目　　　　錄 摘 要 IV第一章 緒論 11.1氣動(dòng)機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域 11.2機(jī)械手的發(fā)展?fàn)顟B(tài)及前景方向 11.3本課題的研究目的與意義 1第二章 氣壓傳動(dòng)的工作原理 32.1氣壓傳動(dòng)概述 32.1.1氣壓傳動(dòng)組成及工作原理 32.1.2氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 32.1.3氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) 32.1.4氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn) 32.2PLC與氣壓控制 42.2.1基礎(chǔ)氣壓 4 2.2.2PLC與氣壓過(guò)程控制 62.3電磁閥應(yīng)用技術(shù) 132.3.1概述 132.3.2電磁閥的應(yīng)用領(lǐng)域 142.3.3電磁閥的種類及工作原理 15 2.3.4電磁閥的特點(diǎn) 152.3.5電磁閥的應(yīng)用 16第三章 FX系列可編程控制器 203.1 PLC概述 203.1.1 PLC的歷史及發(fā)展 203.1.2 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 213.1.3 PLC的特點(diǎn) 223.2 FX系列PLC 233.2.1 FX2N結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及硬件配置 233.2.2可編程控制器的軟元件的作用和功能 25第四章 機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案概述 274.1機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 274.2機(jī)械手傳送工件系統(tǒng)示意圖 274.3機(jī)械手輸送系統(tǒng)I/O接口分配表 284.4機(jī)械手控制系統(tǒng)的工作原理和運(yùn)行模式 304.5機(jī)械手PLC控制程序設(shè)計(jì) 314.6各運(yùn)行模式下程序設(shè)計(jì) 324.6.1初始化程序 324.6.2手動(dòng)運(yùn)行程序設(shè)計(jì) 324.6.3回原點(diǎn)運(yùn)行程序設(shè)計(jì) 324.6.4自動(dòng)運(yùn)行程序設(shè)計(jì) 33第五章 總結(jié)與展望 365.1設(shè)計(jì)總結(jié) 365.2前景展望 36致 謝 37參考文獻(xiàn) 38目 錄摘 要在生產(chǎn)中廣泛存在著很多不能直接由人手完成的工作，尤其是搬運(yùn)笨重物體或在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣和放射性等惡劣的環(huán)境下工作。

人工在這樣環(huán)境下生產(chǎn)，不僅效率低，生產(chǎn)成本高，企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力差，而且還會(huì)危及人的生命安全針對(duì)上述問(wèn)題，本課題利用PLC技術(shù)，結(jié)合氣動(dòng)技術(shù)、位置控制技術(shù)設(shè)計(jì)了一種安全高效的氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)，來(lái)代替人進(jìn)行正常工作，大大提高生產(chǎn)的機(jī)械化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)本系統(tǒng)利用各種檢測(cè)裝置進(jìn)行位置檢測(cè)，再通過(guò)PLC做出相應(yīng)的控制，來(lái)模擬人手的部分動(dòng)作，按給定的順序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搬運(yùn)、抓舉等操作可以廣泛應(yīng)用于汽車、交通、運(yùn)輸?shù)雀餍懈鳂I(yè)本系統(tǒng)由于采用的是PLC作為主控制器，比起其他控制器更易實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，也更適合在工業(yè)等惡劣環(huán)境下工作本系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用性和廣泛的應(yīng)用范圍它操作簡(jiǎn)單，具有良好的擴(kuò)展性和可靠性PLC軟件編程簡(jiǎn)單，易于修改，只要通過(guò)修改相應(yīng)軟件程序，就實(shí)現(xiàn)更多更強(qiáng)的功能因此在生產(chǎn)實(shí)際中具有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值關(guān)鍵詞：機(jī)械手 PLC 電磁閥35緒論第一章 緒論1.1氣動(dòng)機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域由于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)使用安全、可靠，可以在高溫、震動(dòng)、易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射等惡劣環(huán)境下工作而氣動(dòng)機(jī)械手作為機(jī)械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、動(dòng)作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境、容易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速、易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)、易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作等優(yōu)點(diǎn)。

