1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本課題是為普通車床配套而設計的上料機械手。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，按照預定要求輸送工件或握持工具進行操作的自動化技術設備，對實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化，推動工業(yè)生產(chǎn)的進一步發(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。本課題通過應用AutoCAD技術對機械手進行結構設計和液壓傳動原理設計，運用solidworks技術對上料機械手進行三維實體造型，并進行了運動仿真，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)率的要求來設定。</p><p>　　【關鍵詞】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設計的目的和意義………………………………</p>

7、<p>　　1．2設計項目發(fā)展情況………………………………</p><p>　　1．3設計原理…………………………………………</p><p>　　第二章各控制設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)的設計 ………………………………</p><p>　　4．1PLc機型選擇………………………………………</p><p>　　4．2控制系統(tǒng)硬件設計…………………………………</p>

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

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

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

13、t;p>　　(4)、培養(yǎng)學生進行調查研究，面向實際，面向生產(chǎn)，向工人和技術人員學習的基本工作態(tài)度，工作作風和工作方法。</p><p>　　在發(fā)達國家，機械手已廣泛地應用于工業(yè)、國防、科技、生活等各個領域。產(chǎn)業(yè)部門應用最多的當推汽車工業(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)和其它應用領域內(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，相應的各種難題應刃而解。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，環(huán)境

15、要求低、體積小巧，安裝調試方便，在工業(yè)控制中有著廣泛的應用。</p><p>　　1．2、設計項目發(fā)展情況</p><p>　　我國機械手的研究和應用起步較晚，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的進步，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)各領域，對自動化程度的要求也愈來愈高．了更好地適應這種情況，科學技術必須被廣泛地應用在實際生產(chǎn)中，而PLc以其自身的優(yōu)勢，在自動化領域內(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)境下應用而設計．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?？傊?，為了準確地掌握PLc</p><p>　　的基本知識和基本應用，在畢業(yè)

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

19、部準確的抓住工件并能夠轉移到所需要的位置，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、電磁閥等作為其執(zhí)行機構的動力部分或輔助系統(tǒng)。驅動機構主要有四種：液壓驅動、氣壓驅動、電氣驅動和機械驅動。其主要以電氣和氣壓驅動為主，只有少量的運用液壓和機械驅動。</p><p>　　液壓驅動主要是驅動大體積的重型工業(yè)設備如：鍋爐等。它的優(yōu)點是壓力高、體積小、力量大動作平穩(wěn)

20、。缺點是結構繁瑣．成本高．而且需要配備壓力源。氣壓驅動的元件是氣壓缸、氣壓馬達等。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動。</p><p>　　電氣驅動時，直線運動可以采用電動機帶動絲杠、螺母機構。我們通用的機械手則考慮到用步進電動機、直或交流司服電機、和變速箱等電氣驅動有動力源簡單、維護和使用比較方

21、便。驅動機構采用一種形式的動力，力量比較大。所以本設計用該種驅動形式。蕞且是電磁閥驅動氣壓缸的形式。</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、，本設計采用PLC控制系統(tǒng)來完成操作。</p><p>　　第二章 各電器設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>　　機械手在機械結構上有類似人的小臂、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、負載傳感器等．傳感器提高了機器手對周圍環(huán)境的白適應能力。</p><p><b>　　(3)通用性</b></p><p>　　除了專門設計的專用機器手外，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。</p><p><b>　　(4)機電一體化<

25、;/b></p><p>　　機械手技術涉及的學科相當廣泛，但是歸納起來是機械學和微電子技術的應用，特別是計算機技術的應用密切相關。因此，機械手技術的發(fā)展必將帶動其它技術的發(fā)展，機械手技術的發(fā)展和應用水平也可以從一個方面驗證一個國家科學技術和工業(yè)技術的發(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)一的分類標準，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動執(zhí)行機構運動的機械手。其主要特點是：介質李源極為方便，輸出力小，氣動動作迅速，結構簡單，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構大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進行工作。氣動技術有以下優(yōu)點：</p><p>　　(1)介質提取和處理方便。氣壓傳動工作壓力較低，工作

