基于plc的扫描拾取机械手设计和实现 计算机科学与技术专业.docx

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1、基于Plc的扫描拾取机械手摘要随着社会的进步，工业自动化的发展尤为引人注目。各种机械自动化设备的出现逐渐取代了传统的手工生产。自动化流水线的出现不仅大大提高了工作效率，而且使许多手工操作中存在安全隐患的工序被机械设备所替代，使现代工业更加人性化。机械手在现代自动化中有着非常重要的作用。它不仅可以在有着高温、腐蚀性、有毒等恶劣环境下一直不停工作。它还具有高精度的抓取、传递、旋转和释放。机械手的动作由精密控制系统控制。从早期的继电器控制系统到今天的P1.C控制系统，机械手技术的更新是控制系统的发展和完善。在本课题中，我们选用了三菱公司的产品FX系列P1.C实现电动工具电机的抓取和传递以及零件的冲压

2、动作。其中电气设备包含有P1.C、触摸屏、传感器、直流电源等部件。我们通过可编程控制器的编程，完成了相应的动作，实现了控制功能。关键词：机械手；P1.C；控制；设计ScanningpickupmanipulatorbasedonP1.CAbstractWiththeprogressofsociety,thedevelopmentofindustrialautomationisparticularlynoticeable.Theemergenceofvariousmechanicalautomationequipmenthasgraduallyreplacedthetraditionalmanu

3、alproduction.Theemergenceofautomationpipelinenotonlygreatlyimprovestheefficiencyofwork,butalsomakesmanyprocesseswithhiddensafetyhazardsinmanualoperationreplacedbymechanicalequipment,whichmakesmodernindustrymorehumane.Manipulatorplaysaveryimportantroleinmodernautomation.Itcannotonlyworkcontinuouslyin

4、hightemperature,corrosive,toxicandotherharshenvironments.Italsohashighprecisionofgrasping,transferring,rotatingandreleasing.Themotionofthemanipulatoriscontrolledbyaprecisecontrolsystem.Fromtheearlyrelaycontrolsystemtotoday,sP1.Ccontrolsystem,theupdateofmanipulatortechnologyisthedevelopmentandimprove

5、mentofcontrolsystem.Inthistopic,wechooseMitsubishi,sFXseriesP1.Ctorealizethegraspingandtransmissionofelectrictoolmotorandthestampingactionofparts.TheelectricalequipmentincludesP1.C,touchscreen,sensor,DCpowersupplyandothercomponents.Throughtheprogrammingoftheprogrammablecontroller,wehavecompletedthec

6、orrespondingactionsandrealizedthecontrolfunction.KeyWords：manipulator;PIX;control;design摘要I关键词IAbstractII1 .可编程控制器P1.C51.1 1P1.C简介51.2 P1.C内部结构51.2. 1中央处理器CPU61.2.2 存储器61.2.3 输入输出单元61.2.4 电源部分81.3 P1.C的选型82 .机械手概况91 .1机械手的起源与发展92 .2机械手的工作原理93 .机械手控制系统103.1 1基于P1.C的机械手控制系统的研究意义103.2 基于P1.C机械手设计的优点103

7、.3 机械手实现的功能114 .基于P1.C机械手控制系统设计124.1 10点分配124.1.1电器元件的选择124.1.210分配134.2.硬件接线图134.2.1电气主接线134.2.2P1.C输入接线144.2.3P1.C输出接线154.3控制流程图164.4程序梯形图164.5人机界面设计21结束语23参考文献24致谢错误!未定义书签。1可编程控制器P1.C1.1 P1.C简介可编程序控制器(P1.C)的概念首先在20世纪60年代提出，提出的本意是为了取代继电器控制装置。可是经过了半个世纪的飞速发展，P1.C的应用面越来越大。现在我们已经迎来数字时代，信息技术都在飞速发展，这导致了

