物料分拣机械手自动化控制系统设计.doc

江苏海事职业技术学院 2012 届专科生毕业设计（论文、专题报告） 专科毕业设计（论文） 设计题目：基于基于 plc 的物料分的物料分拣拣机械手自机械手自动动化控制系化控制系统设计统设计 系 部：电电气工程系气工程系 专 业：电电气自气自动动化（工化（工业业企企业业） ） 班 级：工企工企 091301 姓 名：纪军纪军 学 号： ：093905130115 指导教师：季明季明丽丽 职 称 副教授副教授 2012 年 6 月 南京 江苏海事职业技术学院 2012 届专科生毕业设计（论文、专题报告） 摘 要 机械手在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。在现代工业中，生产过程的机械 化、自动化已成为突出的主题，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。它可在空间抓、放、分拣物品、搬运物体等，动作灵活多样，能在有害环境 下操作以保护人身安全，广泛应用在工业生产和其他领域内。 本文在近年来机械手发展状况的基础上，结合机械手方面的设计，对机械手技术进 行了系统的分析，提出了用气动驱动和 plc 控制的设计方案。采用整体化的设计思想， 充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化。对物料分拣机械手的整体结构、执行 结构、驱动系统和控制系统进行了分析和设计。在其驱动系统中采用气动驱动，控制系 统中选择 plc 的控制单元来完成系统功能的初始化、机械手的移动、故障报警等功能。 最后提出了一种简单、易于实现、理论意义明确的控制策略。 通过以上部分的工作，得出了经济型、实用型、高可靠型物料分拣机械手的设计方 案，对其他经济型 plc 控制系统的设计也有一定的借鉴价值。 关键词: 机械手 气动控制 可编程控制器（plc） 自动化控制 物料分拣 江苏海事职业技术学院 2012 届专科生毕业设计（论文、专题报告） abstract mechanical hand in the field of advanced manufacturing plays an extremely important role in. in modern industry, the production process of mechanization, automation has become a prominent theme, mechanical hand is in the mechanization, automation production process to develop a new device. it can catch, put goods, sorting, handling objects, flexible, can operate under the hostile environment to protect the personal safety, widely used in industrial production and other fields. in this paper,by reviewing the developmental status of the manipulator in recent years, combining the design of manipulator and systematic analyzing technology of the manipulator, we proposed the design scheme that the manipulator was driven by the pneumatic and the system was controlled by plc. integrative idea was adopted in this design to fully consider the characteristics of the software and hardware and complementary optimization. we analyzed and designed the