28、介質提取容易，而后排入大氣，處理方便，一般不需設置回收管道和容器：介質清潔，管道不易堵存在介質變質及補充的問題．</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)，空氣便于集中供應和遠距離輸送。外泄漏不會像液壓傳動那樣，造成壓力明顯降低和嚴重污染。</p><p>　　(3)動作迅速，反應靈敏。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，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、輔件的材質和加工精度要求，制造容易，成本較低。傳統(tǒng)觀點認為：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。雖然氣動技術作為機器人中的驅動功能已有部分被工業(yè)界所接受，而且對于不太復雜的機械手，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展過去介紹得不夠，因此在工業(yè)自動化領域里，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點處準確控制機械手末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)，完成預定的操作要求。目前應用的工業(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節(jié)同時作受控運動，準確控制機器人末端執(zhí)行器按預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)力學的觀點，自由度指的是力學系統(tǒng)的獨立坐標的個數(shù)。力學系統(tǒng)由一組坐標來描述。比如一個質點的三維空間中的運動，由x，y，z三個坐標來描述；或者在球坐標系中，由r，e，(P三個坐標描述。描述系統(tǒng)的坐標可以自由的選取，但獨立坐標的個數(shù)總是一定的，即系統(tǒng)的自由度。本設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</b></p><p>　　機械手的是抓取工件的部分。因此要準確迅速的抓起工件是

36、設計的最起碼的要求。當我們設計手爪時，首先要知道機械手的坐標形式、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。所以我們應該對其工件加以保護。</p><p>　　夾緊機構的形式是多樣的，有吸盤式的、有機械式的，為了簡化我們的設計，

37、所以我們采用機械式的夾緊機構。</p><p>　　機械式的夾緊機構是一種應用很廣泛的一種，它主要是更能</p><p>　　夠與人的動作相協(xié)調，可以直線運動等。本設計采用二指氣動手爪，利用PLc技術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，在本設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節(jié)和連接桿件等構成，是用于支承和調整手腕和末端執(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，、并具有能使彈簧復位的一種控制開關，在低壓電路中，常用于發(fā)布動作命令，遠距離控制各種電磁開關，再用電磁開關控制電動機等?？刂瓢粹o常開按鈕常用設備的起動，常閉按鈕常用設備的停止。</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，其結構及工作原

40、理與接觸器類似，也是由電磁機構和觸點系統(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。</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，SQ2為上限位開關，SQ3$~SQ4分別為右、左限位開關，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動氣缸來實現(xiàn)的，由電磁閥YVl控制機械手下降，YV2負責夾持及松開工件，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，SQ2為上限位開關，SQ3$~SQ4分別為右、左限位

44、開關，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動氣缸來實現(xiàn)的，由電磁閥YVl控制機械手下降，YV2負責夾持及松開工件，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

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、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、維護使</p><p>　　用最方便以及性能價格比的最優(yōu)化機型。進行選型時．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，分析被控對象的復雜程度，進行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。適當進行內(nèi)存容量的估計，確定適當?shù)牧粲杏嗔慷焕速M資源的機型(小、中、大形機器)，j丕應考慮到PLc的處理程度能否滿足控

49、制的要求、編程器與外圍設備的選擇等。根據(jù)I／0點數(shù)等因素確定本設計的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來控制這個開關量系統(tǒng)。</p><p>　　4．2控制系統(tǒng)硬件設計</p><p>　　PLCfl~硬件設計主要是~'PLCg[-部設備的設計，硬件之PLC系統(tǒng)是當中的核心，

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狀況的實時數(shù)據(jù)，按其相應的程序做</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節(jié)各機構運行動作。硬件設計更是PLc控制系統(tǒng)的至關重要的一個環(huán)節(jié)，這關系著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

51、計</p><p>　　PLC供電電源一般fijAC85--240V，適應電源范圍較寬，但應該加裝抗干擾裝置，PLC輸入電路電源一般應采用Dc 24V，同時其帶負載時要注意容量，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)字直流調速器的啟動停止應采用繼電器輸出，它適應于高頻動作，并且響應時間短：如果PLc系統(tǒng)輸出頻率為每分鐘6次以下，應首選繼電器輸出，采用這種方法，輸出電路的設計簡單，抗干擾和帶負載能力強。</p><p>　　如果PLc輸出帶電磁線圈等感性負載，負載斷電時會對PLc的輸出造成浪電</p>

53、<p>　　流的沖擊，為此，對直流感性負載應在其旁邊并接續(xù)流二極管，對交流感性負載應并接浪涌吸收電路，可有效保護PLc。</p><p>　　當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交流開關類負載，例如交流接觸器、電磁閥等，應該通過DC24V微小型中間繼電器

54、驅動，避免PLc的D0接點直接驅動，盡管PLc手冊標稱具有AC220V交流開關類負載驅動能力。</p><p><b>　　3行程開關：</b></p><p>　　行程開關又稱限位開關，用于控制機械設備的行程及限位保</p><p>　　護。在實際生產(chǎn)中，將行程開關安裝在預先安排的位置，當裝于生產(chǎn)機械運動部件上的模塊撞擊行程開關時，行程開關的

