上料機械手畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本課題是為普通車床配套而設(shè)計的上料機械手。工業(yè)機械手是工業(yè)生產(chǎn)的必然產(chǎn)物，它是一種模仿人體上肢的部分功能，按照預(yù)定要求輸送工件或握持工具進(jìn)行操作的自動化技術(shù)設(shè)備，對實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化，推動工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展起著重要作用。因而具有強大的生命力受到人們的廣泛重視和歡迎。實踐證明，工業(yè)機械手可以代替人手的繁重勞動，顯著減輕工人的

2、勞動強度，改善勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率和自動化水平。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的笨重工件的搬運和長期頻繁、單調(diào)的操作，采用機械手是有效的。此外，它能在高溫、低溫、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染環(huán)境條件下進(jìn)行操作，更顯示其優(yōu)越性，有著廣闊的發(fā)展前途。本課題通過應(yīng)用AutoCAD技術(shù)對機械手進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和液壓傳動原理設(shè)計，運用solidworks技術(shù)對上料機械手進(jìn)行三維實體造型，并進(jìn)行了運動仿真，使其能將基本的運動更具體的展現(xiàn)在人們面前。它能實

3、行自動上料運動；在安裝工件時，將工件送入卡盤中的夾緊運動等。上料機械手的運動速度是按著滿足生產(chǎn)率的要求來設(shè)定。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】機械手 可編程序控制器(PLC) 技能特性</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This issue is for the general design

4、of the lathe and supporting material on the manipulator.Industrial machinery hand is the inevitable product of industrial production, it is a copy of the upper part of the human body functions, in accordance with a prede

5、termined transfer request or the workpiece hold the tools to operate the equipment automation technology, to achieve industrial production automation, the promotion of industrial production of the further development pla

6、ys an important role in</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要………………………………………………………………</p><p>　　第一章緒論……………………………………………………</p><p>　　1．1設(shè)計的目的和意義………………………………</p>

7、<p>　　1．2設(shè)計項目發(fā)展情況………………………………</p><p>　　1．3設(shè)計原理…………………………………………</p><p>　　第二章各控制設(shè)備的控制方式及控制要求…………</p><p>　　2．1機械手的機能與特性……………………………</p><p>　　2．2軀干和傳動系統(tǒng)…………………………………&

8、lt;/p><p>　　2．3控制按鈕…………………………………………</p><p>　　2．4電磁式繼電器……………………………………</p><p>　　第三章控制流程 ……………·……………………………</p><p>　　3．1控制流程……………………………………………</p><p>　　3．2機械手

9、現(xiàn)場器件與PLc內(nèi)部繼電器對照表………</p><p>　　3．3PLc與現(xiàn)場器件連接圖……………………………</p><p>　　第四章PLc控制系統(tǒng)的設(shè)計 ………………………………</p><p>　　4．1PLc機型選擇………………………………………</p><p>　　4．2控制系統(tǒng)硬件設(shè)計…………………………………</p>

10、;<p>　　4．3控制系統(tǒng)軟件設(shè)計…………………………………</p><p>　　第五章設(shè)計小結(jié)……………………………………………</p><p>　　致射……………………………………………………………</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………</p><p><b>　　第

11、一章 緒論</b></p><p>　　1．1、設(shè)計的目的和意義．</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生完成本專業(yè)教學(xué)計劃的最后一個極為重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是使學(xué)生綜合運用所學(xué)過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題而進(jìn)行的一次基本訓(xùn)練。這對學(xué)生即將從事的相關(guān)技術(shù)工作和未來事業(yè)的開拓都具有一定意義。其主要目的：</p><p>

12、　　(1)、 培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問題的獨立工作能力，拓寬和深化學(xué)生的知識。、</p><p>　　(2)、培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想，設(shè)計構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設(shè)計的一般程序規(guī)范和方法。</p><p>　　(3)、培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想和使用技術(shù)資料、國家標(biāo)準(zhǔn)等手冊、圖冊工具書進(jìn)行設(shè)計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件等方面的工作能力。</p>&l

13、t;p>　　(4)、培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向工人和技術(shù)人員學(xué)習(xí)的基本工作態(tài)度，工作作風(fēng)和工作方法。</p><p>　　在發(fā)達(dá)國家，機械手已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、國防、科技、生活等各個領(lǐng)域。產(chǎn)業(yè)部門應(yīng)用最多的當(dāng)推汽車工業(yè)和電子工業(yè)，在金屬加工、塑料成型、機械制造等行業(yè)也有普遍應(yīng)用，并逐漸向纖維加工業(yè)、食品工業(yè)、家用產(chǎn)品制造等行業(yè)發(fā)展。在工業(yè)生產(chǎn)和其它應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高

