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基于PLC机械手控制系统设计
摘 要
我们现在主要关注的内容是工作人员的他的工作能力，还有一个就是工人的安全问题。我们之所以要关注这些东西，主要是因为因为我们国家正在飞快地进行现代的工业技术的一个发展，然后我们现在很多东西的自动化程度，特别是工业方面的自动化程度很高。但是就算技术在这里我们的生产条件，也就是我们的生产环境还是没有达到相应的一个要求的。我们的生产环境中有很多事情，或者说是没有注意到的思想能够威胁道我们的工人的生命安全，或者说能够影响到我们的生产效率，这一点就很重要。我们现在有了机器人，这是一项非常好的发明，因为我们可以使用机器人去进行一些对我们工人来说不太方便能够进行高的一些工程工作中，比如说嗯，冶金业，化工业，医药制造和航空航天这一类的。
在工业化的机器人使用中特别是在制造机械制造行业中机器人的更新换代，还有技术发展是很快的，而且我们也逐步的开始频繁的使用机器人之类的辅助工具。在现阶段我们运用机器人，在一些码头的装卸机床的装卸，焊接和喷漆还有落锤压力机比较多。这是一项能够大幅度提高生产效率和降低人工成本，并且施工也发展到机械化自动化程度的一个方法。机器人里面内置的程序，然后我们在使用的过程中，他就会根据他的一些程序的反馈，并且是从外面接收到的一些数据，能够按照既定目标去实现他的一个操作。
在本文中，我们向大家介绍了，这样一个机器人的控制系统，第一个，我们可以给出可以使用的控制器，他是如何编程的这样子一个原理。然后我们可以向大家描述这样的一个建模的过程，然后呢，我们再可以向大家介绍，我们通过这些编程还有设计能够达成的一些功能。在全文的最后我们嗯，我们对这一个控制系统的软件，还有硬件进行了仔细的设计。

关 键 词：工业自动化；可编程控制器；机械手；远程控制；传感反馈

Abstract
Our main focus now is on the ability of the staff to work, and one is the safety of workers. The reason why we pay attention to these things is mainly because our country is rapidly developing a modern industrial technology, and then we are now highly automated, especially industrial. But even if the technology is here, our production conditions, that is, our production environment has not yet reached a corresponding requirement. It is important that there are many things in our production environment, or that thoughts that are not noticed can threaten the safety of our workers, or that can affect our productivity. We now have robots, which is a very good invention, because we can use robots to do some engineering work that is not very convenient for our workers, such as um, metallurgy, chemical industry, Pharmaceutical manufacturing and aerospace.
In the use of industrial robots, especially in the manufacturing machinery manufacturing industry, the development of robots is very fast, and we are gradually starting to use tools such as robots. At this stage we use robots, loading and unloading of loading and unloading machines at some terminals, welding and painting, and drop hammer presses. This is a way to significantly increase production efficiency and reduce labor costs, and construction has also evolved to mechanized automation. The built-in program in the robot, and then in the process of using it, he will be based on the feedback of some of his programs, and is some data received from the outside, can achieve one of his operations according to the intended goal.
In this article, we introduced you to the control system of such a robot. The first one, we can give a controller that can be used, how it is programmed. Then we can describe such a modeling process to everyone, and then we can introduce to you, through these programming and some functions that the design can achieve. At the end of the full text, we, we have carefully designed the software and hardware of this control system.

Keywords: industrial; automation programmable controller ; manipulator；
Remote control；sensor feedback

目录
第一章 绪论 3
1.1 课题背景 3
1.2 机械手的定义与分类 4
1.3 机械手的应用及相关组成 4
1.4 机械手的发展趋势 5
1.4.1.加大在热加工行业的应用 5
1.4.2.提高机械手的工作性能 5
1.4.3.发展新型组合式机械手 5
1.4.4.开发具有观感能力的智能机械手 6
第二章 可编程控制器PLC 7
2.1 PLC简介 7
2.2 PLC内部结构 7
2.2.1 中央处理器CPU 8
2.2.2存储器 8
2.2.3 输入输出单元 8
2.2.4电源部分 10
2.3 PLC的选型 10
第三章 机械手系统组成 12
3.1 机械手模型的机能特性 12
3.2 夹紧机构 12
3.3 躯干 12
3.4 旋转编码盘 13
第四章 控制系统设计 14
4.1 控制系统硬件设计 14
4.1.1 PLC梯形图中的编程元件 15
4.1.2 PLC的I/O分配 15
4.1.3 机械手控制系统的外部接线图 16
4.2 控制系统软件设计 17
4.2.1公用程序 17
4.2.2自动操作程序 18
4.2.3 手动单步操作程序 27
4.2.4 回原位程序 32
4.3 PLC程序的上载和下载 37
4.3.1 PLC程序的上载 37
4.3.2 PLC程序的下载 37
第五章 设计总结 38
5.1 总结 38
5.2 展望 38
参考文献 39
致 谢 40

