第一篇：基于PLC的搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述

文獻(xiàn)綜述

題

目學(xué)生姓名專業(yè)班級學(xué)

號院（系）指導(dǎo)教師完成時間

工業(yè)機(jī)械手的應(yīng)用

自動化200 級 班

電氣信息工程學(xué)院 2011年 06月 05日

工業(yè)機(jī)械手的應(yīng)用 機(jī)械手概述

用于再現(xiàn)人手功能的技術(shù)裝置稱為機(jī)械手。機(jī)械手是模仿人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動抓取、搬運(yùn)或操作的自動機(jī)械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為工業(yè)機(jī)械手。

工業(yè)機(jī)械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分，這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門新興的學(xué)科——機(jī)械手工程。機(jī)械手涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。

工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手也是工業(yè)機(jī)器人的一個重要分支。他的特點(diǎn)是可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。

機(jī)械手的發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識：其

一、它能部分的代替人工操作；其

二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其

三、它能操作必要的工具進(jìn)行焊接和裝配，從而大大的改善了工人的勞動條件，顯著的提高了勞動生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。因而，受到很多國家的重視，投入大量的人力物力來研究和應(yīng)用。尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用的更為廣泛。在我國近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)的重視。

機(jī)械手是一種能自動控制并可從新編程以變動的多功能機(jī)器，他有多個自由度，可以搬運(yùn)物體以完成在不同環(huán)境中的工作。機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強(qiáng)。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡稱通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。2 機(jī)械手的發(fā)展史

現(xiàn)代工業(yè)機(jī)械手起源于20世紀(jì)50年代初，是基于示教再現(xiàn)和主從控制方式、能適應(yīng)產(chǎn)品種類變更，具有多自由度動作功能的柔性自動化。

機(jī)械手首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機(jī)械手。他的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝一回轉(zhuǎn)長臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。

1962年，美國機(jī)械鑄造公司在上述方案的基礎(chǔ)之上又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。商名為Unimate(即萬能自動)。運(yùn)動系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂回轉(zhuǎn)、俯仰，用液壓驅(qū)動；控制系統(tǒng)用磁鼓最存儲裝置。不少球坐標(biāo)式通用機(jī)械手就是在這個基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動公司（Unimaton）,專門生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械手。

1962年美國機(jī)械鑄造公司也試驗(yàn)成功一種叫Versatran機(jī)械手，原意是靈活搬運(yùn)。該機(jī)械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)，臂可以回轉(zhuǎn)、升降、伸縮、采用液壓驅(qū)動，控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機(jī)械手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國外工業(yè)機(jī)械手發(fā)展的基礎(chǔ)。

1978年美國Unimate公司和斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種Unimate-Vic-arm型工業(yè)機(jī)械手，裝有小型電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差可小于±1毫米。

美國還十分注意提高機(jī)械手的可靠性，改進(jìn)結(jié)構(gòu)，降低成本。如Unimate公司建立了8年機(jī)械手試驗(yàn)臺，進(jìn)行各種性能的試驗(yàn)。準(zhǔn)備把故障前平均時間（注：故障前平均時間是指一臺設(shè)備可靠性的一種量度。它給出在第一次故障前的平均運(yùn)行時間），由400小時提高到1500小時，精度可提高到±0.1毫米。

德國機(jī)器制造業(yè)是從1970年開始應(yīng)用機(jī)械手，主要用于起重運(yùn)輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。德國KnKa公司還生產(chǎn)一種點(diǎn)焊機(jī)械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。

瑞士RETAB公司生產(chǎn)一種涂漆機(jī)械手，采用示教方法編制程序。

瑞典安莎公司采用機(jī)械手清理鑄鋁齒輪箱毛刺等。

日本是工業(yè)機(jī)械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。自1969年從美國引進(jìn)二種典型機(jī)械手后，大力研究機(jī)械手的研究。據(jù)報道，1979年從事機(jī)械手的研究工作的大專院校、研究單位多達(dá)50多個。1976年個大學(xué)和國家研究部門用在機(jī)械手的研究費(fèi)用42%。1979年日本機(jī)械手的產(chǎn)值達(dá)443億日元，產(chǎn)量為14535臺。其中固定程序和可變程序約占一半，達(dá)222億日元，是1978年的二倍。具有記憶功能的機(jī)械手產(chǎn)值約為67億日元，比1978年增長50%。智能機(jī)械手約為17億日元，為1978年的6倍。截止1979年，機(jī)械手累計(jì)產(chǎn)量達(dá)56900臺。在數(shù)量上已占世界首位，約占70%，并以每年50%～60%的速度增長。使用機(jī)械手最多的是汽車工業(yè)，其次是電機(jī)、電器。預(yù)計(jì)到1990年將有55萬機(jī)器人在工作。

第二代機(jī)械手正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，使機(jī)械手具有感覺機(jī)能。目前國外已經(jīng)出現(xiàn)了觸覺和視覺機(jī)械手。

第三代機(jī)械手（機(jī)械人）則能獨(dú)立地完成工作過程中的任務(wù)。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系。并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造單元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一環(huán)。

隨著工業(yè)機(jī)器手（機(jī)械人）研究制造和應(yīng)用的擴(kuò)大，國際性學(xué)術(shù)交流活動十分活躍，歐美各國和其他國家學(xué)術(shù)交流活動開展很多。工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用

機(jī)械手是工業(yè)自動控制領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對象。機(jī)械手可以完成許多工作，如搬物、裝配、切割、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛。

在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程中的自動化已成為突出的主題。各行各業(yè)的自動化水平越來越高，現(xiàn)代化加工車間，常配有機(jī)械手，以提高生產(chǎn)效率，完成工人難以完成的或者危險的工作?？稍跈C(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)很大程度上不是連續(xù)的。據(jù)資料介紹，美國生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有75%是小批量生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三在50件以下，零件真正在機(jī)床上加工的時間僅占零件生產(chǎn)時間的5%。從這里可以看出，裝卸、搬運(yùn)等工序機(jī)械化的迫切性，工業(yè)機(jī)械手就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動化而產(chǎn)生的。目前在我國機(jī)械手常用于完成的工作有：注塑工業(yè)中從模具中快速抓取制品并將制品傳誦到下一個生產(chǎn)工序；機(jī)械手加工行業(yè)中用于取料、送料；澆鑄行業(yè)中用于提取高溫熔液等等。本文以能夠?qū)崿F(xiàn)這類工作的搬運(yùn)機(jī)械手為研究對象。下面具體說明機(jī)械手在工業(yè)方面的應(yīng)用。3.1 建造旋轉(zhuǎn)零件（轉(zhuǎn)軸、盤類、環(huán)類）自動線

一般都采用機(jī)械手在機(jī)床之間傳遞零件。國內(nèi)這類生產(chǎn)線很多，如沈陽永泵廠的深井泵軸承體加工自動線（環(huán)類），大連電機(jī)廠的4號和5號電動機(jī)加工自動線（軸類），上海拖拉機(jī)廠的齒坯自動線（盤類）等。

加工箱體類零件的組合機(jī)床自動線，一般采用隨行夾具傳送工件，也有采用機(jī)械手的，如上海動力機(jī)廠的氣蓋加工自動線轉(zhuǎn)位機(jī)械手。

3.2 在實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動化方面

各類半自動車床，有自動加緊、進(jìn)刀、切削、退刀和松開的功能，單仍需人工上下料；裝上機(jī)械手，可實(shí)現(xiàn)全自動化生產(chǎn)，一人看管多臺機(jī)床。目前，機(jī)械手在這方面應(yīng)用很多，如上海柴油機(jī)廠的曲拐自動車床和座圈自動車床機(jī)械手，大連第二車床廠的自動循環(huán)液壓仿行車床機(jī)械手，沈陽第三機(jī)床廠的Y38滾齒機(jī)械手，青海第二機(jī)床廠的滾銑花鍵機(jī)床機(jī)械手等。由于這方面的使用已有成功的經(jīng)驗(yàn)，國內(nèi)一些機(jī)床廠已在這類產(chǎn)品出廠是就附上機(jī)械手，或?yàn)橛脩舭惭b機(jī)械手提供條件。如上海第二汽車配件廠的燈殼沖壓生產(chǎn)線機(jī)械手（生產(chǎn)線中有兩臺多工位機(jī)床）和天津二注塑機(jī)有加料、合模、成型、分模等自動工作循環(huán)，裝上機(jī)械手的自動裝卸工件，可實(shí)現(xiàn)全自動化生產(chǎn)。目前機(jī)械手在沖床上應(yīng)用有兩個方面：一是160t以上的沖床用機(jī)械手的較多。如沈陽低壓開關(guān)廠200t環(huán)類沖床磁力起重器殼體下料機(jī)械手和天京拖拉機(jī)廠400t沖床的下料機(jī)械手等。機(jī)械手控制方法

機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)要圍繞著如何更好地實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的控制功能而設(shè)計(jì)和選擇。以控制器的核心計(jì)算機(jī)的分布方式來看，機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件控制結(jié)構(gòu)大體可分為集中控制、主從控制、分級控制等三類。