8、各行各业的自动化进程的发展。P1.C强大的开关控制和逻辑控制使其在现代工业中的作用变得尤为突出。P1.C是汽车工业发展的产物。在早期汽车工业自动化过程中，控制主要来自于继电器控制。一方面，继电器控制电路复杂，一旦发生故障，维修非常困难；另一方面，继电器的控制效率相比较来说会低一点。随着社会的不断发展，P1.C的出现逐渐进入了一个蓬勃发展的时期。世界上第一台P1.C在1969年生产，产地是在美国。现在的话，世界分工大概是美国和欧盟生产大型PIC为主，日本和德国生产中小型PlC为主。我国经历了艰难的探索历程，也逐渐出现了自己的一些品牌。但其核心技术仍掌握在大型P1.C生产国手中。我国独立P1.C的

9、发展道路仍然充满挑战。P1.C的基本设计思想遵从于保持和发展继电式发电机组接触控制系统的操作方便、简单易懂、价格低廉等优点。我们知道计算机具有功能完善、应用模式灵活多变、通用性强等特点。基于此思想，可以方便地使用P1.C设计标准、通用控制器硬件和控制对象连接，但要根据实际控制对象和要求，采用外围设备较好的控制程序来编写和编译控制器，以改变用户的内存。根据需求修改程序以符合控制功能的应用对象，可以方便灵活地满足区域内的内容。从上个世纪70年代中期起，伴随着计算机网络技术、半导体技术、微处理技术这些技术的不断发展，P1.C的中央处理单元在微处理器中得到了大规模的应用。大规模集成电路的规模也已进入其

10、输入、输出和外围电路的使用。除了Pk原有的逻辑判断功能外，还能够实现对数据处理、通信网络和PID进行调整。生产摄像机的保存、故障诊断和DCS监控功能。1.2 P1.C内部构成下图所示的IT是P1.C的的内部结构，它的内部结构主要由CPU、存储器、输入输出接口、电源等这些组件组成。电源部分图1-1P1.C内部结构1.2.1 中央处理器CPU中央处理器是数据处理中最重要的部分，其作用相当于人脑，在P1.C系统的中央位置”。我们知道CPU有着接收输入单元的信号的功能，它能够实现对信号进行识别、处理,并且将电信号应用在输出单元，实现输入输出之间的一致性。除此之外，CPU能够检查自己的信息，之后辨别错误

11、的信息，根据这个发出警告和提醒，随着P1.C的运行，它可以控制系统执行扫描的动作，完成相对应的计算和逻辑操作功能，接着通过循环扫描的方式控制输出。CPU是一个逐步读写的程序。每一步都被扫描。当电流步长完成时，输出信号由存储区域的相应信息控制。在每个固定的扫描周期中，CPU重复相同的动作。1.22存储器P1.C的存储功能与计算机相同，都是用来存储相对应的数据以及P1.C存储器中的存储程序、逻辑变量。P1.C存储器可以划分为系统程序存储区、系统RAM存储区和用户程序存储区。在这之中，系统程序和用户程序在内存中都有特定的位置。1.2.3输入输出单元输入输出单元的功能是连接外部短路的直接位置。这个通过

12、接收和发送信号来进行外部电路的掌控。与三极管的传导方式相似，P1.C的输入和输出被分为源形和漏形两种形式。输入单元的功能是P1.C接收外部信号的路径。不同的PlC有不同的输入模式，主要都有源形和漏形两种，就像图1-2所示的那样。1.漏型输入2.源型输入图1-2P1.C漏形输入和源形输入接线当漏形输入的时候，P1.C的公共端的电势大小是24V,电流可以从外部流入输入端;当源形输入的时候，P1.C的公共终端的电势大小是OV,电流之后从终端流出。输出单元的功能时实现外部电路信号的接口，一般会有继电器输出和晶体管输出两种模式，其中，晶闸管输出模式不会经常使用。与晶体管输出这种模式相比，继电器的输出的电

13、流会更大一点，但其开关频率不如晶体管输出模式的开关频率高。因此，在某些开关频率较高、控制流量较快的情况下，在此基础上晶体管的输出模式会更为实用。可是一般情况下，继电器的输出的会更实用一点，因为它具有更强的负载能力。输出单元也有源形输出和漏形输出两种情况，下边的图1-3所展示的就是两种不同的输出方式的效果。图1-3P1.C漏形输出和源形输出接线当漏形输出时，电流从外部流向端子，一般端子为24V;当源形输出时，电流流出端子，公共端的电势大小为吓。但是当输出为晶闸管输出的时候，交流电源的正负便对输出没有丝毫影响，这样就可以自由进行选择。1.2.4电源部分P1.C操作需要我们给它提供电。开关量的关断控