14、溫，腐蝕，有毒氣體以及人的有限體能等種種劣勢的限制，工作效率很低。自從機械手問世以來，相應(yīng)的各種難題應(yīng)刃而解。機械手由耐高溫，防腐蝕的材料制成，工作效率極高，而且不受體能的限制，非常方便。</p><p>　　機械手是一種能模擬人的手臂的部分動作，按預(yù)定的程序、軌跡及其它要求，實現(xiàn)抓取、搬運工件或操縱工具的自動化裝置；而可編程控制器(P L c)由于其具有的高可靠性、編程方便、易于使用和修改，易于擴展和維護(hù)，環(huán)境

15、要求低、體積小巧，安裝調(diào)試方便，在工業(yè)控制中有著廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　1．2、設(shè)計項目發(fā)展情況</p><p>　　我國機械手的研究和應(yīng)用起步較晚，但是隨著國內(nèi)外機械手的快速發(fā)展、社會需求的增大和技術(shù)的進(jìn)步，裝配機械手得到了迅速的發(fā)展，多品種、少批量生產(chǎn)方式和為提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率的生產(chǎn)工藝需求，是推動裝配機械手發(fā)展的直接動力。PLc是可編程序控制器的簡稱，于60年代末期在美

16、國首先出現(xiàn)，目的是用來取代繼電器，執(zhí)行邏輯、計時、計數(shù)等順序控制功能，建立柔性程序控制系統(tǒng)。經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，PLc己十分成熟與完善。當(dāng)前的中國，隨著生產(chǎn)力的迅猛發(fā)展，工業(yè)發(fā)展的步伐越來越快在各行業(yè)各領(lǐng)域，對自動化程度的要求也愈來愈高．了更好地適應(yīng)這種情況，科學(xué)技術(shù)必須被廣泛地應(yīng)用在實際生產(chǎn)中，而PLc以其自身的優(yōu)勢，在自動化領(lǐng)域內(nèi)扮演著重要的角色，不容忽視!</p><p>　　PLc它也是一種數(shù)字運算操作的

17、電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計．它采用可編程續(xù)的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種機械或生產(chǎn)過程．PLc技術(shù)近年來發(fā)展很快，并逐漸取代繼電器?？鏸’具有通用性強，使用方便，適應(yīng)面廣，可靠性高，抗干擾能力強，編程簡單等特點，弛t：在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位。總之，為了準(zhǔn)確地掌握PLc</p><p>　　的基本知識和基本應(yīng)用，在畢業(yè)

18、設(shè)計中，我選擇了該題目。</p><p><b>　　1．3、設(shè)計原理</b></p><p>　　機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)．驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)構(gòu)成．。機械手的執(zhí)行機構(gòu)又包括手部、手臂和軀干。手部安裝在最前端，任務(wù)是來準(zhǔn)確的抓取工件，當(dāng)然一說到手一定是與人的相似，所以必須具備手指，而且應(yīng)具有與人手相似的動作或能代替人完成一系列的動作，以此來達(dá)到目的。手臂的作用是用來輔助手

19、部準(zhǔn)確的抓住工件并能夠轉(zhuǎn)移到所需要的位置，機械手的運動有兩種：一個是上下直線運動，另一個是左右直線運動。因此其必須安裝有液壓缸、電液脈沖馬達(dá)、電磁閥等作為其執(zhí)行機構(gòu)的動力部分或輔助系統(tǒng)。驅(qū)動機構(gòu)主要有四種：液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、電氣驅(qū)動和機械驅(qū)動。其主要以電氣和氣壓驅(qū)動為主，只有少量的運用液壓和機械驅(qū)動。</p><p>　　液壓驅(qū)動主要是驅(qū)動大體積的重型工業(yè)設(shè)備如：鍋爐等。它的優(yōu)點是壓力高、體積小、力量大動作平穩(wěn)

20、。缺點是結(jié)構(gòu)繁瑣．成本高．而且需要配備壓力源。氣壓驅(qū)動的元件是氣壓缸、氣壓馬達(dá)等。一般采用4—6個大氣壓．也有一些更大的．具體要根據(jù)實際情況來定，雖然它的力量比較小、體積比較重，但是出于廉價，而且不影響動作。所以我們的手部采用此種驅(qū)動。</p><p>　　電氣驅(qū)動時，直線運動可以采用電動機帶動絲杠、螺母機構(gòu)。我們通用的機械手則考慮到用步進(jìn)電動機、直或交流司服電機、和變速箱等電氣驅(qū)動有動力源簡單、維護(hù)和使用比較方

21、便。驅(qū)動機構(gòu)采用一種形式的動力，力量比較大。所以本設(shè)計用該種驅(qū)動形式。蕞且是電磁閥驅(qū)動氣壓缸的形式。</p><p>　　機械手的控制要素主要包括工作的順序、能提起多大的重量、運動的時間、到達(dá)的位置等。具體還要加上點控和連續(xù)控制。</p><p>　　控制系統(tǒng)可根據(jù)動作的要求設(shè)計數(shù)字順序。它首先要編制程序加以存儲，然后在根據(jù)規(guī)定的程序，控制機械手的運動工作。為了使其程序簡單、修改容易等優(yōu)點