在核心控制器的選擇上可以有多種方案，目前在機(jī)電一體化設(shè)計(jì)中主要有三種：單片機(jī)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、可編程控制器（PLC）。隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的不斷發(fā)展，也出現(xiàn)了運(yùn)動控制卡和邏輯控制器等新型控制硬件。

單片機(jī)控制機(jī)械手能夠完成簡單的邏輯控制或模擬量控制，可按需要自行配置通信功能，軟硬件開發(fā)工作量很多，輸出帶負(fù)載能力和抗干擾能力差，可靠性差，環(huán)境適應(yīng)能力差，成本較為低廉。

PLC控制機(jī)械手可按使用要求選購相應(yīng)的產(chǎn)品完成復(fù)雜的邏輯控制，邏輯控制為主，也可以組成模擬量控制系統(tǒng)，軟硬件開發(fā)工作量較少，輸出帶負(fù)載能力和抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，成本較為高。

工業(yè)控制計(jì)算機(jī)具備完善的控制功能，軟件豐富，執(zhí)行速度快，軟件開發(fā)工作量較多，硬件開發(fā)工作量較少，執(zhí)行速度較慢，環(huán)境適應(yīng)力一半，可靠性好，成本較為高。

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第二篇：搬運(yùn)機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

搬運(yùn)機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

摘 要

隨著工業(yè)自動化的普及和發(fā)展，控制器的需求量逐年增大，搬運(yùn)機(jī)械手的應(yīng)用也逐漸普及，主要在汽車，電子，機(jī)械加工、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的生產(chǎn)流水線或貨物裝卸調(diào)運(yùn), 可以更好地節(jié)約能源和提高運(yùn)輸設(shè)備或產(chǎn)品的效率，以降低其他搬運(yùn)方式的限制和不足，滿足現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。

本機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括由兩個電磁閥控制的液壓鋼來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的上升下降運(yùn)動及夾緊工件的動作，兩個轉(zhuǎn)速不同的電動機(jī)分別通過兩線圈控制電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)小車的快進(jìn)、慢進(jìn)、快退、慢退的運(yùn)動運(yùn)動；其動作轉(zhuǎn)換靠設(shè)置在各個不同部位的行程開關(guān)(SQ1---SQ9)產(chǎn)生的通斷信號傳輸?shù)絇LC控制器，通過PLC內(nèi)部程序輸出不同的信號，從而驅(qū)動外部線圈來控制電動機(jī)或電磁閥產(chǎn)生不同的動作，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的精確定位；其動作過程包括：下降、夾緊、上升、慢進(jìn)、快進(jìn)、慢進(jìn)、延時、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式包括：回原位、手動、單步、單周期、連續(xù)；來滿足生產(chǎn)中的各種操作要求。

關(guān)鍵詞：搬運(yùn)機(jī)械手，可編程控制器（PLC），液壓，電磁閥

ABSTRACT With the popularity of industrial automation and development, the demand for year-on-year increase of controller, handling the application of robot gradually popularity, mainly in the automotive, electronic, mechanical processing, food, 1

第三篇：基于PLC和組態(tài)王的搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

基于PLC和組態(tài)王的搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

首先分析了搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)的要求，然后進(jìn)行了可編程控制器I / O點(diǎn)的分配、編寫了PLC控制程序、繪制了原理圖;同時，實(shí)現(xiàn)了PLC與上位計(jì)算機(jī)組態(tài)王軟件的通訊、設(shè)備的連接與配置、數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造、圖形界面的設(shè)計(jì)和動畫連接的建立等;最后運(yùn)行系統(tǒng)并調(diào)試成功。本設(shè)計(jì)利用工控組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對搬運(yùn)機(jī)械手的運(yùn)行過程進(jìn)行監(jiān)控和管理，這對提高生產(chǎn)過程的自動化控制水平有著重大的意義。

引言

隨著我國社會主義市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)日新月異，流水生產(chǎn)線已基本普及，人工搬運(yùn)或包裝貨物和產(chǎn)品不僅耗時費(fèi)力，而且在環(huán)境惡劣、無法作業(yè)的條件下依然動用人工去作業(yè)已然不太現(xiàn)實(shí)。因此，傳統(tǒng)的工作方式必然不能適應(yīng)我國社會主義市場經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，自動化生產(chǎn)模式則應(yīng)運(yùn)而生，而機(jī)械手自動化控制的研究與應(yīng)用對實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)有著巨大的意義。

利用PLC 控制實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的精準(zhǔn)、快速地進(jìn)行貨物的搬運(yùn)、移動、打包和分揀等繁瑣或有害人體的工作，勞動強(qiáng)度得以大大減輕，生產(chǎn)的自動化程度也得到大幅度提高，并且機(jī)械手完全可以代替人工在環(huán)境惡劣、工人無法作業(yè)或有特殊要求的場合完成既定的工作任務(wù)。因此，利用組態(tài)軟件可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、可視畫面同步和實(shí)時監(jiān)測從而構(gòu)成一個集動作控制、過程監(jiān)測與控制的網(wǎng)絡(luò)化、智能化、綜合化、組態(tài)化的機(jī)電一體化自動控制，在我國現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展進(jìn)程中將起到巨大的推動作用。系統(tǒng)的控制要求

搬運(yùn)機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)采用滾珠絲桿、滑桿、氣缸、氣夾等機(jī)械部件組成;電氣方面有步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器、傳感器、開關(guān)電源、電磁閥等電子器件組成。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示。

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圖1 搬運(yùn)機(jī)械手示意圖

機(jī)械手轉(zhuǎn)盤部分由直流電機(jī)驅(qū)動，升降和伸縮部分由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，夾緊部分由氣泵和電磁閥控制。

機(jī)械手的工作過程為: 從原點(diǎn)開始，按下啟動按鈕，系統(tǒng)初始化，氣夾正轉(zhuǎn)，到位后機(jī)械手下降，下降到底時，碰到下限位開關(guān)，下降停止，同時機(jī)械手夾緊;夾緊后機(jī)械手上升，上升到頂時，碰到上限位開關(guān)，上升停止;基座正轉(zhuǎn)，到位后機(jī)械手右移，右移到位時，碰到右限位開關(guān)，右移停止;機(jī)械手下降，下降到底時，碰到下限位開關(guān)，下降停止;同時氣夾電磁閥斷電，機(jī)械手放松，放松后，機(jī)械手上升，上升到頂時，碰到上限位開關(guān)，上升停止;機(jī)械手開始左移，左移到位時，碰到左限位開關(guān)，左移停止，基座反轉(zhuǎn)，到位后回到原點(diǎn)位置。至此，機(jī)械手經(jīng)過12 步動作完成了1 個動作周期。系統(tǒng)的PLC 控制部分設(shè)計(jì)

2．1 PLC 輸入輸出點(diǎn)分配

2．1．1 控制系統(tǒng)輸入輸出

控制系統(tǒng)輸入輸出分配如表1 和表2 所示。

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表1 可編程序控制器(PLC)輸入點(diǎn)

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表2 可編程序控制器(PLC)輸出點(diǎn)

2．1．2 PLC 外部接線圖的設(shè)計(jì)

PLC 外部接線圖如圖2 所示;氣夾電機(jī)接線圖如圖3 所示;基座電機(jī)接線圖如圖4 所示

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圖2 PLC 外部接線圖 點(diǎn)擊圖片查看大圖

圖3 氣夾電機(jī)接線圖 點(diǎn)擊圖片查看大圖

圖4 基座電機(jī)接線圖

2．2 系統(tǒng)的順序功能圖

系統(tǒng)的順序功能圖如圖5 所示

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圖5 系統(tǒng)的順序功能圖 組態(tài)部分的設(shè)計(jì)

在本設(shè)計(jì)中，交通信號燈監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控軟件采用了北京亞控公司的Kingview6． 5 組態(tài)王軟件。

3．1 定義I /O 設(shè)備

首先雙擊工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“設(shè)備 COM1”，彈出串口設(shè)置對話框，如圖6 所示。

要用004km.cn組態(tài)軟件進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控首先要完成通訊連接，組態(tài)王通訊參數(shù)應(yīng)與PLC 的通訊參數(shù)設(shè)置保持一致。由于本系統(tǒng)是PLC 與組態(tài)王間進(jìn)行通訊，因此將PLC 的生產(chǎn)廠家、設(shè)備名稱、通訊方式等填入相應(yīng)的對話框即可。

在本設(shè)計(jì)中采用的是三菱FX 系列可編程控制器，當(dāng)使用RS232 與上位機(jī)相連時，PLC 與組態(tài)王連接的I /O 設(shè)備的缺省與推薦設(shè)置如表3 所示。按照表3 中給定參數(shù)設(shè)置串口設(shè)置對話框

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圖6 串口設(shè)置對話框

表3 I /O 設(shè)備的通訊參數(shù)

然后選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“設(shè)備 COM1”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，運(yùn)行“設(shè)備配置向?qū)А?，選擇PLC 三菱FX2 系列產(chǎn)品中“編程口”，如圖7 所示。

