摘  要：本文针对搬运机械手控制系统进行设计。采用了机电一体化的设计方案，使用带自锁功能的气缸实现机械手对工件的抓放以保证在断气状态下机械手状态的保持，通过伺服电机实现机械手在水平、竖直方向快速精确地移动。采用SIEMENS公司的SIMATIC S7-200系列PLC作为核心控制器，外扩定位模块EM253对伺服电机进行精确地定位控制，从硬件和软件两个方面进行设计，完成了PLC在搬运机械手中的硬件连接、I/O点分配和应用程序的设计，实现了机械手的上电初始化、零点复位、故障报警、手动运行、半自动运行和无人看守时的自动运行。最终达到设计要求，完成搬运目的。59055

毕业论文关键词：搬运机械手， PLC ，定位模块EM253 ，控制系统

Abstract:This paper designs the control system for carrying manipulator. Adopting electrical integration design, we use a locking function of the cylinder to realize the manipulator grasp of the workpiece in put and guarantee the expired condition, through state of manipulator keep servo motor move quickly and accurately in level and the vertical direction. Adopt SIEMENS company SIMATIC S7-200 PLC as the core controller, the outside enlarge EM253 performs accurate positioning control in module module of servo motor, designing from two aspects of hardware and software, completed in handling mechanical hand PLC hardware connection, I/O point distribution and application of the design, realizing the manipulator on electricity initialization, zero reset, fault alarm, manual operation, semi-automatic operation and the automatic operation when no keeping watch. Finally achived the design requirements and completed handling purpose.

Key words: carrying manipulator，  PLC ，Position Module EM253 ， control system

1 前言 3

1.1 机械手的功能和种类 3

1.2 机械手的应用简况 3

1.3 机械手的应用意义 4

2 系统设计 4

2.1 系统结构及流程 4

2.2 系统主要部件选择 6

3控制系统的硬件设计 9

3.1 控制系统功能 9

3.2 控制系统硬件结构 10

3.3 操作面板的设计 11

3.4 PLC系统设计 12

3.5 运动控制系统的实现 13

3.6 控制系统电路设计 16

4 系统软件的设计与实现 17

4.1 系统工作方式 17

4.2 程序设计 17

结论 23

参考文献 24

致谢 25

附录1 系统配件清单 26

附录2程序清单 27

1 前言

1.1 机械手的功能和种类

机械手是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。它可代替人从事繁重劳动，能实现生产过程的机械化和自动化，能在有害环境中操作从而保护人身安全。因此能广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工、原子能等部门。

机械手组成部分主要包括手部、运动机构和控制系统。手部是用来抓持工件（或工具）部件，根据被抓持物件的材料、重量、尺寸、形状及作业要求而有多种结构形式，如吸附型、托持型和夹持型等等。运动机构能使手部完成各种复合运动、移动或转动（摆动）来实现所规定动作，改变被抓持物件的姿势和位置。机械手的自由度就是运动机构的平移、旋转、伸缩、升降等运动方式[1]。为能够抓取空间中任意方位的器件，需要有6个自由度。机械手设计的关键参数就是自由度。自由度的多少，能决定机械手的灵活性和通用性。同时其结构也会更复杂。普通专用机械手一般都会有2到3个自由度。