第一章 绪论
1.1 课题背景
众所周知的是工业的生产力的水平是每一个国家都非常重视的一个数据，因为这项数据是我们在世界范围内评定1个国家发展速度快慢的一个重要的指标。我国现在在经济中在现在一个非常的速度在向前迈步。但是公认的处境不是很好，他们在生产的过程中，生产环境还是比较恶劣的。现在的情况就是很多工厂，或者说是企业在生产过程中已经开始使用全自动化的一些设备这样子的话能够一方面保证工作人员的安全，另一方面提高生产的效率和精度。然后工人的话，他们只需要巩固和加强他们的，对于设备的一些操作的能力就可以了。
在各国的工业制造中，手机械技术的英文应用最为广泛的一种技术[1]，现在的机器人的适应性很强，并且有很高的智能性质。他们可以根据不同的要求做出不同的变化，并且同时可以在生产过程中随时的钱是制造的情况。根据监视所反馈的一些数据来做出相应的调整，这样的话企业或者说公司在生产的过程中他们的产品的一个质量就可以得到保证，然后再制造的稳定性方面也可以得到大幅度的提高。机器人就是新世纪的福音，他们为我们带来了超高的生产效率，同时也能保证实现超高的一个生产的质量，这样来说的话，我们换一个角度来思考机器人，他们是从另外一个方向，促进了社会的现代化，促进了社会的发展。同时在本文中，我们可以关注到在机床还有焊接工艺中，我们使用的机器人也具有各种各样的功能，并且能够实现各式各样的要求。
对于机器人的研究来说，我们需要各个学科的在研究过程中的相结合，因为机器人是一个需要很多不同的知识，才能够建成的体系。在中国的话，现在已经有很多的先进的技术，被运用在机器人的研究中，像比如说电子计算机，还有一些传感器之类的技术。
PLC技术，这是一个在工业生产中经常能够听到的一项技术，他的意思呢，就是说这项技术能够实现一个对生产的远程的，还有一个自动化的一个控制。通过在生产制造的各个环节中使用这一项技术，这将会为我们带来高质量的生产，还有降低工人的工作风险，并且能够与我们实现一个高新技术产业的实现的目标。
同时，机械手可以能够借助软件的编程，对不同的生产对象，完成不同的控制，使生产制作的能力加大，在一些高人力行业，机器人的应用与使用技术我们大多是用在减少人力和控制方面。实现产业的最大化。
这个机器人在生产过程中已经服役了很多年，他在早期的过程中能够实现一个与加工，然后他有一个非常高的的适应性，因为他还是比较简单的，所以比较便于使用，而且维修成本也不是很高。
1.2 机械手的定义与分类
机械手的英文一种能够在各种条件下工作的设备，的它工作主要的英文模仿人手的操作，可以并且通过改变控制程序实现不同的操作的多功能机器[3]。
机械手因其对工业生产具有积极作用英文而被人们所认识，我们国家现在高度的赞赏使用机器人在生产中这一项举动，因为在不利条件下。如果我们想要时候这个生产过程达到完成，而且我们又得保证他的产品的质量还算不错的话，我们就可以使用机器人这样子的话不仅了我们能够保证一个治疗，同时还能提高我们的生产效率，举个特殊的日子，我们如果想要在有放射性污染的地方使用或者想要在一个有着强污染的场合使用，我们就可以通过机器人来代替人工，所以呢，我们国家现在在研究机器人，这个方面砸入了，不计其数的财力和物力。
第一个呢，是独立机械手第二个是手动机械手，第三个的话我们可以把它叫做特殊机械手。通用机器人的话，他还有另外一个说法，或者说另外一个名字吧，我们把它叫做独立机器人自主机器人呢，我们听这个名字就能知道他没有必要使用人力去操纵他，并且他也不连接到我们传统的主机上。在和工业和军事工业发展到一定程度的时候呢，我们我们可以开始了解人工机械手，他后来也慢慢的发展，到了通信行业。在对地球外，也就是宇宙中的一些星星或者饮食进行探测的时候，我们就可以使用这种机器人，对于专业机械手来说，这就是一样，在特定的生产过程中，在特定的生产环节里我们工厂使用的一种机械手。向这些机器人的话，他们一般来说都会连接到一个主机，然后是由主机提供服务的。一般机器人就是这样设计的。
1.3 机械手的应用及相关组成
