机械手毕业设计总结精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的机械手毕业设计总结主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：机械手毕业设计总结范文

一、设计题目 用PLC对机械手搬物控制的电气控制设计

二、设计的目的

11）掌握机械手动作流程。

2）掌握电气控制元件的选择与计算方法。

3）掌握PLC选择与应用。

三、设计要求

两条传送带分别由电动机驱动，机械手有液压缸驱动上下左右旋转两个方向运动，液压系统是1000W电机。设计要求

1）机械手由原位下降抓物上升右转下降放物上升左旋原位结束。

2）用常用的电气元件控制。

3）有工作状态指示及照明。

4）有必要的电气保护和联锁。

四、完成的任务

要求说明详细，字迹工整，原理正确，元件选择有理。图纸规范，图形清晰，符号标准，线条均匀。

（1）设计与绘制电气控制原理图，元件安装布置图、接线图。

（2）毕业设计说明书（8000以上）

1）设计题目

2）控制原理说明设计方案论证

3）主要器件选择依据与计算

4）元件明细表

5）设计总结及改进意见

6）主要参考资料

五、 工厂电气控制技术 机械工业出版社 主编 方承远

工厂电气控制设备 机械工业出版社 主编 许廖

机床电气控制技术 机械工业出版社 主编 王炳实

可编程序控制器的应用技术 机械工业出版社 主编 王兆义

可编程序控制器的原理及程序设计 电子工业出版社 主编 崔亚军

前言

由于可编程序控制器具有可靠性高、通用性强、程序设计简单及便于安装调试等优点，它在工业控制的各个领域发挥着越来越重要的作用。社会对可编程序控制器技术人员的需长也越来越迫切。

可编程控制器的机型较多，但其基本结构和工作原理相同，基本指令、控制功能和编程方法类似。本设计书以是用最广泛的德国西门子可编程控制器为核心，主要介绍了可编程控制器的基础知识、基本结构、指令系统、程序设计、控制系统以及可编程序控制器在逻辑控制系统的模拟量控制系统中的应用等知识。本设计书结合了大量的图形，使设计一目了然。并给出了程序调试，最后给出了主要的流程图、梯形图、详细注释及助记符语言等。

本设计书参考了众多可编程序控制器教学用书，结合自己所掌握的知识，并由指导教师田林红老师的指导下完成。在此真诚的衷心的感谢田老师的指导帮助。

由于本人水平有限，错误和不妥之处再所难免，敬请各位老师及各位读者批评指正。

目 录

前言...................................................（）

摘要...................................................（1）

一、电器控制技术的发展状况.............................（3）

二、PLC的基本结构和工作原理...........................（3）

1、PLC的基本结构...................................（ ）

2、PLC的工作原理...................................（ ）

三、可编程控制器的特点及基本功能.......................（）

1、PLC的特点.......................................

2、PLC的基本功能...................................

四、PLC的应用领域和发展趋势...........................（3）

五、PLC应用中应注意的若干问题.........................（4）

六、机械手移动工件的控制系统

1、机械手移动工件控制系统的基本机构................（5）

2、机械手移动工件的控制要求与工作流程..............（6）

3、操作面板布置....................................（6）

4、控制系统构成....................................（6）

七、梯形图设计.........................................（6）

1、梯形图的整体设计................................（6）

2、各部分梯形图的设计..............................（8）

3、机械手的PLC控制梯形图..........................（8）

4、程序语言............................... ........（8）

八、总结... ...........................................（26）

）

附录...............................................

摘 要

在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气，增加了工人的劳动强度，甚至于危机生命。机械手就在这样诞生了,机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。机械手的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、气缸等机械器件组成；电气方面有步进电机、驱动模块、传感器、开关电源、电磁阀、等电子器件组成。该装置涵盖了可编程控制技术，位置控制技术、气动技术、检测技术等，是机电一体化的典型代表仪器之一。本文介绍的机械手是由PLC输出两路脉冲，分别驱动横轴、竖轴步进电机驱动器，控制机械手横轴和竖轴的精确定位，微动开关将位置信传给PLC主机；直流电机拖动手爪和底盘旋转，位置信号由旋转码盘和接近开关反馈给PLC主机；电磁阀控制气开阀的开关来控制机械手手爪的张合，从而实现机械手精确运动的功能。本课题拟开发的物料搬运机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，并可根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数。

关键字：

可编程控制器PLC；

机械手；

脉冲；

步进电机驱动器；

步进电机；

直流电机；

传感器；

限位开关；

电磁阀。

一、电气控制技术的发展状况

在现代工业中,为了实现各种生产工艺过程的要求,驱动生产机械的工作机构运动的电器机械装置称为电力动。在电力拖动中，电动机是生产机械的原动力。必须根据生产工艺的要求，通过各种控制电器，自动实现其启动、制动、反转及调速等控制，从而产生了电气自动控制技术。

20世纪20—30年代，人们采用继电器及接触器等元件控制电动机的运行，这种制动系统称为继电器—接触器控制系统。这类系统结构简单、价格低廉、维护方便，因此被广泛应用于各类机床和机械设备中。采用这种系统不但可以方便地实现生产过程自动化，而且还可以实现集中控制。目前，我国的大部分机床和其他机械设备仍旧采用继电器—接触器控制系统。由于该系统是固定接线形式，故在改变生产工艺时需要重新布线，控制的灵活性较差。另外，该系统采用有触点元件控制，动作频率低，触点易损坏，系统的可靠性差。

