氣動機械手設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（可編輯）

1、 畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文) 題 目 氣動機械手設(shè)計 并列英文題目 pneumatic manipulator design 畢業(yè)設(shè)計(論文)原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾:所呈交的畢業(yè)設(shè)計(論文),是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知,除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外,不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果,也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體,均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 作 者 簽 名: 日 期: 指導(dǎo)教師簽名: 日 期: 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、

2、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(論文)的規(guī)定,即:按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(論文)的印刷本和電子版本;學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(論文)的印刷本和電子版,并提供目錄檢索與閱覽服務(wù);學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文;在不以贏利為目的前提下,學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名: 日 期: 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明:所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外,本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體,均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名:

3、 日期:年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定,同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版,允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索,可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名:日期:年 月 日 導(dǎo)師簽名:日期:年 月 日目錄摘要2abstract3前言4第一章 氣動機械手發(fā)展簡介51.1 機械手的概念51.2 氣動機械手的簡介61.2.1 氣動技術(shù)61.2.2 氣動機械手71.2.3 氣動機械手的發(fā)展趨勢9第二章 氣動機器人的

4、設(shè)計102.1 機械手的設(shè)計方案102.1.1氣動搬運機械手的結(jié)構(gòu)102.1.2 氣動搬運機械手的工作原理112.2 總體設(shè)計122.2.1 機器人各部分組成機構(gòu)132.3 氣動機械手的工作過程17第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計183.1 plc的簡介183.1.1 可編程控制器的概念18 3.1.2 plc的應(yīng)用領(lǐng)域 193.1.3 plc的系統(tǒng)組成203.1.4 plc的工作原理233.1.5 機器人的plc控制24摘要 21世紀(jì)的工業(yè)發(fā)展,自動化程度要求越來越高,市場競爭激烈、人工成本上漲,以往人工操作的搬運和固定式輸送帶為主的傳統(tǒng)物件搬運方式,不但占用空間也不容易更變生產(chǎn)線結(jié)構(gòu),加上需要人力

5、監(jiān)督操作,更增加生產(chǎn)成本,原有的生產(chǎn)裝料裝置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前高度自動化的需要。減輕勞動強度,提高產(chǎn)品的質(zhì)量及經(jīng)濟效益是企業(yè)生成所必須面臨的重大問題。它集成自動控制技術(shù)、計量技術(shù)、新傳感器技術(shù)、計算機管理技術(shù)于一體的機電一體化產(chǎn)品;充分利用計算機技術(shù)對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制;充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點,采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計,配置靈活、組態(tài)方便。本設(shè)計就plc在機械手控制上的應(yīng)用作了詳細(xì)闡述 關(guān)鍵詞:plc 可編程控制器 機械手abstract along with sciences and technologys changing with each

6、 new day, the automaticity request is getting higher and higher, market competition intense, labor cost rise, formerly the manual control the transporting and the stationary conveyor belt tradition thing mode of transport primarily, not only takes the space not to be easy to change the production li

7、ne structure, in addition needs the manpower monitor operation, increases the production cost, the original production feeds the installment not to be able to satisfy current highly automated by far the need. reduces the labor intensity, the safeguard production reliability, the security, reduces th

8、e production cost, reduces the environmental pollution, to enhance the product the quality and the economic efficiency is the major issue which the enterprise produces must face. it integrates the automatic control technology, the measurement technique, the new sensor technology, the computer manage

9、ment technology in a bodys integration of machinery product; carries on the centralism surveillance, the control supervisor fully using the computer technology to the production process and disperses the control; has absorbed the dispersion-like control system and the common control systems merit fu

10、lly, uses the standardization, the modulation, the systematized design, the disposition is nimble, the configuration is convenient. this design on plc, in the manipulator controlled on to serve as the detailed elaborationkey word: plc programmable controller manipulator前言 近20年來,氣動技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域迅速拓寬,尤其是在各種自

11、動化生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。電氣可編程控制技術(shù)與氣動技術(shù)相結(jié)合,使整個系統(tǒng)自動化程度更高,控制方式更靈活,性能更加可靠;氣動機械手、柔性自動生產(chǎn)線的迅速發(fā)展,對氣動技術(shù)提出了更多更高的要求;微電子技術(shù)的引入,促進了電氣比例伺服技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代控制理論的發(fā)展,使氣動技術(shù)從開關(guān)控制進入閉環(huán)比例伺服控制,控制精度不斷提高;由于氣動脈寬調(diào)制技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、抗污染能力強和成本低廉等特點,國內(nèi)外都在大力開發(fā)研究。 從各國的行業(yè)統(tǒng)計資料來看,近30多年來,氣動行業(yè)發(fā)展很快。20世紀(jì)70年代,液壓與氣動元件的產(chǎn)值比約為9:1,而30多年后的今天,在工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)的歐美、日本等國家,該比例已達(dá)到6:4,甚至接近5

