機械手液壓系統(tǒng)的電氣控制

1、電控課程設計湖南工業(yè)大學資料袋機械工程學院（系、部）20132014學年第1學期課程名稱機床與電氣控制技術指導教師吳吉平職稱教授學生姓名袁聰專業(yè)班級機工1105班學號11405700620題目機械手液壓系統(tǒng)控制系統(tǒng)設計成績起止日期2014年6月6日2014年6月17日目錄清單在舁廳P材料名稱資料數(shù)量備注1課程設計任務書12課程設計說明書13課程設計圖紙22張湖南工業(yè)大學課程設計任務書20132014學年第一學期機械工程學院（系、部）機械工程及其自動化專業(yè)機工1及5班課程名稱：機床與電氣控制技術設計題目：機械手液壓系統(tǒng)控制系統(tǒng)設計完成期限：自2014年6月6日至2014年6月17日共11天內容及

2、任務一、設計的主要技術參數(shù)機械手一般由執(zhí)行機構、驅動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及檢測裝置三大部分組成，智能機械手還具有感覺系統(tǒng)和智能系統(tǒng)。驅動系統(tǒng)多數(shù)采用電液（氣）機聯(lián)合傳動。JS01工業(yè)機械手屬于圓柱坐標式、全液壓驅動機械手，具有手臂升降、伸縮、回轉和手腕回轉四個自由度。執(zhí)行機構相應由手部、手腕、手臂伸縮機構、手臂升降機構、手臂回轉機構和回轉定位裝置等組成，每一部分均由液壓缸驅動與控制。它完成的動作循環(huán)為：插定位銷一手臂前伸一手指張開一手指夾緊抓料一手臂上升一手臂縮回一手腕回轉180。一拔定位銷一手臂回轉95o一插定位銷一手臂前伸一手臂中停（此時主機的夾頭下降夾料）一手指松開（此時主機夾頭夾著料上升）一

3、手指閉合一手臂縮回一手臂下降一手腕回轉復位一拔定位銷一手臂回轉復位一待料，泵卸載。二、設計任務完成系統(tǒng)的繼電器控制原理圖、PLC原理圖及設計說明書一份,2張圖紙.三、設計工作量電氣圖23張，說明書不少于8000字進度安排起止日期工作內容6.6講解設計目的、要求、方法，任務分工6.7根據(jù)指導書和任務書要求確定控制系統(tǒng)的輸入輸出點數(shù)、類型，確定輸入、輸出設備及元器件種類、數(shù)量，初步選定PLC型號6.10根據(jù)指導書和任務書繪制控制系統(tǒng)工作流程圖，確定每個動作實現(xiàn)和解除必須的條件6.12繪制繼電器控制原理圖、電路計算、兀器件選擇列表編制控制系統(tǒng)的PLC控制程序6.16編寫設計說明書主要參考資料1銀金光

4、劉揚.<<機械設計>>.清華大學出版社北京交通大學出版社20122郁建平.<<機電控制技術>>.北京：可學出版社，20063趙大興編<<工程制圖>>高等教育出版社，2004年指導教師（簽字）：年月日系（教研室）主任（簽字）：年月日機電控制技術課程設計機械手液壓系統(tǒng)的電氣控制設計起止日期：2止4年6月6日至2014年6月17日學生姓名班級機工1105學號141405700620成績指導教師（簽字）機械工程學院2014年6月17日序言11.1 機械手的概述21.2 設計要求2第二章分析JS01工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)的特點及工作原理

5、32.1 液壓系統(tǒng)的特點32.2 液壓系統(tǒng)的分析42.3 液壓系統(tǒng)工作原理5第三章PLC控制系統(tǒng)113.1 可編程控制器簡介及應用113.2 可編程控制器的特點113.3 繼電器-接觸器控制線路的設計123.4 繼電器一一接觸器控制線路143.5 一些低壓電器的選擇18第四章可編程控制器PLC控制系統(tǒng)的設計.224.1 可編程控制器控制系統(tǒng)設計的基本原則.224.2 可編程控制器系統(tǒng)設計的步驟224.3 結254.4 264.5 獻27iiIII機械手的概念和分類機械手，英文名mechanicalhand是指能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它