14、制是根据直流电源的高低电平来实现效果的。所以在P1.C运行的时候，我们要向它提供直流的稳压电源。P1.C有直流电源和交流电源，但最终就会转换成直流模式。P1.C拥有着自己的内部电源，优点是稳定性好，缺点是输出功率小。直流电源一般采用24v直流电压，以保证P1.C的正常运行。1. 3P1.C的选型P1.C的种类很多，在设计和应用时，选择合适的P1.C类型是非常重要的。在P1.C的选择上，可以进行以下几个方面的工作。第一，我们需要确认输入和输出点的数量多少。在P1.C的选择上，我们要做的首先要确定控制系统中输入点和输出点的数量，然后根据这个确定基本的选择方向。同时，应注意将接触总数的10%左右留作

15、输入和输出的预备点。第二，我们需要选择合适的电源类型。P1.C拥有着交流和直流两种型号的电源。直流电源一般为24V,交流电源有100-230V。在选择P1.C类型时，应根据系统供电的实际情况选择合适的P1.C类型，使其适合设计要求。第三，我们要了解输出信号的类型是什么。P1.C的输出常常会有继电器输出、晶体管输出和可控硅输出这一类的。其中，继电器输出方式的输出频率很大，所以在实际应用中这种方式很常见。一般系统中，这种说法可以适应给定的输出信号。晶闸管输出方式用于信号输出，要求信号频率变化快，但输出功率小，载流子电流小。总之，P1.C的选择应根据实际情况，综合分析比较，选择最合适的P1.C类型，

16、从而减少控制系统设计中不必要的麻烦。2机械手概况1.1 机械手的起源与发展机械手，根据名字来看，功能就是使机械设备像人的手一样，可以有效地完成各种要求的动作，带着目的地在不同的位置和环境中控制着物体。机械手是工业上最早出现的自动化设备中的一个，由于复杂的生产环境中不可知的太多，人们不能进行直接操作。因为这样最早的机械手设备在20世纪40年代就已经出现。在工业革命的过程中，已经出现了模仿手和关节运动的机器。但是，开始的机械手的自动化程度非常低，甚至部分动作还要依赖人去完成。随着工业的蓬勃发展，机械手的形状和功能也终于发生了巨大的变革。在20世纪80年代和90年代，机械手发展迅速。早期的机械手主要

17、完成的都是把握、移动等一些简单的操作，因为工业过程变得更加复杂化,这些基本的操作已经不能够满足人们的要求，因此,机械手的功能被大大扩展,如磨削机械臂、机械手,机械手的绕组机械手和其他特殊功能逐渐产生了Mo我们知道21世纪的社会是信息社会。自动化技术已变成现代工业的主流。信息技术的飞速发展让机械手的工作内容变得更加复杂化。比如，在精密加工的过程中，机械手的角色已经从开始的“载体”角色逐渐转变为“处理器”角色。因为信息传输的准确性越来越高，机械手完成的加工动作也变得越来越精确。最近几年，新出现的机器视觉技术在自动化领域带来了新的发展和新的变革。在传统的传感器识别直到今天的机器视觉识别，这些都给了机

18、械手更大的操作识别能力。举ABB公司生产的机械手为例，机械手行业的全球性竞争也渐渐变成了数控行业之间的竞争。2. 2机械手的工作原理事实上，机械手的工作使机器按照预先设定的几个动作进行运动。一般的机械手根据气缸的作用当做机械手每一步动作的基础。有着特殊功能的机械手还以气缸、油缸、电机和伺服机构为动力。无论机械手动作的力量来自何方，都是通过外部设备力的应用来推动机械部分的定向运动，从而完成基本动作。当然，机械手的力量只能使它移动。为了进行有规律的运动，就需要根据传感器设备的结果来识别运动和位置。假如机械手完成下降动作的时候，下降推进缸会给机械手向下的推力。当机械手到达规定的位置时，气缸的电磁传感