所以，氣動(dòng)機(jī)械手被廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、半導(dǎo)體及家電行業(yè)、冶金、電子、輕工、化肥和化工，食品和藥品的包裝、精密儀器和軍事工業(yè)等1.2機(jī)械手的發(fā)展?fàn)顟B(tài)及前景方向機(jī)械手可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩大類專用機(jī)械手:它作為整機(jī)的附屬部分，動(dòng)作簡(jiǎn)單，工作對(duì)象單一，具有固定(有時(shí)可調(diào))程序，使用大批量的自動(dòng)生產(chǎn)如自動(dòng)生產(chǎn)線上的上料機(jī)械手，自動(dòng)換刀機(jī)械手，裝配焊接機(jī)械手等裝置通用機(jī)械手:它是一種具有獨(dú)立的控制系統(tǒng)、程序可變、動(dòng)作靈活多樣的機(jī)械手它適用于可變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化生產(chǎn)，它的工作范圍大，定位精度高，通用性強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于柔性自動(dòng)線在21世紀(jì)可編程控制器會(huì)有更大的發(fā)展從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)及制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、組網(wǎng)能力更強(qiáng)的品種出現(xiàn)從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富，規(guī)模更齊備完美的人機(jī)界面、完備的通訊設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求從市場(chǎng)上看，各國(guó)各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國(guó)際市場(chǎng)的局面，會(huì)出現(xiàn)國(guó)際通用的編程語(yǔ)言這是有利于可編程技術(shù)的發(fā)展及可編程產(chǎn)品的普及的。

從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來(lái)看，可編程控制器和其他工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)，構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向，目前的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)（Distributed Control System）及現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中已有大量的可編程控制器應(yīng)用，伴隨著總線技術(shù)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)或國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要的組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用機(jī)械手的發(fā)展前景方向：（1）重復(fù)高精度（2）模塊化（3）無(wú)給油化（4）機(jī)電一體化1.3本課題的研究目的與意義隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的提高，機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣機(jī)械手能模擬人的手臂的部分動(dòng)作，按預(yù)定的程序、軌跡及其它要求，實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件或操縱工具機(jī)械手可以代替很多重復(fù)性的體力勞動(dòng)，從而減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率目前，對(duì)機(jī)械手的控制可采用以下幾種方式：（1）用繼電器控制，這種控制系統(tǒng)故障率高、控制方式不靈活且功耗大，已逐漸被人們所淘汰；（2）用微機(jī)控制，雖然它在智能控制方面有較強(qiáng)大的功能，但它的抗干擾性差，系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，一般維修人員難以掌握其維修技術(shù)，廣泛應(yīng)用也不太容易；（3）PLC控制，此控制系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠、使用維修方便、抗干擾性強(qiáng)、能經(jīng)受惡劣環(huán)境的考驗(yàn)等優(yōu)越性，已經(jīng)成為在機(jī)械手控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。

電磁閥應(yīng)用技術(shù)第二章 氣壓傳動(dòng)的工作原理2.1氣壓傳動(dòng)概述 2.1.1氣壓傳動(dòng)組成及工作原理氣壓傳動(dòng)簡(jiǎn)稱氣動(dòng)，是指以壓縮空氣為工作介質(zhì)來(lái)傳遞動(dòng)力和控制信號(hào)，控制和驅(qū)動(dòng)各種機(jī)械和設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械化、自動(dòng)化的一門(mén)技術(shù)2.1.2氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成（1）氣源裝置： 把原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝鈮毫δ艿难b置，其主要設(shè)備是空氣壓縮機(jī) （2）控制元件：對(duì)壓縮空氣的壓力、流量和流動(dòng)方向進(jìn)行控制的裝置，以保證執(zhí)行元件具有一定的輸出力和速度并按設(shè)計(jì)的程序正常工作例如壓力閥、節(jié)流閥、換向閥和邏輯閥等3）執(zhí)行元件：把壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置，如氣缸和氣馬達(dá) （4）輔助元件：指用于輔助保證氣動(dòng)系統(tǒng)正常工作的一些裝置如空氣過(guò)濾器、消聲器和油霧器等5）傳動(dòng)介質(zhì)：即傳遞能量的壓縮空氣2.1.3氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)（1） 空氣隨處可取，取之不盡，無(wú)介質(zhì)費(fèi)用和供應(yīng)上的困難；用后的空氣直接排入大氣，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，處理方便，不必設(shè)置回收管路，因而也不存在介質(zhì)變質(zhì)、補(bǔ)充及更換等問(wèn)題 （2）空氣粘度小(約為液壓油的萬(wàn)分之一)，在管內(nèi)流動(dòng)阻力小，壓力損失小，便于集中供氣和遠(yuǎn)距離輸送即使有泄漏，也不會(huì)嚴(yán)重影響工作，不會(huì)污染環(huán)境。