20世纪40年代，世界上出现了交磁放大机—电动机控制，这是一种闭环反馈系统，它利用输出量与给定量的偏差进行自动控制，其控制精度和快速性都有了提高。20世纪60年代出现了晶体管—晶闸管控制，到了70年展成为集成电路—晶闸管控制。由晶闸管供电的直流调速系统和交流调速系统不仅调速性能大为改善，而且减少了机电设备和占地面积，耗电少、效率高，已完全取代了交磁放大机—电动机系统。

在实际生产中，由于大量存在一些由开关量控制的简单程序控制过程,而实际生产工艺和流程又是经常变化的,因此需要一种能灵活改变程序的次新型控制器.于是,在20世纪60年代出现了一种能够根据生产需要方便的改变控制程序,而又比电子计算机结构简单、价格低廉的自动化装置—顺序控制.它是通过组合逻辑元件插接或编程来实现继电器—接触器控制线路功能的装置,能满足程序经常改变的控制要求,使控制系统具有较大的灵活性和通用性,但它使用的依然是硬件手段,装置体积大,功能也受到一定的限制.随着大规模集成电路和微处理技术的发展和应用,上述控制技术也发生了根本变化,在20世纪70年代出现了以微处理器为核心的、用软件手段来实现各种控制控制功能的新型工业控制器—可编程序控制器(PLC).它不仅充分利用了微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求,而且还照顾到了现场电气操作维护人员的技能和习惯,摒弃了微机常用的计算机程序语言的表达形式,独具风格地形成了一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构,使用户程序的编制清晰直观,方便易学,更容易调试和查错.它已经取代了继电器—接触器控制系统,被广泛应用于大规模的生产过程控制中,具有通用性强、程序可变、编程容易、可靠性高、使用维护方便等优点,故目前世界各国已将它作为一种标准化通用设备普遍应用于工业控制中.

电气控制技术是随着科学的不断发展、生产工艺的不断提高儿讯发展的。在控制方法上，它手动控制到自动控制；在控制功能上，它是从简单到复杂；在操纵上，它笨重到轻巧;在控制原理上,它从由单一的有触点接线的继电器—接触器控制系统,到以微处理器为中心的软件控制系统.随着新的控制理论和新型电器及电子元件的出现,电气控制技术还将不断得到发展.

二、 PLC的基本结构和工作原理

1、 PLC的基本结构

PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。根据结构形式的不同，PLC的基本结构分为整体式和模块式结构两类。

1）.整体式结构的PLC

整体式结构的PLC由中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）单元、电源电路和通信端口等组装在一起组成。

2）.模块式结构的PLC

模块式结构的PLC是将中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）单元、电源电路和通信端口等分别做成相应的模块，应用时将这些模块根据控制要求插在机架上，各模块间通过机架上的总线相互联系。

3）.PLC各组成部分介绍

（1）、中央处理器（CPU）

中央处理器（CPU）是PLC的核心部分，相当于PLC的“大脑”。它通过系统总线与用户存储器、输入/输出、通信端口等单元相连。通过制造厂家预制在系统存储器内部的系统程序完成各项任务。其主要功能是由编程器写入控制程序和数据到存储器、检验用户程序、从存储器上读取和执行程序，还可以进行PLC内部故障的诊断等。

（2）、存储器

根据存储器存储内容的不同，我们把存储器分为系统程序存储器、用户程序存储器和数据存储器。

系统程序存储器：用来存放系统软件的存储器。系统程序相当于计算机操作系统。是PLC厂家根据选用的CPU的指令来编写的，并固化到ROM里，用户不能修改其内容。

用户程序存储器：用来存放用户根据控制要求编制的程序。不同类型的PLC，其存储容量也不一样。

数据存储器：用以存放PLC运行中的各种数据的存储器。因为运行中数据不断变化，所以这种存储器必须可读写。

（3）、输入/输出（I/O）单元

输入/输出（I/O）单元是PLC与此同时外部设备连接的纽带。输入单元接收现场设备向PLC提供的开头量信号，经过处理后，变成CPU能够识别的信号。输出单元将CPU的信号经处理后来控制 外部设备的。

（4）、电源部分 （5）、通信端口

PLC的CPU模块上至少有一个通信端口。通过这个通信端口PLC可以直接和编程器或上位机相连。

（6）编程器

几乎每个PLC厂家都有自己的编程器。用户通过编程器来编写控制程序，并通过编程器接口将自己的控制程序输入到PLC。它还可以在线检测程序的运行情况。在出现故障时，通过编程器可以很方便的找出错误。

（7）特殊功能单元

主要包括模拟量输入/输出单元、远程I/O模块、通信模块、高速计数模块、中断输入模块和PID调解模块等。随着PLC的进一步发展，特殊功能单元的应用也越来越多。

2、PLC的工作原理

PLC的工作原理与继电器构成的控制装置一样，但是工作方式不太一样。继电器控制是并行方式，即如果输出或电，该线圈的触点立即动作。而PLC则不同，它采用循环扫描技术，只是该线圈通电或断电，并且必须当程序扫描到该线圈时，该线圈触点才会动作。也可以说，继电器控制装置是根据输入和逻辑控制结构就可以直接得到输出，而PLC控制则需要输入传送、执行程序、输出3个阶段才能完成控制过程。