22、，本設(shè)計采用PLC控制系統(tǒng)來完成操作。</p><p>　　第二章 各電器設(shè)備的控制方式及控制要求</p><p>　　2．1、機械手的機能和特性</p><p>　　機械手最顯著的特點有以下幾個：</p><p><b>　　(1)可編程</b></p><p>　　生產(chǎn)自動化的進(jìn)一步發(fā)展是柔

23、性自動化。機械手可隨其工作環(huán)境變化的需要再編程，因此它在小批量多品種具有均衡高效率的柔性制造過程中能發(fā)揮很好的功用，是柔性制造系統(tǒng)(FMS)中的一個重要組成部分。</p><p><b>　　(2)擬人化</b></p><p>　　機械手在機械結(jié)構(gòu)上有類似人的小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有電腦。此外，智能化機械手還有許多類似人類的“生物傳感器”，如接觸傳感器、力

24、傳感器、負(fù)載傳感器等．傳感器提高了機器手對周圍環(huán)境的白適應(yīng)能力。</p><p><b>　　(3)通用性</b></p><p>　　除了專門設(shè)計的專用機器手外，一般機械手在執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)時具有較好的通用性。比如，更換機械手手部末端操作器(手爪、工具等)便可執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)。</p><p><b>　　(4)機電一體化<

25、;/b></p><p>　　機械手技術(shù)涉及的學(xué)科相當(dāng)廣泛，但是歸納起來是機械學(xué)和微電子技術(shù)的應(yīng)用，特別是計算機技術(shù)的應(yīng)用密切相關(guān)。因此，機械手技術(shù)的發(fā)展必將帶動其它技術(shù)的發(fā)展，機械手技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平也可以從一個方面驗證一個國家科學(xué)技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和水平。</p><p><b>　　2．2機械手的分類</b></p><p>　

26、　目前世界各國對處于發(fā)展階段的機械手還沒有統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，大致有以下幾種分類方法。</p><p><b>　　1．按使用范圍分類</b></p><p>　　(1)固定程序的專用機械手通常根據(jù)主機的特定要求設(shè)計成固定程序(或</p><p>　　簡單的可變程序)。這種機械手多為氣動或液動。</p><p>　　氣壓傳動

27、機械手是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。其主要特點是：介質(zhì)李源極為方便，輸出力小，氣動動作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。氣動技術(shù)有以下優(yōu)點：</p><p>　　(1)介質(zhì)提取和處理方便。氣壓傳動工作壓力較低，工作

28、介質(zhì)提取容易，而后排入大氣，處理方便，一般不需設(shè)置回收管道和容器：介質(zhì)清潔，管道不易堵存在介質(zhì)變質(zhì)及補充的問題．</p><p>　　(2)阻力損失和泄漏較小，在壓縮空氣的輸送過程中，阻力損失較小(一般不卜澆塞僅為油路的干分之一)，空氣便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送。外泄漏不會像液壓傳動那樣，造成壓力明顯降低和嚴(yán)重污染。</p><p>　　(3)動作迅速，反應(yīng)靈敏。氣動系統(tǒng)一般只需要0．02s

29、—O．3s即可建立起所需的壓力和速度。氣動系統(tǒng)也能實現(xiàn)過載保護(hù)，便于自動控制。</p><p>　　(4)能源可儲存。壓縮空氣可存貯在儲氣罐中，因此，發(fā)生突然斷電等情況時，機器及其工藝流程不致突然中斷。</p><p>　　(5)工作環(huán)境適應(yīng)性好。在易燃、易爆、多塵埃、強磁、強</p><p>　　輻射、振動等惡劣環(huán)境中，氣壓傳動與控制系統(tǒng)比機械、電器及液壓系統(tǒng)優(yōu)越

30、，而且不會因溫度變化影響傳動及控制性能。 </p><p>　　(6)成本低廉。由于氣動系統(tǒng)工作壓力較低，因此降低了氣動元、輔件的材質(zhì)和加工精度要求，制造容易，成本較低。傳統(tǒng)觀點認(rèn)為：由于氣體具有可壓縮性，因此，在氣動伺服系統(tǒng)中要實現(xiàn)高精度定位比較困難(尤其在高速情況下，似乎更難想象)。此外氣源工作壓力較低，抓舉力較小。雖然氣動技術(shù)作為機器人中的驅(qū)動功能已有部分被工業(yè)界所接受，而且對于不太復(fù)雜的機械手，用氣動元

31、件組成的控制系統(tǒng)己被接受，但由于氣動機器人這一體系己經(jīng)取得的一系列重要進(jìn)展過去介紹得不夠，因此在工業(yè)自動化領(lǐng)域里，對氣動機械手、氣動機器人的實用性和前景存在不少疑慮。</p><p>　　(7)可編程序的通用機械手工作程序可變，以適應(yīng)不同的工作對象，通用性強，適合于以多品種、中小批量生產(chǎn)為特點的柔性制造系統(tǒng)中。</p><p>　　2．按使用行業(yè)、部門和用途分類</p>&l