overall structure, the implementation of structural, driving system and control system of the manipulator. we used pneumatic-driven in the driving system, plc control unit in the control system to complete initialization of the system, manipulators moving, failure alarm and so on. finally we put forward a control strategy which is simple, easy to realize, and clear theoretical significance. through the work above, a practical, economical, high-reliability sorting material manipulator was designed, which also had certain reference value for the other types of economical plc control system design. key words: manipulator pneumatic-driven programmable logic controller (plc) automatic control sorting materials 江苏海事职业技术学院 2012 届专科生毕业设计（论文、专题报告） 目目 录录 1 1 引言引言 .1 1.1 研究的目的及意义 1 1.2 主要研究的内容 1 1.3 解决的关键问题 2 2 2 执行系统的分析执行系统的分析 .2 2.1 执行机构的组成 2 2.2 执行机构的工作原理 3 3 3 驱动系统的分析与选择驱动系统的分析与选择 .3 3.1 驱动系统的分析与选择 3 3.2 机械手驱动系统原理 4 4 4 控制系统的分析设计控制系统的分析设计 .8 4.1 控制系统的组成结构 8 4.2 控制系统 plc 的选型及控制原理 9 4.3 plc 程序设计13 结结 论论 .17 致致 谢谢 .18 参参 考考 文文 献献 19 附附 录录20 江苏海事职业技术学院 2012 届专科生毕业设计（论文、专题报告）第 1 页 1 1 引言引言 1.11.1 研究的目的及意义研究的目的及意义 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手是工业 机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和 性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性 和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。机械手现已得 到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。 可编程控制器(plc)是以中央处理器为核心，综合了计算机和自动控制等先进技术， 具有可靠性高、功能完善、结构灵活、编程简单、范围广、低成本等优点，已成为目前 在机械手控制系统中使用最多的控制方式。使用plc的自动控制系统具有体积小，可靠高， 故障率低，动作精度高等优点。 本课题试图开发plc对物料分拣机械手的控制，使其能够对不同的物料按预先设定的 程序进行分拣，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 用于柔性生产线。采用plc控制，是一种预先设定的程序进行物料分拣的自动化装置，可 部分代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业，并且在产品变化或临时需要 对机械手进行新的分配任务时，可以允许方便的改动或重新设计其新部件，而对于位置 改变时，只要重新编程，并能很快地投产，降低安装和转换工作的费用。 