目录1 课程设计目的2 机械手工作过程及控制要求2.1 机械手的工作过程2.2机械手的控制要求3 机械手的系统设计3.1PLC的选择3.2热继电器的选择3.3熔断器的选择3.4主电路的设计3.5输入输出点的地址分配3.6机械手程序设计（见附录）4总结5 参考文献附录1 课程设计目的机械手采用PLC控制技术，大大提高了系统的自动化程度，提高了控制系统的可靠性。
根据系统的控制要求综合运用了PLC技术，编程软件，机械手的电气控制系统进行课程设计，为机械手在实际应用中控制系统的设计提供借鉴。
根据工业机械手常规操作运行的特点画出时序图，根据画出的时序图以及各种综合情况选择PLC 型号，进行硬件系统的设计，根据PLC硬件系统及内部资源并画出工业机械手自动控制装置的硬件系统图。
根据工业机械手的运行特点和要求利用所学的PLC的基本指令进行程序设计。
根据设计的PLC硬件系统图进行接线，利用STEP-Micro/WIN32编程软件将程序输入到PLC进行上机操作，直至调试正确。
通过编程及调试程序，了解掌握S7-200PLC的硬件构成及使用方法，摸索并积累编程的技巧经验，在调试中发现问题，分析问题，解决问题。
2 机械手工作过程及控制要求2.1 机械手的工作过程该机械手是一个水平、垂直位移的机械设备，其操作是将做工作台搬运到又工作台，由光耦合器VLC来检测左工作台有无工件。
有工件才搬运，即使按下启动按钮，若检测到左工作台上无工件，系统也不能启动。
图1是这种机械手的动作示意，其过程并不复杂，共6个动作，分3组，即上升、下降、左移、右移和放松加紧。
图1 机械手的动作示意图机械手全部动作由气缸驱动，而气缸又由一、相应的电磁阀控制;左移和右移分别有左移电磁阀和右移电磁阀控制，当该线圈断电时，机械手放松如图2所示。
图2 机械手动作的流程图2.2 机械手的控制要求第一步是当工作台A上有工件出现时（可以由光藕合器VLC 检测到，当检测到有工件时，VLC），机械手开始下降。
当机械手下降到位时（可以由限位开关检测到，下降到位），机械手停止下降，第一步结束。
第二步是机械手在最低位开始抓紧工件，约10s抓住、抓紧，第二步结束。
第三步是机械手夹紧工件上升。
当机械手上升到位时（可以由限位开关检测到，当上升到位时，I0.2=1），机械手停止上升，第三步结束。
第四步是机械手夹紧工件右移。
当机械手右移到位时（可以由限位开关检测到，当右移到位时，I0. 3=1），机械手停止右移，第四步结束。
第五步是机械手在最右位开始下降。
当机械手下降到工作台B 到位时（可以由限位开关检测到，当下降到位时，I0. 1=1），机械手停止下降，第五步结束。
第六步是机械手开始放松工件，所需时间约为10s ，10s之后放开工件，第六步结束。
第七步是机械手开始上升。
机械手上升到位时（可以由限位开关检测到，当上升到位时，I0. 2=1），停止上升，第七步结束。
第八步是机械手在高位开始左移，当左移到位时（可以由限位开关检到，左移到位时，I0. 4=1），机械手停止左移，第八步结束。
机械手工作一个周期完成。
等待工件在工作台A上出现转到第一步。
2.3.工作过程按照设计要求机械手的工作均由电机驱动，它的上升、下降、左移、右移都是有电机驱动来完成的。
机械手的初始位置停在原点，按下启动后按扭后，机械手将下降→加紧工件→上升→右移→再下降→放松工件→在上升→左移总共八个动作，也就是一个工作周期。
机械手的下降、上升、右移、左移等动作转换，是由相应的限位开关来控制的，而加紧、放松动作的转换是由时间来控制的。
为了确保安全，机械手右移到位后，必须在右工作台上无工件时才能下降，若上次搬到右工作台上的工件尚未移走，机械手应自动暂停，直到工件移走为止，否则等待。
为此设置了一个光电开关，以检测“无工件”信号。
3 机械手的系统设计3.1 PLC的选择从控制方式选择上需要3个启动按钮，分别完成自动方式I0.0、单动方式I0.5的启动，还需要一个停止按钮I1.4用来处理现在任何情况下的停止运行。