12、:5。我國的氣動行業(yè)起步較晚,但發(fā)展較快。從20世紀(jì)80年代中期開始,氣動元件產(chǎn)值的年遞增率達(dá)20%以上,高于中國機械工業(yè)產(chǎn)值平均年遞增率。隨著微電子技術(shù)、plc技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,氣動技術(shù)已成為實現(xiàn)現(xiàn)代傳動與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。氣動機械手發(fā)展簡介 機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。它的特點是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù),在構(gòu)造和性能上兼有人和機器的優(yōu)點,尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力,在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。1.1 機械手的概念 我國國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t12643?90對機械手的定義:

13、“具有和人手臂相似的動作功能,可在空間抓放物體,或進行其它操作的機械裝置?！?機械手可分為專用機械手和通用機械手兩大類。專用機械手:它作為整機的附屬部分,動作簡單,工作對象單一,具有固定有時可調(diào)程序,使用大批量的自動生產(chǎn)。如自動生產(chǎn)線上的上料機械手,自動換刀機械手,裝配焊接機械手等裝置。通用機械手:它是一種具有獨立的控制系統(tǒng)、程序可變、動作靈活多樣的機械手。它適用于可變換生產(chǎn)品種的中小批量自動化生產(chǎn)。它的工作范圍大,定位精度高,通用性強,廣泛應(yīng)用于柔性自動線。 機械手最早應(yīng)用在汽車制造工業(yè),常用于焊接、噴漆、上下料和搬運。機械手?jǐn)U大了人的手足和大腦功能,它可替代人從事危險、有害、有毒、低溫和高

14、熱等惡劣環(huán)境中的工作;代替人完成繁重、單調(diào)的重復(fù)勞動,提高勞動生產(chǎn)率,保證產(chǎn)品質(zhì)量。目前主要應(yīng)用于制造業(yè)中,特別是電器制造、汽車制造、塑料加工、通用機械制造及金屬加工等工業(yè)。機械手與數(shù)控加工中心,自動搬運小車與自動檢測系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng)fms 和計算機集成制造系統(tǒng)cims ,實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。隨著生產(chǎn)的發(fā)展,功能和性能的不斷改善和提高,機械手的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴大。1.2 氣動機械手的簡介1.2.1 氣動技術(shù) 氣動技術(shù)?這個被譽為工業(yè)自動化之“肌肉”的傳動與控制技術(shù),在加工制造業(yè)領(lǐng)域越來越受到人們的重視,并獲得了廣泛應(yīng)用。目前,伴隨著微電子技術(shù)、通信技術(shù)和自動化控制技術(shù)的迅猛發(fā)展,氣動技術(shù)也不斷

15、創(chuàng)新,以工程實際應(yīng)用為目標(biāo),得到了前所未有的發(fā)展。氣動技術(shù)pneumatics是以壓縮空氣為介質(zhì)來傳動和控制機械的一門專業(yè)技術(shù)。“pneumatics”一詞起源于希臘文的“pneuma”,其原義為“呼吸”,后來才一演變成“氣動技術(shù)”。 氣動技術(shù)因具有節(jié)能、無污染、高效、低成本、安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單,以及防火、防爆、抗電磁干擾、抗幅射等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于汽車制造、電子、工業(yè)機械、食品等工業(yè)產(chǎn)業(yè)中。隨著新材料、新技術(shù)、新工藝的開發(fā)和應(yīng)用,氣動技術(shù)己經(jīng)突破傳統(tǒng)的設(shè)計、制造理念,正在ic/lcd、微電子、生物制藥、醫(yī)療機械等高技術(shù)領(lǐng)域扮演著重要角色。 隨著生產(chǎn)自動化程度的不斷提高,氣動技術(shù)應(yīng)用面迅速擴大,氣