1.21.2 主要研究的内容主要研究的内容 随着机械手技术的飞速发展和机械手应用领域的不断深化，不仅要求其控制可靠性 强、使用灵活性高和操作灵活性好，还要其成本低、可开发经济性强。本论文主要研究 物料分拣机械手以下几个方面的内容： 1 物料分拣机械手执行系统的分析 执行系统是由传动部件与机械构件组成，是机械手赖以实现各种运动的实体。内容 主要了解执行机构的组成以及其工作原理。 2 物料分拣机械手驱动系统的分析与选择 驱动系统是向执行系统各部分提供动力的装置。通过对液压、气压、电气三种驱动 方式的比较，本设计选择气压驱动的方式。内容包括驱动系统工作原理图的介绍、物料 分拣机械手的工作循环简易流程和气动回路的工作原理。 江苏海事职业技术学院 2012 届专科生毕业设计（论文、专题报告）第 2 页 3 物料分拣机械手控制系统的设计 控制系统是机械手的指挥系统，它控制驱动系统，让执行系统按规定的要求和时序 进行工作。本机械手采用可编程控制器（plc）对机械手进行控制，主要包括对plc的 i/o口的选择、plc的型号选择、对控制系统原理图、自动程序梯形图的绘制等内容。 1.31.3 解决的关键问题解决的关键问题 1 解决机械手驱动结构的设计问题，要求机械手结构简单、经济、具有一定的代表性。 2 机械手的控制系统，包括控制系统的电路和控制程序，plc的i/o点的合理分配，并解 决工件和控制系统的协调问题。 3 元件的匹配规则及其表达形式。 4 驱动系统的工作原理。 2 2 执行系统的执行系统的分析分析 机器手的执行结构是机械手能实现各种运动必不可缺的结构。执行机构的布局类型 直接影响到机械手的工作性能。 2.12.1 执行机构的组成执行机构的组成 工业机械手的执行系统主要以下机械部分组成： 1 手部 是机械手直接握持工件或工具的部分。 2 臂部 是机械手用来支持腕部与手部实现较大的运动范围的部件。 3 立柱 支承手臂并带动它升降、摆动和移动的机构。 4 机座 是机械手用来支撑臂部，并安装驱动装置及其他装置的部分。 机械手的整体机械结构图，如图 1 所示 江苏海事职业技术学院 2012 届专科生毕业设计（论文、专题报告）第 3 页 图 1 机械手的整体机械结构图 2.22.2 执行机构的工作原理执行机构的工作原理 物料分拣机械手的结构主要由机座、立柱、水平手臂、垂直手臂、电磁阀和吸盘等 组成。其中机座采用摆动气缸进行驱动，手臂及吸盘采用单活塞杆双作用气缸驱动。机 械手的动作基本有伸缩、升降、左右旋转、吸物和放物等动作。其结构原理如图2所示。 其动作顺序为：初始位置 a右旋 b前伸 c气缸下降 d吸物料 c上升 b 收缩a左旋 c气缸下降 d放物料 c上升回到初始位置。机械手的动作在整个过 程中都是连续可循环的。 机械手执行机构结构简图，如图 2 所示。 江苏海事职业技术学院 2012 届专科生毕业设计（论文、专题报告）第 4 页 1 右旋限位开关 2 左旋限位开关 3 回缩限位开关 4 前伸限位开关 5 上升限位开关 6 下降限位开关 a 摆动气缸 b 前伸/回缩气缸 c 上升/下降气缸 d 真空吸盘 图 2 执行机构简图 3 3 驱动系统的驱动系统的分析与选择分析与选择 机械手的驱动系统是驱动执行机构运动的传动装置。机械手的驱动系统根据动力源 的不同，分为液压、气压、电气、机械、气液联合和电液联合等多种方式。目前采用的 主要有液压、气压、电气这三种驱动方式。 3.13.1 驱动系统的驱动系统的分析与选择分析与选择 液压驱动，功率重量比大，可实现频繁平稳的变速和换向，容易实现过载保护，可 自行润滑，使用寿命长。但也存在其油液容易泄露污染环境，需要配备油源，成本较高， 工作噪声较大。 电气驱动，控制精度高，驱动力较大，响应快，信号检测、传递、处理方便。但是 由于这种驱动方式价格昂贵，限制了在一些场合的应用。因此，人们寻求其他一些经济 适用的驱动方式。 气压驱动具有价格低廉、结构简单、功率体积比高、无污染及抗干扰性强、在工业 机械手中应用较多。另一方面，气动技术作为“廉价的自动化技术” ，由于其元器件性能 的不断提高，生产成本的不断降低，被广泛应用于现代化工业生产领域。 