1。3。2 论文内容的结构

本论文主要进行 MCGS 组态的设计和 PLC 程序的编写来完成小型搬运机械 手的设计和控制系统的，每章的主要内容如下：

第一章：绪论，首先用来介绍论文研究的目的和意义，更是凸显了本次毕业 设计的主题；然后则是机械手的发展历史和现状，揭示了本次研究的背景；最后 就是对本文主要章节内容的简介，使得内容更加直观。

第二章：机械手的控制系统方案设计及分析，先是介绍机械手的相关基础知 识，然后则是本次设计机械手的基本结构和运行方案，最后是对本次设计的分析 和总结。

第三章：运用 MCGS 组态软件进行的组态设计，对 MCGS 组态软件进行简 单的介绍，了解它的大体功能，然后对设计的内容进行阐述，最后是对这次组态 设计的感想和总结。

第四章：PLC 控制系统设计，首先是对西门子 S7-200 系列 PLC 的简介，然 后是设计方法和步骤的阐述，最后是本章小结。

第五章：系统测试与实现，先是组态软件的仿真运行，其次是 PLC 程序的 下载与调试，然后是 PLC 原理图的设计，最后则是本章小结。

第六章：总结与展望。

第二章 机械手的控制系统方案设计及分析

2。1 机械手控制系统的结构和分类

机械手是仿照人手的部分动作，按照设定好的轨道、程序和要求来实现抓取、 搬运的机械自动化控制装置。

2。1。1 机械手的结构

普遍意义上机械手的机械结构都是由机身、手臂和机械爪三个主要部分组成， 本文研究的主要是控制系统方面的结构，大概分为人机交互系统、控制系统、传 感系统（或者是传感器系统）和驱动系统等 4 个部分，主要控制流程如图 2-1 所 示：

（1） 人机交互系统

图 2-1 控制系统控制流程

本次设计添加了人机交互功能，即添加了触摸屏，通过对触摸屏的控制来实 现相应的操作，这使得操作更加简单和直观。它的作用是将完成的组态设计界面 通过触摸屏来展现，并且通过与 PLC 的连接来控制 PLC 的输出信号，以此来完 成操作。

（2） 控制系统

控制系统是根据编写的 PLC 程序和限位开关（光电传感器）反馈回来的信 号来控制搬运机械手去完成相应的操作。本次控制系统主要有 5 个输出，分别为 上升、下降、左移、右移和夹紧，当输出相应的信号之后会执行动作。控制运动 的形式主要分为点控制和轨迹控制，本次控制运动使用的是轨迹控制方式。

（3） 传感系统 传感系统是由传感器构成，主要用到的是接近传感器，即当机械手运行到相

应位置之后会产生一个信号，然后反馈给机械手系统，系统再控制机械手停止或

者执行下一步操作，传感器的应用使得系统的设计和执行变得更加简单和可靠， 是整个系统中非常重要的一个部分。

（4） 驱动系统 驱动系统的设计并不是本次研究的重点，主要是通过程序的运行使得 PLC

上的指示灯产生相应的变化，即可用证明它的输出是正确的。当然，也可以用电 机或者气缸来实现驱动，当运用伺服电机来驱动时只需要给它不同的脉冲信号， 即可以控制它的转速和方向。而气缸的控制则更加简单一些，只需要通过 PLC 来控制电磁阀，即可以实现气缸的动作。

2。1。2 机械手分类

我们对机械手的分类是根据它构成的三大部分来分[10]，即：

（1） 机械部分 机械部分的分类主要有基本组成结构和驱动源两部分，基本组成部分分为