SQ4 X003 无工件检测开关SQ5 X004 工作台启动按钮SB1 X006 工作台停止按钮SB2 X007输出下降电磁阀KM1 Y000 上升电磁阀KM2 Y001 夹紧电磁阀KM3 Y002 右行电磁阀KM4 Y003 左行电磁阀KM5 Y004I/O设备即所需的I/O点数如下表所示：表3.4 I/O点数分配表信号I/O设备I/O点数信号I/O设备I/O点数输入上下左右行程开关 4 输出交流接触器控制线圈 4无工件检测开关启动停止按钮12上下左右电磁阀紧松电磁阀41根据I/O点的分配要求及考虑15%的I/O裕量，本设计PLC采用FX2N—32MR型PLC，这种PLC有16个输入点，16个输出点，满足本例要求。

3.5 PLC外部接线图：由图3—4的IO分配表我们可以绘制PLC外部接线图如图：图3.5PLC I/O接线控制图第四章搬运机械手的软件系统设计4.1PLC工作流程图由机械臂的工作过程我们可以简单描述为，当机械臂在A 工作台上方（即原点处）且物件在工作台A 上，按下启动按钮时，机械臂会向下运动，到达下限后将物件夹紧上升，上升到上限则机械臂向右转移，碰到1处限位开关机械臂向下直到碰到下限开关后松开物件，继而机械臂上升，待机械臂上升到上限时，1处开始加工，1处加工完成后，机械臂将下降→夹紧→上升→到工作台2→下降→松开→上升→2处加工，2处加工完成后，机械臂又下降→夹紧→上升→到工作台B →下降→松开→上升→工作台B 将物件运出→机械臂回到原点，执行下一周期的工作。

由机械臂的工作流程可见，机械臂的运动过程以及工作台的加工过程，其实就是PLC 输入输出的控制过程。

我们可以通过编程控制PLC 从而控制整个加工的工作流程，由机械臂的工作过程我们可以得出PLC 顺序功能图： 图4.1工作流程图4.2控制顺序功能图由课题控制要求及分析，我们可以得到本系统的机械手动作示意图如下图所示：原位 左移 上升 放松 下降 右移上升夹紧 下降图4.24.3绘制搬运机械手PLC控制梯形图机械手动控制属顺序控制，自动程序采用步进梯形指令控制。

由顺序功能图设计梯形图，首先设计每一步工序的梯形图，然后再添加每一步工序的执行命令。

我们采用欧姆龙的程序编程软件CX_Programmer进行梯形图的绘制设计，有关CX_Programmer的使用方法可参见实验指导书。

程序安装：(1)编程时PLC上的状态开关掷向“STOP”(开关右拨)；(2)编程器初始化，先按RD/WR，使编程器处于“W”工作方式，按着按NOP→A→GO→GO；(3)按编程表输入程序；(4)按接线表在实验系统上联接导线；(5)PLC运行，状态开关掷向“RUN”(开关左拨)，RUN指示灯亮；(6)如果程序出错，PLC上“ERROR”指示灯(红色)闪烁；将从初始化开始的一系列梯形图，按照总体结构图（图2—2）的形式组合在一起，得到机械手PLC控制的梯形图（见附图1），和语句指令表（见附图2）。

附图1：搬运机械手PLC控制程序指令附图2：搬运机械手PLC控制梯形图附图3：搬运机械手PLC自动运行状态转移图4.4各部分功能具体实现由顺序功能图设计梯形图，首先设计每一步工序的梯形图，然后再添加每一步工序的执行命令。

由STOP RUN转换时，特殊功能继电器M8002是初始状态S2置位（ON）。

按下启动按钮SB1(X006),初始状态S2转换到状态S20，将状态S20置为ON，工作台开始由原点处运转。

在S20状态，继电器线圈Y000接通，下降电磁阀得电，执行下降动作。

碰到下限开关SQ1（X000）时，初始状态S20转换到状态S21，将状态S21置为ON。

在S21状态，继电器线圈Y002接通，夹紧电磁阀得电，执行加紧动作，同时时间T0继电器开始执行延时程序，延时完成后，将状态S22置为ON。

在S22状态下，上升电磁阀得电，开始执行上升动作，当碰到上限开关SQ2（X001），将状态S23置为ON。

在S23状态下，右移电磁阀得电，开始执行右移动作，当碰到右限位开关SQ3（X002），并且检测到工作台无工件，工件检测SQ5（X004）置为1，将状态S24置为ON。