PLC采用循环扫描技术可以分为3个阶段：输入阶段（将外部输入信号的状态传送到PLC）、执行程序阶段和输出阶段（将输出信号传送到外部设备）。

1)、输入阶段

在这个阶段中，PLC读取输入信号的状态和数据，并把它们存入相应的输入存储单元。

2)、执行程序阶段

在这个阶段中，PLC按照由上到下的次序逐步执行指令。从相应的输入存储单元读入输入信号的状态和数据，然后根据程序内部继电器、定时器、计数器数据寄存器的状态和数据进行逻辑运算，得到运算结果，并将这些结果存入相应的输出存储单元。这一阶段执行完后，进入输出阶段。在这个程序执行中，输入信号的状态和数据保持不变。

、输出阶段

在这个阶段中，PLC将相应的输出存储单元的运算结果传送到输出模块上，并通过输出模块向外部设备传送输出信号，开始控制外部设备。

三、 PLC的特点及基本功能

1、PLC的特点

1）、编程简单，易于掌握，PLC的设计者充分考虑到现场技术人员的技能和习惯，经常采用的是梯形图方式的编程语言，它与继电器控制原理图相似，具有直观，清晰、修改方便，易掌握等优点，即便未掌握专门计算机的人也能很快熟悉，因而受到了广大现场技术人员的欢迎。

2）、可靠性高，抗干扰能力 PLC是专为工业控制而设计的，由于采了一系列的措施，使之在恶劣的工业环境下仍能保证很高的可靠性，一般平均无故障时间可达到4-5万小时，远远超过以往电器控制系统和计算机控制系统。

3）、通用性能好，PLC品种多，档次高，同一以PLC可适用于不同的控制对象或同一对象的不同控制要求，同一档次，不同机型的功能也能方便地相互转换。

4）、功能强，PLC运用了计算机、电子技术和集成工艺的最新技术，在

硬件和软件两方面不断发展，使菘具备很强的信息处理能力，可进行逻辑、定时，计数和步进等控制，能完成A/D与D/A

5）、开发周期短 PLC在许多方面是以软件编程来取代硬件接线实现控制功能，大大减轻了繁重的安装接线工作，且编程简单，程序设计和高度修改也很方便安全，因此，大大缩短了PLC控制系统的开发周期。

6）、体积小，使用方便，由于PLC采用了半导体集成电路，其体积小，重量轻，结构紧凑，功耗低，是机电技术的理想控制器，PLC编程简单，自诊断能力强，能判断和显示自身故障，使操作人员检查判断故障方便迅速，而且接线少，维修时只需更换插入式模块，维护方便，修改程序和监视运行状态也容易。

2、PLC的基本功能

1）、逻辑控制 PLC具有逻辑运算功能，它设置有“与”、“或”、“非”等逻辑指令，能工巧匠够描述继电器触点的串联、并联、串并联等各种连接。因此它可以代替继电器进行组合逻辑与顺序逻辑控制。

2）、定时控制 PLC具有定时控制功能。它为用户提供了若干个定时器并设置了定时指令。定时值可由用户在编程时设定，并能在运行中被读出与修改，使用灵活，操作方便。

3）、计数控制 PLC还具有计数功能。它为用户提供了若干个计数器并设置了计数指令，计数值可由用户在编程时设定，并可在运行中被读出与修改，使用与操作都很灵活方便。

4）、步进控制 PLC能完成步进控制功能。步进控制是指在完成一道工序以后，再进行下一步工序，也就是顺序控制。PLC为用户提供了若干个移位寄存器，或者直接有步进指令，可用于步进控制，编程与使用很方便。

5）、A/D、D/A转换 有些PLC还具有“模数”转换（A/D）和“数模”（D/A），功能，能完成对模拟量的控制与调节。

6）、数据处理 有的PLC还具有数据处理能力，并具有并行运算指令，如两个数据并行传送、比较和逻辑运算，进行数据检索、比较、数制转换等操作。

7）、通信与联网 有些PLC采用了通信技术，可以进行远程I/O控制，多台PLC之间可以进行同位链接，计算机作为上机可对其命令并返回执行结果，这种采用一台计算机，多台PLC组成的颁式控制网络可完成圈套规模的复杂控制。

8）、监控控制 PLC具有较强的监控功能。在控制系统中，操作人员通过监控命令可以监视有关部分的运行状态，可以调整定时或计数设定值，因而高度、使用和维护都很方便。

四、PLC的应用领域和发展趋势

目前，PLC在国内已得到了广泛的应用。利用PLC最基本的逻辑运算、定时、记数等功能进行逻辑控制，可以取代传统的继电器控制系统，广泛用于机床、印刷机、装配生产线、电镀流水线及电梯的控制等。

较高档次的PLC具有位置控制模块，特别适用于机床控制。大、中型PLC具有多路模拟量输入输出和PID控制，可构成模拟量输入输出的闭环控制系统，用于过程控制。

随着计算机控制技术的发展，国外近几年兴起自动化网络系统，PLC与PLC之间，PLC与上位机之间连成网络，通过光缆传递信息，构成大型的多级分布式控制系统（集散控制系统）。PLC具有可靠性高、使用方便、编程简单、体积小、重量轻等特点。目前，全世界PLC生产厂家约200多家，生产300多个品种。作为控制装置，它在许多工业控制领域都得到了广泛的应用。随着微处理器技术的发展，PLC也得到了迅速的发展，其技术和产品日趋完善。

& nbsp;PLC的主要发展趋势主要表现在以下几个方面。

1、高速度、高I/O容量、功能强大

随着CPU处理速度的提高，PLC程序执行的速度也越来越快；在规模和超大规模集成电路的发展，相应地使I/O的容量也得到增加；智能模块的啬，使PLC能够实现的功能越来越多。