16、動產(chǎn)品品種規(guī)格持續(xù)增多,性能、質(zhì)量不斷提高,市場銷售產(chǎn)值穩(wěn)步增長。在工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)的歐美、日本等國家,氣動元件產(chǎn)值已接近液壓元件的產(chǎn)值,而且仍以較快的速度在發(fā)展。氣動工業(yè)的高速增長,進一步刺激了氣動技術(shù)的發(fā)展。氣動技術(shù)正朝著精確化、高速化、小型化、復(fù)合化和集成化的方向發(fā)展。1.2.2 氣動機械手 工業(yè)機械手使用最多的一種驅(qū)動方式是電機驅(qū)動。驅(qū)動電機一般采用步進電機、直流伺服電機以及交流伺服電機。由于電機速度高,通常須采用減速機構(gòu)如諧波傳動、rv擺線針輪傳動、齒輪傳動、螺旋傳動和多桿機構(gòu)等。這類機械手的特點是控制精度高,驅(qū)動力較大,響應(yīng)快,信號檢測、傳遞、處理方便,并可以采用多種靈活的控制方案。但

17、是由于這類機械手價格昂貴,限制了在一些場合的廣泛應(yīng)用。因此,人們開始尋求其它一些經(jīng)濟適用的機械手驅(qū)動方式。隨著氣動技術(shù)獲得了快速發(fā)展,其利用成本性能比低廉及同時具有許多優(yōu)點的氣動設(shè)備,在滿足社會生產(chǎn)實踐需要的同時也越來越多的受到重視。氣動機械手技術(shù)已經(jīng)成為能夠滿足許多行業(yè)生產(chǎn)實踐要求的一種重要實用技術(shù)。 氣動機械手與其它控制方式的機械手相比,具有價格低廉、結(jié)構(gòu)簡單、功率體積比高、無污染及抗干擾性強等特點,表1.1給出了各種控制方式的比較。 表1.1 各種控制方式的比較 項目 氣壓傳動 液壓傳動 電氣傳動 機械傳動 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 簡單 復(fù)雜 復(fù)雜 較復(fù)雜 安裝自由度 大 大 中 小 輸出力 稍大 大

18、 小 不太大 定位精度 一般 一般 很高 高 動作速度 大 稍大 大 小 響應(yīng)速度 慢 快 快 中 清潔度 清潔 可能污染 清潔 較清潔 維護 簡單 比氣動復(fù)雜 需要專門技術(shù) 簡單 價格 一般 稍高 高 一般 技術(shù)要求 較低 較高 最高 較低 控制自由度 大 大 中 小 危險性 幾乎沒問題 注意火 一般無問題 無特殊問題 氣動機械手是在己有的機械手基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。二者之間的區(qū)別在于氣動機械手發(fā)展的起點頗高,它強調(diào)模塊化的形式,把專用機械手和通用機械手結(jié)合起來。現(xiàn)代氣動機械手的基本結(jié)構(gòu)由感知部分、控制部分、主機部分和執(zhí)行部分四個方面組成。采集感知信號及控制信號均由智能閥島來處理,氣動伺服定位系

19、統(tǒng)代替了伺服電機、步進馬達(dá)或液壓伺服系統(tǒng);氣缸、擺動馬達(dá)完成原來由液壓缸或機械所作的執(zhí)行動作;主機部分采用了標(biāo)準(zhǔn)型材輔以模塊化的裝配形式,使得氣動機械手能拓展成系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品。人們根據(jù)應(yīng)用情況的要求,選擇相應(yīng)功能和參數(shù)的模塊,像積木一樣隨意的組合,這是一種先進的設(shè)計思想,代表氣動機械手今后的發(fā)展方向,也將始終貫穿著氣動機械手的發(fā)展及實用性。因此,氣動機械手可以代替一些功能不理想的工業(yè)機械手的地位,在目前的工業(yè)自動線上有著及其廣泛的應(yīng)用前景。1.2.3 氣動機械手的發(fā)展趨勢 盡管世界工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展放緩,使得氣動機械手的發(fā)展受到一定的影響,然而,作為新興科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)物,氣動機械手的發(fā)展勢不可擋

20、。目前,氣動機械手的發(fā)展呈現(xiàn)出了以下趨勢: 1、結(jié)構(gòu)模塊化 2、控制智能化 3、感覺功能變強 4、系統(tǒng)應(yīng)用與集成化 5、可靠性越來越高 6、易操作更靈活 7、向微型化方向發(fā)展第二章 氣動機器人的設(shè)計2.1 機械手的設(shè)計方案2.1.1氣動搬運機械手的結(jié)構(gòu) 機械手的種類很多,但按手臂坐標(biāo)類型來分主要有直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式、關(guān)節(jié)坐標(biāo)式、scara型。 本論文所針對的機械手屬于圓柱坐標(biāo)式,如圖2.1所示,機械手主要是由基座和手臂兩部分組成。基座的主要任務(wù)是支撐和完成手臂回轉(zhuǎn)。手臂裝在基座上,作上下直線運動,手部可夾緊/放松。圖2.1 機械手原理圖 本機械手的全部動作由氣缸驅(qū)動。氣缸由電磁閥