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圖7 設(shè)備配置向?qū)υ捒?/p>

單擊“下一步”，為外部設(shè)備取一個名稱，輸入“PLC”，再單擊“下一步”，為設(shè)備選擇連接串口;假設(shè)為COM1，單擊“下一步”，填寫設(shè)備地址為“1”，單擊“下一步”，設(shè)置通信故障恢復(fù)參數(shù)(一般情況下使用系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置即可)，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А畔⒖v覽”。請檢查各項(xiàng)設(shè)置是否正確，確認(rèn)無誤后，單擊“完成”。

3．2 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫

要在組態(tài)王中知道外部設(shè)備的狀態(tài)，以及能夠輸出控制信號到機(jī)械手，需要建立相應(yīng)的變量。建立完成的數(shù)據(jù)庫如圖8 所示。

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圖8 構(gòu)造好的組態(tài)王數(shù)據(jù)庫

然后是動畫連接，接著是腳本程序的編寫。

3．3 腳本程序的編寫

1)事件命令語言的編寫。在組態(tài)王工程瀏覽器窗口左側(cè)選擇命令語言目錄中的“事件命令語言”，在右側(cè)雙擊新建圖標(biāo)，則出現(xiàn)“事件命令語言”對話框，在“事件描述”中輸入“停止按鈕= = 1”，在“發(fā)生時”語言編輯區(qū)域輸入: 停止標(biāo)志= 1;運(yùn)行標(biāo)志= 0;∥本站點(diǎn) 復(fù)位按鈕= 0;∥本站點(diǎn) 啟動按鈕= 0;單擊右下方的“確認(rèn)”按鈕，則完成第一段事件命令語言的編寫。

類似可編寫“復(fù)位按鈕”“下降”“啟動按鈕”“橫軸回縮”的事件命令語言。2)應(yīng)用程序命令語言的編寫。在組態(tài)王工程瀏覽器窗口左側(cè)選擇命令語言目錄中的“應(yīng)用程序命令語言”，雙擊右側(cè)圖標(biāo)，則出現(xiàn)“應(yīng)用程序命令語言”對話框，在這里編寫機(jī)械手動畫的主要控制程序。在“運(yùn)行時”欄里輸入: if(運(yùn)行標(biāo)志= = 1){ if(次數(shù)＞ = 0＆＆ 次數(shù)＜ 50＆＆ 下降= = 1){ 機(jī)械手y = 機(jī)械手y + 2;次數(shù)= 次數(shù)+ 1;} if(次數(shù)＞ = 50＆＆ 次數(shù)＜ 60＆＆ 氣夾電磁閥 = = 1){ 次數(shù)= 次數(shù)+ 1;} if(次數(shù)＞ = 60＆＆ 次數(shù)＜ 110＆＆ 上升= =1)3．4 運(yùn)行和調(diào)試

進(jìn)入組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)。顯示出組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)畫面(如圖9 所示)，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

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圖9 搬運(yùn)機(jī)械手的組態(tài)界面 結(jié)論

設(shè)計(jì)綜合了計(jì)算機(jī)和PLC 的長處: 計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)提供良好的人機(jī)界面，進(jìn)行全系統(tǒng)的監(jiān)控和管理，PLC 作為下位機(jī)執(zhí)行可靠有效的分散控制。監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以接受多種由PLC 發(fā)出的控制信號，亦可向PLC 發(fā)出各種命令信號，還可以與PLC 之間進(jìn)行各種狀態(tài)數(shù)據(jù)的傳輸?；诮M態(tài)王的搬運(yùn)機(jī)械手的PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)正確，實(shí)現(xiàn)了搬運(yùn)機(jī)械手的自動控制，加強(qiáng)了遠(yuǎn)程監(jiān)控的能力，提高了控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

第四篇：基于PLC的搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序（最終版）

主程序:OB1 // 啟動系統(tǒng) LD I0.0 ON M0.0 AN I1.4 AN I1.5 = M0.0 // 系統(tǒng)初始化 LD SM0.1 CALL SBR0 // 試燈 LD I0.1 = Q0.0 = Q0.1 = Q0.2 = Q0.3 = Q0.4 = Q0.5 = Q0.6 // 上電后200ms延時接通伺服電源 LD SM0.0 LPS AN Q1.5 AN Q1.6 TON T37, 2 LPP A T37 S Q1.5, 2 // 伺服電源接通后伺服報警清零輸出點(diǎn)Q1.7產(chǎn)生一個300ms的清零脈沖信號 LD Q1.5 A Q1.6 LPS EU S Q1.7, 1 LRD A Q1.7 TON T33, 30 LPP A T33 R Q1.7, 1 // 伺服1位控模塊0啟動 LD M0.0 A M0.1 A Q2.0 AN Q2.2 = L60.0 LD I1.4 O I1.5 O Q2.2 O I1.6 O I2.0 = L63.7 LD L60.0 CALL SBR1, L63.7, M4.0, VB66, VD0, VD68, M3.0 // 伺服2位控模塊0啟動 LD M0.0 A M0.1 A Q2.1 AN Q2.3 = L60.0 LD I1.4 O I1.5 O Q2.3 O I2.1 O I2.3 = L63.7 LD L60.0 CALL SBR12, L63.7, M4.1, VB67, VD4, VD72, M3.1 // 調(diào)用復(fù)位子程序 LD I0.2 A I0.4 A Q1.5 A Q1.6 CALL SBR23 // 手動子程序剛開始調(diào)用時，步進(jìn)脈沖數(shù)清零 LD I0.4 A M0.0 LPS CALL SBR27 EU R Q2.2, 2 S Q2.0, 2 LPP MOVD 0, VD118 MOVD 0, VD122 MOVD 0, VD110 MOVD 0, VD114 // 半自動程序剛開始調(diào)用時，步進(jìn)脈沖數(shù)清零 LD I0.5 A M0.0 LPS CALL SBR26 EU R Q2.2, 2 S Q2.0, 2 LPP MOVD 0, VD118 MOVD 0, VD122 MOVD 0, VD110 MOVD 0, VD114 // 自動子程序 LD M0.0 A I0.3 CALL SBR25 EU R Q2.2, 2 S Q2.0, 2 // 報警處理 LD SM0.0 CALL SBR24 // 急停后，伺服停止，氣缸保持 LD I1.4 S Q2.0, 2 S Q2.4, 1 R Q2.5, 1

初始化子程序: // 伺服電源接通后延時30s系統(tǒng)初始化 LD Q1.5 A Q1.6 LPS AN M0.1 TON T38, 300 LPP A T38 S M0.1, 1 // 首次上電或者回參考點(diǎn)狀態(tài)時，狀態(tài)位置位 LD M0.1 A I0.3 EU S Q2.1, 2 R M3.0, 5 R M4.0, 10 R Q2.2, 2 MOVB 0, VB20 MOVW 0, VW16 MOVW 0, VW18 MOVW 0, VW12 MOVW 0, VW14 R Q2.4, 1 S Q2.5, 1 Network 3 LD M0.1 MOVD 100000, VD500 MOVD 20000, VD504 MOVD 1000000, VD508 MOVD 50000, VD512