32、t;p>　　(1)工業(yè)機械手它們又可按作業(yè)類別分為鍛壓、焊接、表面噴涂、裝卸、裝配、檢測等</p><p>　　(2)采掘機械手如海洋探礦機器人的機械手等。</p><p>　　(3)軍事用途機械手</p><p>　　(4)服務(wù)機械手如醫(yī)療機械手，家用機器人(機械手)等。</p><p>　　3．按機械手運動控制方式分類</p&

33、gt;<p>　　(1)點位控制(PTP)機器手就是由點到點的控制方式，這種控制方式只能在目標(biāo)點處準(zhǔn)確控制機械手末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)，完成預(yù)定的操作要求。目前應(yīng)用的工業(yè)機械手中，很多是屬于點位控制方式的，如上下料搬運機械手。</p><p>　　(2)連續(xù)軌跡控制(cP)機械手機器人的各關(guān)節(jié)同時作受控運動，準(zhǔn)確控制機器人末端執(zhí)行器按預(yù)定的軌跡和速度運動，并能控制末端執(zhí)行器沿軌跡上各點的姿態(tài)?；『?、

34、噴漆和檢測機械手等均屬連續(xù)軌跡控制方式</p><p>　　根據(jù)力學(xué)的觀點，自由度指的是力學(xué)系統(tǒng)的獨立坐標(biāo)的個數(shù)。力學(xué)系統(tǒng)由一組坐標(biāo)來描述。比如一個質(zhì)點的三維空間中的運動，由x，y，z三個坐標(biāo)來描述；或者在球坐標(biāo)系中，由r，e，(P三個坐標(biāo)描述。描述系統(tǒng)的坐標(biāo)可以自由的選取，但獨立坐標(biāo)的個數(shù)總是一定的，即系統(tǒng)的自由度。本設(shè)計的機械手共有三個自由度，即：手臂的伸縮、手臂的上下擺動、手指的抓握。</p>

35、<p>　　2．3軀干和傳動系統(tǒng)</p><p>　　機械手的傳動分為液壓、氣壓、電氣和機械四種，本設(shè)計采用綜合傳動方式，</p><p>　　即手臂采用電氣傳動，而手爪采用氣壓傳動。</p><p><b>　　(1)夾緊機構(gòu)</b></p><p>　　機械手的是抓取工件的部分。因此要準(zhǔn)確迅速的抓起工件是

36、設(shè)計的最起碼的要求。當(dāng)我們設(shè)計手爪時，首先要知道機械手的坐標(biāo)形式、運動的速度和加速度的具體要求，還要考慮被夾緊的物體的重量、大小和慣性來計算。同時還要考慮手爪的開口尺寸，以保證有足夠的開口來抓取工件。為了防止工件在被夾緊是有損壞，所以我們要在手爪的接觸部分加上彈性棉墊。為了防止電源臨時出現(xiàn)故障。所以我們應(yīng)該對其工件加以保護(hù)。</p><p>　　夾緊機構(gòu)的形式是多樣的，有吸盤式的、有機械式的，為了簡化我們的設(shè)計，

37、所以我們采用機械式的夾緊機構(gòu)。</p><p>　　機械式的夾緊機構(gòu)是一種應(yīng)用很廣泛的一種，它主要是更能</p><p>　　夠與人的動作相協(xié)調(diào)，可以直線運動等。本設(shè)計采用二指氣動手爪，利用PLc技術(shù)來完成其的某部分的動作。</p><p><b>　　(2)軀干</b></p><p>　　軀干是由底盤和手臂兩大部分組

38、成的。</p><p>　　底盤是支撐機械手的重量的機構(gòu)，在本設(shè)計中只起到支撐的作用。手臂是機械手的主要部分它由操作機的動力關(guān)節(jié)和連接桿件等構(gòu)成，是用于支承和調(diào)整手腕和末端執(zhí)行器位置的部件，它主要是對手爪起到一個支撐作用，其也是通過可編程控制器的脈沖信號來控制電磁閥驅(qū)動氣壓缸控制手臂完成各種運動的．</p><p><b>　　2．4 控制按鈕</b></p&

39、gt;<p>　　控制按鈕是一種利用人手來操作，、并具有能使彈簧復(fù)位的一種控制開關(guān)，在低壓電路中，常用于發(fā)布動作命令，遠(yuǎn)距離控制各種電磁開關(guān)，再用電磁開關(guān)控制電動機等?？刂瓢粹o常開按鈕常用設(shè)備的起動，常閉按鈕常用設(shè)備的停止。</p><p><b>　　2．5電磁式繼電器</b></p><p>　　電磁式繼電器廣泛用于電力拖動控制系統(tǒng)中，其結(jié)構(gòu)及工作原

