湖北工业大学
毕业设计（论文）任务书
题目：PLC-机械手设计
院别：机电工程学院
专业：机电一体化
学生姓名:刘学
指导老师：
摘 要
因生产的需要，代替人们执行各种高强度，高危险程度，提高生产效率的机械手顺应而生。机械手是工业机 器人系统中传统的任务执行机构，是关键部件之一。机械手能够显著的提高生产效率，减少废次品率。它可以完成很多工作，它能够在自动化车间中用来运送物料，从事多种操作。它的特点是通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器人的部分优点，特别体现在人的灵活协调和机器人的精确性。
随着社会的发展，人们对机械手有了更加充分的认识，同时对其要求也越来越高。关键词：数控；机械手；PLC
可编程控制器凭其稳定性，简单性，强大性成为了目前应用最广的工业自动化支柱之一。
目 录
摘要 ................................................................................................. I 第1章绪论 ..................................................................................... 3 1.1课题背景 ............................................................................. 3 1.2机械手的发展 ...................................................................... 3 1.3 PLC的发展概况 ................................................................... 4 1.4 可编程控制器的产生 ......................................................... 4 1.5 PLC的定义 ........................................................................... 4 1.6 PLC的特点 ........................................................................... 5 1.7课题设计的目的和意义 ...................................................... 6 第2章系统控制结构的确定 ......................................................... 7 2.1机械手的组成 ...................................................................... 7 2.2机械手的主要参数 .............................................................. 8 2.3应用机械手的意义 .............................................................. 8 2.4机械手采用PLC控制的优点 .............................................. 9 第3章控制系统 ........................................................................... 10 3.1系统设计的基本步骤 ........................................................ 10 3.2 控制系统的要求 ............................................................... 10 3.3 系统及原理....................................................................... 12 3.4 PLC的概述 ......................................................................... 12 3.5 PLC的选择 ......................................................................... 13 3.6 I/O接线图 ......................................................................... 14 3.7 PLC梯形图 ......................................................................... 14 3.8 PLC控制程序 ..................................................................... 15 3.9 系统工作过程 ................................................................... 17
第1章 绪论
1.1课题背景
机械手是在自动化 生产过程中经常使用的一种 具有抓取、搬运、装配、切割工件等功能的自动化装置。近年来，随着电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已迅速发展起来，它更加加快了机械手的发展步伐，使得机械手能更好地完成人们所设定的任务。
机械手能够代替人类完成危险、 重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手得到了越来越广泛的应用， 特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。
目前机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产， 可以节省庞大的工件输送装置，适应性很强，结构紧凑。当工件变更时，柔性生 产系统很容易改变，有利于提高产品质量，
因企 业需要 不断的适应市场需要而生产新的产品，对机械手的需求较为可观。而 目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离。机械手的研发直接影响到我国 自动化生产水平的提高。因此，进行机械手的 研究设计是非常有意义的。
1.2机械手的发展
机械手一般为三类：
一种是需要人工操作的，起源于原子，军事工业。先是通过操作完成特定工序，后来逐步发展到无线遥控操作。
一种是是 专用机械手，通常依附于自动生产线上，用于机床的上 下料和装卸工件。这种机械手国外叫做“Mechanical Hand”。它由主机驱动来服务，工作程序固定，一半是专用的。
一种是不需 要人工控制的通用型机械手。它不属于其他主机的独立装置。可以根据任务需要编制 独立程序完成各项规定操作。它的特点是具备不 同装置的性能之外还具备通用机械及记忆功能的三元型机械。
机械手首先是在美国开始研制。第一台机械手是在1958年美国联合控制公司研究制作出来的。结构较为简单，主机一个回转长臂，长臂顶端有电磁 抓放机构。
日本在工业上应用机械手最多，发展最快的国家。自1969年从美国引进两现代工 业中，自动化生产已日渐普及。机械手就是在工业中为实现加工、
种机械手后开始大力研发机械手。
装配、搬运等的自动化而产生的。随着工业自动 化的发展，机械手的出现大大减轻了人工的劳动，提高了生产效率。采用机械手已为目前研究的热点。
目前机械手在工业上主要用于机床加工、铸造，热处理等方面，但是还无法满足现代工业发展的需求。
1.3 PLC的发展概况
可编程控制器是在计算机技术、 通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发 起来的，现已广泛应 用于工业控制的各个领域。它以微处理器为核心 ，用编写的程 序进行逻辑控制、定时、计数和算术运 算等，通过数字量和 模拟量的输入/输出来实现控制机械 设备或生产过程。
1.4 可编程控制器的产生
PLC 是在激烈 的市场竞争中产生的。20 世纪60 年代末，美国汽车制造业竞争激 烈。为适应生产不断更新的需要，美国通用汽车公司（GM）对控制系统提出要 求为：（1）能替代各种继电器、定时器、接触器及其主令 电器等按一定的逻辑关系 用导线连接起来的控制系统，既传统 的继电－接触器控制，它简单易懂，价格低廉， 能够满足生产工艺改动频繁的需要；（2）模块式结构：模块式结构输入、输出 电压是交流115V（美国标准），输出能直接驱动继电器和电磁阀；（3）编程简单；（4）抗电磁干扰强；（5）具有数据通 信功能。就是把继电器控制的优点与计算机的功能齐全、灵 活性、通用性强的特点结合起来，用计算机 的编程软件逻辑易于修改来代替继电－ 接触器控制的硬接线逻辑不易修改。美国数字设备公司（DEC）在 1969 年根据上述 要求，研制出世界上首台可编程控制器，并在美国通用汽车公司的汽车装配线上应 用成功，实现装配线的自动控 制。
1.5 PLC的定义
PLC问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。为了使其生产和发展标准化，美国 电气制造商协会NEMA（National Electrical Manufactory Association）经过四 年 的调查工作，于1984 年首先将其正式命名为PC（Programmable