復(fù)位子程序: Network 1 LD I0.2 S M0.5, 1 // 伺服1復(fù)位 LD M0.5 = L60.0 LD I0.2 = L63.7 LD L60.0 CALL SBR5, L63.7, M4.3, VB68 // 伺服2復(fù)位 LD M0.5 = L60.0 LD M4.3 = L63.7 LD L60.0 CALL SBR16, L63.7, M4.4, VB69 // 機(jī)械手爪松開 LD M0.5 S Q2.5, 1 R Q2.4, 1 // 復(fù)位完成 LD I2.2 R M0.5, 1 R M4.3, 2 END_SUBROUTINE_BLOCK 報警子程序: // 伺服1報警 LD I1.6 O I2.0 O I2.6 AN Q1.7 = M0.2 // 伺服2報警 LD I2.1 O I2.3 O I2.7 AN Q1.7 = M0.3 // 伺服運(yùn)動過程中松開工件報警 LD I0.6 O I0.7 O I1.0 O I1.1 A I0.4 A I1.3 = M0.4 // 報警燈顯示 LD M0.2 O M0.3 O M0.4 = Q0.0 自動子程序: // 網(wǎng)絡(luò)注釋 LD I0.0 O M0.7 S M0.6, 1 // 伺服1復(fù)位 LD I0.3 = L60.0 LD M0.6 = L63.7 LD L60.0 CALL SBR5, L63.7, M4.5, VB70 // 伺服2復(fù)位 LD I0.3 = L60.0 LD M4.5 = L63.7 LD L60.0 CALL SBR16, L63.7, M4.6, VB71 //參數(shù)復(fù)位 LD I2.2 R M0.6, 1 R M4.5, 2 // 伺服1下降 LD I0.3 A I2.4 AN I2.0 = L60.0 LD I2.2 EU = L63.7 LD L60.0 CALL SBR3, L63.7, VD500, VD504, 1, I1.4, M4.7, VB70, VD76, VD80 // 下降指示燈 LD I2.2 O Q1.0 AN M4.7 = Q0.2 // 伺服1下降完成 LD I3.0 AN T39 = Q1.0 // 夾緊工件，等待2秒 LD Q1.0 S Q2.4, 1 R Q2.5, 1 AN T39 TON T39, 20 // 夾緊指示燈 LD I3.0 O Q0.5 AN Q2.5 = Q0.5 // 夾緊完成 LD T39 AN Q2.5 = Q1.3 // 伺服1上升 LD I0.3 AN I1.6 = L60.0 LD Q1.3 = L63.7 LD L60.0 CALL SBR5, L63.7, M5.0, VB71 // 上升指示燈 LD T39 ON Q0.1 AN M5.0 AN I3.0 = Q0.1 // 上升完成 LD I1.7 = Q0.7 // 伺服2前進(jìn) LD Q2.4 AN I2.3 = L60.0 LD Q0.7 = L63.7 LD L60.0 CALL SBR14, L63.7, VD508, VD512, 1, I1.4, M5.1, VB72, VD84, VD88 // 前進(jìn)指示燈 LD Q0.7 ON Q0.3 AN M5.1 AN I3.1 = Q0.3 // 前進(jìn)完成 LD I3.1 AN T40 = Q1.1 // 到達(dá)前進(jìn)工位后伺服1下降 LD Q2.4 A I2.5 AN I2.1 = L60.0 LD Q1.1 = L63.7 LD L60.0 CALL SBR3, L63.7, VD500, VD504, 1, I1.4, M5.2, VB73, VD92, VD96 // 下降指示燈 LD I3.1 ON Q0.2 AN M5.2 = Q0.2 // 下降完成 LD I3.0 AN T40 = Q1.0 // 放下工件，等待2秒 LD Q1.0 S Q2.5, 1 R Q2.4, 1 R M4.7, 4 AN T40 TON T40, 20 // 松開指示燈 LD Q1.0 ON Q0.6 AN Q2.4 = Q0.6 // 松開完成 LD T40 = Q1.4 // 重復(fù)動作 LD Q1.4 = M0.7 半自動子程序: // 網(wǎng)絡(luò)注釋 LD I0.5 S M0.6, 1 // 伺服1復(fù)位 LD I0.3 = L60.0 LD M0.6 = L63.7 LD L60.0 CALL SBR5, L63.7, M4.5, VB70 // 伺服2復(fù)位 LD I0.3 = L60.0 LD M4.5 = L63.7 LD L60.0 CALL SBR16, L63.7, M4.6, VB71 //參數(shù)復(fù)位 LD I2.2 R M0.6, 1 R M4.5, 2

// 伺服1下降 LD I0.3 A I2.4 AN I2.0 = L60.0 LD I2.2 EU = L63.7 LD L60.0 CALL SBR3, L63.7, VD500, VD504, 1, I1.4, M4.7, VB70, VD76, VD80 // 下降指示燈 LD I2.2 O Q1.0 AN M4.7 = Q0.2 // 伺服1下降完成 LD I3.0 AN T39 = Q1.0

Network 8 // 夾緊工件，等待2秒 LD Q1.0 S Q2.4, 1 R Q2.5, 1 AN T39 TON T39, 20 // 夾緊指示燈 LD I3.0 O Q0.5 AN Q2.5 = Q0.5 // 夾緊完成 LD T39 AN Q2.5 = Q1.3 // 伺服1上升 LD I0.3 AN I1.6 = L60.0 LD Q1.3 = L63.7 LD L60.0 CALL SBR5, L63.7, M5.0, VB71 // 上升指示燈 LD T39 ON Q0.1 AN M5.0 AN I3.0 = Q0.1 // 上升完成 LD I1.7 = Q0.7 // 伺服2前進(jìn) LD Q2.4 AN I2.3 = L60.0 LD Q0.7 = L63.7 LD L60.0 CALL SBR14, L63.7, VD508, VD512, 1, I1.4, M5.1, VB72, VD84, VD88 // 前進(jìn)指示燈 LD Q0.7 ON Q0.3 AN M5.1 AN I3.1 = Q0.3 // 前進(jìn)完成 LD I3.1 AN T40 = Q1.1 // 到達(dá)前進(jìn)工位后伺服1下降 LD Q2.4 A I2.5 AN I2.1 = L60.0 LD Q1.1 = L63.7 LD L60.0 CALL SBR3, L63.7, VD500, VD504, 1, I1.4, M5.2, VB73, VD92, VD96 // 下降指示燈 LD I3.1 ON Q0.2 AN M5.2 = Q0.2 // 下降完成 LD I3.0 AN T40 = Q1.0 // 放下工件，等待2秒 LD Q1.0 S Q2.5, 1 R Q2.4, 1 AN T40 TON T40, 20 // 松開指示燈 LD Q1.0 ON Q0.6 AN Q2.4 = Q0.6 // 松開完成 LD T40 = Q1.4 // 伺服1上升 LD I0.5 = L60.0 LD Q1.4 = L63.7 LD L60.0 CALL SBR5, L63.7, M5.3, VB74 // 上升指示燈 LD Q1.4 ON Q0.1 AN M5.3 = Q0.1 // 上升完成 LD I1.7 = Q0.7 // 伺服2后退 LD I0.5 = L60.0 LD Q0.7 = L63.7 LD L60.0 CALL SBR16, L63.7, M5.4, VB75 // 后退指示燈 LD Q0.7 ON Q1.2 AN M5.4 = Q1.2 Network 28 // 后退完成 LD I2.2 = Q1.2 R M4.7, 6 手動子程序: // 手動上升 LD I0.6 AN I1.7 AN M1.1 AN M1.2 AN M1.3 = M1.0 = Q0.1 // 手動下降 LD I1.7 AN I2.0 AN M1.0 AN M1.2 AN M1.3 = M1.1 = Q0.2 // 伺服1手動 LD I0.4 = L60.0 LD M1.4 = L63.7 LD M1.0 AN I1.6 = L63.6 LD M1.1 AN I2.0 = L63.5 LD L60.0 CALL SBR2, L63.7, L63.6, L63.5, VD504, M3.2, VB74, VD8, VD12, M3.4 // 手動后退 LD I1.1 AN M1.0 AN M1.1 AN M1.3 = M1.2 = Q0.4 // 手動前進(jìn) LD I1.0 AN M1.0 AN M1.1 AN M1.2 = M1.3 = Q0.3 // 伺服2手動 LD I0.4 = L60.0 LD I1.4 = L63.7 LD I1.2 AN I2.1 = L63.6 LD I1.3 AN I2.3 = L63.5 LD L60.0 CALL SBR13, L63.7, L63.6, L63.5, VD512, M3.3, VB75, VD16, VD20, M3.5 // 手動夾緊工件 LD I1.2 S Q2.4, 1 R Q2.5, 1 // 夾緊指示燈 LD Q2.4 AN Q2.5 = Q0.5 // 手動松開工件 LD I1.3 S Q2.5, 1 R Q2.4, 1 // 松開指示燈 LD Q2.5 AN Q2.4 = Q0.6

第五篇：搬運(yùn)機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)題目 搬運(yùn)機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 孫飛龍 學(xué) 號 02030801013 專業(yè)班級 機(jī)電一體化（1）班 指導(dǎo)老師 張?zhí)m仙

機(jī)電工程系

搬運(yùn)機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

摘 要

隨著工業(yè)自動化的普及和發(fā)展，控制器的需求量逐年增大，搬運(yùn)機(jī)械手的應(yīng)用也逐漸普及，主要在汽車，電子，機(jī)械加工、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的生產(chǎn)流水線或貨物裝卸調(diào)運(yùn), 可以更好地節(jié)約能源和提高運(yùn)輸設(shè)備或產(chǎn)品的效率，以降低其他搬運(yùn)方式的限制和不足，滿足現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。

本機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括由兩個電磁閥控制的液壓鋼來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的上升下降運(yùn)動及夾緊工件的動作，兩個轉(zhuǎn)速不同的電動機(jī)分別通過兩線圈控制電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)小車的快進(jìn)、慢進(jìn)、快退、慢退的運(yùn)動運(yùn)動；其動作轉(zhuǎn)換靠設(shè)置在各個不同部位的行程開關(guān)(SQ1---SQ9)產(chǎn)生的通斷信號傳輸?shù)絇LC控制器，通過PLC內(nèi)部程序輸出不同的信號，從而驅(qū)動外部線圈來控制電動機(jī)或電磁閥產(chǎn)生不同的動作，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的精確定位；其動作過程包括：下降、夾緊、上升、慢進(jìn)、快進(jìn)、慢進(jìn)、延時、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式包括：回原位、手動、單步、單周期、連續(xù)；來滿足生產(chǎn)中的各種操作要求。

關(guān)鍵詞：搬運(yùn)機(jī)械手，可編程控制器（PLC），液壓，電磁閥

目 錄

前 言………………………………………………………………………………….1

第一章 機(jī)械手的概況

1.1 搬運(yùn)機(jī)械手的應(yīng)用簡況…………………………………………………2

1.2 機(jī)械手的應(yīng)用意義………………………………………………………3

1.3 機(jī)械手的發(fā)展概況………………………………………………………3

第三章 搬運(yùn)機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 搬運(yùn)機(jī)械手結(jié)構(gòu)及“ title=”下一頁">> >> >>| 其動作………………………………………………