机械手运行的限位开关有4个，高位限位开关I0.2、低位限位开关I0.1、左位限位开关I0.4和右位限位开关I0.3。
手动控制输入信号由5个按钮组成，下降按钮I0.6、上升按钮I1.0、夹紧按钮I0.7、左移按钮I1.2和右移按钮I1.1。
工作台A上有工件检测光耦合器VLC的输入信号。
输出信号有机械手下驱动信号Q0.0、上升驱动信号Q0.2、右移驱动信号Q0.4、左移驱动信号Q0.3和机械手夹紧驱动信号Q0.1，共有5个输出信号。
可选择S7-200系列的CPU224就可以满足要求。
3.2热继电器的选择3.2.1热继电器的型选择：一般情况下，可选用两相结构的热电器继电器，但当三相电压的均衡性较差，工作环境恶劣或无人看管的电动机，宜选用三相结构的热继电器。
对于三角形接线的电动机，应选用带断相保护装置的热继电器。
3.2.2热继电器额定电流的选择：当电动机启动电流为其额定电流的6倍及启动时间不超过6S 时，就可按电动机的额定电流选取热继电器；当电动机的启动时间较长、拖动冲击性负载或不答应停车时，热继电器的额定电流调节到电动机额定电流的1.1~1.15倍。
综上所述，选择NR3-45 0.32-21A热继电器、NR2-25G/Z 0.1-10A 热继电器、NR3-25 0.1-8.5A热继电器。
3.3熔断器的选择3.3.1 熔断器的类型选择选择熔断器时类型时，主要依据负载的保护特性和短路电流的大小。
对大容量的照明线路和电动机，除过载保护以外，还应考虑短路时分断电路电路的能力。
若短路电流较小时，可采用熔体为锡质的或熔体为锌质的熔断器。
用于车间低压供电线路的保护熔断器，一般是考虑短路时的分断能力。
3.3.2熔断器额定电流的选择用于保护多台电动机的熔断器，在出现尖峰电流时不应熔断。
通常将其中容量最大的一台电动机启动，而其余电动机正常运行时出现的电流作为其尖峰电流。
为此熔体的额定电流应满足关系式∑+≥e e re I I I max ,2.5)~(1.5，re I 为熔体的额定电流，e I 为负责的额定电流。
综上所述，选择KS8/380~690V /16A 熔断器或者KG8/380~690V /16A 。
3.4主电路的设计启动时首先要和上自动开关QA0，主电路引入三相电源。
本次设计中所用电动机均为小容量的，故可直接启动，熔断器FA 完成主电路的短路保护，热继电器BB 完成过载保护，QA 接触器实现失压保护。
3.5输入输出点的地址分配输入输出地址分配3.6机械手程序设计（见附录）4 总结机械手的控制对于很多场合需求很大，不论是机床使用的小型系统还是流水线上的这类设备，其基本动作要求类似，所以控制的实现也可以相互借鉴。
对于控制程序的编写，是一种实现手段，使用可编程控制器还有其他的方法可以实现这样的控制，针对所用的具体系统的情况，可以选用不同的方法来编写程序。
机械手高效的工作效率，准确的定位精度，以及简单的结构及控制方式是人手不能替代的，机械手的使用也将越来越广泛。
机械手是一种能模拟人的手臂的部分动作，按预定的程序轨迹极其它要求，实现抓取，搬运工件或操做工具的自动化装置。
在我国由于大多数工业机器人所执行的工作为模拟人的手臂而工作，因而通常把工业机器人称做操作机械手。
随着工业技术的发展，工业机器人与机械手的应用范围不断扩大，其技术性能也在不断提高。
在国内，应用于生产实际的工业机器人特别是示教再现性机器人不断增多，而且计算机控制的也有所应用。
在国外应用于生产实际的工业机器人多为示教再现型机器人，而且计算机控制的工业机器人占有相当比例。
带有“触觉”，“视觉”等感觉的“智能机器人”正处于研制开发阶段。
带有一定智能的工业机器人是工业机器人技术的发展方向。