21、控制。驅(qū)動部分有升降氣缸、擺動氣缸和手部驅(qū)動氣缸。2.1.2 氣動搬運機械手的工作原理 本機械手采用氣壓驅(qū)動,使用的是壓力為0. 6 mpa,最高可達(dá)1 mpa。這個機械手具有二個直線運動和一個旋轉(zhuǎn)運動自由度,用于將原工作臺上的物品搬到其左側(cè)工作臺上。機械手的全部動作由氣缸驅(qū)動,氣缸由電磁閥控制,整個機械手在工作中能實現(xiàn)上升/下降、左旋轉(zhuǎn)/右旋轉(zhuǎn)、夾緊/放松功能,是目前較為簡單的、應(yīng)用比較廣泛的一種機械手。機械手的工作流程如圖2.2所示。 圖2.2工作流程 其升降運動通過升降氣缸、垂直導(dǎo)柱、滑動導(dǎo)柱、垂直導(dǎo)軌及升降位置微動開關(guān)相互配合完成,升降工作行程為01500mm。轉(zhuǎn)動是通過擺動氣缸、軸向

22、止推軸承、擺動臂及擺動位置微動開關(guān)協(xié)調(diào)完成,轉(zhuǎn)動工作行程為0180。手部是通過氣缸、彈簧的作用來夾持物品,夾持力是靠調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)壓縮量來調(diào)整。2.2 總體設(shè)計 本次設(shè)計的機械手是用來夾持移動高溫物體,設(shè)有三個自由度(伸縮、升降、旋轉(zhuǎn)),采用氣動控制,用四個氣缸控制,大概輪廓如下圖所示:圖2-3機器人總裝配圖此機器人為一個六自由度的機器人。2.2.1 機器人各部分組成機構(gòu)底座圖2-4底板蓋圖2-5機器人身圖2-6機器人伸縮臂圖2-7機器人大臂圖2-8機器人小臂圖2-9邊接銷圖2-10手腕圖2-11手指圖2-122.3 氣動機械手的工作過程 氣動機械手的結(jié)構(gòu)如圖2-3所示,靜止時機械手豎直裝于基座

23、上,啟動后,伸縮氣缸伸出,手臂伸出,夾緊氣缸夾緊物體,停頓幾秒后,升降氣缸上升,伸縮氣缸縮回,然后回轉(zhuǎn)氣缸左轉(zhuǎn),伸縮氣缸伸出,升降氣缸下降,手爪松開,伸縮氣缸縮回,回轉(zhuǎn)氣缸右轉(zhuǎn),以上過程在程序的驅(qū)動下會循環(huán)執(zhí)行。系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.1 plc的簡介3.1.1 可編程控制器的概念 可編程控制器programmable logical controller簡稱plc。國際電工委員會(iec)在1985年的plc標(biāo)準(zhǔn)草案第3稿中,對plc作了如下定義:“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算

24、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,控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)設(shè)備,都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴充其功能的原則設(shè)計。” 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程是復(fù)雜多樣的,它們對控制的要求也各不相同。plc一經(jīng)出現(xiàn)就受到了廣大工程技術(shù)人員的歡迎。plc具有如下特點: 1、編程方法簡單易學(xué)。 2、功能強,性能價格比高。 3、硬件配套齊全,用戶使用方便,適應(yīng)性強。 4、可靠性高,抗干擾能力強。 5、系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少。 6、維修工作量小,維修方便。 7、體積小,能耗低。3.1.2 plc的應(yīng)用領(lǐng)域 plc的初期由于其價格高于繼電器控制裝置,使得其應(yīng)用

25、受到限制。但最近十年來,plc的應(yīng)用面越來越廣,其主要原因是:一方面由于處理器芯片及有關(guān)元件的價格大大下降,使得plc的成本下降;另一方面plc的功能大大增加,能解決復(fù)雜的計算和通信問題。目前plc在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦、石油、化工、電力、機械制造、汽車、裝卸、紡織、環(huán)保和娛樂等行業(yè)。plc的應(yīng)用范圍通常分成以下5種類型: 1、順序控制 這是plc應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域,也是最適合plc使用的領(lǐng)域,它用來取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。plc應(yīng)用于單機控制、多機控制、生產(chǎn)自動線控制等。例如:注塑機械、印刷機械、訂書機械、包裝機械、切紙機械、組合機床、磨床、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯控制。 2、運