6、可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。機械手主要由手部和運動機構組成。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)要求而有多種結構形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構，使手部完成各種轉動（擺動）、移動或復合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構的升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式，稱為機械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機械手設計的關鍵參數(shù)。自由度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結構也越復雜。

7、一般專用機械手有26個自由度。機械手的種類，按驅動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手；按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種；按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機械手等。機械手通常用作機床或其他機器的附加裝置，如在自動機床或自動生產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械手。15第一章緒論1.1 機械手的概述機械手是模仿人的手部動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運和操作的自動裝置。它特別是在高溫、高壓、多粉塵、易燃、易爆、放射性等惡劣環(huán)境中，以及

8、笨重、單調、頻繁的操作中能代替人作業(yè)，因此獲得日益廣泛的應用。機械手一般由執(zhí)行機構、驅動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及檢測裝置三大部分組成，智能機械手還具有感覺系統(tǒng)和智能系統(tǒng)。驅動系統(tǒng)多數(shù)采用電液（氣）機聯(lián)合傳動。1.2 設計要求Js01工業(yè)機械手屬于圓柱坐標式、全液壓驅動機械手，具有手臂升降、伸縮、回轉和手腕回轉四個自由度。執(zhí)行機構相應由手部、手腕、手臂伸縮機構、手臂升降機構、手臂回轉機構和回轉定位裝置等組成，每-部分均由液壓缸驅動與控制。它完成的動作循環(huán)為：插定位銷一手臂前伸一手指張開一手指夾緊抓料一手臂上開一手臂縮回一手腕回轉180°-拔定位銷一手臂回95°一插定位銷一手臂前伸一手

9、臂中停（此時主機的夾頭下降夾料）一手指松開（此時主機夾頭夾著料上升）一手指閉合一手臂縮回一手臂下降一手腕回轉復位一撥定位銷一手臂回轉復位一待料，泵卸載。第二章分析JS01工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)的特點及工作原理JS01工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)圖如圖1所示。各執(zhí)行機構的動作均由電控系統(tǒng)發(fā)信號控制相應的電磁換向閥，按程序依次步進動作。電磁鐵動作順序見表1。手臂伸縮缸11JE位缸KE&圖1JS01工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)2.1 液壓系統(tǒng)的特點該液壓系統(tǒng)的特點歸納如下：1）系統(tǒng)采用了雙聯(lián)泵供油，額定壓力為6.3MPa,手臂升降及伸縮時由兩個泵同時供油，流量為（35+18）L/min,手臂及手腕回轉，手指松緊及定

10、位缸工作時，只由小流量泵2供油，大流量泵1自動卸載。由于定位缸和控制油路所需壓力較低，在定位缸去路上串聯(lián)有減壓閥8,使之獲得穩(wěn)定的1.51.8MPa壓力。2）手臂的伸縮和升降采用單桿雙作用液壓缸驅動，手臂的伸出和升降速度分別由單向調整閥15、13和11實現(xiàn)回油節(jié)流調速；手臂及手腕的回轉由擺動液壓缸驅動，其正反向運動亦采用單向調速閥17和18、23和24回油節(jié)流調速。3）執(zhí)行機構的定位和緩沖是機械手工作平穩(wěn)可靠的關鍵。從提高生產率來說，希望機械手正常工作速度越快越好，但工作速度越高，啟動和停止時的慣性力就越大，振動和沖擊就越大，這不僅會影響到機械手的定位精度，嚴重時還會損傷機件。因此為達到機械手