3.2 搬運(yùn)機(jī)械手系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)………………………………………………

3.3 搬運(yùn)機(jī)械手控制程序設(shè)計(jì)……………………………………………… 操作面板及動作說明…………………………………………………… I/O分配………………………………………………………………… 梯形圖的設(shè)計(jì)……………………………………………………………

1）梯形圖的總體設(shè)計(jì)……………………………………………………

2）各部分梯形圖的設(shè)計(jì)…………………………………………………

3）繪制搬運(yùn)機(jī)械手PLC控制梯形圖…………………………………… 結(jié) 論………………………………………………………………………………

謝 辭………………………………………………………………………………

參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………….附：語句表

梯形圖 I/O接線圖

前言

機(jī)械手：mechanical hand，也被稱為自動手，auto hand 能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。

機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運(yùn)動機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動方式，稱為機(jī)械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機(jī) 械手設(shè)計(jì)的關(guān) 鍵參數(shù)。自由 度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有2～3個自由度。

機(jī)械手的種類，按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。

機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動機(jī)床或自動生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨(dú)立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手。機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累等勞動條件。

機(jī)械手首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機(jī)械手。

第一章 機(jī)械手概況

1.1搬運(yùn)機(jī)械手的應(yīng)用簡況

在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機(jī)械化、自動化已成為突出的主題。在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。專用機(jī)床是大批量生產(chǎn)自動化的有效辦法，程控機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等自動化機(jī)械是有效解決多品種小批量生產(chǎn)自動化的重要辦法。

但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，有待于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。據(jù)資料介紹，美國生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有75％是小批量生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三在50件以下，零件真正在機(jī)床上加工的時間僅占零件生 5 產(chǎn)時間的5％。從這里可看出，裝卸、搬運(yùn)等工序機(jī)械化的迫切性，工業(yè)機(jī)械手就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動化而產(chǎn)生的。機(jī)械手可在空間抓放物體，動作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性自動線。

國內(nèi)外機(jī)械工業(yè)、鐵路部門中機(jī)搬運(yùn)械手主要應(yīng)用于以下幾方面：

1.熱加工方面的應(yīng)用

熱加工是高溫、危險的笨重體力|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 勞動，很久以來就要求實(shí)現(xiàn)自動化。為了提高工作效率，和確保工人的人身安全，尤其對于大件、少量、低速和人力所不能勝任的作業(yè)就更需要采用機(jī)械手操作。

2.冷加工方面的應(yīng)用

冷加工方面機(jī)械手主要用于柴油機(jī)配件以及軸類、盤類和箱體類等零件單機(jī)加工時的上下料和刀具安裝等。進(jìn)而在程序控制、數(shù)字控制等機(jī)床上應(yīng)用，成為設(shè)備的一個組成部分。最近更在加工生產(chǎn)線、自動線上應(yīng)用，成為機(jī)床、設(shè)備上下工序聯(lián)接的重要于段。

3.拆修裝方面

拆修裝是鐵路工業(yè)系統(tǒng)繁重體力勞動較多的部門之一，促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展。目前國內(nèi)鐵路工廠、機(jī)務(wù)段等部門，已采用機(jī)械手拆裝三通閥、鉤舌、分解制動缸、裝卸軸箱、組裝輪對、清除石棉等，減輕了勞動強(qiáng)度，提高了拆修裝的效率。近年還研制了一種客車車內(nèi)噴漆通用機(jī)械手，可用以對客車內(nèi)部進(jìn)行連續(xù)噴漆，以改善勞動條件，提高噴漆的質(zhì)量和效率。

近些年，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)以及傳感技術(shù)等在機(jī)械手中越來越多的應(yīng)用，工業(yè)機(jī)械手已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中提高勞動生產(chǎn)率的重要因素。

1.2機(jī)械手的應(yīng)用意義

在機(jī)械工業(yè)中，機(jī)械手的應(yīng)用意義可以概括如下：

1.可以提高生產(chǎn)過程的自動化程度

應(yīng)用機(jī)械手，有利于提高材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動化程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。

2.可以改善勞動條件、避免人身事故在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的。而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全地完成作業(yè)，大大地改善了工人的勞動條件。在一些動作簡單但又重復(fù)作業(yè)的操作中，以機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。

3.可以減少人力，便于有節(jié)奏地生產(chǎn)

應(yīng)用機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)地工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。因此，在自動化機(jī)床和綜合加工自動生產(chǎn)線上，目前幾乎都設(shè)有機(jī)械手，以減少人力和更準(zhǔn)確地控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏地進(jìn)行生產(chǎn)。

綜上所述，有效地應(yīng)用機(jī)械手是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢。1.3.3機(jī)械手的發(fā)展概況與發(fā)展趨勢

1.3機(jī)械手的發(fā)展概況

專用機(jī)械手經(jīng)過幾十年的發(fā)展，如今已進(jìn)入以通用機(jī)械手為標(biāo)志的時代。由于通用機(jī)械手的應(yīng)用和發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)了智能機(jī)器人的研制。智能機(jī)器人涉及的知識內(nèi)容，不僅包括一般的機(jī)械、液壓、氣動等基礎(chǔ)知識，而且還應(yīng)用一些電子技術(shù)、電視技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、無線電控制、仿生學(xué)和假肢工藝等，因此它是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的新技術(shù)。目前國內(nèi)外對發(fā)展這一新技術(shù)都很重視，幾十年來，這項(xiàng)技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計(jì)在不斷地修改，品種在不斷地增加，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地擴(kuò)大。

早在40年代，隨著原子能工業(yè)的發(fā)展，已出現(xiàn)了模擬關(guān)節(jié)式的第一代機(jī)械手。

50～60年代即制成了傳送和裝卸工件的通用機(jī)械手和數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。這種機(jī)械手也稱第二代機(jī)械手。如尤尼曼特(Unimate)機(jī)械手即屬于這種類型。

60～70年代，又相繼把通用機(jī)械手用于汽車車身的點(diǎn)焊和沖壓生產(chǎn)自動線上，亦即是第二代機(jī)械手這一新技術(shù)進(jìn)入了應(yīng)用階段。

80-90年代，裝配機(jī)械手處于鼎盛時期，尤其是日本。

90年代機(jī)械手在特殊用途上有較大的發(fā)展，除了在工業(yè)上廣泛應(yīng)用外，農(nóng)、林、礦業(yè)、航天、海洋、文娛、體育、醫(yī)療、服務(wù)業(yè)、軍事領(lǐng)域上有較大的應(yīng)用。

90年代以后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展，機(jī)械手技術(shù)也得到飛速的多元化發(fā)展。

總之，目前機(jī)械手的主要經(jīng)歷分為三代：

第一代機(jī)械手主要是靠人工進(jìn)行控制，控制方式為開環(huán)式，沒有|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 識別能力；改進(jìn)的方向主要是將低成本和提高精度；第二代機(jī)械手設(shè)有電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把接收到的信息反饋，使機(jī)械手具有感覺機(jī)能；第三代機(jī)械手能獨(dú)立完成工作過程中的任務(wù)。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing System)和柔性制造單元FMC(Flexible Manufacturing Cell)中重要一環(huán)。

1.4機(jī)械手的發(fā)展趨勢

目前國內(nèi)工業(yè)機(jī)械于主要用于機(jī)床加工、鑄鍛、熱處理等方面，數(shù)量、品種、性能方面都不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。

因此，國內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大機(jī)械手應(yīng)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄鍛、熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動強(qiáng)度，改善作業(yè)條件。在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時，相應(yīng)地發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合式機(jī)械手等。

將機(jī)械手各運(yùn)動構(gòu)件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)，以及適于不同類型的夾緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不用的典型部件，即可組成各種不同用途的機(jī)械手。既便于設(shè)計(jì)制造，又便于改換工作，9 擴(kuò)大了應(yīng)用的范圍。同時要提高精度，減少沖擊，定位精確，以更好地發(fā)揮機(jī)械手的作用。此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺、視覺等性能地機(jī)械手，并考慮于計(jì)算機(jī)聯(lián)用，逐步成為整個機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個基本單元。

在國外機(jī)械制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快。目前主要用于機(jī)床、模鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)中，它可按照事先制定的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，但是還不具備任何傳感反饋能力，不能應(yīng)付外界的變化。如發(fā)生某些偏離時，就將引起零部件甚至機(jī)械手本身的損壞。為此，國外機(jī)械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某些智能的機(jī)械手，使其擁有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，做出相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍些偏差時，即能更正，并自行檢測，重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能。

視覺功能即在機(jī)械手上安裝有電視照相機(jī)和光學(xué)測距儀（即距離傳感器）以及衛(wèi)星計(jì)算機(jī)。工作時，電視照相機(jī)將物體形象變成視頻信號，然后傳送給計(jì)算機(jī)，以便分析物體的種類、大小、顏色和方位，并發(fā)出指令控制機(jī)械手進(jìn)行工作。

觸覺功能即在機(jī)械手上安裝有觸覺反饋控制裝置。工作時機(jī)械手先伸出手指尋找工件，通過裝在手指內(nèi)的壓力敏感元件產(chǎn)生觸感作用，然后伸向前方，抓住工件。