表 1 给出了各种控制方式的比较： 表 1 各种控制方式的比较 江苏海事职业技术学院 2012 届专科生毕业设计（论文、专题报告）第 5 页 项目气压传动液压传动电气传动机械传动 系统结构简单复杂复杂较复杂 安装自由度大大中小 输出力稍大大小不太大 定位精度一般一般很高高 动作速度大稍大大小 响应速度慢快快中 清洁度清洁可能有污染清洁较清洁 维护简单比气动复杂 需要专门技 术 简单 价格一般稍高高一般 技术要求较低较高最高最低 控制自由度大大中小 危险性几乎没问题注意着火一般无问题无特殊问题 通过以上三种驱动方式的比较选用气动驱动的方式，不仅能够满足了本设计的要求， 而且节约了成本。 3.23.2 机械手驱动系统机械手驱动系统原理原理 3.2.1 气动驱动系统原理图 根据物料分拣机械手的要求，在驱动系统中气缸的运动方式主要有两种：（1）直线 运动（缸体固定，活塞杆运动） ；（2）摆动（缸体固定） 。其气动驱动系统原理图如图 3 所示。 江苏海事职业技术学院 2012 届专科生毕业设计（论文、专题报告）第 6 页 图 3 驱动系统原理图 气动系统包括三个三位四通电磁换向阀、两个二位二通电磁阀、三个气缸、一个吸 盘、四个调速阀、六个单向调速阀、消声器（若干）等。图中的调速阀控制气缸上升和 下降、伸长和缩短、摆动过程中的速度，防止速度过大对物料及机械手臂的冲击；三位 四通电磁换向阀是改变气缸的运动方向；真空发生器的工作原理利用气体的喷射产生真 空吸附物料，其主要功能是实现对物料的吸取和释放，真空发生器的动作是由二位二通 电磁阀控制的。 3.2.2 气动回路的工作原理 物料分拣机械手的工作循环是：摆动气缸的右旋水平手臂的伸出垂直手臂的下 降吸物垂直手臂的上升水平手臂的缩回摆动气缸的左旋垂直手臂的下降放 物垂直手臂的上升回到初始位置。系统中选用电磁换向阀，限位开关，实现气缸的 往复运动。二位二通电磁阀实现吸盘的吸物和放物。实现工作循环的工作原理如下： 江苏海事职业技术学院 2012 届专科生毕业设计（论文、专题报告）第 7 页 1 摆动气缸的右旋 按下启动按钮，右旋按钮接通，使三位四通电磁换向阀 12 的 5ya 得电，阀 12 的阀 芯右移，摆动气缸会执行右旋的命令。这时的气路是： 进气路线：2 空气处理单元储气罐 3三位四通电磁换向阀 12 左端单向调速阀 19摆动气缸 c 的 d 口。 排气路线：摆动气缸 c 的 e 口单向调速阀 20三位四通电磁换向阀 12 排气口调 速阀 8消声器 9排出。 2 水平气缸的伸出 当摆动气缸 c 右旋到指定位置时（90 度） ，就会碰到右旋限位开关，使二位五通电磁 换向阀 12 的 5ya 断电，摆动气缸旋转运动会停止，经时间继电器延时，使三位四通电磁 换向阀 10 的 1ya 得电，阀 10 的阀芯右移，执行手臂前伸动作。这时的气路是: 进气路线：2 空气处理单元储气罐 3三位四通电磁换向阀 10 左端单向调速阀 15气缸 a 的无杆腔。 排气路线：气缸 a 的有杆腔单向调速阀 16三位四通电磁换向阀 10 的排气口调 速阀 4消声器 5排出。 3 垂直手臂的下降 当水平伸缩气缸 a 伸出到指定位置时，就会碰到前限开关，使三位四通电磁换向阀 10 的 1ya 断电，手臂伸出动作会停止。经时间继电器延时，小臂下降按钮接通，使三位 四通电磁换向阀 11 的 3ya 得电，阀 11 的阀芯右移，执行小臂的下降动作。这时的气路 是： 进气路线：2 空气处理单元储气罐 3三位四通电磁换向阀 11 左端单向调速阀 17气缸 b 的无杆腔。 排气路线：气缸 b 的有杆腔单向调速阀 18三位四通电磁换向阀 11 的排气口调 速阀 6消声器 7排出。 4 吸物 小臂气缸下降到指定位置时，撞到下限位开关，使三位四通电磁换向阀 11 的 3ya 断 电，小臂下降动作停止。经时间继电器延时，二位二通电磁阀 13 的 7ya 得电，真空发生 器 22 开始动作，经真空开关 24 检测真空度，并发出讯号给控制器，真空吸盘 26 将物料 吸起。这时的气路是： 进气路线：2 空气处理单元储气罐 3二位二通电磁阀 13真空发生器 22过滤 器 25吸盘 26。 江苏海事职业技术学院 2012 届专科生毕业设计（论文、专题报告）第 8 页 排气路线：2 空气处理单元储气罐 3二位二通电磁阀 13 真空发生器 22消声 器 21。 5 垂直手臂的上升 经传感器检测到物料已经被吸起时，发出讯号，使三位四通电磁阀 11 的电磁铁 4ya 得电，阀 11 的阀芯左移，执行小臂的上升动作。