三菱FX2N系列PLC机械手操作.docx
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三菱FX2N系列PLC机械手操作
转运机械手设计说明手册
系部：
专业班级：
学生姓名：
二O一三年七月
前言
机械手：
也被称为自动手，能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。
它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
工业机械人是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。
转运机械手是工业机器人的一部分。
它的特点是可通过编程来完成各种预期的搬运任务。
在工业生产和其他领域，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危及生命。
自从机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。
机械手可在空间抓、放、搬运物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。
机械手一般由耐高温，抗腐蚀的材料制成，以适应现场恶劣的环境，大大降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。
机械手是工业机器人的重要组成部分，在很多情况下它就可以称为工业机器人。
可编程控制器是继电器控制和计算机控制出上开发的产品，逐渐发展成以微器处理为核心把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。
本文应用三菱公司生产的可编程控制器FX系列PLC，实现机械手搬运控制系统，该系统充分利用了可编程控制器（PLC）控制功能。
使该系统可靠稳定，时期功能围得到广泛应用。
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。
机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域，迅速发展起来的一门新兴的技术，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力大的特点，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。
一转运机械手
1.1转运机械手总体介绍-----------------------1
二机械手气动系统基本部件
2.1控制元件--------------------------------2
2.2执行元件--------------------------------3
2.3辅助元件--------------------------------4
2.4气动系统图------------------------------4
三机械手电气控制
3.1基本电气元件----------------------------5
3.2控制面板布置----------------------------6
3.3I/O配置分配表--------------------------7
3.4硬件接线图------------------------------8
3.5控制流程图------------------------------9
3.6控制梯形图--------------------------------11
3.5.2程序梯形图-----------------------------12
一转运机械手
1.1转运机械手总体介绍
机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。
手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。
运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。
运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。
为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。
自由度是机械手设计的关键参数。
自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。
一般专用机械手有2～3个自由度。
控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。
同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。
通过对其编程实现所要功能。
二机械手气动系统基本部件
2.1控制元件
2.2.1气动电磁阀
电磁阀4V230C-08
电磁阀4V210C-08
产品介绍
1、先导方式：
外部与部可选；
2、滑柱式结构，密封性好，反应灵敏；
3、三位置电磁阀有三种中央功能可供选择；
4、双头二位置电磁阀具有记忆功能；
5、孔采用特殊工艺加工，磨擦阻力小，启动气压低，使用寿命长；