19、器就会收到信号反馈。机械手的组成部分有动力系统、控制系统和执行装置这些。在动作过程中，控制系统是通过向电力系统获取和发送信号，有序地向执行装置供电。执行设备是完成操作的最终机制。3机械手控制系统3.1基于P1.C的机械手控制系统的研究意义机械设备的自动化过程由机械部分和控制部分两部分组成。本次探讨的是基于P1.C的机械手控制系统，意思是通过P1.C程序的控制来达到机械手所期待的目的。在当今自动化领域，P1.C极其受欢迎，它有着价格低，功能丰富的优点。它内部的许多模块都可以实现在不同环境下的所要求的控制要求。本次研究基在P1.C的机械手控制系统有着很多优点，其中最重要的就是可以增强机械自动化意识

20、。现在已经是信息时代，工业高度自动化的趋势将不可阻挡。由于其在自动化设备中的的地位，所以加强其研究能够极大地丰富我们对行业的了解，设计一个新的机械手，并赋予它新的强大功能,这能够很大程度上减少了人们的工作强度，这不仅提高了我们的工作效率，而且还加强了对工人的保护。其次，对基于P1.C的机械手控制系统展开研究能够使我们更深入地了解P1.C的主流控制系统。拿它与传统的继电器控制系统比较，P1.C控制系统有着更大的优势，优点是功能更强大、成本更低、功能更复杂。机械手控制系统的研究不仅能够接受他人的设计思想，而且可以以身作则，丰富设计的内容。自动化的定义是机械与控制系统之间的有效协作，控制系统处于整个

21、系统的领导地位。所以我们可以在控制系统的研究过程中，总结实验经验，进一步完善系统。3. 2基于P1.C机械手设计的优势因为机械手出现的时期很早，所以已经得到了广泛使用，由于信息时代的到来，P1.C已逐渐变成现代自动控制系统最流行的。而基于P1.C的机械手控制系统的设计也具有许多优势，如下：1、成本更加低廉P1.C是一种高度集成的控制器。传统的信号反馈由开关控制，系统不仅复杂，而且电气元件众多，占用空间大，成本高。基于P1.C的机械手控制系统能够通过P1.C控制开关的量。和传统的相比较，它并不需要实际的开关器件，但可以实现相同甚至更强大的功能，大大节省了控制系统的输入。2、操作性较强在实现同一控

22、制动作的过程中，基于P1.C的控制系统从硬件的选择到软件程序的编写都有很强的变化因素。P1.C的编程语言学习起来比较简单，易于人们的学习，系统的设计周期因此也会相应缩短。作为一种机械设备，如果我们想要拥有和主人一样的动作，我们需要在设计师执行动作之前在大脑中有一个完整的动作过程。机械手如何正确完成动作需要从各个方面考虑，从电气元件的基本选择，到电气元件的安装位置，到最终设备的调试，都需要在实践中进行。基于P1.C的机械手控制系统的设计可以研究机械手的多角度控制系统，具有很强的可操作性。3、顺应社会的需求因为工业在逐渐发展，通信技术也在进步，所以自动控制系统的变化更加明显起来。P1.C是信息技术

23、与控制技术相结合的生成的结果。利用编程软件进行编写程序来实现对电路的控制，使信号能够被给予机械系统，使机械设备能够独立完成相应的动作。信息技术的发展对智能控制系统提出了更高的要求，基于P1.C的控制系统可以满足智能化的结果。这使得系统设计后的调试不再只是硬件那边设施的调试，而是软件控制程序的调试，这将成为人们关注的焦点。通过数据通信，能够达成原来的控制要求。这是信息时代发展的必然结果，也达成了社会对数字通信所期待的要求。3. 3机械手实现的功能机械手控制系统的研究和设计已经非常成熟。在不同的行业中，机械手的作用也都是各不相同的。搬运、抛光、焊接、轻剥离等功能机械手较为常见。本课题是选择家电生产