26、動控制 plc制造商目前已提供了拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊,在多數(shù)情況下,plc把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模塊,其輸出移動一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置,每個軸移動時,位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣?保持運動平滑。 相對來說,位置控制模塊比cnc裝置體積更小,價格更低,速度更快,操作更方便, 3、過程控制 plc還能控制大量的過程參數(shù),例如:溫度、流量、壓力、液位和速度等。pid模塊提供了使plc具有了閉環(huán)控制的功能,即一個具有pid控制能力的plc可用于過程控制。當(dāng)過程控制中某個變量出現(xiàn)偏差時,pid控制算法會計算出正確的輸出,把變量保持在設(shè)定值上。 4、數(shù)據(jù)控制 在機械加工中,

27、plc作為主要的控制和管理系統(tǒng)用于cnc和nc系統(tǒng)中,可以完成大量的數(shù)據(jù)控制。 5、通信控制 plc的通信包括主機與遠(yuǎn)程i/o的通信、多臺plc之間的通信、plc和其他智能控制設(shè)備(如計算機、變頻器、數(shù)控裝置)之間的通信。plc與其他智能控制設(shè)備一起,可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。3.1.3 plc的系統(tǒng)組成 plc種類繁多,但其組成和工作原理基本相同。用plc實施控制,其實質(zhì)是按一定算法進行輸入/輸出變換,并將這個變換給以物理實現(xiàn),應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。plc專為工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計,采用了典型的計算機結(jié)構(gòu),它主要是由cpu、電源、存儲器和專門設(shè)計的輸入/輸出接口電路等組成。plc

28、的結(jié)構(gòu)框圖如圖3.1所示。 1、中央處理單元(cpu) 中央處理單元(cpu)一般由控制器、運算器和寄存器組成,這些電路都集成在一個芯片內(nèi)。cpu通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與存儲單元、輸入/輸出接口電路連接。 2、存儲器 plc的存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器兩部分。 系統(tǒng)存儲器包括用來存放由plc生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序,并固化在rom內(nèi),用戶不能直接更改。它使plc具有基本的功能,能夠完成plc設(shè)計者規(guī)定的各項工作。系統(tǒng)程序質(zhì)量的好壞,很大程度上決定了plc的性能,其內(nèi)容主要包括三部分。第一部分為系統(tǒng)管理程序。第二部分為用戶指令解釋程序。第三部分為標(biāo)準(zhǔn)程序與系統(tǒng)調(diào)用。 圖3.1 pl

29、c的結(jié)構(gòu)框圖 用戶存儲器包括用戶程序存儲器(程序區(qū))和數(shù)據(jù)存儲器(數(shù)據(jù)區(qū))兩部分。用戶程序存儲器用來存放用戶針對具體控制任務(wù)用規(guī)定的plc編程語言編寫的各種用戶程序。用戶數(shù)據(jù)存儲器可以用來存放(記憶)用戶程序中所使用器件on/off狀態(tài)和數(shù)值、數(shù)據(jù)等。用戶存儲器的大小關(guān)系到用戶程序容量的大小,是反映plc性能的重要指標(biāo)之一。 plc使用的存儲器類型有三種。第一種是隨機存取存儲器(ram);第二種是只讀存儲器(rom);第三種是可電擦除可編程的只讀存儲器(eeprom或eprom)。 3、輸入/輸出模塊 輸入(input)模塊和輸出(output)模塊簡稱為i/o模塊。plc的輸入和輸出信號類型

30、可以是開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量。輸入/輸出模塊從廣義上分包含兩部分:一是與控制設(shè)備相連接的接口電路;另一部分是輸入和輸出的映像寄存器。 輸入模塊用于處理輸入信號,對輸入信號進行濾波、隔離、電平轉(zhuǎn)換等,把輸入信號的邏輯值安全可靠地傳遞到plc內(nèi)部。輸出模塊用于把用戶程序的邏輯運算結(jié)果輸出到plc外部,輸出模塊具有隔離plc內(nèi)部電路和外部執(zhí)行元件的作用,還具有功率放大的作用。 4、電源模塊 plc一般使用220v的交流電源,內(nèi)部的開關(guān)電源為plc的中央處理器、存儲器等電路提供5v、12v、24v等直流電源,使plc能正常工作。 5、接口模塊 接口模塊用于將擴展單元以及功能模塊與基本單元相連,使plc