手的抓力大小可通過裝在手指內(nèi)側(cè)的壓力敏感元件來控制，達(dá)到自動調(diào)整握力的大小?？傊?，隨著傳感技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手的裝配作業(yè)的能力將進(jìn)一步提高。到1995年，全世界約有50%的汽車由機(jī)械手裝配。

現(xiàn)今機(jī)械手的發(fā)展更主要的是將機(jī)械手和柔性制造系統(tǒng)以及柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。1.5 PLC概況及在機(jī)械手中的應(yīng)用

1.可編程序控制器的應(yīng)用和發(fā)展概況

可編程序控制器（programmable controller），現(xiàn)在一般簡稱為PLC（programmable logic controller），它是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、自動控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通 信網(wǎng)絡(luò)技發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置。以其顯著的優(yōu)點(diǎn)在冶金、化工、交通、電力等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一。

在可編程序控制器問世以前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是繼電器控制占主導(dǎo)地位。傳統(tǒng)的繼電器控制具有結(jié)構(gòu)簡單、易于掌握、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用甚廣。但是控制裝置體積大、動作速度較慢、耗電較多、功能少，特別是由于它靠硬件連線構(gòu)成系統(tǒng)，接線繁雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或控制對象改變時，原有的接線刻控制盤（柜）就必須隨之改變或更換，通用性和靈活性較差。

2.PLC的應(yīng)用概況

PLC的應(yīng)用|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 領(lǐng)域非常廣，并在迅速擴(kuò)大，對于而今的PLC幾乎可以說凡是需要控制系統(tǒng)存在的地方就需要PLC，尤其近幾年來PLC的性價比不斷提高已被廣泛應(yīng)用在冶金、機(jī)械、石油、化工、輕功、電力等各行業(yè)。

按PLC的控制類型，其應(yīng)用大致可分為以下幾個方面。

1）.用于邏輯控制

這是PLC最基本，也是最廣泛的應(yīng)用方面。用PLC取代繼電器控制和順序控制器控制。例如機(jī)床的電氣控制、包裝機(jī)械的控制、自動電梯控制等。

2）.用于模擬量控制

PLC通過模擬量I/O模塊，可實(shí)現(xiàn)模擬量和數(shù)字量之間轉(zhuǎn)換，并對模擬量控制。

3）.用于機(jī)械加工中的數(shù)字控制

現(xiàn)代PLC具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理功能，它可以與機(jī)械加工中的數(shù)字控制（NC）及計(jì)算機(jī)控制（CNC）緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制。

4）.用于工業(yè)機(jī)器人控制

5）.用于多層分布式控制系統(tǒng)

高功能的PLC具有較強(qiáng)的通信聯(lián)通能力，可實(shí)現(xiàn)PLC與PLC之間、PLC與遠(yuǎn)程I/O之間、PLC與上位機(jī)之間的通信。從而形成多層分布式控制系統(tǒng)或工廠自動化網(wǎng)絡(luò)。

3.PLC的特點(diǎn)

1）.可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)

PLC能在惡劣的環(huán)境如電磁干擾、電源電壓波動、機(jī)械振動、溫度變化等中可靠地工作，PLC的平均無故障間隔時間高，日本三菱公司的F1系列PLC平均無故障時間間隔長達(dá)30萬h，這是一般微機(jī)所不能比擬的。

2）.控制系統(tǒng)構(gòu)成簡單、通用性強(qiáng)

由于PLC是采用軟件編程來實(shí)現(xiàn)控制功能，對同一控制對象，當(dāng)控制要求改變需改變控制系統(tǒng)的功能時，不必改變PLC的硬件設(shè)備，只需相應(yīng)改變軟件程序。

3）.編程簡單、使用、維護(hù)方便

4）.組合方便、功能強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣

PLC既可用于開關(guān)量的控制又可用于模擬量的控制；既可用單片機(jī)控制，又可用于組成多級控制系統(tǒng)；既可控制簡單系統(tǒng)，又可控制復(fù)雜系統(tǒng)。因此，PLC應(yīng)用范圍很廣。

5）.體積小、重量輕、功耗低

PLC采用了半導(dǎo)體集成電路，外形尺寸很小，重量輕，同時功耗也很低，空載功耗約1.2KW。

5.PLC在機(jī)械手中的應(yīng)用

機(jī)械手通常應(yīng)用于動作復(fù)雜的場合來代替人的反復(fù)的操作，從而節(jié)省人的勞動，普通繼電器由于其體積和接口等各方面限制，經(jīng)常被應(yīng)用于動作簡單的電氣及流水線控制，而PLC以其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng);控制系統(tǒng)構(gòu)成簡單、通用性強(qiáng);編程簡單、使用、維護(hù)方便;組合方便、功能強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣;體積小、重量輕、功耗低等有點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于類似機(jī)械手的控制動作復(fù)雜的場合，本設(shè)計(jì)正是以PLC控制為基礎(chǔ)從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的各種動。

第二章 搬運(yùn)機(jī)械手總體設(shè)計(jì)方案

2.1搬運(yùn)機(jī)械手結(jié)構(gòu)及其動作

本機(jī)械手用于生產(chǎn)線上工件的自動搬運(yùn)，根據(jù)對機(jī)械手的工藝過程及控制要求分析，機(jī)械手的動作過程如圖3—1所示：

圖2—1機(jī)械手的動作周期

2.2機(jī)械手的控制過程

如圖3—2所示由A、B兩個液壓缸完成工件的夾緊和提升的動作，A缸通過一個單電兩位四通電磁換向閥控制工件的夾緊、放松，B缸通過一雙電兩位四通電磁閥控制機(jī)械手的升降；由小車實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的移動。該小車由兩臺電動機(jī)驅(qū)動，一臺是高速，一臺是慢速。當(dāng)小車前進(jìn)時以慢—快—慢的形式進(jìn)行，返回時按慢—快—慢的形式后退。當(dāng)工件從傳送帶傳輸?shù)綑C(jī)械手下方時，工件碰壓行程開關(guān)SQ1，B缸活塞桿伸出，帶動機(jī)械手下降，下降至終點(diǎn)碰壓行程開關(guān)SQ3與機(jī)械手夾鉗相連的A缸活塞桿收進(jìn)，機(jī)械手將工件夾緊；當(dāng)工件夾緊到位時，行程開關(guān)SQ5動作，B缸的活塞桿收進(jìn)，把工件提升；當(dāng)工件提升到最高位置時碰壓行程開關(guān)SQ4，啟動小車慢速右行；當(dāng)小車碰壓行程開關(guān)SQ7時轉(zhuǎn)為快速行走；接近終點(diǎn)時小車碰壓 14 行程開關(guān)SQ8，轉(zhuǎn)為慢速行走；行至右端行程開關(guān)SQ9，小車停止前進(jìn)；停留5秒后，B缸活塞桿再次外伸，機(jī)械手下降至終點(diǎn)，A缸活塞桿外伸帶動夾鉗松開，將工件放下；然后機(jī)械手上升，小車以慢—快—慢的形式沿原路返回，恢復(fù)到圖示所示的原點(diǎn)位|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 置。

2.3機(jī)械手的控制要求

為了便于生產(chǎn)加工、維修、調(diào)整設(shè)置的工作方式選擇開關(guān)。分為手動和自動操作，其中自動操作中包括了：單步、單周期、連續(xù)；手動操作包括手動和回原位的操作。

手動操作：供維修用，即用按鈕對機(jī)械手的每一步動作單獨(dú)控制。例如，當(dāng)選擇手動操作時，按下上升/下降按鈕，機(jī)械手在滿足條件情況下即執(zhí)行相應(yīng)的動作，其它動作以此類推。

回原位：當(dāng)由于斷電或其它原因?qū)е聶C(jī)械手運(yùn)行中途停止時，再次通電將操作方式選擇置于回原位位置，按下復(fù)位按鈕，機(jī)械手即可按最短路徑的原則返回到原點(diǎn)位置。

單步運(yùn)行：供試用，即沒按一次啟動按鈕機(jī)械手向前執(zhí)行一個動作后停止。

單周期運(yùn)行：供首次檢驗(yàn)用，當(dāng)機(jī)械手在原點(diǎn)時按下啟動按鈕，機(jī)械手自動執(zhí)行一個周期后停止在原點(diǎn)位置

連續(xù)運(yùn)行：正常使用，當(dāng)機(jī)械手在原點(diǎn)并按下啟動按鈕時，機(jī)械手周而復(fù)始的執(zhí)行各工步動作。

該機(jī)械手在自動工作狀態(tài)時，應(yīng)先將其工作方式選擇開關(guān)放在“返回原位”，并按下返回原位按鈕，對狀態(tài)器進(jìn)行置位，然后再將工作方式選擇開關(guān)放置自動工作方式下。若自動工作狀態(tài)解除，則硬件工作方式選擇開關(guān)放置于“手從操作”位置。

第三章 搬運(yùn)機(jī)械手硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括機(jī)械部分和電氣控制部分的設(shè)計(jì)。