24、线上机械手的设计。在家电管道中，自动化程度越高，设备的功能越复杂。在电器生产过程中，电机在绕线过程中，存在高温环境和油污环境，手工操作更危险，效率更低。电机绕组完成后,需要在电机转轴两端按下硬质织构旋转夹头。在装配线上，电机和冲孔夹头在绕线后的转移一般由两个工位这样完成。缺点是操作过程繁琐、效率低，在有限的工厂环境中占用的空间较大，这些都是一种很大的浪费。本项目的设计是在电器生产线上完成一个动作过程中的电机传递和冲压夹。左侧传动装置为高温油马达转子。当它们移动到指定位置的时候，原位机械手接收到信号响应。这个时候，水平位置气缸开始移动，并且带动机械手将水水平移动到左侧位置产品的顶部。通过上下伸缩

25、气缸和夹紧气缸的共同作用夹紧产品，然后水平位置气缸向后移动到左侧位置产品。初始位置。下料时，夹紧气缸保持夹紧这个动作，电机转子上方气缸移动，推动冲压装置，夹紧产品一端夹紧夹套。机械手完成这个动作。系统返回到原来的位置，并重复下一个操作9。在本篇文章中，我们是以自动化生产线设备为载体，实现设备功能的集成，能够在一台设备上完成多个动作。转移动作和夹头冲孔均采用自动化工艺完成，节省人工，提高工作效率。同时，触摸屏也被添加到系统中。人机界面的设计可以实时监控系统的动作流程。4基于P1.C机械手控制系统设计4.110点分配4.1.1 电器元件的选择在本课题的设计过程中，要想实现机械手的正确动作，需要选择

26、合适的电气元件，并与正确的电气元件相互配合完成系统动作。机械手的动力系统主要是气缸。在气缸膨胀过程中，传感器用来识别气缸是否达到指定位置。气缸的活塞端有一个磁环，因此气缸上的传感器采用磁开关传感器。传感器固定在气缸的外端。当气缸运动时，活塞到达传感器的固定位置，磁环使传感器得到信号。这个课题有四个方面。每个气缸的开始和结束都装有两个磁光传感器。其中八个传感器由工程师选择。当检测产品在左侧位置是否可用时，选择光电传感器。光电传感器有发射机和接收机。当产品没有被检测到时，接收器总是可以接收到来自发射器的信号。当有产品时，信号中断，从而给P1.C一个脉冲。一般来说，光电传感器是一个外部常闭点。当按压

27、夹具时，需要近距离传感器来检测夹具的存在与否。当产品接触到一定距离的接触点时，接近传感器可以感知到信号，这是一个相当开放的接触点。接近开关也有不同的感应距离。接近传感器的不同轴径对应不同的感应距离。一般情况下，接近开关的轴径为8mm,感应距离不同。感应距离为0.15-1.5mm,12mm为0.3-3mm,18mm为0.6-6mm,30mm为1-IOmmo由于机械手的动作中存在冲压过程，为了防止机械手离开冲压工作台的安全距离，造成操作者被压碎，增加了安全屏。安全光幕也是一种光电传感器，在一端传输信号，另一端接收信号。它可以挂在冲压台前。在冲压过程中，如果有什么东西进入光屏后面的区域，就会产生一个

28、脉冲信号，这个脉冲信号可以被P1.C识别。传感器为NPN型。P1.C采用三菱FXIS-30MR-0001。P1.C的选择主要取决于输入点和输出点的个数。由于本项目有14个输入点和4个输出点，所以选择三菱FX1S-3OMR-OOO1P1.C1输入点16个，输出点14个。输出为R型（继电器），电源为001型（交流电源）101.除了P1.C和传感器，本课题还需要一个启动按钮，一个复位按钮，一个紧急停止按钮和一个白色的电源信号灯。4.1.2 I0分配我们已经确定了课题电气元器件的选择，合理的10分配可以让我们在编程的时候更具有条理性，表4-1为P1.C的10分配表。FX1S-30MR-001input

29、名称备注x启动按钮xl复位按钮x2急停按钮接NCx3左工位产品有无检测传感器光电传感器x4水平位置气缸始端传感器磁性开关x5水平位置终端传感器磁性开关x6伸缩气缸上传感器磁性开关x7伸缩气缸下传感器磁性开关xl夹取气缸始端传感器磁性开关xll夹取气缸终端传感器磁性开关xl2压制气缸始端传感器磁性开关xl3压制气缸终端传感器磁性开关xl4夹片有无检测传感器接近传感器xl5光幕传感器光电传感器output名称备注y水平气缸电磁阀yi伸缩气缸电磁阀y2夹取气缸电磁阀y3压制气缸电磁阀表47P1.C输入输出分配通常，输入开关放在端口的前面。在分配输入和输出端口时，必须保留一定数量的联系人，以便在某些联