40、理與接觸器類似，也是由電磁機構(gòu)和觸點系統(tǒng)組成。繼電器只能用于切換電流較小的控制電路或保護(hù)電路(各觸點允許通過的電流多為5A)，繼電器可對多種輸入信號量的變化作出反映，而接觸器只能對電壓信號作出反應(yīng)。</p><p><b>　　第三章控制流程</b></p><p><b>　　3．1控制流程：</b></p><p>　

41、　機械手通常處于原位，圖中sQl為下限位開關(guān)，SQ2為上限位開關(guān)，SQ3$~SQ4分別為右、左限位開關(guān)，機械手的上下左右移動以及工件的夾持與松開均由電磁閥驅(qū)動氣缸來實現(xiàn)的，由電磁閥YVl控制機械手下降，YV2負(fù)責(zé)夾持及松開工件，YV3使機械手上升，YV4控制機械手右移，YV5控制機械手左移。搬運工件時，先按下起動按鈕sBl，YVl得電動作，機械手先由原位下降，碰到下限位開關(guān)sQl后Yvl失電，停止下降；電磁閥YV2動作將工件夾持，為保證

42、工件可靠夾緊，機械手在該位置等待3s時間，待夾持緊后YV3得電動作使機械手開始上升；碰到上限位開關(guān)sQ2后YV3失電，停止上升；YV4得電，改向右移動，移動到右限位開關(guān)sQ3位置時，Yv4失電停止右移；YVl得電，改為下降，至碰到下限位開關(guān)SQimI，Yv2失電，機械手將工件松開，放在工作臺上，為確保可靠松開，機械手在該位置停留2s時間，然后使YV3得電機械手上升；碰到上限位開關(guān)SQ2后，Yv3失電上升停止，YV5得電改為左移，回到原位

43、，壓動左限位開關(guān)SQ4．Yv5失電，機械手停在原位，完成一次搬運過程，再按下起動按鈕又重復(fù)上述過程。</p><p><b>　　第三章控制流程</b></p><p><b>　　3．1控制流程：</b></p><p>　　機械手通常處于原位，圖中sQl為下限位開關(guān)，SQ2為上限位開關(guān)，SQ3$~SQ4分別為右、左限位

44、開關(guān)，機械手的上下左右移動以及工件的夾持與松開均由電磁閥驅(qū)動氣缸來實現(xiàn)的，由電磁閥YVl控制機械手下降，YV2負(fù)責(zé)夾持及松開工件，YV3使機械手上升，YV4控制機械手右移，YV5控制機械手左移。搬運工件時，先按下起動按鈕sBl，YVl得電動作，機械手先由原位下降，碰到下限位開關(guān)sQl后Yvl失電，停止下降；電磁閥YV2動作將工件夾持，為保證工件可靠夾緊，機械手在該位置等待3s時間，待夾持緊后YV3得電動作使機械手開始上升；碰到上限位開關(guān)

45、sQ2后YV3失電，停止上升；YV4得電，改向右移動，移動到右限位開關(guān)sQ3位置時，Yv4失電停止右移；YVl得電，改為下降，至碰到下限位開關(guān)SQimI，Yv2失電，機械手將工件松開，放在工作臺上，為確?？煽克砷_，機械手在該位置停留2s時間，然后使YV3得電機械手上升；碰到上限位開關(guān)SQ2后，Yv3失電上升停止，YV5得電改為左移，回到原位，壓動左限位開關(guān)SQ4．Yv5失電，機械手停在原位，完成一次搬運過程，再按下起動按鈕又重復(fù)上述過程

46、。</p><p><b>　　機械手動作順序表</b></p><p>　　3．2、繪制機械手現(xiàn)場器件與PLC內(nèi)部繼電器對照表</p><p>　　根據(jù)機械手動作順序表選定的各開關(guān)、電磁閥等現(xiàn)場器件和PLc內(nèi)部等效繼電器的地址編號，得到機械手現(xiàn)場器件和PLc內(nèi)部繼電器對照關(guān)系表如圖：</p><p>　　3．3、繪制P

47、LC與現(xiàn)場器件的連接圖。</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　4．1 PLC機型的選擇</p><p>　　PLc機型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護(hù)使</p><p>　　用最方便以及性能價格比的最優(yōu)化機型。進(jìn)行選型時．魚叢／輸出的選擇，工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。它與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過

48、I／0接口楚監(jiān)來實現(xiàn)的，最好是選用繼電器形式輸出，還要根據(jù)絀系統(tǒng)的要求確定所需要的I／0點數(shù)。此外，PLC最主要的目的是控制外部系統(tǒng)。這個系統(tǒng)可能是單個機器，機群或一個生產(chǎn)過程。不同型號的PLc有不同的適用范圍。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，分析被控對象的復(fù)雜程度，進(jìn)行I／o點數(shù)和I／0點的類型(數(shù)字量、模擬量等)統(tǒng)計，列出清單。適當(dāng)進(jìn)行內(nèi)存容量的估計，確定適當(dāng)?shù)牧粲杏嗔慷焕速M資源的機型(小、中、大形機器)，j丕應(yīng)考慮到PLc的處理程度能否滿足控