31、的配置更加靈活以滿足不同控制系統(tǒng)的需要。 6、通信接口 為了實現(xiàn)“人?機”或“機?機”之間的對話,plc配有多種通信接口。plc通過接口可以與監(jiān)視器、打印機和其他的plc或計算機相連。 7、編程器 編程器的作用是供用戶進行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。 編程器有簡易型和智能型兩類。簡易型的編程器只能聯(lián)機編程,且往往需要將梯形圖轉(zhuǎn)換為機器語言助記符(語句表)后,才能輸入。智能型的編程器又稱圖形編程器,它可以聯(lián)機編程,也可以脫機編程,具有l(wèi)cd或crt圖形顯示功能,可以直接輸入梯形圖和通過屏幕對話 8、其他部分 有些plc還可配有eprom寫入器、存儲器等其他外部設(shè)備。3.1.4 plc的工作原理

32、 plc是一種工業(yè)控制計算機,故它的工作原理是建立在計算機工作原理之上,即通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)的,但是 cpu是以分時操作方式來處理各項任務(wù)的,計算機在每一瞬間只能做一件事,所以程序的執(zhí)行是按程序順序依次完成相應(yīng)各電器的動作,所以它屬于串行工作方式。 概括而言,plc是按集中輸入、集中輸出,周期性循環(huán)掃描的方式進行工作的。掃描周期是控制過程中一個比較重要的技術(shù)指標(biāo)。一般來說,掃描周期越大,表明掃描所需要的時間就越長,要求輸入信號的寬度就越大,控制周期就越長,控制速度就要降低。 plc的過程可分為三部分。第一部分為上電處理,第二部分是掃描過程,第三部分是出錯處理。3.1.5 機器

33、人的plc控制機器人的plc接線圖機器人的plc的i/o分配表 原點開關(guān) i0.0 sp1 停止 i2.1 sb3 轉(zhuǎn)缸左轉(zhuǎn)到位 i0.6 sp6 轉(zhuǎn)缸右轉(zhuǎn)到位 i0.7 sp7 提升臺上限 i0.5 sp5 提升臺下限 i0.4 sp4 手爪伸出到位 i1.0 sp8 手爪縮回到位 i1.1 sp9 手爪夾緊狀態(tài) i1.2 sp10 啟動 i2.0 sb2 復(fù)位 i1.7 sb1 手爪夾緊 q0.6 km4 手爪松開 q0.7 km5 手爪伸出 q0.5 km3 回轉(zhuǎn)氣缸左轉(zhuǎn) q0.4 km2 提升臺上升 q0.3 km1機器人的控制系統(tǒng)程序如下:第四章 英文翻譯 工業(yè)機械手可以代替人手的繁

34、重勞動,顯著減輕工人的勞動強度,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,如果沒有機械手那么工人的勞動強度是很高的,有時候還要用行車員工件,生產(chǎn)速度大大延緩,這種情況采用機械手是很有效的。此外,它能在高溫、低溫、深水、宇宙、反射性和其他有毒、有污染環(huán)境條件上進行操作。更顯其優(yōu)越性,有著廣闊的發(fā)展前途。 可編程控制器是60年代末在美國首先出現(xiàn),當(dāng)時叫可編程邏輯控制器plc(programmable logic controller),目的是用來取代繼電器,以執(zhí)行邏輯判斷、計時、計數(shù)等順序控制功能。plc的基本設(shè)計思想是把計算機功能完善、靈活、通用等優(yōu)

35、點和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來,控制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。根據(jù)實際應(yīng)用對象,將控制內(nèi)容編成軟件寫入控制器的用戶程序存儲器內(nèi)?？刂破骱捅豢貙ο筮B接方便。隨著半導(dǎo)體技術(shù),尤其是微處理器和微型計算機技術(shù)的發(fā)展,到70年代中期以后,plc已廣泛地使用微處理器作為中央處理器,輸入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路,這時的plc已不再是邏輯判斷功能,還同時具有數(shù)據(jù)處理、pid調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能。可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用了可編程序的存儲器,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算,順序控制、定時、計算和算術(shù)

36、運算等操作的指令,并通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出,控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。plc是微機技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中機械觸點的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點,充分利用微處理器的優(yōu)點?？删幊炭刂破鲗τ脩魜碚f,是一種無觸點設(shè)備,改變程序即可改變生產(chǎn)工藝,因此可在初步設(shè)計階段選用可編程控制器,在實施階段再確定工藝過程。另一方面,從制造生產(chǎn)可編程控制器的廠商角度看,在制造階段不需要根據(jù)用戶的訂貨要求專門設(shè)計控制器,適合批量生產(chǎn)。由于這些特點,可編程控制器問世以后很快受到工業(yè)控制界的歡迎,并得到迅速的發(fā)展。目前,可編程控制器已成為工廠自動化