30、系人失败时保留它们。在分配接点时，具有相同功能的接点位置应尽量靠近，使其在工程项目中更加有序。4. 2硬件接线图4.1.1 电气主接线这次课题是总控制系统的设计，对基于P1.C的控制系统讲，电气主接线无疑是很重要的，下边的图4-1便是电气主接线图。图4-1机械手控制体统的主接线图在主电路图中，IOA空气开关QFI与主电路连接，确保电流过大时主电路自动断开。还有一个紧急停止按钮，用来连接正常关闭的触点。也就是说，紧急停止按钮在正常情况下保持电流畅通。按下紧急停止按钮，并在紧急情况下，断开正常关闭连接，导致主电路关闭，所以游戏效果为手动紧急停止。图的左侧为主电路插座，保证了调试设备时功耗的便利性。

31、插座旁边是电路上的24V开关电源，为P1.C、触摸屏和传感器提供直流电源。由于开关电源与主电路相连，所以在其1线上增加了一个6A空气开关。24V开关电源输出端连接白色指示灯。当存在当前时，可以直观地显示引导状态C触摸屏旁边是一个24V直流电源，产生24V直流电压。P1.C提供交流电源，加上6A空气开关QF3,通讯线路W连接触摸屏和P1.C,实现通讯顺畅。4. 2.2P1.C输入接线我们知道P1.C的输入端是外部给P1.C的信号，每一个输入端回路都是一个独立的系统，不同的端口可以起到不同的效果。下边的图4-2是P1.C输入接线图。图4-2机械手控制系统P1.C输入端接线图在图中，从左到右有三个常

32、用的终端，输入X00-X07,输入X10-X17。三种常用端子为24V,XOO为SBl,XOl为复位按钮，X03为急停按钮，X04为光电传感器，X04-l3为四缸传感器，其常用端子连接至0V,X14为带或不带检测传感器的夹紧器。4 .2.3P1.C输出接线P1.C的输出端是在其接收到输入信号以后，通过程序的控制，给予外部信号的端口，本课题总共有四个电磁阀为输出端，下边的图是P1.C输出接线图。图4-3机械手控制系统P1.C输出端接线图P1.C的输出公共端电势大小接0匕输出端YOO接水平气缸电磁阀，Y02接伸缩气缸电磁阀，Y03接夹取气缸电磁阀，以接冲压气缸电磁阀。电磁阀公共端接24V大小的电压

33、。5 .3控制流程图控制流程图的用处是显示设计过程的图形，控制流程图如下图4-4所示。图4-4机械手控制动作流程图系统启动时，先检测左产品;输送产品时，水平气缸推动机械手向左移动；当达到左上方位置时，伸缩气缸将机械手向下推;当达到指定位置时，机械手夹紧气缸夹紧产品;然后伸缩筒恢复到原来的位置；当水平气缸向右移动时，机械手回到原来的位置。接着机械手的伸缩气缸会把机械手向下推到适宜的位置;夹紧气缸不断移动并将夹头下落，当接触传感器感应到夹头的时候，冲压气缸开始向下压印;冲压完成之后，机械手放松;最后，伸缩缸恢复到原来的位置，完成了自动化过程。当左侧光电传感器再次检测到产品时，机械气缸向下移动。第二

34、次动作又要开始了。4. 4程序梯形图在本文中，这次设计的采用了三菱P1.C专门的编程软件GXDeVeIOper,编程方法采用了步进梯形图的方法，像下图展示的那样。图4-5启动步进程序在程序通上电源之后，M8002开始发出脉冲信号，开始定位状态寄存器SO,开始步进步骤;在外部电路中急停按钮连续开启，光幕信号连续接收。当水平气缸、伸缩气缸、拧紧气缸、冲孔气缸都在开始的那个位置的时候，当它们的初始位置传感器均处于初始位置时，按下启动按钮便可以进行开机。当它正好导通的时刻，便进入了S20这个状态。15X002X015X006XOlOX012X003京钮光嘉口感伸缩Uil夹取1.!虹压制UiI左工1三上