55、觸點動作，實現(xiàn)電路的切換。因此，行程開關是一種根據(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。行程開關廣泛用于各類機床和起重機械，用以控制其行程、進行終端限位保護。</p><p>　　4．3 PLC控制系統(tǒng)的軟件設計</p><p>　　在進行硬件設計的同時可以著手軟件的設計工作。軟件設計的主要任務是根據(jù)控制要求將工藝流程圖轉換為梯形圖，這是PLC應用的最關鍵的問題，程序

56、的編寫是軟件設計的具體表現(xiàn)。在控制工程的應用中，良好的軟件設計思想是關鍵，優(yōu)秀的軟件設計便于工程技術人員理解掌握、調試系統(tǒng)與日常系統(tǒng)維護。</p><p>　　1 PLC控制系統(tǒng)的程序設計思想</p><p>　　由于生產(chǎn)過程控制要求的復雜程度不同，可將程序按結構形式分為基本程序</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構中的單元程序：依據(jù)計算機程序的設計思想，基本程序的結構方式只有三種：順序結構、條件分支結構和循環(huán)結構。</p><p>　　模塊化程序：把一個總的控制目標程序分成多個具有明確子任務的程序模塊，分別編寫和調試，最后組合成一個完成總任務的完整程序。這種方法叫做模塊化程序設計。我們經(jīng)常采用這種程序設計思想，因為各模

58、塊具有相對獨立性，相互連接關系簡單，程序易于調試修改。特別是用于復雜控制要求的, 生產(chǎn)過程。</p><p>　　2 PLC控制系統(tǒng)的程序設計要點</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)、設備或部件的I／0信號集中編址，以利于維護。定時器、計數(shù)器要統(tǒng)一編號，不可重復使用同一編號，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志位(不是I／O位)，也要統(tǒng)一編號，進行分配。</p><p>　　在地址分配完成后，應列出I／0分配表和內(nèi)部繼電器或者中間標志位分配表。彼此有關的輸出器件，如電機的正／反轉等，其輸出地址應連續(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、下步驟自動進行。</p><p>　　(1)機械手處于原位(第0步)運行時，先按下復位按鈕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SQ2，左限位開關sQ4均處于壓合狀態(tài)，相對應的輸入點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步到第一步的轉變；M10l常開觸點閉合，又為下一次轉換做好準備。機械手下降過程中，上限位開關SQ2復位，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被復位，進而使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，只有按下復位按鈕SB2，X406閉合，使M10卜一M107復位后，

67、才能重新開始。</p><p><b>　　總 結</b></p><p>　　經(jīng)過兩個月來的設計與學習，使我們成功的通過了各項操作檢測和調試，本文主要介紹了三菱系列小型多功能PLc在機械手步進控制中的設計應用。說明了機械手的動作原理，設計要求，程序設計方法。達到所需要求，并能夠成功的將工件轉移和搬運，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)的設計也是對以前所學知識的一個總結，通過這次設計使我們進一步的了解了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雜的知識進行了更深層次的學習系統(tǒng)的設計和分析，使我們能在學習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>　　在設計中，我們深刻的體會到了理論與實際的結合、資料的大量搜索和仔細的琢磨，才使機械手的PLC控制系統(tǒng)設計得以圓滿完成。

69、</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　畢業(yè)設計是培養(yǎng)我們工作能力的最后一個實踐性的學習環(huán)節(jié)。它不但是我們?nèi)甏髮W學習中所學知識的一次綜合復習與考查，同時也是理論聯(lián)系實際的一個過程，為以后從事專業(yè)技術工作的一次準備。</p><p>　　通過此次畢業(yè)設計。培養(yǎng)了我綜合運用所學的基礎理論課、技術基礎課、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問題的能力，使我建立了正確的設計思想，學會了如何把三年所學的理論知識運用到實踐當去。掌握了單片機的數(shù)字時鐘設計的一般程序、規(guī)范和方法，并進一步鞏固、擴大和深化了我所學的基本理論，基本知識和基本技能，提高了我設計計算、計算機制圖、設計說明書、正確使用技術資料，標準手冊等工具書的能力。</p><p>　　在畢業(yè)設計的過程中，雖然本人在指導老師的幫助下對所設計的問題有初步的實

71、習調研。但由于本人缺少實際工作經(jīng)驗，遇到了一些設計和實際加工中的問題，受到師傅和指導老師的指導與幫助，從而得到了全面的解決同時也受到各位老師優(yōu)良工作作風的影響，培養(yǎng)了我嚴肅認真、一絲不茍和實事求是的工作作風，并樹立了正確的生產(chǎn)觀、經(jīng)濟觀和全局觀。 ’</p><p>　　在設計中，由于個人能力有限，設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)設計，希望能

72、把所學的知識有機的聯(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。</p><p>　　在這里，向在這次畢業(yè)設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</b></p><p>　　機械設備控制基礎-王本軼(主編)-北京機械工業(yè)出版社 2005&

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