这时的气路是： 进气路线：2 空气处理单元储气罐 3三位四通电磁换向阀 11 右端单向调速阀 18气缸 b 的有杆腔。 排气路线：气缸 b 的无杆腔单向调速阀 17三位四通电磁换向阀 11 的排气口调 速阀 6消声器 7排出。 6 水平手臂的回缩 小臂气缸上升到指定位置时，撞到上限位开关，使三位四通电磁阀 11 的电磁铁 4ya 断电，小臂上升动作停止。经时间继电器延时，使三位四通电磁阀 10 的电磁铁 2ya 得电， 阀 10 的阀芯左移，执行水平手臂的回缩动作。这时的气路是： 进气路线：2 空气处理单元储气罐 3三位四通电磁换向阀 10 右端单向调速阀 16气缸 a 的有杆腔。 排气路线：气缸 a 的无杆腔单向调速阀 15三位四通电磁换向阀 10 的排气口调 速阀 4消声器 5排出。 7 摆动气缸的左旋 水平手臂气缸回缩到指定位置时，撞到后限位开关，使三位四通电磁阀 10 的电磁铁 4ya 断电，水平手臂的回缩动作停止。经时间继电器延时，使三位四通电磁阀 12 的电磁 铁 6ya 得电，阀 12 的阀芯左移，执行摆动气缸的向左旋转动作。这时的气路是： 进气路线：2 空气处理单元储气罐 3三位四通电磁换向阀 12 右端单向调速阀 20摆动气缸 c 的 e 口。 排气路线：摆动气缸 c 的 d 口单向调速阀 19三位四通电磁换向阀 12 排气口调 速阀 8消声器 9排出。 8 垂直手臂的下降 摆动气缸左旋到指定位置（90 度） ，撞到左转限位开关，使三位四通电磁阀 12 的电 磁铁 6ya 断电，摆动气缸的左旋运动停止。经时间继电器延时，使三位四通电磁阀 11 的 电磁铁 3ya 得电，阀 11 的阀芯右移，执行小臂的下降运动。这时的气路是： 进气路线：2 空气处理单元储气罐 3三位四通电磁换向阀 11 左端单向调速阀 17气缸 b 的无杆腔。 江苏海事职业技术学院 2012 届专科生毕业设计（论文、专题报告）第 9 页 排气路线：气缸 b 的有杆腔单向调速阀 18三位四通电磁换向阀 11 的排气口调 速阀 6消声器 7排出。 9 放物 小臂气缸下降到指定位置时，撞到下限位开关，使三位四通电磁阀 11 的电磁铁 3ya 断电，垂直手臂的下降运动停止。经时间继电器延时，使二位二通电磁 13 断电，二位二 通电磁阀 14 通电，真空发生器停止运动，真空消失，压缩空气进入吸盘 26，将物料与吸 盘吹开，这时气路为： 进气路线：2 空气处理单元储气罐 3二位二通电磁阀 14调速阀 23过滤器 25吸盘 26。 排气路线：2 空气处理单元储气罐 3二位二通电磁阀 14调速阀 23过滤器 25吸盘 26。 10 垂直手臂的上升 经传感器检测到物料已脱离吸盘，发出讯号，经时间继电器延时，使三位四通电磁 阀 11 的 4ya 得电，阀 11 的右位接入工作，执行垂直手臂的上升动作。这时的气路是： 进气路线：2 空气处理单元储气罐 3三位四通电磁换向阀 11 右端单向调速阀 18气缸 b 的有杆腔。 排气路线：气缸 b 的无杆腔单向调速阀 17三位四通电磁换向阀 11 的排气口调 速阀 6消声器 7排出。 12 回到初始位置 垂直手臂上升到指定位置，撞到上限位开关，接通复位按钮，回到初始位置，重复 以上动作。 4 4 控制系统的控制系统的分析设计分析设计 机械手控制系统的设计是整个机械手设计的关键和核心。它在结构和功能上的合理 划分与巧妙实现，对提高机械手整体可靠性、实用性具有重要的意义，同时也是降低制 造成本、缩短开发周期的有效途径。为此本章在分析了当前机械手广泛采用的控制器结 构及 plc 的发展之后，提出了采用 plc 的控制方法。 4.14.1 控制系统的组成结构控制系统的组成结构 机械手的控制系统一般是使机械手运动协调为目的，包括高性能的计算机及相应的 系统硬件和控制软件。机械手的控制部分主要由机械手的结构装置、操作任务和控制器 所构成。机械手是由各种机构组成的装置，通过内部传感器实现本体和所处周围环境状 江苏海事职业技术学院 2012 届专科生毕业设计（论文、专题报告）第 10 页 态的检测和信息交互。其要完成的操作任务，需要适当的程序语言描述，并把它们存入 控制机中，随着系统的不同，任务的输入可能是程序方式，或文字、图形或声音方式。 机械手的控制器包括软件和硬件两大部分，相当于机械手的大脑，它以计算机或专用控 制器运行程序的方式来完成给定的任务。 