本文只写了论文的重要章节，供大家学习与参考。

第二章机械手PLC控制设计方案

2.1设计目的

（1）通过设计掌握PLC编程软件的运用和仿真软件的调试及PLC的选型和硬件配置。

（2）了解简单机械手的运动过程与控制方法。

（3）掌握其顺序控制法设置程序方法与辅助继电器的运用。

2.2设计内容

机械手的简单元件控制分布和工作示意图图如图1所示。

（1）图中原点表示是机械手处于最左（SQ11）、最前（SQ1）、最下端（SQ5）并缩回（SQ8）且松开状态时。

（2）图中机械手的运动方向有:上升与下降、前进与后退、伸出与缩回、右转与左转。

（3）图中SQ1～SQ13表示各运动方向的位置限位开关，其分别为：前限位SQ1、中1限位SQ2、中2限位SQ3、后限位SQ4、下降限位SQ5、上升中间限位SQ6、上升位SQ7、缩回限位SQ8、伸出限位SQ9、右转限位SQ10、左转限位SQ11。启动按钮SB0，停止按钮SB1。

（4）图中A点：表示机械手夹取工件的位置。

（5）图中B点：表示机械手放置工件的位置。其数字表示不同位置的编号，且放置工件时按编号顺序依次来放置。

图2-1机械手的简单元件控制分布和工作图示意图

2.3工作原理

初始时，机械手开始处于原点位置，即机械手臂处于最左（SQ11）、最前（SQ1）、最下端（SQ5）并缩回（SQ8）且松开状态时，程序启动后原位指示黄灯亮。按下启动按钮，工作指示绿灯亮，机械手的手臂伸出，伸出到位后，夹紧A点的工件；接着手臂缩回，缩回到位后，右转，右转到位后，再根据B点的不同位置直要不要前进、上升及到位后，手臂伸出，伸出到位后，放松其工件；接着手臂缩回，缩回到位后，再来的路线返回至原点，其中一次来回只能夹放一个工件，而B点有12个不同的位置，所以得来回12次，但放置工件时得按其编号依次放，最后B点全部放满，机械手停回到原点的这样一个工作过程。

2.4设计要求

（1）按下启动按钮后，机械手将一个地方A的工件依次搬运到B处12个不同的位置。

（2）机械手工作时要到相应的极限位置，才能进行下一步动作。

（3）按下停止按钮后，整过系统停止工作。

（4）夹紧与放松都要计时2秒，才执行下一步。

2.5设计分析

本文机械手的工作过程按顺序来运行的，所以可利用步进指令或自保持功能指令来实现对机械手的控制，本文采用功能指令控制。机械手四个自由度的控制是通过限位开关来控制。

2.5.1机械结构

机械手中的手臂伸出与缩回是由双线圈的两位电阀气缸来控制完成，而其电阀气缸的线圈编号分为YV1、YV2。底座的左转与右转是由双线圈的两位电阀回转气缸来控制完成，其电阀回转气缸的线圈编号为YV3、YV4。升降、前后移行是由两个交流接触器控制可逆行的交流笼型电机来控制，与其对应的交流接触器线圈为KM1至KM4。机械手对工件的夹紧与松开由一个线圈的两位电阀气缸来控制完成，其线圈为YV5，当线圈为YV5得电时，夹紧工件，反之，松开。机械手底座的电阀回转气缸设有左转、右转限位开关,右限（SQ12）、左限（SQ11），水平与垂直轨道设有前、前中1、前中2、后和上、中、下限位开关，分为SQ1至SQ8，手臂上设有伸出、缩回限位开关SQ9、SQ10，夹紧工件装置不设有限位开关，它是用计时器来控其夹紧与放松动作的完成。机械手在最左、最下、最前及缩回松开的状态为机械手的原点。

2.5.2工作过程

机械手将工件从A点向B点12个不同位置依次传送。其控制流程图如图2所示。

第三章机械手PLC控制硬件设计

3.1硬件PLC的选型

从控制流程运动示意图（图2-2）和机械手的简单元件控制分布和工作仿真图（图2-1）来看，机械手运行过程中的位置限位装置有11个，含有伸出与缩回限位，高、中、低限位开关和前、中1、中2、后限位开关，左转限位、右转限位开关。共由13个数字量输入信号。

输入信号有机械手下降、上升驱动信号和前进、后退驱动信号、伸出、缩回驱动信号右转、左转驱动信号，机械手夹紧驱动信号。共有12个数字量输出信号。

系统需要输入信号13点，输出信号12点，共25个I/O，不需要数字模拟量。选择FX2n系列中的FX2n–32MR-可以满足需求。

3.2I/O信号分配表

控制电路有启动按钮SB0、停止按钮SB1；机械手四个自由度的限位开关（SQ1～SQ11）。整个系统中总的输入点数为13个，输出点数为12个。I/O信号分配表如表3-1所示。

表3-1I/O分配表

3.3硬件接线图

机械手控制I/O接线图如图3-1所示。

图3-1机械手控制I/O接线图

第四章机械手PLC控制程序设计

根据机械的控制流程图，用SFC方法编写出其机械手整个运动的梯形图如下。含初始状态、控制过程和启、停与指示灯控制。