3.1機(jī)械手的結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)如圖3—2所示

圖3—2：機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖

圖中設(shè)置9個行程開關(guān)SQ1—SQ9用于檢測工件、小車、機(jī)械手的位置及機(jī)械手夾鉗的夾緊、放松狀態(tài)，并對系統(tǒng)實(shí)施控制。其中SQ1為工件是否到位的檢測開關(guān)；SQ2為小車原位檢測開關(guān)；SQ3、SQ4分別為機(jī)械手下降上升是否到位檢測開 16 關(guān)；SQ5、SQ6分別為機(jī)械手夾緊放松檢測開關(guān)；SQ7、SQ8分別為小車速度轉(zhuǎn)換開關(guān)；SQ9為小車運(yùn)動停止開關(guān)。

3.2電氣控制的設(shè)計(jì)

包括主電路和控制電路的設(shè)計(jì)。主電路由兩臺電動機(jī)，即慢速電機(jī)和快速電機(jī)，分別拖動小車慢行和快行，其控制如下：慢速電動機(jī)M1由接觸器KM1、KM2分別控制其正傳和反轉(zhuǎn)；快速電動機(jī)M2由接觸器KM3和KM4分別控制其正傳和反轉(zhuǎn)。機(jī)械手的夾緊放松動作是由一單電兩位四通電磁閥控制的一個液壓缸完成的，在通電情況下，機(jī)械手松開，得電時松開，可以防止在設(shè)備運(yùn)行過程中突然斷電導(dǎo)致的機(jī)械手松開，工件脫落的情況發(fā)生。

3.3操作面板及動作說明

根據(jù)控制和生產(chǎn)工藝的要求，控制操作包括手動和自動，手動又包括手動步進(jìn)、回原位操作，自動控制包括單步、單周期、連續(xù)的操作。故操作方式選擇開關(guān)設(shè)置有五個檔位。手動工作方式下，手動動作包括上升、下降、放松、快進(jìn)、慢進(jìn)、快退、慢退和復(fù)位，故設(shè)置六個動作看官按鈕。各個動作進(jìn)行的同時均設(shè)有動作指示燈。另外設(shè)有啟動停止按鈕。

其操作面板如圖3—3所示：

圖3—3機(jī)械手操作面板示意圖

3.4 I/O分配

I/O設(shè)備即所需的I/O點(diǎn)數(shù)如下表所示：

信

I/O設(shè)備

號

操作方式選擇旋鈕開關(guān) 手動時運(yùn)動選擇按鈕

輸 入

啟動停止按鈕 行程開關(guān) 9 5 8

輸 出

動作指示 原點(diǎn)指示 1

交流接觸器控制線圈 電磁閥 3

I/O點(diǎn)數(shù) 信號

I/O設(shè)備

I/O點(diǎn)數(shù)

根據(jù)I/O點(diǎn)的分配要求及考慮10%到15%的I/O裕量，本設(shè)計(jì)PLC采用F1—60MR 36/24型，樣圖見圖3-4所示：

圖3—4 F1-40MR樣圖

控制電路設(shè)計(jì)主要是PLC輸入、輸出接線的設(shè)計(jì)，其I/O分配如圖3—5所示。

電氣接線圖見附圖

圖3—5 PLC I/O接線控制圖

第四章 搬運(yùn)機(jī)械手的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)械手動控制屬順序控制，故其手動程序采用普通的PLC控制指令控制，自動程序采用步進(jìn)梯形指令控制

4.1梯形圖的總體設(shè)計(jì)

按照機(jī)械手控制和工藝流程的要求，在選擇“手動方式”時應(yīng)執(zhí)行手動程序；在選擇“回原位”時應(yīng)執(zhí)行回原|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 位程序；在選擇自動程序時應(yīng)執(zhí)行自動程序。其中自動程序要在啟動按鈕按下時才執(zhí)行。故梯形圖的總體構(gòu)成如圖3—6所示。

圖3—6搬運(yùn)機(jī)械手PLC控制梯形圖總體構(gòu)成

4.2各部分梯形圖的設(shè)計(jì)

1.通用部分梯形圖設(shè)計(jì)

通用部分梯形圖分為三部分：

1）.狀態(tài)器的初始化。初始化狀態(tài)器S600在手動方式下被置位、復(fù)位。當(dāng)方式選擇開關(guān)置于“返回原位”（X514接通）時，按下復(fù)位按鈕（X507）時被置位，在“手動操作”（X510）接通時，S600復(fù)位。處于中間工步的狀態(tài)器用手動做復(fù)位操作，即在方式選擇開關(guān)位于“手動操作”或“返回原位”時，中間狀態(tài)器同步復(fù)位。故初始化梯形圖如圖3—7所示，（如果狀態(tài)器要在供電時從斷電前條件開始繼續(xù)工作，則不需要M71）。

圖3—7 狀態(tài)器初始化梯形圖

2）.狀態(tài)器轉(zhuǎn)換啟動。若機(jī)械手工作在自動工作方式下，當(dāng)初始狀態(tài)器S600被置位后按下啟動按鈕，輔助繼電器M575工作，狀態(tài)器的狀態(tài)可以一步一步的向下傳遞，即可進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在執(zhí)行“連續(xù)程序” 時，轉(zhuǎn)換啟動繼電器M575一直保持到 22 停機(jī)按鈕按下為止。另一面采用M100檢查機(jī)器是否處于原位。當(dāng)M575和M100都接通時，從初始狀態(tài)器開始進(jìn)行轉(zhuǎn)換，故其梯形圖如圖3—8所示。

圖3—8狀態(tài)器轉(zhuǎn)換啟動梯形圖

3）.狀態(tài)器轉(zhuǎn)換禁止梯形圖。激活特殊輔助繼電器M574并用步進(jìn)梯形指令控制狀態(tài)器轉(zhuǎn)換時，狀態(tài)器的轉(zhuǎn)換就被自動禁止。

在“單周期”工作期間，按下停止按鈕時，M574應(yīng)被激勵并自保持，操作停止在現(xiàn)行工步。當(dāng)按下停止按鈕時，從現(xiàn)行工步重新開始工作，M574應(yīng)復(fù)位，即重新允許新轉(zhuǎn)換。

在“步進(jìn)”工作方式時，M574應(yīng)始終工作，此時，禁止任何狀態(tài)轉(zhuǎn)換。但沒按下一次啟動按鈕時，M574斷開一次，允許狀態(tài)器轉(zhuǎn)換一次。

在“手動”工作方式時禁止進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。在手動方式解除之后，按下啟動按鈕，則狀態(tài)轉(zhuǎn)換禁止解除，M574復(fù)位。

PLC在啟動時，用初始化脈沖M71和M574自保持，以此禁止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換，直到按下啟動按鈕。故狀態(tài)器轉(zhuǎn)換禁止梯形圖如圖3—8所示。

圖3—8 狀態(tài)器轉(zhuǎn)換禁止梯形圖

通過對3—7和3—8的分析可得出：在執(zhí)行“手動操作”和“返回原位”程序時，M575一直不能被接通，而M574長期被接通，（按下啟動按鈕時除外）；執(zhí)行“步進(jìn)”程序時沒按一次啟動按鈕，M574斷開一次，M575接通一次，狀態(tài)器轉(zhuǎn)換一次；在執(zhí)行“單周期操作”程序時，按下啟動按鈕，M574斷開，M575接通，狀態(tài)器的轉(zhuǎn)換可一步一步向下轉(zhuǎn)換，直至按下停止按鈕時，M574自鎖，狀態(tài)器的轉(zhuǎn)換被禁止，操作停止在現(xiàn)行工序（再次按下啟動按鈕時從現(xiàn)行工序開始工作）；在執(zhí)行“連續(xù)程序”時，M575一直接通到按下停止按鈕，此時M574一直不能接通。

2.手動操作梯形圖

手動操作方式由于不需要任何復(fù)雜的順序控制，可以用常規(guī)繼電器順序方式來設(shè)計(jì)梯形圖?！笆謩硬僮鲿r”按下放松按鈕時，機(jī)械手卡抓松開，當(dāng)松開放松按鈕時，機(jī)械手卡爪在液壓缸作用下自動加緊并保持；按下上升按鈕，上升輸出Y435保持 24 接通；按下下降按鈕，Y436保持接通；在上限位按下慢進(jìn)按鈕，慢進(jìn)輸出Y430接通，至行程開關(guān)SQ7閉合，小車停止；快進(jìn)、快退、慢退情況同慢進(jìn)。

手動操作梯形圖設(shè)置有互鎖，只有在小車處于左限位（即X403閉合）或右限位（即X412閉合）時機(jī)械手的上升下降動作才能進(jìn)行，只有當(dāng)機(jī)械手處于下限位（即X404接通）機(jī)械手的加緊放松動作才可以手動控制；為了安全，同一個電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)線圈不能同時接通，設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)了自鎖開關(guān)，防止線圈同時接通造成的短路。故手動操作時梯形圖如圖3—9所示。

圖3—9 手動操作梯形圖

3.返回原位梯形圖 在“返回原位”狀態(tài)下，“夾緊”與“下降”動作應(yīng)被停止，上限位未動作時，應(yīng)進(jìn)行“上升”；上限位動作時，“右行”動作應(yīng)停止，并左行至左限|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 位位置。故返回原位梯形圖如圖3—10所示：