35、传感琴始瑞传感始瑞传感品有无检TO00水平气虹-1X005K2TO水平位置母端传感S21ST1.S21图4-6水平气缸动作步进程序X002X016TOXOlOX012fSls三g,fi11同4打压制右器始训传感抬端传感34当急停按钮和荧光屏传感器处于正常状态时，膨胀、夹紧和压缸处于正常位置。当左侧产品有检测传感器时，检测到工件时水平气缸处于开启状态。当水平气缸推到底端时，2秒后进入S21状态。(1)伸缩气缸-1SETS22421ST1.S22图4-7伸缩式气缸动作分步程序当急停按钮和光屏传感器不异常时，水平气缸计时完成。当夹紧气缸和冲孔气缸不工作时，伸缩气缸辅助继电器Ml收到信号，程序进入S2

36、2状态。X002XO15X007X012IIIIIIII_显信按钮光普传感伸缩气Q压制气三下传感豁始就传感-(M2美紧气缸-1SETS2350ST1.S23图4-8加紧气缸动作步进程序冲压气缸必须保持原有状态，拧紧气缸辅助继电器的信号，进入S23状态。X002X015XOllX0125Uz1.JdHh息停按钮光源传感夹取M缸压制气缸器终端佶感始跳传感RSTJU伸缩气缸-158SETS24-ST1.S24当伸缩筒到达底部时，底部的传感器X007将信号传输给P1.C。此时,图4-9伸缩气缸复位步进程序当冲孔缸不运动时X002X015X006X01259msl3扭光33感伸缩U打压Mifc器上传感器

37、始造传感复位伸缩缸，进入RSTS24状态。HO水平气缸SETS25ST1.S25图4-10水平气缸复位步进程序当伸缩缸恢复到原来的位置时，传感器X006将原来的位置信号传给P1.C。此时，气缸水平复位，进入S25状态。X002X015X004X01267藐“忸光33感水平X置压M4f器气W始端始就传感E伸缩气击I-1SETS26SETS27ST1.S27当水平气缸回到初始位置时，水平气缸的初始位置传感器X004向P1.C发出信号，伸缩气缸开始移动，进入S26状态。3冲压气虹-1K3C图4-12冲压气缸动作步进程序X002X015藐“钻光MW器始端传感RSTRST100M3冲R气缸-1M2夫紧气

38、缸-1S28S28图4-13冲压气缸复位步进程序冲压完成后，将对冲压缸进行复位。当冲压气缸复位达到初始位置时，初始位置的传感器会发出P1.C信号来拧紧气缸复位。然后机械手将工件置于工件右侧，进入S28状本心、OOIOlX002X015XOlO藐U钮光嘉感夹取熊三始湍传感X006E上传感器108JKSTHl伸缩气缸-1SETSORET图4T1伸缩气缸复位步进程序当夹紧缸复位到初始位置时，初始位置传感器XoIO给出P1.C信号，然后复位伸缩缸。机械手将工件移动到合适的伸缩筒上，并将其延伸到所述位置。通过下面传感器的信号，将夹紧器手动放置在原始工件上。当手缩回时，光幕将输出信号。钳位将被接触传感器感

39、知。此时，冲压缸将开始移动。冲压气缸就位后，计时3秒，确保压紧夹头。时间一到，就进入S27状态。当伸缩气缸复位到初始位置时，一次完成整个机械手动作，程序返回到初始SO状态,步长结束。图4T4复位程序启动瞬间按下复位按钮，批量复位状态寄存器S20-S28,直接复位膨胀缸和冲床缸。当复位按钮连续打开时，当伸缩气缸和冲孔气缸复位到初始位置时复位水平气缸;当水平气缸复位到初始位置时，伸缩气缸移动；当达到最低端时，夹紧缸开始复位;当夹紧缸复位完成后，再次复位伸缩缸。这些动作是由于水缸的复位必须在冲头缸和伸缩缸复位后完成，而夹紧缸的复位必须在夹紧工件放置在正确位置后才能完成。图4-15输出端程序复位按钮在