37、的強有力工具,得到了廣泛的應(yīng)用。 氣動技術(shù)是以壓縮空氣為介質(zhì)來傳動和控制機械的一門專業(yè)技術(shù)。由于它具有節(jié)能、無污染、高效、低成本、安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于各種機械和生產(chǎn)線上。過去汽車、拖拉機等生產(chǎn)線上的氣動系統(tǒng)及其元件,都由各廠自行設(shè)計、制造和維修。 氣動技術(shù)應(yīng)用面的擴大是氣動工業(yè)發(fā)展的標(biāo)志。氣動元件的應(yīng)用主要為兩個方面:維修和配套。過去國產(chǎn)氣動元件的銷售要用于維修,近幾年,直接為主要配套的銷售份額逐年增加。國產(chǎn)氣動元件的應(yīng)用,從價值數(shù)千萬元的冶金設(shè)備到只有12百元的椅子。鐵道扳岔、機車輪軌潤滑、列車的煞車、街道清掃、特種車間內(nèi)的起吊設(shè)備、軍事指揮車等都用上了專門開發(fā)的國產(chǎn)氣動元件

38、。這說明氣動技術(shù)已“滲透”到各行各業(yè),并且正在日益擴大。 我國的氣動工業(yè)雖然達(dá)到了一定規(guī)模與技術(shù)水平,但是與國際先進水平相比,差距甚大。我國氣動產(chǎn)品產(chǎn)值只占世界總產(chǎn)值的1.3%,僅為美國的1/21,日本的1/15,德國的1/8。這與10多億人口的大國很不相稱。從品種上看,日本一家公司有6500個品種,我國只有它的1/5。產(chǎn)品性能和質(zhì)量水平的差距也很大。 由于氣動技術(shù)越來越多地應(yīng)用于各行業(yè)的自動裝配和自動加工小件、特殊物品的設(shè)備上,原有傳統(tǒng)的氣動元件性能正在不斷提高,同時陸續(xù)開發(fā)出適應(yīng)市場要求的新產(chǎn)品,使氣動元件的品種日益增加,其發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面: 體積更小,重量更輕,功耗更低.在電子

39、元件、藥品等制造行業(yè)中,由于被加工件體積很小,勢必限制了氣動元件的尺寸,小型化、輕型化是氣動元件的第一個發(fā)展方向。國外已開發(fā)了僅大姆指大小、有效截面積為0.2mm2的超小型電磁閥。能開發(fā)出外形尺寸小而流量較大的元件更為理想。為此,相同外形尺寸的閥,流量已提高23.3倍。有一種系列的小型電磁閥,其閥體寬僅10mm,有效面積可達(dá)5mm2;寬15mm,有效面積達(dá)10mm2等。 國外電磁閥的功耗已達(dá)0.5w,還將進一步降低,以適應(yīng)與微電子相結(jié)合。 氣源處理組合件,國內(nèi)外大多采用了積木式的砌塊結(jié)構(gòu),不僅尺寸緊湊,而且結(jié)合、維修都很方便。 執(zhí)行元件的定位精度提高,剛度增加,活塞桿不回轉(zhuǎn),使用更方便.為了提

40、高氣缸的定位精度,附帶制動機構(gòu)和伺服系統(tǒng)的氣缸應(yīng)用越來越普遍。帶伺服系統(tǒng)的氣缸,即使供氣壓力和所負(fù)的載荷變化,仍可獲得0.1mm的定位精度。 在國際展覽會上,各種異型截面缸筒和活塞桿的氣缸甚多,這類氣缸由于活塞桿不會回轉(zhuǎn),應(yīng)用在主機上時,無須附加導(dǎo)向裝置即可保持一定精度。此外還開發(fā)了不少帶各種導(dǎo)向機構(gòu)的氣缸和氣缸滑動組件,例如具有兩根導(dǎo)向桿的氣缸、雙活塞桿雙缸筒氣缸等。 氣缸筒外形已不限于圓形、而是方形、米字形或其它形狀,在型材上開了導(dǎo)向槽、傳感器和開關(guān)的安裝槽等,讓用戶安裝使用更方便。 多功能化,復(fù)合化.為了方便用戶,適應(yīng)市場的需要開發(fā)了各種由多只氣動元件組合并配有控制裝置的小型氣動系統(tǒng)。如