4.24.2 控制系统控制系统 plcplc 的选型及控制原理的选型及控制原理 4.2.1 plc 概况 可编程序控制器，简称为 plc（programmable logic controller） ，它是以微处理器 为基础，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术、通 信网络技 发展起来的一种通用的工业自动控制装置。以其显著的优点在冶金、化工、交通、电力 等领域获得了广泛的应用。而 plc 也正以其抗干扰能力强、结构简单、体积小、重量轻、 功耗低、应用范围广等优点被广泛应用于类似机械手的控制动作复杂的场合，本设计正 是以 plc 控制为基础从而实现机械手的各种运动。 4.2.2 plc 种类及型号选择 plc 种类较多，目前用得最广泛的的主要是西门子、三菱、omron 的 plc。根据本设 计需要的 plc 点数：实际输入点 28 点，实际输出点 12 点，综合对比三菱 fx 系列（包括 fx0s、fx1s、fx0n、fx1n、fx2n 等） 、西门子系列、omron 系列中 i/o 点数为 48 点各型 号的 plc 的价格、性能、实用场合等各方面，可知 fx2n 系列是 fx 系列 plc 家族中最先 进的系列。它能最大范围地包容了标准特点，程序执行更快，全面补充通讯功能，适合 世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为工厂自动化控制 应用提供最大的灵活性和控制能力，且其性能、价格都优于其他 plc，因而本系统可选择 plc 型号为：fx2n64mr001。该型号 plc 有 32 个输入节点，32 个输出节点，能够满 足系统要求并留有一定的余量。 4.2.3 i/o 点数分配 根据机械手动作流程分析及 i/o 点数确定，可以确定电气控制系统的 i/o 点分配， 如表 2 表 3 所示： 表 2 机械手控制输入点分配表 输入设备输入点号输入设备输入点号 启动按钮 sb1 x000 手动下降按钮 sb6 x016 停止按钮 sb2 x001 手动左旋按钮 sb7 x017 急停按钮 sb3 x002 手动右旋按钮 sb8 x020 左旋极限传感器 st2 x003 手动伸出按钮 sb9 x021 江苏海事职业技术学院 2012 届专科生毕业设计（论文、专题报告）第 11 页 右旋极限传感器 st3 x004 手动缩回按钮 sb10 x022 上升限位传感器 st4 x005 手动吸气按钮 sb11 x023 下降限位传感器 st5 x006 手动放气按钮 sb12 x024 手臂缩回限位传感器 st6 x007 超上升限位传感器 st8 x025 手臂伸出限位传感器 st7 x010 超下降限位传感器 st9 x026 工件检测传感器 ps1 x011 超左旋限位传感器 st10 x027 手动 x012 超右旋限位传感器 st11 x030 自动 sa x013 超伸出限位传感器 st12 x031 复位按钮 sb4 x014 超缩回限位传感器 st13 x032 手动上升按钮 sb5 x015 表 3 机械手控制输出点分配表 输出设备输出点号输出设备输出点号 左旋电磁阀 6ya y000 吸气电磁阀 7ya y006 右旋电磁阀 5ya y001 放气电磁阀 8ya y007 缩回电磁阀 2ya y002 报警指示灯 l11 y010 伸出电磁阀 1ya y003 手动指示灯 l12 y011 上升电磁阀 4ya y004 自动指示灯 l13 y012 下降电磁阀 3ya y005 原位指示灯 l14 y013 4.2.4 plc 外部接线图 根据表 2、表 3 分配输入/输出信号与 plc 输入/输出接口分配情况及所选定的 plc， 得到 plc 的外部接线图如图 4： 江苏海事职业技术学院 2012 届专科生毕业设计（论文、专题报告）第 12 页 图 4 plc 外部接线图 4.2.5 机械手控制原理 在 plc 的控制下，执行机构可实现手动、自动等多种工作方式。手动：利用按钮对 机械手每一动作手动进行控制，可实现上升、下降、前伸、缩回、正转、反转、吸物、 放物等操作；自动：按下循环按钮后机械手从原点位置开始连续不断的执行分拣物料的 各步。 