2、强大的PLC联网能力

随着人们对工业自动化的要求越来越高，人们已经不再满足对几个设备、几条生产线的PLC控制，而是要求实现对全工厂的自动化 ，所以提高PLC控制系统的网络功能成为PLC的发展趋势。以后人们不公能通过通信模块进行PLC与PLC、PLC与上位机之间的连接，还能通过拨号或者无线的方式使PLC联网。

3、编程软件多样化

PLC的梯形力语言、助记符语言和功能模块语言虽然使用方便，而且也能很好的实现控制要求，倡在处理一些高级功能（复杂运算、报表生成和打印等功能）时存在明显的不足，所以就要求高级语言（BASIC、C、FORTRAN等）、图形语言、汇编语言兼容。这样不公可以通过梯形图语言、助记符语言和功能 模块语言来编写程序，也可以通过高级语言来编程。

五、 PLC应用中应注意的若干问题

本节主要介绍PLC在应用过程中经常遇到的一些对PLC的某些输入信号的处理问题。

1、PLC输入信号抖动的消除

在实际应用中，有些开关输入信号在接通过程中，由于外界干扰会出现时通时断的“抖动”现象。这种现象在继电器系统中由于继电器的电磁惯性一般不会造成误动作，没什么影响。但在PLC应用系统中，PLC是不断扫描工作，扫描周期一般比继电器动作时间短得多，抖动信号很可能被PLC检测到，造成错误的结果。所以，必须对这些“抖动”进行处理，已保证系统正常工作。

2、两线式传感器输入的处理

如果PLC输入设备采用两线式传感器（如接近开关、光电开关等）时它们的漏电电流较大，可能会出现错误的输入信号。为了避免这种现象，可在输入端并联输入电阻R，

旁路电阻R的阻值由下式确定：

I（Um∕InUn）∕（R+Un∕In）∕≤UL

式子中，I为传感器的漏电流；Un、In分别是PLC的额定输入电压和额定电流；Um是PLC输入电压低电平的上限值。

3、 由晶体管提供输入信号的处理

如果PLC输入信号由晶体管提供，则要求晶体管的截止电阻应大于10千欧姆，导通电阻应小于800欧姆。

六、机械手移动工件的控制系统

1、机械手移动工件的基本机构

机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。机械手可以完成许多工作，如搬物、装配、切割、喷染等，应用非常广泛。应用PLC控制机械手实现各种规定的工序动作，可以简化控制线路，节省成本，提高劳动生产效率。

如图 [1] 所示，是一台工件传送机械手的动作示意图。

其作用是将工件从A位置传送到B位置。其上升、下降和左移、右移动作由双线圈的两位式电磁阀驱动气缸来控制完成，一旦电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动直到相对的线圈通电为止。另外夹紧、放松的动作由只有一个线圈的两位式电磁阀驱动的气缸控制完成，线圈通电，夹住工件，线圈断电，放松工件（若担心停电时的工件跌落，可选用通电时松开、断电时夹紧的夹具）。

图 [1]

2、机械手移动工件的控制要求与工作流程

机械手的全部动作由气官缸驱动，而气缸又有相应的电磁阀控制。其中，上升/下降和左移/右移分别由双线圈两位电磁阀控制。例如，当下降电磁阀通电时，机械手下降；下降电磁阀断电时，机械手下降停止。只有当上升电磁阀通电时，机械手才上升；当上升电磁阀断电时，机械手上升停止。同样，左移/右移分别由左移电磁阀和右移电磁阀控制。机械手的放松/夹紧由一个单线圈两位置电磁阀（称为夹紧电磁阀）控制。当该线圈通电时，机械手夹紧；当该线圈断电时，机械手放松。

当机械手右移到位并准备下降时，为了确保安全，必须右工作台无工件时才允许机械手下降。也就是说，若上一次搬运到右工作台上的工件尚未搬走时，机械手应自动停止下降，用光电开关进行无工件检测。

机械手的动作过程如图 [2] 所示。

图 [2]

从原点开始，按下起动按钮，下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时接通加紧电磁阀，机械手夹紧。夹紧后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通右移电磁阀，机械手右移。右移到位时，碰到右限位开关，右移电磁阀断电，右移停止。若此时右工作台上无工件，则光电开关接通，下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时夹紧电磁阀断电，机械手放松。放松后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止，同时接通左移电磁阀，机械手左移。左移到原点时，碰到左限位开关，左移电磁阀断电，左移停止。至此，机械手由原位下降抓物上升右转下降放物上升左旋原位结束。经过八步动作完成了一个周期的动作。

3、操作面板布置

如图 [3] 是可编程控制器控制盘面板布置图

  ; 图 [3]

机械手的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式。

手动操作：就是用按钮操作对机械手的每一步运动单独进行控制。例如，当选择上/下运动时，按下启动按钮，机械手下降；按下停止按钮，机械手上升。当选择左/右运动时，按下启动按钮，机械手右移。当选择夹紧/放松运动时，按下启动按钮，机械手夹紧；按下停止按钮，机械手放松。

自动操作方式又分为步进、单周期和连续操作方式。

步进操作：每按一次启动按钮，机械手完成一步动作后自动停止。

单周期操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手自动完成一个周期的动作后停止（如果在操作过程中按下停止按钮，机械手停在该工序上，再按下启动按钮，则又从该工序继续工作，最后停在原位）。

连续操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手的动作将自动地、连续地不断地周期性循环。在工作中若按一下停止按钮，则机械手将继续完成一个周期的动作后，回到原点自动停止。