40、断电的那一刻，程序就回到了最开始的状态，辅助继电器将会直接控制电磁阀，接着实现气缸动作的控制。4. 5人机界面设计本课题采用新洁触摸屏在自动画界面上显示四个圆柱体的动作。四个指示灯分别连接到YO、Yl、Y2、Y3。他们选择收回手术。当跑步时，灯是绿色的，当不动的时候，灯是红色的。当点是手动的，它会从内部寄存器跳转到下一个界面进行后续操作。机械手控制系统人机界面（自动）MFF=FF哗中科技大学文华学院：一；图4T6触摸屏自动画面编程自动界面离线模拟画面如下。图4-17触摸屏自动画面在线发模拟当跳到手动动画表面时，四个气缸分别运动。点击“水平气缸启动端”后面的按钮,对应P1.C寄存器M0。此时，当

41、不用力时，水平气缸移动到起始位置;点击“卧式气缸端子”后面相同的按钮，对应P1.C寄存器MO、MO强位置，然后卧式气缸移动。当点击按钮时，屏幕会返回自动换面。机械手控制系统人机界面（手动）FF：FF：FFI：；：；：；：华中科技大学文华学院；手动界面离线模拟画面如下机械手控制系统人机界面（手动）2：38：51水平气缸始端ON水平气缸终端ON伸缩气缸始端加|伸缩气缸终端ON夹紧气缸始端加夹紧气缸终端ir冲压气缸始端ON冲压气缸终端ONI则自动I华中科技大学文华学院图4-19触摸屏手动画面在线模拟结束语本课题以设计为主，理论研究不多。对于基于P1.C的机械手控制系统的设计，理论与实践的结合极大地拓

42、展了我的视野。同时，以行业实习期间从事的工作为背景，贴近实际项目研究对象，使设计内容更加实用。毕业设计我在大学四年里学到的知识的汇总，所以这个题目体现了我的学习情况。我记得在设计阶段，无论是数据的收集整理，设计理念的确立，还是每一个图形的绘制,这些都要需要我们进行认真思考，独立完成。很多事情都是从无到有，从无知到理解，从渺小到融合。毕业设计也是一种个人意志的锻炼。在这段时间里，我们遇到了很多困难，而在这过程中有很大的乐趣就是与困难作斗争。当我们试图找到解决办法时，胜利的喜悦总是可以掩盖所有的困难。我相信完成这个课题的过程将是我在智力上和精神上最丰硕的收获，会给我无限的力量。参考文献1刘曼P1.

43、C应用技术M.北京：北京邮电大学20102李彭.电气控制与P1.CM.西安：西北工业大学20093高尚军.P1.C自动化控制优化探析A.沈阳：上海通用（沈阳）北盛汽车有限公司20134殷洪义.可编程序控制器选择与设计维护M.北京：机械工业出版社20025马志溪.电气工程设计M.北京：机械工业出版社20026关明.周希伦.马立静.宋蔚基于P1.C的机械手控制系统设计J.徐州：中国矿业大学20127三菱微型可编程控制器手册Ixl.MITSUBISHIS0CI0-TECH.20038李道霖.电气控制与P1.C原理及应用M北京：电子工业出版社，20049王兆义.小型可编程控制器实用技术M.北京：机械工

44、业出版社，2002口0三菱电机.MR-J2S-B伺服驱动器的技术资料IXI.上海：三菱电机自动化上海有限公司，200411范金玲.基于P1.C的气动机械手控制系统设计J.苏州：苏州工业职业技术学院201012张波.多更能上下料用机械手液压系统J液压与气动，2002.13刘允文.工业机械手设计出.机械工业出版社，1996.14史国生.P1.C在机械手步进控制中的应用J.中国工控信息网，2005口5王永华主编.现代电气控制及P1.C应用技术M.北京航空航天大学出版社，2008.16李明河.可编程控制器原理与应用M.合肥：合肥工业大学出版社，201017李奇.可编程序控制器特点和基本原理J.北京：科技资讯,2007