49、制的要求、編程器與外圍設(shè)備的選擇等。根據(jù)I／0點數(shù)等因素確定本設(shè)計的PLC型號為：．F1___一40MR三菱系列小型PLc具有性價比高、功能完善、指令豐富等優(yōu)點能夠滿足控制的各種要求，因此我們采用此系列的PLc來控制這個開關(guān)量系統(tǒng)。</p><p>　　4．2控制系統(tǒng)硬件設(shè)計</p><p>　　PLCfl~硬件設(shè)計主要是~'PLCg[-部設(shè)備的設(shè)計，硬件之PLC系統(tǒng)是當(dāng)中的核心，

50、它可以獨立的完成智能的處理。它的作用是采集起重機運行時各機構(gòu)狀況的實時數(shù)據(jù)，按其相應(yīng)的程序做</p><p>　　處理，并同時將采集的數(shù)據(jù)通過串口與監(jiān)控計算機通訊，其cPu發(fā)布指令給輸出模塊調(diào)節(jié)各機構(gòu)運行動作。硬件設(shè)計更是PLc控制系統(tǒng)的至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)，這關(guān)系著PLC控制系統(tǒng)運行的可靠性、安全性、穩(wěn)定性。主要包括輸入和輸出電路兩部分。</p><p>　　1 PLC控制系統(tǒng)的輸入電路設(shè)

51、計</p><p>　　PLC供電電源一般fijAC85--240V，適應(yīng)電源范圍較寬，但應(yīng)該加裝抗干擾裝置，PLC輸入電路電源一般應(yīng)采用Dc 24V，同時其帶負(fù)載時要注意容量，并作好防短路措施，這對系統(tǒng)供電安全和PLc安全至關(guān)重要，因為該電源的過載或短路都將影響PLc的運行，一般選用電源的容量為輸入電路功率的兩倍，PLc輸入電路電源支路加裝適宜的熔絲，防止短路。</p><p>　　2

52、PLC控制系統(tǒng)的輸出電路設(shè)計</p><p>　　依據(jù)生產(chǎn)工藝要求，各種指示燈、變頻器／數(shù)字直流調(diào)速器的啟動停止應(yīng)采用繼電器輸出，它適應(yīng)于高頻動作，并且響應(yīng)時間短：如果PLc系統(tǒng)輸出頻率為每分鐘6次以下，應(yīng)首選繼電器輸出，采用這種方法，輸出電路的設(shè)計簡單，抗干擾和帶負(fù)載能力強。</p><p>　　如果PLc輸出帶電磁線圈等感性負(fù)載，負(fù)載斷電時會對PLc的輸出造成浪電</p>

53、<p>　　流的沖擊，為此，對直流感性負(fù)載應(yīng)在其旁邊并接續(xù)流二極管，對交流感性負(fù)載應(yīng)并接浪涌吸收電路，可有效保護(hù)PLc。</p><p>　　當(dāng)對于兩個重要輸出量，不僅在PLc內(nèi)部互鎖，建議在PLc外部也進(jìn)行硬件上的互鎖，以加強PLc系統(tǒng)運行的安全性、可靠性。</p><p>　　對于常見的AC220V交流開關(guān)類負(fù)載，例如交流接觸器、電磁閥等，應(yīng)該通過DC24V微小型中間繼電器

54、驅(qū)動，避免PLc的D0接點直接驅(qū)動，盡管PLc手冊標(biāo)稱具有AC220V交流開關(guān)類負(fù)載驅(qū)動能力。</p><p><b>　　3行程開關(guān)：</b></p><p>　　行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，用于控制機械設(shè)備的行程及限位保</p><p>　　護(hù)。在實際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機械運動部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時，行程開關(guān)的

55、觸點動作，實現(xiàn)電路的切換。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。行程開關(guān)廣泛用于各類機床和起重機械，用以控制其行程、進(jìn)行終端限位保護(hù)。</p><p>　　4．3 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計</p><p>　　在進(jìn)行硬件設(shè)計的同時可以著手軟件的設(shè)計工作。軟件設(shè)計的主要任務(wù)是根據(jù)控制要求將工藝流程圖轉(zhuǎn)換為梯形圖，這是PLC應(yīng)用的最關(guān)鍵的問題，程序

56、的編寫是軟件設(shè)計的具體表現(xiàn)。在控制工程的應(yīng)用中，良好的軟件設(shè)計思想是關(guān)鍵，優(yōu)秀的軟件設(shè)計便于工程技術(shù)人員理解掌握、調(diào)試系統(tǒng)與日常系統(tǒng)維護(hù)。</p><p>　　1 PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計思想</p><p>　　由于生產(chǎn)過程控制要求的復(fù)雜程度不同，可將程序按結(jié)構(gòu)形式分為基本程序</p><p><b>　　和模塊化程序。</b></p&

