年级：2008级
院系：计算机科学学院自动化专业
姓名：000
学号：********
指导老师：樊金荣
2011年5月2日
目录
一.课程设计目的 (3)
1.机械手的工作原理 (3)
1.1.1机械手的概述 (3)
1.1.2 机械手的工作方式 (3)
二.课程设计题目和要求 (4)
三.设计内容 (5)
1.设计思路 (5)
2.输入和输出点分配表及原理接线图 (6)
3.顺序功能图 (7)
4.机械手流程图 (8)
四.仿真测试......................................... 错误!未定义书签。

1 连续测试.................................... 错误!未定义书签。

2 单步测试.................................... 错误!未定义书签。

五.设计总结 (13)
参考文献 (14)
附录 (14)
一.课程设计目的
1.机械手的工作原理
1.1.1机械手的概述
机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。

近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。

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。

机械手通常应用于动作复杂的场合来代替人的反复的操作，从而节省人的劳动，普通继电器由于其体积和接口等各方面限制，经常被应用于动作简单的电气及流水线控制，而PLC 以其可靠性高、抗干扰能力强;控制系统构成简单、通用性强; 编程简单、使用、维护方便;组合方便、功能强、应用范围广; 体积小、重量轻、功耗低等有点被广泛应用于类似机械手的控制动作复杂的场合，本设计正是以PLC控制为基础从而实现机械手的各种动。

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。

(5)宇宙及海洋的开发。

(6)军事工程及生物医学方面的研究和试验。

1.1.2 机械手的工作方式
机械手电气控制系统，除了有多工步特点之外，还要求有自动控制和手动控制等操作方式。

工作方式的选择可以很方便地在操作面板上表示出来。

当旋钮打向回原点时，系统自动地回到左上角位置待命。

当旋钮打向自动时，系统自动完成各工步操作，且循环动作。

当旋钮打向手动时，每一工步都要按下该工步按钮才能实现。

本设计按要求只设计出单步和连续控制。

机械手传送工件系统示意图，如图所示。

二.课程设计题目和要求
搬运物品机械手控制设计
某气动机械手搬运物品工作示意图如图35 所示。

传送带A、B 分别由电动机M1、M2 驱动，转送带 A 为步进式传送；机械手的回转运动、上下运动、夹紧与放松分别由气动阀Y1Y2、Y3Y4、Y5 控制。

试按以下要求运用步进顺控指令编程。

1、动作要求：
（1）机械手在原始位置时（右旋到位）SQ1 动作，按下启动按钮，机械手松开，转送带 B 开始运动，
机械手手臂开始上升。

（2）上升到上限时SQ3动作，上升结束，开始左旋；左旋到左限时SQ2 动作，左旋结束，开始下降；
下降到下限时SQ4 动作，下降结束，传送带A启动。

（3）传送带A 向机械手方向前进一个物品的距离后停止，机械手开始抓物，延时1s 后机械手开始上
升。

到上限SQ3 动作—右旋—到右限SQ1 动作—下降—到下限SQ4 动作—松开、放物，延时1s 后一个工
作循环结束。

（4）机械手的工作方式为：单步/循环。

2、课题任务与要求：
1）确定输入/输出设备；
2）PLC I/O点分配，并绘制I/O 接线图以及其它外部硬件图；
3）绘制系统功能表图；设计梯形图和人机界面并调试运行并模拟调试；
4）整理技术资料，编写使用说明书。