现在对于机器人，在不同的领域，还有各个方面的使用，我们可以举两个简单的例子。第一个是生产环节中，在热诚心中，也就是我们常说的锻造行业机器人可以实现一个自动的切割和铸造。这是我们人类现在无法做到的事情，这样的话，我们很明显的能够感觉到生产的速度还有能够得到的产品的质量有了很大的提升。第二个例子就是在冷加工的过程中，同样也是一个铸造行业。我们可以发现工厂中会有前排的机器人放在那里，他们将被用在产品的制造过程中。对于工厂来说，这些机器人现在俨然快要成为他们的命脉了。我们还可以发现，比如说在铁路上，如果运用的话，我们可以实现一个道路的拆除，或者说是对路况的一个检测，这样的话可以减少工人的劳动。
我们现在来介绍机器人的组成，大体上，我们可以知道机器人分为两个部分一个是驱动器，还有一个是驱动机构驱动器的话是和人体一样，有手臂和手掌，也就是他们的爪子。值得一提的是，机器人不受我们人类这种生理上的限制，他们的手臂能够达到完全自由的旋转，折叠，这样子的话，我们就可以发现他们其实比我们更加灵活。它可以捕获对象。手指的数量可根据工作要求设计[4-6]。
对于他们的核心，也就是我们所说的驱动系统，这是一项维持机器人，能够进行生产的一个重要的机构，我们普遍的使用的是店里，还有气动，当然了除了这些驱动方法之外，我们还可以发现，有的工厂在机选的选用上，使用了一些别的技术举两个例子，一个是使用了液压，另外一个是使用的机械驱动。
对于机器人的大脑，也就是控制系统来说，他们能够实现的，就是类似于电脑的CPU就是对一个数据的处理。我们本文在对于机器人的控制系统上，我们主要是介绍了一个P L C技术这项系统有着很强的适应能力，他能够完成自己的一个超强的适应性，也就是说他很可靠，而且他还具有一个比较容易编程还有弄懂的一个特点，我们在使用它进行控制的环节里，一般来说，我们也要弄懂这个机器人他的工作的所使用的一些算法。然后对于一些较为复杂的产品的生产中，我们可以使用一个计算机系统让你来进行辅助的设计。
1.4 机械手的发展趋势
随着社会的不断进步，技术各种不断也在完善的机械手技术的性能也在不断的提高，目前，手机械发展的方向主要有以下几个方面：
1.4.1.加大在热加工行业的应用
由于其高工作温度和工作环境，热工业是复杂的。该行业在生产过程中受到了挫折，然而，如果我们使用了机械手的技术，我们就能在这些环节中的锻造，焊接，热处理等加工中，实现一个非常好的有成效的操作，当然了随着工业现代化的进行很多机器人将投入使用。
1.4.2.提高机械手的工作性能
如今，市场的机械手性能优劣不一，价格不平等，服务质量直接影响生产的质量和效率。速度和稳定性是对于机械手性能的判定的重要指标。
1.4.3.发展新型组合式机械手
对于行业的长期发展：更好的发展和强大的机器人扩张是，更好的前景。然而，这种机器人的生产成本过高，从而使推广这种机器人是有限的。而特殊的机器人很便宜。然而，它的适用性比设备齐全的机器人的低得多。为了扩展机器人的应用领域并更好地发展，组合机械手将是一个很有前景的机器人[7]。组合的操纵器可以基本上根据工业的实际需要组合操纵器的基本部件以完成工业生产。
1.4.4.开发具有观感能力的智能机械手
在某些要依靠手动判断的情况下，例如事故，障碍和不断变化的情况，传统的机器人没有办法去代替人工。这样的话，我们必须对机械手发出高一级的需求，具有感官能力的智能机械手可以很好地解决这种情况。这种类型的机器人用于一些精确的操作方面，有着不错发展前景。

第二章 可编程控制器PLC
2.1 PLC简介
可编程逻辑控制器（PLC）在20世纪60年代被提出来取代继电器控制器。半个世纪之后，他们发展沉淀，SPS的范围不断扩大。与此同时，数字时代来临，信息技术的快速发展推动了各个行业去实现自动化。其强大的开关控制和逻辑控制使其在现代工业中的作用变得越来越重要。
PLC诞生于汽车行业的发展。在汽车工业的早期自动化过程中，继电器是一个在控制方面使用的器械。他有两个缺点，第一个是继电器的控制非常的复杂，如果他们有了故障，这将是件非常难受的事情，因为很难进行维护。第二个呢，就是因为他的效率不是很高，在汽车已经开始实现高度的自动化的过程中，最累的控制器已经于所匹配的汽车技术相脱节，她不在能够适应汽车行业发展需要，所以呢，我们就迎来了PLC技术的一个发展的高速时期。
PLC的计算能力很强。人们首先在PLC中编写逻辑控制程序。PLC连续地将特定电信号