57、gt;<p>　　基本程序：既可以作為獨立程序控制簡單的生產(chǎn)工藝過程，也可以作為組合模塊結(jié)構(gòu)中的單元程序：依據(jù)計算機程序的設(shè)計思想，基本程序的結(jié)構(gòu)方式只有三種：順序結(jié)構(gòu)、條件分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。</p><p>　　模塊化程序：把一個總的控制目標(biāo)程序分成多個具有明確子任務(wù)的程序模塊，分別編寫和調(diào)試，最后組合成一個完成總?cè)蝿?wù)的完整程序。這種方法叫做模塊化程序設(shè)計。我們經(jīng)常采用這種程序設(shè)計思想，因為各模

58、塊具有相對獨立性，相互連接關(guān)系簡單，程序易于調(diào)試修改。特別是用于復(fù)雜控制要求的, 生產(chǎn)過程。</p><p>　　2 PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計要點</p><p>　　PLc控制系統(tǒng)I／O分配，依據(jù)生產(chǎn)流水線從前至后，I／0點數(shù)由小到大：盡可能把一個系統(tǒng)、設(shè)備或部件的I／0信號集中編址，以利于維護(hù)。定時器、計數(shù)器要統(tǒng)一編號，不可重復(fù)使用同一編號，以確保PLc工作運行的可靠性。程序中大量使用

59、的內(nèi)部繼電器或者中間標(biāo)志位(不是I／O位)，也要統(tǒng)一編號，進(jìn)行分配。</p><p>　　在地址分配完成后，應(yīng)列出I／0分配表和內(nèi)部繼電器或者中間標(biāo)志位分配表。彼此有關(guān)的輸出器件，如電機的正／反轉(zhuǎn)等，其輸出地址應(yīng)連續(xù)安排，如Q2．0／Q2．1等。</p><p><b>　　3繪制梯形圖程序：</b></p><p>　　機械手搬運工件時，按如

60、下步驟自動進(jìn)行。</p><p>　　(1)機械手處于原位(第0步)運行時，先按下復(fù)位按鈕SB2，x406閉合，單脈沖指令使輔助繼電器M200產(chǎn)生一個脈沖，使移位寄存器復(fù)位。因此，移位寄存器的常閉觸點M10卜一M107均為閉合狀態(tài)。同時，因機械手在原位，上限位開關(guān)SQ2，左限位開關(guān)sQ4均處于壓合狀態(tài)，相對應(yīng)的輸入點x402、x404均閉合，使移位寄存器首位M100置“n輸出繼電器Y430得電，原位指示燈HL亮。

61、</p><p>　　(2)第一次下降(第一步)按下起動按鈕sBl，x4()(】接通產(chǎn)生移位信號，使M100右移一位，則M101為“n從而使Y431得電，執(zhí)行下降動作；同時M10l常開觸點斷開，使M100置“0”，完成第0步到第一步的轉(zhuǎn)變；M10l常開觸點閉合，又為下一次轉(zhuǎn)換做好準(zhǔn)備。機械手下降過程中，上限位開關(guān)SQ2復(fù)位，x402斷開，M100保持為O。</p><p>　　(3)夾持工

62、件(第二步)下降到位時，下限位開關(guān)sQl被壓</p><p>　　合，x40l閉合，從而產(chǎn)生移位信號，M100的“O”態(tài)移到M102得電，使Y43l失電，下降停止；同時M10l的“l(fā)”態(tài)移到M102，使M20l得電并保持，通過：M201的保持觸點使Y432，T450同時得 電，驅(qū)動Y432夾持工件并開始計時。</p><p>　　(4)第一次上升(第三步)T450延時3s后，其常開觸點接

63、通，產(chǎn)生移位信號，使M103為“1”，M102為“0”于是Y433得電，驅(qū)動電磁閥YV3執(zhí)行上升動作。由于：M20l的保持作用，Y432不會失電，工件一直處于保持夾緊狀態(tài)，機械手帶重物上升。</p><p>　　(5)右移(第四步)上升到位，上限位開關(guān)SQ2被壓合，x402接通，產(chǎn)生移位信號，使M104為1，M103為0，Y433失電，停止上升；輸出繼電器Y434得電，驅(qū)動電磁閥YV4使機械手右移。右移離開原點后

64、，X404常開觸點斷開，M100仍保持為0。</p><p>　　(6)第二次下降(第五步)右移到右限位開關(guān)S03動作時，接通X403，又產(chǎn)生移位信號，使M105為“l(fā)”，M104為“O”。從而使Y434失電，停止右移，Y43l再次得電，驅(qū)動電磁閥YVl，執(zhí)行第二次下降動作。</p><p>　　(7)松開工件(第六步)下降到位，再次壓合sQl使x401接通，產(chǎn)生移位信號，M106為“n

65、M105為“0”。Y43l失電，下移停止；M201被復(fù)位，進(jìn)而使Y432失電，夾持的工件被松開，放在右工作臺上；同時T450得電，開始松開計時。</p><p>　　(8)第二次上升(第七步)T45l延時2s后，其觸點接通，產(chǎn)生移位信號，使M107為“l(fā)”，M106為“O”。Y433再次得電，機械手空載上升。</p><p>　　(9)左移(第八步)上升到上限位開關(guān)處，再次壓合S02，x4