41、用于移動小件物品的組件,是將帶導(dǎo)向器的兩只氣缸分別按x軸和z軸組合而成。該組件可搬動3kg重物,配有電磁閥、程控器,結(jié)構(gòu)緊湊,占有空間小,行程可調(diào)整。又如一種上、下料模塊,有七種不同功能的模塊形式,能完成精密裝配線上的上、下料作業(yè),可按作業(yè)內(nèi)容將不同模塊任意組合。還有一種機械手是由外形小并能改變擺動角度的擺動氣缸與夾頭的組合件,夾頭部位有若干種夾頭可選配。 與電子技術(shù)結(jié)合,大量使用傳感器,氣動元件智能化.帶開關(guān)的氣缸國內(nèi)已普遍使用,開關(guān)體積將更小,性能更高,可嵌入氣缸缸體;有些還帶雙色顯示,可顯示出位置誤差,使系統(tǒng)更可靠。用傳感器代替流量計、壓力表、能自動控制壓縮空氣的流量、壓力,可以節(jié)能并保

42、證使用裝置正常運行。氣動伺服定位系統(tǒng)已有產(chǎn)品進入市場。該系統(tǒng)采用三位五通氣動伺服閥,將預(yù)定的定位目標(biāo)與位置傳感器的檢測數(shù)據(jù)進行比較,實施負(fù)反饋控制。氣缸最大速度達(dá)2m/s、行程300mm時,系統(tǒng)定位精度0.1mm。日本試制成功一種新型智能電磁閥,這種閥配帶有傳感器的邏輯回路,是氣動元件與光電子技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。它能直接接受傳感器的信號,當(dāng)信號滿足指定條件時,不必通過外部控制器,即可自行完成動作,達(dá)到控制目的。它已經(jīng)應(yīng)用在物體的傳送帶上,能識別搬運物體的大小,使大件直接下送,小件分流。 更高的安全性和可靠性.從近幾年的氣動技術(shù)國際標(biāo)準(zhǔn)可知,標(biāo)準(zhǔn)不僅提出了互換性要求,并且強調(diào)了安全性。管接頭、氣源處

43、理外殼等耐壓試驗的壓力提高到使用壓力的45倍,耐壓時間增加到515min,還要在高、低溫度下進行試驗。如果貫徹這些國際標(biāo)準(zhǔn),國內(nèi)的缸筒、端蓋、氣源處理鑄件和管接頭等都難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。除耐壓試驗處,結(jié)構(gòu)上也作了某些規(guī)定,如氣源處理的透明殼外部規(guī)定要加金屬防護罩。 industrial robots can replace the hands of heavy labor, significantly reduce labor intensity, and improve labor productivity and automation level. industrial production

44、often appears in the heavy work frequently, handling and long-term operation, if not drab robots that labor intensity is high, sometimes even with employees, driving speed greatly retard, this kind of circumstance using manipulator is very effective. in addition, it can be in high temperature, low t

45、emperature, water, the universe, reflective and other toxic, environmental pollution condition on the operation. more show its superiority, has broad prospects programmable controller is at the end of the 60s first appeared in the united states, when called programmable logic controller plc programm

46、able logic controller, the purpose is to replace the relay in order to determine the implementation of the logic, timing, counting, such as sequence control functions. plc basic design idea is to improve the computer function, flexible, general-purpose relays, etc. and control system for easy-to-rea

47、d, easy to operate, cheap to combine the advantages of the controller hardware is a standard, generic. application in accordance with the actual object, the contents of the control software into the user program into the controller memory. plant controller and easy to connect as the semiconductor te

48、chnology, especially in microprocessors and micro-computer technology, to the mid-70s after, plc has been the widespread use of microprocessors as the central processing unit, input and output modules, and peripheral circuits are also used in large-scale ultra-large-scale integrated circuits even wh

49、en the plc is no longer determine the function of logic, but also at the same time data processing, pid regulation and data communication functions programmable controller is a digital electronic computing operating system, designed for applications in industrial environments designed. it uses a pro

50、grammable memory for storage in its internal implementation of logic operations, sequence control, timing, calculation and arithmetic operations, such as operating instructions, and through digital and analog input and output, control of various types of machinery or production process. plc is a com

51、puter technology and traditional technology of relay contacts to control a product of the combination, it has overcome the access control system relay contacts in the mechanical complexity of the wiring, reliability, low power consumption high, versatility and flexibility of the shortcomings of poor, full the advantages of the use of microprocessors user-programmable controller is a non-contact equipment, chan