参考文献[1]肖俊明杨涟陈玉国. 工厂电气及PLC课程设计指导书. 中原工学院电子信息学院，2012.5[2]王永华陈玉国. 现代电气控制及PLC应运技术. 北京：北京航空航天大学出版社，2003.9[3]廖常初. PLC编程及应用. 北京：机械工业出版社，2003.7[4]陈立定. 电气控制与可编程控制器. 华南理工大学出版社，2001[5]于庆广. 可编程控制器原理及系统设计. 北京：清华大学出版社，2004.4附录机械手主电路机械手Network 1 // 网络标题// 单周期/循环LD I0.0O M0.0O M2.0 AN I0.5 AN M2.5 = M0.0 Network 2// 置位初始状态LD SM0.1 S S0.0, 1 Network 3 LSCR S0.0 Network 4// 原位指示灯LD I0.2A I0.4 AN Q0.1 = Q0.5 Network 5// 启动/转移LD I0.0O M2.0 SCRT S0.1 Network 6 SCRE Network 7 LSCR S0.1 Network 8// 下行LDN I0.1AN I1.3AN M2.6= M1.0 Network 9// 下限/转移LD I0.1 SCRT S0.2 Network 10 SCRENetwork 11 LSCR S0.2 Network 12// 抓取/延时LD SM0.0S Q0.1, 1 TON T37, 100 A I1.4R Q0.1, 1 Network 13// 延时转移LD T37 SCRT S0.3 Network 14 SCRENetwork 15 LSCR S0.3 Network 16// 上行LDN I0.2 AN I1.3 AN M2.6 = M1.1 Network 17// 上限/转移LD I0.2 SCRT S0.4 Network 18 SCRE Network 19 LSCR S0.4 Network 20// 右行LDN I0.3 AN I1.3 AN M2.6 = M1.2 Network 21// 右限/转移LD I0.3 SCRT S1.0 Network 22 SCRE Network 23 LSCR S1.0 Network 24// 下行LDN I0.1AN I1.3AN M2.6= M1.5 Network 25// 下限/转移LD I0.1 SCRT S1.1 Network 26 SCRENetwork 27 LSCR S1.1 Network 28// 松开/延时LD SM0.0R Q0.1, 1 TON T38, 100 Network 29// 延时/转移LD T38 SCRT S1.2 Network 30 SCRENetwork 31 LSCR S1.2 Network 32// 上行LDN I0.2AN I1.3AN M2.6= M1.6 Network 33// 上限/转移LD I0.2 SCRT S1.3 Network 34SCRENetwork 35LSCR S1.3 Network 36// 自动左行LDN I0.4= Q0.4 Network 37// 左限/单周期/循环LD I0.4LPSA M0.0 SCRT S0.1LPPAN M0.0 SCRT S0.0 Network 38SCRENetwork 39// 自动下行输出LD M1.0 O M1.5 = Q0.0 Network 40// 自动上行输出LD M1.1 O M1.6 = Q0.2 Network 41// 自动右行输出LD M1.2 = Q0.3 Network 42// 手动下行输出LD I0.6O M4.0 O Q0.0 AN I1.0 AN M4.1 = Q0.0 Network 43// 手动抓放输出LD I0.7O M3.1 O Q0.1 = Q0.1 Network 44// 手动右行输出LD I1.1O M4.3 O Q0.3 AN I1.2 AN M4.2 = Q0.3 Network 45// 手动左行输出LD I1.2O M4.2 O Q0.4 AN I1.1 AN M4.3 = Q0.4 Network 46// 手动上行输出LD I1.0O M4.1 O Q0.2 AN I0.6 AN M4.0 = Q0.2 Network 47LD I1.4O M2.7 R Q0.1, 1。