圖3—10 返回原位梯形圖

4.“自動”狀態(tài)梯形圖 圖3—11表示了機(jī)械手自動工作時執(zhí)行各工步的情況，表示了各工步的實(shí)現(xiàn)和轉(zhuǎn)換的條件。在第一次下降工步中，下降電磁閥Y436接通。自下限位置時，X404接通，轉(zhuǎn)換為“夾持”過程；夾持電磁閥Y434復(fù)位，至加緊限位X406接通，轉(zhuǎn)換為上升動作；當(dāng)上限為開關(guān)SQ4閉合，X405接通，小車開始慢進(jìn)動作。快進(jìn)、慢進(jìn)、延時、下降、加緊、上升、慢退、快退、慢退動作依次類推，如上所述一步一步按順序驅(qū)動各個負(fù)載動作，稱為順序控制或過程步進(jìn)型控制。26

圖3—11搬運(yùn)機(jī)械手自動工作流程圖

用狀態(tài)器代替自動工作流程圖的各工步，可得到3—12所示的功能表圖：

圖3—12 搬運(yùn)機(jī)械手自動工作功能表圖

根據(jù)圖3—12所示的自動工作功能表圖，可設(shè)計(jì)出自動操作時的梯形圖如圖3—13所示。

圖3—13搬運(yùn)機(jī)械手自動工作梯形圖

5、繪制搬運(yùn)機(jī)械手PLC控制梯形圖

將從初始化開始的一系列梯形圖，按照總體結(jié)構(gòu)圖（圖3—6）的形式組合在一起，得到機(jī)械手PLC控制的梯形圖（見附圖），其語句表見附錄。

附圖：

搬運(yùn)機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖

搬運(yùn)機(jī)械手控制梯形圖

搬運(yùn)機(jī)械手動作流程圖

搬運(yùn)機(jī)械手控制接線圖

結(jié) 論

本設(shè)計(jì)主要應(yīng)用于機(jī)加工生產(chǎn)，貨物調(diào)運(yùn)等場合。

搬運(yùn)機(jī)械手采用PLC控制，體積小，重量輕，控制方式靈活，可靠性高，操作簡單，維修容易。使用該機(jī)械手代替人工搬運(yùn)工件，既安全，又準(zhǔn)確，提高了勞動生產(chǎn)率，保證了工件的質(zhì)量，降低了工人的勞動強(qiáng)度，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

可編程控制器PLC以其豐富的I/O接口模塊、高可靠性,可以在機(jī)械手的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中起到了十分重要的作用。

本文就設(shè)計(jì)過程中的幾項(xiàng)關(guān)鍵的問題提出了自己的一些看法,可以有效地提高系統(tǒng)的抗干擾能力,對PLC讀、寫,事件響應(yīng)等通信時間可進(jìn)行精確的控制,取得了良好的效果.隨著機(jī)械手應(yīng)用的普及，機(jī)械手向著專用化，機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化的方向發(fā)展，機(jī)械手的動作更加靈活多樣，其控制方式也在向著多元化的方向發(fā)展，在PLC控制的過程中,還有許多的問題需要解決，PLC在機(jī)械手開發(fā)中的開發(fā)應(yīng)用還有很大的空間。

謝 辭

此次設(shè)計(jì)是在張?zhí)m仙老師的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師為論文課題的研究提出了許多指導(dǎo)性的意見，為論文的撰寫、修改提供了許多具體的指導(dǎo)和幫助。張?zhí)m仙老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、不斷探索的科研作風(fēng)，敏銳深邃的學(xué)術(shù)洞察力，孜孜不倦的敬業(yè)精神，給我留下了深刻的印象，使我受益良多。生活中張?zhí)m仙老師就是我的朋友，她的態(tài)度讓我對生活有了新的認(rèn)識。在本文結(jié)束之際，特向我敬愛的導(dǎo)師致以最崇高的敬禮和深深的感謝！

通過此次設(shè)計(jì)，一方面讓我認(rèn)識到自己的不足，發(fā)現(xiàn)了學(xué)習(xí)中的錯誤之處；另一方面又積累豐富的知識，吸取別人好的方法和經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)對復(fù)雜問題的解決能力，摸索出一套解決綜合問題的方法，為自己以后的工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。再一方面也加強(qiáng)了我和老師的交流，認(rèn)識到知識的淵博度。

經(jīng)過這次的努力，使我順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。這份畢業(yè)設(shè)計(jì)既是對過去三年所學(xué)知識的總結(jié)，又是自己知識的積累，也大大加深了對單片機(jī)技術(shù)的了解。

畢業(yè)設(shè)計(jì)中既動腦、，又動手，是一個理論與實(shí)際結(jié)合的過程。僅僅有理論是不夠的，更重要的是實(shí)際的，是我們所設(shè)計(jì)的實(shí)物，具有設(shè)計(jì)合理，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。這就需要我們設(shè)計(jì)者考慮問題是要仔細(xì)、周密，不能有絲毫的大意。對設(shè)計(jì)方案的優(yōu)越化，也需要我們綜合各方面的因素考慮，尤其是實(shí)際。再次像教育指導(dǎo)我的老師及同學(xué)表示誠摯的感謝！

鑒于本人所學(xué)知識有限，經(jīng)驗(yàn)不足，又是初次研究這種復(fù)雜的設(shè)計(jì)，在此過程中難免存在一些錯誤和不足之處，懇請各|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 位老師給予批評和指正。

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附錄：語句表 步序 1 2 3 4 5 6 7 指 LD AND S LD R LD OUT

令 X514 X507 S600 X510 S600 X510 F671 34 8 K 9 OUT 10 K 11 OUT 12 K 13 LD 14 AND 15 OR 16 ANI 17 LD 18 OR 19 OR 20 ANB 21 OUT 22 LD 23 AND 24 ANI 25 OUT 26 OUT 27 LD 28 PLS 29 LD 30 AND 31 OR 32 OR 33 OR 34 OR 35 OR 36 ANI 37 OUT 38 LDI 39 CJP 40 LD 41 ANI 42 LD 43 OR 44 ANB 45 ANI 46 OUT 47 OUT 48 LD 49 ANI 50 LD 51 OR

601 F672 610 F670 103 X501 M575 X400 X501 X501 X512 X513 M575 X405 X403 Y434 M100 Y540 X400 M101 X401 X502 X511 X512 X514 M71 M574 M101 M574 X510 700 L500 X405 X430 X412 Y435 Y436 Y530 X500 X405 X430 X412

52 ANB 53 ANI 54 OUT 55 OUT 56 LD 57 ANI 58 AND 59 OUT 60 OUT 61 LDI 62 ANI 63 AND 64 OUT 65 LD 66 ANI 67 ANI 68 AND 69 ANI 70 OUT 71 OUT 72 LD 73 ANI 74 ANI 75 AND 76 ANI 77 OUT 78 OUT 79 LD 80 ANI 81 AND 82 ANI 83 OUT 84 OUT 85 LD 86 ANI 87 AND 88 ANI 89 OUT 90 OUT 91 EJP 92 LD 93 CJP 94 LD 95 S

Y436 Y535 Y531 X502 X407 X404 Y434 Y533 X402 X406 X404 Y532 X504 X410 X412 X405 Y431 Y430 Y534 X506 X411 X403 X405 Y430 Y431 Y535 X530 X411 X405 Y433 Y432 Y530 X505 X410 X405 Y432 Y433 Y537 700 X517 701 X507 M200

96 LD 97 OUT 98 R 99 OUT 100 AND 101 R 102 R 103 OUT 104 AND 105 R 106 EJP 107 LD 108 OR 109 OUT 110 MC 111 STL 112 LD 113 AND 114 S 115 STL 116 OUT 117 AND 118 S 119 STL 120 OUT 121 AND 122 S 123 STL 124 OUT 125 AND 126 S 127 STL 128 OUT 129 AND 130 S 131 STL 132 OUT 133 AND 134 S 135 STL 136 OUT 137 AND 138 S 139 STL

M200 Y434 Y436 Y435 X405 Y430 Y432 Y433 X403 M200 701 X400 M102 M102 M102 S600 M575 M100 S601 S601 Y436 X404 S602 S601 Y434 X406 S603 S603 Y435 X405 S604 S604 Y430 X410 S605 S605 Y432 X411 S606 S606 Y430 X412 S607 S607

140 OUT T450 141 K 5 142 AND T450 143 S S610 144 STL S610 145 OUT Y436 146 AND X404 147 S S611 148 STL S611 149 OUT Y437 150 AND X407 151 S S612 152 STL S612 153 OUT Y435 154 AND X405 155 S S613 156 STL S613 157 OUT Y431 158 AND X411 159 S S614 160 STL S614 161 OUT Y433 162 AND X410 163 S S615 164 STL S615 165 OUT Y431 166 AND X403 167 S S600 168 RET 169 MCR M102 170 END

|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 附圖：

搬運(yùn)機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖

搬運(yùn)機(jī)械手控制梯形圖

搬運(yùn)機(jī)械手動作流程圖

搬運(yùn)機(jī)械手控制接線圖

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