按下启动按钮 sb1，系统初始化摆动气缸右旋水平手臂伸出垂直手臂下降吸 物垂直手臂上升水平手臂缩回摆动气缸左旋垂直手臂下降放物垂直手臂的 上升回初始位置。 1 系统程序的初始化 按下启动按钮 sb1，对控制系统进行功能检测，检测正确后，进入控制系统的软件， 开始运行程序。 2 摆动气缸右旋 初始化程序正常运行后，plc 的输入端 x000 接通输入，输出端 y001 输出，右旋按钮 sb8 接通，使三位四通电磁换向阀 12 的 5ya 得电，摆动气缸会执行右旋的命令。 江苏海事职业技术学院 2012 届专科生毕业设计（论文、专题报告）第 13 页 3 水平手臂的伸出 摆动气缸右旋到指定位置时（90 度） ，plc 输入端 x004 接通输入，输出端 y003 输出， 手臂前伸按钮 sb9 接通，使三位四通电磁换向阀 10 的 1ya 得电，执行手臂前伸动作。 4 垂直手臂的下降 手臂前伸到指定位置，plc 输入端 x010 接通输入，输出端 y005 输出，小臂下降按钮 sb6 接通，使三位四通电磁换向阀 11 的 3ya 得电，执行垂直手臂的下降动作。 5 吸物 小臂下降到指定位置，plc 输入端 x006 接通输入，输出端 y006 输出，吸盘吸气按钮 sb11 接通，二位二通电磁阀 13 的 7ya 得电，真空发生器 22 开始动作，真空吸盘 26 将物 料吸起。 6 垂直手臂的上升 经滑觉传感器检测到物料已经被吸起时，输出端 y004 输出，小臂上升按钮 sb5 接通， 使三位四通电磁阀 11 的电磁铁 4ya 得电，执行垂直手臂的上升动作。 7 水平手臂的回缩 小臂上升到指定位置，plc 输入端 x005 接通输入，输出端 y002 输出，水平缩回按钮 sb10 接通，使三位四通电磁换向阀 10 的电磁铁 2ya 得电，执行水平手臂回缩动作。 8 摆动气缸左旋 水平手臂回缩到指定的位置，plc 输入端 x007 接通输入，输出端 y000 输出，左旋按 钮 sb7 接通，三位四通电磁阀 12 的电磁铁 6ya 得电，执行摆动气缸的向左旋转。 9 垂直手臂的下降 摆动气缸向左旋转到指定位置（90 度） ，plc 输入端 x003 接通输入，输出端 y005 输 出，垂直手臂下降按钮 sb6 接通，使三位四通电磁阀 11 的电磁铁 3ya 得电，执行小臂的 下降运动。 10 放物 小臂下降到指定位置，plc 输入端 x006 接通输入，输出端 y007 输出，吸盘放气按钮 sb12 接通，真空发生器停止工作，真空消失，压缩空气进入真空吸盘，将物料与吸盘吹 开。 11 小臂上升 经滑觉传感器检测到物料已经放开，输出端 y004 输出，小臂上升按钮 sb5 接通，使 三位四通电磁换向阀 10 的电磁铁 2ya 得电，执行小臂上升动作。 12 回到初始位置 江苏海事职业技术学院 2012 届专科生毕业设计（论文、专题报告）第 14 页 小臂上升到指定位置，plc 输入端 x005 接通输入，自动重复以上动作。 4.34.3 plcplc 程序设计程序设计 4.3.1 程序设计 设备有“手动/自动”两种工作方式，其控制程序可分为自动控制程序和手动控制程 序两个模块，各模块程序分开编写，结构清晰，便于调试和修改。 在进行编程前，应先绘制出整个控制程序的结构框图，如图 5 所示。在该结构图中， 当操作方式选择开关置于“手动”时，输入点 x012 接通，执行手动程序；当操作方式选 择开关置于“自动”时，输入点 x013 接通，执行自动程序。 图 5 控制程序的结构框图 同时为了方便操作，应设计一个机械手操作面板，机械手操作面板如图 6 所示 江苏海事职业技术学院 2012 届专科生毕业设计（论文、专题报告）第 15 页 图 6 机械手操作面板 4.3.2 初始化及报警程序 初始化及报警程序如图 7 所示 图 7 初始化及报警程序 4.3.3 手动控制程序 手动控制程序用于实现机械手升降、伸缩、左右旋转、吸气/放气及复位的运动。在 自动工作过程中，若将“手动/自动”转换开关打到“手动”位置时，输入 x012 接通系 统进入手动控制方式状态。此时，按下相应的受动按钮可实现手动上升、下降、左旋、 右旋、伸出、缩回、吸气、放气及复位动作，手动操作程序如图 8 所示。 图 8 手动操作程序 江苏海事职业技术学院 2012 届专科生毕业设计（论文、专题报告）第 16 页 4.3.4 自动控制程序 分析知，在“自