4、控制系统构成

（1）控制系统图

机械手移动工件控制系统图如图 [4] 所示

图 [4]

（2）输入/输出端子地址分配

该机械手控制系统所采用的可编程控制器是由德国西门子公司生产的S7－200CPU214。如图 [5] 是可编程控制器输入输出端子地址分配图。

图 [5]

该机械手控制系统共使用了14个输入量，6个输出量。

七、梯形图设计

机械手的控制属于顺序控制，采用步进指令，根据说明机器工作状态转换的图形，进行程序设计。

1.梯形图的整体设计

根据机械手的工作方式情况，在选择“单步操作”时，应执行“单步操作”程序；在选择“自动”方式时，应执行“自动程序”，故梯形图的总体构成应如图 [6] 所示。其中，自动程序要在启动按钮按下时才执行。

图 [6]

2.各部分梯形图的设计

1）通用部分梯形图设计

（1）状态器的初始化：

初始状态器S600在手动方式下被置位、复位。当方式选择开关处于“返回原位”（X501接通）时，按下返回原位按钮（X505）时被置位；在“单步操作”（X500接通）时，S600复位。处于中间工步的状态器用手动动作复位操作，即在方式选择开关位于“单步操作”或“返回原位”时，中间状态器同步复位，故初始化梯形图如图 [7] 所示（如果状态器要在供电时从断电前条件开始继续工作，则不需要M71）。

图 [7]

（2）状态器转换启动：

若机械手工作在自动工作方式下，当初始状态器S600被置位后，按下起动按钮，辅助继电器M575工作，状态器的状态可以一步步向下传递，即可以进行转换。在执行“连续操作”程序时，转换启动继电器M575一直保持到停机按钮按下为止。另一方面，采用M100检查机器是否处于原位。当M575和M100都接通时，从初始状态器开始进行转换，其梯形图如图 [8] 所示。

图 [8]

（3）状态器转换禁止梯形图：

激活特殊辅助继电器M574，并用步进指令控制状态器转换时，状态器的自动转换就被禁止。

在“单周期”工作期间，按下停止按钮时，M574应被激励并自保持，操作停止在现行工步。当按下启动按钮时，从现行工序重新开始工作，M574应复位，即重新允许转换。

图 [9]

在“步进”工作方式时，M574应始终工作，此时，禁止任何状态转换。但每按下一次启动按钮时，M574断开一次，允许状态器转换一步。

在“手动”工作方式（单一操作，返回原位）情况下，禁止进行状态转换。在手动方式解除之后，按下启动按钮，则状态转换禁止解除，M574复位。

PLC在启动时，用初始化脉冲M71使M 574自保持，以此禁止状态转换。直到按下启动按钮。状态器转换禁止体形图如图 [9] 所示。

通过对图 [8]、图 [9] 分析可得出：在执行“单步操作”和“返回原位”程序时，M575一直不能被接通，而M574长期被接通（按下启动按钮时除外）；执行“步进”程序时，每按一次启动按钮，M574断开一次，M575接通一次，状态器转换一次；在执行“单周期操作”程序时，按下启动按钮，M574断开，M575接通，状态器的状态可一步一步向下转换，直至按下停止按钮时，M574自锁，状态器的状态转换被禁止，操作停止现行工序（再次按下启动按钮时从现行工序开始工作）；在执行“连续操作：程序时，M575一直接通到按下停止按钮，此时M574一直不能接通。

2）单步操作梯形图 ：

图 [10]

3）返回原位梯形图 ：

在“返回原位”状态下，“夹紧”与“下降”动作应被停止，上限位未动作时应进行“上升”；上限位动作时，“右行”动作应停止，并左行至左限位位置。返回原位梯形图如图 [11] 所示。

图 [11]

4）“自动”状态流程图 ：

如图 [12] 所示

图 [12]

图 [12] 表示了机械手自动工作时执行各工步的情况。表明了各工步的实现以及各工步的转换条件。在第一次下降工步中，下降电磁阀Y430接通。自下限位置时，X401接通，转化为“夹持”过程。在夹持工步中，夹持电磁阀Y731置位，同时驱动T450。T450接通后，转化为第一次上升。此后执行类似的操作，完成由初始条件到下一个初始条件的一系列操作。在夹持输出Y431置位后，保持夹持，直到夹持输出复位松开。如上所述一步一步按顺序驱动各个负载动作，称为顺序控制或过程步进型控制。这种控制过程用继电器符号程序很难实现程序设计。

用状态器替代自动工作流程图中的各个工步，可得到图 [13] 所示的功能表图。初始状态在图中用双线框表示。

图 [13]

根据图 [13] 的功能表图，可设计出自动操作时的梯形图，

如图 [14]所示。

图 [14]

3.绘制机械手PLC控制梯形图 &n bsp; 图 [15-1]

该机械手在自动工作时，应先将其工作方式选择开关放在“返回原位”，并按下返回原位按钮，对状态器进行置位，然后再将工作方式选择开关放至自动工作方式下。若自动工作状态解除，则应将工作方式选择开关放至“单步操作”位置 。