6、无需加油润滑；
7、可与底座集成阀组，节省安装空间；
8、附设手动装置，利于安装调试；
9、有多种标准电压等级可供选用。
电磁阀的工作原理就是利用给电磁铁通电，电磁阀里面的铁芯运动，来控制流体的通断。
电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔都通向不同电磁铁通电、断电，电磁阀里面的铁芯会移动，通过控制阀体的移动来挡住或漏出不同的孔，来实现不同的孔的接通和断开，这样通过控制电磁铁的电流通断就控制了机械运动。
2.2执行元件
部件介绍
2.1.1TR双轴气缸
引导活塞在其中进行直线往复运动的圆筒形金属机件。
工质在发动机气缸过膨胀将热能转化为机械能；气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而提高压力。
涡轮机、旋转活塞式发动机等的壳体通常也称“气缸”。
2.1.2气动手指HFZ16
部件介绍
SMC气动手指又名气动夹爪或气动夹指，是利用压缩空气作为动力，用来夹取或抓取工件的执行装置。
最初起源于日本，后被国自动化企业广泛使用。
根据样式通常可分为Y型夹指和平型夹指，缸径分为16mm和20mm两种，其主要作用是替代人的抓取工作，可有效地提高生产效率及工作的安全性。
2.1.3旋转缸HRQ10-A
部件介绍
1,端盖分铸钢件和普通铸件
2，缸筒采用国产优质铁缸筒，壁经精密研磨，配合好，摩擦力小，使用寿命长。
3，安装方式，可以按照标准QGA,QGB系列；亦可按照客户提供图纸，经双方技术确认，不存在设计，使用隐患，按图制作。
（1）小型，体积小，外型精致。
（2）表面阳极氧化处理，强度大，不宜磨损，
（3）阀体，阀芯精密数控中心加工而成，精确度高，优质进口密封件，耐磨，不宜腐蚀。
2.3辅助元件
2.3.1气动三联件、开关
气动三联件是由过滤器、减压阀和油雾器三部分组成，过滤器主要负责过滤压缩空气中的杂质，减压阀主要负责控制系统压力，油雾器负责后端元件的给油润滑。
2.4气动系统图
气动机械手气动回路原理图
三机械手电气控制
3.1基本电气元件
3.1.1选择开关SA
3.1.2按钮开关SB
3.1.2磁性开关LS
3.1.3指示灯HL
3.2控制面板布置
3.3输入/输出编址表
序号
输入编址/元件名称
名称
元件
1
X10/SB10
摆缸左摆到位磁感应开关
LS0
2
X11/SB11
摆缸右摆到位磁感应开关
LS1
3
X12/SB12
伸缩气缸伸出到位磁感应开关
LS2
4
X13/SB13
伸缩气缸缩回到位磁感应开关
LS3
5
X14/SB14
升降气缸下降到位磁感应开关
LS4
6
X15/SB15
升降气缸上升到位磁感应开关
LS5
7
X16/SB16
气爪夹紧到位磁感应开关
LS6
8
X17/SB
气爪松开到位磁感应开关
LS7
9
X2
自动/手动旋钮
SA
10
X1
启动按钮
SB1
11
X0
停止按钮
SB2
12
X3/SB3
摆缸手动
SB3
13
X4/SB4
伸缩缸手动
SB4
14
X5/SB5
升降缸手动
SB5
15
X6/SB6
气爪手动
SB6
序号
输出编址
名称
元件
1
Y4
摆缸左摆双电控电磁阀
YV1
2
Y5
摆缸右摆双电控电磁阀
YV2
3
Y6
伸缩气缸伸出双电控电磁阀
YV3
4
Y7
伸缩气缸缩回双电控电磁阀
YV4
5
Y10
升降气缸下降双电控电磁阀
YV5
6
Y11
升降气缸上升双电控电磁阀
YV6
7
Y12
气爪加紧单电控电磁阀
YV7
8
Y0
自动运行指示灯
HL1
9
Y1
气爪夹紧指示灯
HL2
3.4硬件接线图
3.5控制流程图
PLC程序是PLC控制系统的核心，想要机械手按照某种路线运动就得通过编写PLC程序来实现，所以PLC程序对用PLC控制的机械手来说至关重要。
3.5.1程序流程图
顺序功能图（SFC）是一种新颖的、按照工艺流程图进行编程的图形编程语言。
这是一种IEC标准推荐的首选编程语言，近年来在PLC编程中已经得到了普及和推广，
SFC编程的优点：
1、在程序中可以很直观地看到设备的动作顺序。
比较容易读懂程序，因为程序按照设备的动作顺序进行编写，规律性较强。
2、在设备故障时能够很容易的查找出故障所处在的位置。
3、不需要复杂的互锁电路，更容易设计和维护系统。
3.6控制梯形图
3.7后记
1、本次设计的是气动通用机械手，相对于专用机械手，通用机械手的自由度可变，控制程序可调，因此适用面更广。
2、采用气压传动，动作迅速，反应灵敏，能实现过载保护，便于自动控制。
工作环境适应性好，不会因环境变化影响传动及控制性能。
阻力损失和泄漏较小，不会污染环境。
同时成本低廉。
3、通过对气压传动系统工作原理图的参数化绘制，大大提高了绘图速度，节省了大量时间和避免了不必要的重复劳动，同时做到了图纸的统一规。
4、机械手采用PLC控制，具有可靠性高、改变程序灵活等优点，无论是进
行时间控制还是行程控制或混合控制，都可通过设定PLC程序来实现。
可以根据机械手的动作顺序修改程序，使机械手的通用性更强。
4、本次的设计是在我的努力下和同学的帮助下完成的。
我亲身体验到了要做好一件事情是不容易的。
我将会在以后的学习生活中再接再厉！
这次的设计也存在许多瑕疵！
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