（3）和液壓相比，氣動(dòng)反應(yīng)快，動(dòng)作迅速，維護(hù)簡(jiǎn)單，管路不易堵塞 （4）氣動(dòng)元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易，適于標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化 （5）氣動(dòng)系統(tǒng)對(duì)工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射、振動(dòng)等惡劣工作環(huán)境中工作時(shí)，安全可靠性優(yōu)于液壓、電子和電氣系統(tǒng) （6）空氣具有可壓縮性，使氣動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)過(guò)載自動(dòng)保護(hù)，也便于儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)存能量，以備急需 （7）排氣時(shí)氣體因膨脹而溫度降低，因而氣動(dòng)設(shè)備可以自動(dòng)降溫，長(zhǎng)期運(yùn)行也不會(huì)發(fā)生過(guò)熱現(xiàn)象2.1.4氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)（1) 由于空氣的可壓縮性大，所以氣動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性差，負(fù)載變化時(shí)對(duì)工作速度的影響較大，速度調(diào)節(jié)較難2）氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作壓力低，輸出力較小，且傳動(dòng)效率低 （3)氣動(dòng)裝置中的信號(hào)傳遞速度僅限于聲速范圍內(nèi)， 其工作頻率和相應(yīng)速度遠(yuǎn)不如電子裝置，并且信號(hào)要產(chǎn)生較大的失真和延滯，也不便于構(gòu)成較復(fù)雜的回路 （4)需對(duì)氣源中的雜質(zhì)及水蒸氣進(jìn)行凈化處理，凈化處理的過(guò)程較復(fù)雜空氣無(wú)潤(rùn)滑性能，故在系統(tǒng)中需要潤(rùn)滑處應(yīng)設(shè)潤(rùn)滑給油裝置 （5)氣動(dòng)系統(tǒng)有較大的排氣噪聲，使環(huán)境惡化、危害人體健康，影響人的情緒，應(yīng)設(shè)法消除或降低噪聲 （6)氣動(dòng)系統(tǒng)有泄漏，這是能量的損失。

一定量的外泄漏也是允許的，但應(yīng)盡可能減少泄漏2.2PLC與氣壓控制2.2.1基礎(chǔ)氣壓（１）氣壓系統(tǒng)基本架構(gòu) 空 壓 機(jī) 干 燥 機(jī) 儲(chǔ) 氣 槽 氣 壓 缸 方 向 閥 壓源 三點(diǎn)組合 （2）氣壓源：工作壓力 4～7 bar ( 1 Kg / cm2 = 0.981 bar) （3）三點(diǎn)組合（調(diào)理組）：調(diào)壓、濾水、潤(rùn)滑 （4）氣壓缸:單動(dòng)缸、雙動(dòng)缸 （5）方向閥： ?口與位的觀念 一個(gè)方塊代表一個(gè)作動(dòng)位置 方塊內(nèi)的箭頭表示氣流的方向 ( T代表不通的口 ) 一個(gè)作動(dòng)位置中進(jìn)氣與出氣口的總和為口數(shù) ?作動(dòng)與復(fù)歸方式 按鈕作動(dòng) 手炳作動(dòng) 踏板作動(dòng) 輥輪作動(dòng) 氣壓作動(dòng) 電磁作動(dòng) 電磁導(dǎo)引氣壓作動(dòng) 彈簧復(fù)歸 氣壓復(fù)歸 電磁復(fù)歸 電磁導(dǎo)引氣壓復(fù)歸 （6）基本氣壓回路 2.2.2PLC與氣壓過(guò)程控制（一）單一流程 A、B皆為雙動(dòng)缸，分別以雙邊電磁閥控制動(dòng)作順序如圖PB ON (Pulse) ，則系統(tǒng)激活一次循環(huán)后自動(dòng)停止。

I/O 規(guī)劃如下 輸入：PB=X0 a1=X1 a0=X2 b1=X3 b0=X4 輸出：A+=Y0 A-=Y1 B+=Y2 B-=Y3按下激活開(kāi)關(guān)START步驟１步驟２步驟３一開(kāi)始（RUN）系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)A氣壓缸到達(dá)前頂點(diǎn)B氣壓缸后退A氣壓缸到達(dá)后頂點(diǎn)回到步驟１ S 0 S 20 S 22Jump S0X0X1X3步驟4步驟5A氣壓缸前進(jìn)B氣壓缸前進(jìn)B氣壓缸到達(dá)前頂點(diǎn)B氣壓缸到達(dá)后頂點(diǎn)A氣壓缸后退 S 24X4 S 26X2。