4、程序语言：

0 LD X501 30 AND X503

1 AND X505 31 OR X502

2 S S600 32 OR X500

3 LD X500 33 OR X501

4 R S600 34 OR M71

5 LD X500 35 OR M574

6 OR X501 36 ANI M101

7 OR &nbs 陈立定、吴玉香、苏开才 编

7.《电器及PLC控制技术》 机械工业出版社 主编 黄净

8.《机床电器与PLC 》 西安电子科技大学出版社 主编 李伟

9.《PLC应用开发技术与工程实践》 人民邮电出版社 求是科技

10.《PLC实验实训指导书》 河南工业职业技术学院 主编 路剑

11.《可编程控制器的原理与应用》 北京希望电子出版社 主编 史增芳

附录：

表1 数字量输入地址定义

地 址 符 号 定 义 备 注

I0.0 启动按钮

I0.1 下限位 下限位开关

I0.2 上限位 上限位开关

I0.3 右限位 右限位开关

I0.4 左限位 左限位开关

I0.5 无工件检测 无工件检测开关

I0.6 停止按钮

I0.7 单操作 单步方式开关

I1.0 步进操作 步进方式开关

I1.1 单周期操作 单周期方式开关 I1.3 左与右

I1.4 上与下

I1.5 夹与松

表2 数字量输出地址定义

地址 符 号 定 义 备 注

Q0.0 下降电磁阀 下降电磁阀线圈

Q0.2 夹紧电磁阀 松开/夹紧线圈

Q0.1 上升电磁阀 上升电磁阀线圈

Q0.3 右行电磁阀 右行电磁阀线圈

第2篇：机械手毕业设计总结范文

关键词 创新型人才培养 机械工程 实践教学

中图分类号：G642 文献标识码：A

1 教学理念与改革思路

作为教育部和中国工程院共同实施的卓越工程师教育培养计划项目的首批十所高校之一，天津大学非常重视实践教学环节，重视国家级实验教学示范中心的建设。2004年，天津大学投资3300万元建成15000㎡的实践教学大楼，将原来分散的实习中心和各基础实验室以及专业实验室集中在一起，成立了机械工程实践教学中心。

天津大学机械工程实践教学中心围绕国家级实验教学中心的建设目标，明确了长期建设发展方向：

（1）围绕学校人才培养目标“培养理论基础厚、专业口径宽、实践能力强、综合素质高，具有社会责任感、国际视野和创新精神的高层次人才”进行中心的规划和建设。

（2）深化工程实践教育改革，树立以学生为主体，教师为主导，知识、能力和素质协调发展的教育理念；提升认知、动手、创新三个能力和整体综合素质的培养。

（3）构建工程实践教育体系，将实践教学活动贯穿于现代工程教育的各个环节，用科研成果带动系列课程和教学实践环节创新。

（4）整合优化资源配置，与机械工程学科发展紧密结合，统筹规划实验室建设，以学科科研成果提升本科生实验教学水平。

2 教学体系与教学内容

2.1 建立与理论教学有机结合，以能力培养为核心，分层次的实验教学体系

配合工程实践教育改革，中心建立层次化、模块化实践教学体系。将实践教学内容划分为基础型实践教学、综合设计型实践教学和研究创新型实验教学三个层次。形成了包括实习、实验、课程设计、毕业设计、课内外科技创新活动等主要教学环节，贯穿于本科教育人才培养全过程的综合工程实践教育的新体系。

（1）基础型实践教学：面向本科低年级学生，培养基本的工程实践能力。学生根据实验指导书的要求，在教师指导下，按照既定方法和仪器条件，完成全部实验过程，以深化课堂理论教学，培养学生基本实验能力。

（2）综合设计型实验教学：面向机械类和近机类学生，培养综合应用知识能力和一定的系统集成能力。学生经过一个阶段理论课和实验课的学习，综合运用所学知识和技能，完成一定的实验内容。可以在一门课程的一个小循环之后安排综合实验，或在几门课程之后安排较大规模的、较长时间的综合实验，在教师指导下，采用集设计与制作为一体的开放式教学模式进行，主要目标在于培养学生理论联系实际和综合设计与实验能力。

（3）研究创新型实验教学：面向机械类高年级学生。学生根据实验题目，运用所学知识，开展创造性思维，确定实验方案。独立操作完成实验，并进行综合分析。培养学生的独立思考（科学研究）能力、组织能力、实验能力和创新能力。

以我校黄田教授科研成果——Diamond 高速并联机械手为载体，以其技术创新过程为典型案例，将设计、制造和控制三大系列课程的主要内容贯穿于机电产品的研究、创新与开发流程中，是以培养学生综合应用知识能力和系统集成能力，进一步提高学生的工程设计能力、工程实践能力和科技创新能力。并联机械手实验室面积120平方米，可同时容纳一个班学生开展实验。实验贯穿了包括概念设计、运动学/刚性动力学分析、结构设计、三维造型与运动仿真，工艺设计、数控编程、零件加工、装配，机械手离线编程、控制系统搭建、程序网络传输、运动控制等内容系列课程的堂上案例教学和实验教学；使用同一载体，开设创新型综合实验，构建可重构的模组散件和控制系统。该实验是以科研成果为引导的研究创新性教学——Research lead teaching，并实现了实验教学的国际交流。这种基于“1+X”模式的教学改革与实践，获2009年第六届高等教育天津市级教学成果一等奖。

基础型实验 28个，占54.9%；综合设计型实验20个，占39.2 %；研究创新型实验3个，占5.9%。综合设计型实验和研究创新型实验占总实验的45.1%。更新实验占总实验的15.7%。

2.2 教学内容注重传统与现代的结合，与科研、工程和社会应用实践密切联系，融入科技创新和实验教学改革成果，实验项目不断更新

在实验内容建设方面，着重开展以下三方面的工作：

（1）规范基础实验教学内容。对于传统的基础实验，进行规范化管理，更新实验手段，修订实验教程，完善实验内容，提高教学效果。

（2）加强数控等新设备、新材料、新工艺等实践教学内容。利用世行贷款、天南大共建、“985”项目等建设经费，采购一批数控车床、数控铣床、电火花加工等设备，加强数控技术实践教学内容。