66、02接通，產(chǎn)生移位信號，使Mll0為“n M107為“0”從而使Y433失電，停止上升，Y435得電，機械手左移。</p><p>　　(10)回到原位，左移到原位時，壓下左限位開關(guān)S04，x404接通．產(chǎn)生移位信號，使M1ll為“1”，M110為“0”。Y435失電，機械手停在原點位置。</p><p>　　想要再次起動，只有按下復(fù)位按鈕SB2，X406閉合，使M10卜一M107復(fù)位后，

67、才能重新開始。</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過兩個月來的設(shè)計與學(xué)習(xí)，使我們成功的通過了各項操作檢測和調(diào)試，本文主要介紹了三菱系列小型多功能PLc在機械手步進(jìn)控制中的設(shè)計應(yīng)用。說明了機械手的動作原理，設(shè)計要求，程序設(shè)計方法。達(dá)到所需要求，并能夠成功的將工件轉(zhuǎn)移和搬運，本系統(tǒng)穩(wěn)定性好，而且可靠性良好。</p><

68、p>　　我們對機械手整個系統(tǒng)的設(shè)計也是對以前所學(xué)知識的一個總結(jié)，通過這次設(shè)計使我們進(jìn)一步的了解了PLc控制系統(tǒng)，對機械手的工作流程、控制及編程等一系列復(fù)雜的知識進(jìn)行了更深層次的學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計和分析，使我們能在學(xué)習(xí)旅途中的苦找到他的甜、疲憊中找到樂趣，從而解決更多的難題。</p><p>　　在設(shè)計中，我們深刻的體會到了理論與實際的結(jié)合、資料的大量搜索和仔細(xì)的琢磨，才使機械手的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計得以圓滿完成。

69、</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)我們工作能力的最后一個實踐性的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。它不但是我們?nèi)甏髮W(xué)學(xué)習(xí)中所學(xué)知識的一次綜合復(fù)習(xí)與考查，同時也是理論聯(lián)系實際的一個過程，為以后從事專業(yè)技術(shù)工作的一次準(zhǔn)備。</p><p>　　通過此次畢業(yè)設(shè)計。培養(yǎng)了我綜合運用所學(xué)的基礎(chǔ)理論課、技術(shù)基礎(chǔ)課、專業(yè)課的知識和實

70、踐技能去分析和解決實際工作中的一般工程技術(shù)問題的能力，使我建立了正確的設(shè)計思想，學(xué)會了如何把三年所學(xué)的理論知識運用到實踐當(dāng)去。掌握了單片機的數(shù)字時鐘設(shè)計的一般程序、規(guī)范和方法，并進(jìn)一步鞏固、擴大和深化了我所學(xué)的基本理論，基本知識和基本技能，提高了我設(shè)計計算、計算機制圖、設(shè)計說明書、正確使用技術(shù)資料，標(biāo)準(zhǔn)手冊等工具書的能力。</p><p>　　在畢業(yè)設(shè)計的過程中，雖然本人在指導(dǎo)老師的幫助下對所設(shè)計的問題有初步的實

71、習(xí)調(diào)研。但由于本人缺少實際工作經(jīng)驗，遇到了一些設(shè)計和實際加工中的問題，受到師傅和指導(dǎo)老師的指導(dǎo)與幫助，從而得到了全面的解決同時也受到各位老師優(yōu)良工作作風(fēng)的影響，培養(yǎng)了我嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍和實事求是的工作作風(fēng)，并樹立了正確的生產(chǎn)觀、經(jīng)濟(jì)觀和全局觀。 ’</p><p>　　在設(shè)計中，由于個人能力有限，設(shè)計中漏洞和錯誤在所難免，敬請各位老師指正批評，以使我對自己的不足得到及時發(fā)現(xiàn)并修正。通過此次畢業(yè)設(shè)計，希望能

72、把所學(xué)的知識有機的聯(lián)系起來，培養(yǎng)自己分析問題，解決問題的能力，為充實自己，并在未來工作崗位上好好工作打下堅實的基礎(chǔ)。</p><p>　　在這里，向在這次畢業(yè)設(shè)計中給予過幫助我的老師表示衷心的謝意.</p><p><b>　　第六章 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　機械設(shè)備控制基礎(chǔ)-王本軼(主編)-北京機械工業(yè)出版社 2005&

73、lt;/p><p>　　可編程控制器及應(yīng)用-萬太福唐賢永(主編)-重慶大學(xué)出版社 1992</p><p>　　電器與PLC控制技術(shù)-張萬忠劉明芹(主編)-北京化學(xué)工業(yè)出版社 2003</p><p>　　工廠電氣控制設(shè)備-許廖(主編)-北京機械工業(yè)出版社 1999</p><p>　　液壓與氣動技術(shù)-許菁劉振興(主編)-北京機械工