三.设计内容
1.设计思路
机械手共有6个动作，分别是上升、下降、左旋、右旋、松开和抓紧，其中抓紧需要保持，所以要用SET保持，而松开就用RSET即可。

B带运动也是长时间运动，也要用SET保持，在运行完整个周期后按停止按钮才将B带RSET 停止。

A带在一个周期内只负责传送一个工件，不需要长时间运作，所以用一个计时器让它运动5S即可。

单步和连续转换问题，单步设计需要加一个中间继电器W20.11，当选择连续方式时，W20.11长通。

当选择单步时，按下一下启动按钮才接通一次，并在每一步上都要加上常开的W20.11。

连续设计也加一中间继电器w20.10，当按下启动按钮时W20.10接通，并长通，按停止按钮时断开。

具体设计图如下
2 输入和输出点分配表及原理接线图
单步设计连续设
计
外部接线图3.顺序功能图
4.流程图
四.仿真测试 1.界面设计
2.连续步测试
开启仿真，电源接通，原点指示灯亮
原点位 上升 左旋 下降 右旋 下降 上升
抓紧
松开 B 带运动
A 带运动传送一工件
选择连续开关，按下启动按钮，点击右限行程开关，机械手上升，B 传送带开始运动
点击上限行程开关，机械手左旋
点击左限行程开关，机械手下降
点击下限行程开关，A传送带开始运动，5S后停止，机械手抓紧并上升
点击上限行程开关，机械手右旋
点击右限行程开关，机械手下降
点击下限行程开关，机械手松开，原点指示灯亮，一个运行周期结束。

点击停止按钮，结束程序。

B传送带停止转动。

2.单步测试
选择单步开关，点击右限行程开关，点击启动按钮，机械手上升。

以下步骤与上面基本类似，只需每次多点下启动按钮。

经以上仿真测试可得设计的搬运物品机械手满足设计要求，实验圆满结束。

五.设计总结
PLC原理与应用是自动化专业一门重要的专业课，PCL是工业控制的核心部分。

因此学好PL C对于我们自动化专业的学生非常重要。

在实验过程中因为没有课本的原因，使我在设计中遇到不少困难，多亏樊金荣老师上课讲解的较为全面透彻，在笔记的帮助下有幸将困难一一解
决。

在此强烈谴责一下学校不发书的不负责行为！
通过这2周的课程设计使我对PLC的设计及应用有了进一步的了解，对PLC产品的有关控制知识有了深刻的认识。

通过理论联系实际，进一步提高了观察、分析和解决问题的能力。

以便培养成为能够主动适应社会主义现代化建设需要的高素质的复合型人才。

运用学习成果，把理论运用于实际，培养了我综合应用可编程控制器设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，为今后的学习和工作都打下了坚实的基础。

参考文献:
1《欧姆龙CJ1系列PLC原理与应用》樊金荣老师主编机械工业出版社2.《可编程控制器原理与程序设计》谢克明夏路易主编电子工业出版社3《可编程控制器原理与实践教程》王整风谢云敏主编上海交通大学出版社
附录
.梯形图
工作过程如下：
开启在线仿真，接通电源，此时机械手在原点位置1.08通电。

将2.02（连续）强制为ON，，将0.01（右限）强制为ＯＮ，把0.00（启动）设置为ＯＮ，然后设置为ＯＦＦ，w2.01通电，1.07（Ｂ带运动）和１．００（上升）通电。

将0.03（上限）强制为ＯＮ，w2.02接通，1.02（左旋）通电。

将0.02（左限）强制为ＯＮ，w2.03接通，1.01（下降）通电。

将０．０４（下限）强制为ＯＮ，w2.04接通，1.06（Ａ带运动）通电，计时器Ｔ０开始计时，5S 后w2.05接通，SET1.05（抓紧）通电，计时器T1开始计时，1S后w2.06接通，1.02（上升）通电。

将0.02（上限）强制为ON，w2.07接通，1.03（右旋）通电。

将0.01（右限）强制为ON，w2.08接通，1.01（下降）通电。

将0.04（下限）强制为ON，RSET1.05（松开）通电，计时器T2开始计时，1S后一个循环结束，将0.05（停止）设置为ON，然后设置问ＯＦＦ，1.07（Ｂ带运动）断电。

选择单步运行时，与上面基本一致，只要每步将行程开关强制为ON后再将0.00（启动）设置为ＯＮ即可。