（3）采购快速原型、教学机器人、MPS模块化制造系统、激光焊机、三坐标测量机等设备和仪器，用于实践教学，筹建了金相实验室和熔模铸造实验室，丰富了教学内容。

3 教学方法与教学手段

（1）实验教学实施过程中，不断引入现代技术，采用多媒体等教学手段，融合计算机辅助设计及制造等多种方式辅助实验教学。例如：通过多媒体资料作为实习、实训的辅助教学手段，扩充学生对机械加工全面知识的认识，开阔视野。在线切割实习环节，利用CAD、CAM软件辅助教学，使学生对现代加工流程有直观的认识与了解。

在实验教学方案的设计中，中心注重启迪学生思维，注重培养创新意识。通过开放实验室建设和创新实验的开发、开辟校外实践教学基地，组织大学生工程训练综合能力竞赛、全国大学生机械产品数字化设计大赛、机械产品创新设计大赛等科技竞赛活动，有效地培养学生的创新意识和工程实践能力。

（2）建立适应学生能力培养、鼓励探索的多元实验考核方法和实验教学模式。中心采用命题实验、自选实验、开放实验等多种方法，逐步形成以学生为中心的自主式、合作式、研究式实验教学模式。所有试验全部为学生亲自动手完成，培养学生的创新、实践能力。不同实践教学模块采用不同的考试制度和考试方法。对于独立设课的综合性、研究型、开放式实验，重点考核学生的完成项目的思路、质量、工作态度、团队合作精神和研究创新能力，并为此制定了详细的评分标准，其中包括实验操作、实验报告和实验总结等内容。改革考试制度和考核方法让学生真正体会到：考试是手段，真正学到本事才是目的。

中心鼓励学生自主设计实验和多人共同设计大型实验。例如：机器人创意设计及三维实体构型创新实验旨在锻炼学生自主创新能力以及熟练使用三维实体绘图软件的能力；实验要求学生分组进行，在具备一定的知识背景后，融入创新理念和方法，鼓励学生从生活中观察、讨论、研究并确定每组各自的机器人方案，完成从概念设计、功能设计到产品构型设计的过程。在成果展示阶段，本组对各自机器人的名称、功能、用途和传动机构的特点等做详细介绍，同学们自由提问与当堂解答的方式调动了课堂气氛，最终成绩为各组互评和教师打分相结合。为学生在机械原理与机械设计等后续课程的学习中奠定基础。

4 教学效果与成果

中心以现有机械设计实验室为依托，以机械设计模型室为主要基地，建立贯穿于大学生认知实验、课程实验、课程设计，以及课外科技创新活动的综合性开放实验室硬件环境。中心建立了面向学生课外开放的实验室，建立创新设计实践教学平台，成立大学生创新活动俱乐部。“大学生创新活动俱乐部”的功能是学生与教师、学生与企业之间沟通的平台，是实验教学的一个辅助机构。俱乐部强调成功是一种财富，失败同样是一种财富，重在实践；强调各类创新活动，但并不以大赛获奖为目标；强调跨专业的团队合作和知识的融合。组织不同年级、不同专业的学生参与创新实践活动。建立了多个学生实践活动基地，例如：“天津金轮自行车集团有限公司”、 “天津福源世纪生物质能源技术”、 “天津东义镁制品股份有限公司”、 “天津赛象科技股份有限公司”。学生们在参加创新实验活动的过程中，通过深入“天津福源世纪生物质能源技术”活动基地，参加了节能减排大赛并获奖。

第3篇：机械手毕业设计总结范文

【关键词】电气控制 PLC技术 教学改革 实践

前言

电气控制与PLC技术已广泛应用于工业、农业及其它产业实现自动化、信息化、远程化及智能化领域中。《电气控制与PLC》是现代控制设备中应用最广泛、实用性最强、企业最急需的专业课程之一。它是一门集理论性、实践性很强的课程。《电气控制与PLC技术》要求学生掌握电气设备运行、维护、安装及调试等方面的理论知识和应用能力。对于电气工程与自动化专业、机电一体化专业、农业电气及其自动化和农业机械制造专业的毕业生来说，就业前景广阔。但是以前缺少对实践技能和职业能力的培养，表明《电气控制与PLC技术》系列课程的教学设计不完善，授课内容不能满足各专业学生的需要。同时，为了确保教学效果，各学校建设了PLC实训室，但是因没有设施较为齐全的实验室，在实际的教学中很难收到应有的教学效果。为此，笔者根据几年来对该课程教学的实践与探索，在逐一分析这些教学问题的基础上，总结出在《电气控制与PLC技术》系列课程方面积累的经验，以供大家参考。

一、整合课程教学内容，注重技术能力培养

通过市场调研分析得知，《电气控制与PLC》课程在实践中所需要的能力是：电气控制操作能力、PLC基本原理及应用能力、编程能力、功能指令应用能力与维护能力。按照这些能力培养的需要，重新构建实践教学内容体系，即将实践教学比重提高到70%，为以后从事现代设备的使用与维修等方面工作奠定良好基础。因此，在课程内容教学安排上，要注重相关课程（如电工技术、电机控制、单片机控制技术等）在该课程中的应用，采用循序渐进的方式，在内容上从电气控制主回路到控制回路、从局部电路到整体电路、从原理应用到工艺安装，使学生由易到难学习，逐步掌握现代设备电气控制原理分析和故障诊断方法。

经过大量的调查研究，结合电气工程与自动化专业、机电一体化专业、农业电气及其自动化和农业机械制造专业的特点，将《电气控制技术》与《PLC技术》整合为《电气控制与PLC技术》课程。在课程教学中，通过一体化教学、案例教学等教学形式，修订了各专业的教学大纲，调整并优化了适合各专业需要的教学内容和教材，并且对教学内容安排、教学方法等进行了精心组织和安排。根据课程特点和教学大纲要求，明确了各章节的重点和难点知识，选出学生应重点，并且在教学过程中，合理使用多媒体教学，这样既调动了学生学习的积极性，又便于更好的理解知识。

二、为提高教学效果开发出配套的多媒体课件

对于各种类型的电器元件的工作原理和功能、常用的继电器电路、PLC的组成、PLC的工作原理以及种类繁多的各种功能指令的应用等重、难点，以往用板书的形式教学，效果往往不是很理想。对于这种情况，本人结合实际案例，以训练学生的实践技能能力为目标，并结合当前电气控制与PLC的发展现状，充实该课程的设置内容，使学生能更好的得到的训练。并亲自制作了与教材配套的多媒体课件，利用现代信息技术，如：Flas、影像和声音等，使课程内容形象生动。

三、采取多种教学方法

在《电气控制与PLC》课程教学过程中可以采用项目教学法或任务驱动教学法。这种学习方法是使学生的学习围绕完成一个具体任务进行，这个具体任务将教学内容融合在一起，把理论与实践有机地结合。这一教学方法始终把学生作为学习的主体，以任务作为驱动，让学生通过自己的操作，把书上死的理论变成活的应用，教师的引导、点拨更多的是把知识加以引申，使学生能够触类旁通，点面结合、以点带面、以旧带新。教师引导学生由简到繁、由易到难、循序渐进地完成一系列“任务”，从而使学生获得清晰的思路，能够把握知识的脉络。

四、加强实践教学环节

《电气控制与PLC技术》是一门实践性很强的专业技术课。该课程的设置包括理论教学、实验环节和课程设计环节教学。为了更好的体现课程内容，开设高质量的实验课，达到实践的目的和效果，在评价方法中，将实验过程中的进行情况、解决问题的能力及实验成绩纳入整个实验的最终成绩中，这样可以不断提高学生的学习主动性和自我解决实际问题的能力。同时，利用现有的设备开发新型的实验。另外，鼓励学生走进创新实验室，培养学生的创新能力。在这方面可以开展以下活动：

（一）自主开发多种PLC控制对象的控制装置。

其一，通过各种方法收集了一些废弃不用的挖掘机、遥控车等玩具做为学生实训的控制对象。另一方面，开发了面向工程应用的多种PLC控制对象（交通灯、电梯和液体混合）的控制装置。通过一段时间的实践，这些控制装置可以适用于4个层次（课程实验、课程设计、设计创新和毕业设计）不同专业（电气工程及其自动化、农业电气化与自动化、机械制造及其自动化、农业机械制造及信息控制）的实践教学体系，这些装置发挥了重要作用，继续完善并用于PLC的实践教学。

（二）利用现成的教学模型进行二次开发。

先期建立的PLC实验室，购置了一些先进的教学模型，如机械手控制模型、立体仓储模型、四层电梯模型、八层变频调速电梯模型、挖掘机控制模型、吊车模型等，这些模型都是单机PLC控制，从最近几年的应用来看，利用情况不是很好，并且年年用，最后学生都失去了兴趣。鉴于这种现状，为了充分利用这些价值不菲的教学模型，研发了现代化物流仓储控制系统、基于现场总线的PLC实训实验室。这些二次开发的新的教学装置与企业现场的实际控制接近，成本低，学生兴趣高，课堂教学效果好，。

（三）基于组态技术的PLC实训仿真系统开发。

PLC的控制对象可以是实物模型，但它成本高、种类少，也可以是模拟演示的PLC实验箱，相对成本较低，不过，观察不直观。利用组态软件在计算机屏幕上模拟PLC的控制对象可以弥补上述不足，并且成本低、免维护、灵活多样、形象直观、丰富学生的实训课内容，增强PLC实训课的教学效果。到目前为止，利用“组态王”已经开发了自动售货机、八层电梯、交通灯、霓虹灯等仿真对象，并且这些组态实训仿真对象已经用于PLC各个实训环节，在实训过程中，学生的参与性增强了，提高了教学质量。

（四）建立开放式实验室。

在老师的指导下让感兴趣的学生选择实验项目，进行实验，能够使学生的创新能力得到提高。在实验教学资源的利用，实验教学质量的提高，学生实践能力的培养，以及学生实验时间和空间的调节等方面不同程度地起到了积极的作用。在实验室的开放过程中发现，通过开放实验项目的实施，使学生的动手能量和创新能力得到了明显的提高，并让学生在实验项目的进行中体会了科研的乐趣。

（五）通过补充新知识满足学生技能需求。

现在就业形式很严峻，学生为了更具有竞争力，把考证当作必需，为此，扩充知识，使得他们能顺利拿到技能证书，为就业提供更强的自信心和竞争力。PLC实验室建成以来，学生反映普遍良好，对提高不同专业的教学质量有重要的意义。当然，实验室还存在着不足，有待于进一步的改善与发展。准备在扩展实验项目实验器材上增加PLC的品牌和型号这两个方面，使PLC实验室更上一层楼。