11、的定位精度和運動平穩(wěn)性的要求，一般在定位前要采取緩沖措施。該機械手手臂伸出、手腕回轉由死擋鐵定位保證精度，端點到達前發(fā)信號切斷油路，滑行緩沖；手臂縮回和手臂上升由行程開關適時發(fā)信號，提前切斷油路滑行緩沖并定位。止匕外，手臂伸縮缸和升降缸采用了電液換向閥換向，調節(jié)換向時間，亦增加緩沖效果。由于手臂的回轉部分質量圈套，轉速較高，運動慣性矩圈套，系統(tǒng)的手臂回轉缸除采用單向調速閥回油節(jié)流調速外，還在回油路上安裝有行程和節(jié)流閥19進行減速緩沖，最后由定位缸插銷定位，滿足定位精度要求。4）為使手指夾緊缸夾緊工件后不受系統(tǒng)壓力波動的影響，保證牢固地夾緊工件，采用了液控單向閥21的鎖緊回路。5）手臂升降缸為立

12、式液壓缸，為支承平衡手臂運動部件的自重，采用了單向順序閥12的平衡回路。2.2 液壓系統(tǒng)的分析JS01工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)電磁鐵、壓力繼電器動作順序表如表1所示。表1JS01工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)電磁鐵、壓力繼電器動作順序表動作順序1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9Y10Y11Y12YK26插銷定位+-+手臂前伸+手指張開+手指抓料+手臂上升+手臂縮回+手腕回轉+拔定位銷+手臂回轉+插定位銷+手臂前伸+手臂中停+手指張開+手指閉合+手臂縮回+手臂卜降+手腕反轉+拔定位銷+手臂反轉+待料卸載+2.3 液壓系統(tǒng)工作原理1、插定位銷（1、12）按下油泵起動按鈕后，雙聯(lián)葉片泵1、2同時供油，電磁鐵1Y、2Y

13、帶電，油液經溢流閥3和4至油箱，機械手處于待料卸荷狀態(tài)。當棒料到達待上料位置，啟動程序動作。電磁鐵1Y帶電，2Y不帶電，使泵1繼續(xù)卸荷，而泵2停止卸荷，同時12Y通電，液壓油流入定位缸左腔，定位銷定位。進油路：泵2一單向閥6一減壓閥8一單向閥9一二位二通閥25（右）一定位缸左腔?；赜吐罚捍藭r，插定位銷以保證初始位置準確。定位缸沒有回油路，它是依靠彈簧復位的。2、手臂前伸（5、12）插定位銷后，此支路系統(tǒng)油壓升高，使繼電器K26發(fā)訊，接通電磁鐵5Y,泵1和泵2經相應的單向閥匯流到電液換向閥14左位，進入手臂伸縮缸油腔。進油路：泵1一單向閥5一三位四通電液換向閥14（左）一手臂伸縮缸右腔泵2一單向

14、閥6一單向閥7一三位四通電液換向閥14（左）一手臂伸縮缸右腔回油路：手臂伸縮缸左腔一15的調速閥一三位四通電液換向閥14（左）一油箱3、手指張開（1、9、12）手臂前伸至適當位置，行程開關發(fā)訊，電磁鐵1Y、9Y帶電，泵1卸載，泵2供油，經單向閥6,電磁閥20左位，進入手指夾緊缸右腔。當系統(tǒng)的液壓壓力到了打開液控單向閥21后，油從左腔通過液控單向閥21及電磁閥20左位進入油箱。進油路：泵2一單向閥6一電磁閥20（左）一手指夾緊缸右腔回油路：手指夾緊缸左腔一液控單向閥21一電磁閥20（左）一油箱4、手指抓料（1、12）手指張開后，時間繼電器延時。待棒料由送料機構送到手指區(qū)域時，繼電起器發(fā)訊使9Y斷

15、電，泵2的壓力油通過電磁閥20（右位）進入缸的左腔，使手指夾緊棒料。進油路：泵2一單向閥6一電磁閥20（右）一液控單向閥21一手指夾緊缸左腔回油路：手指夾緊缸右腔一電磁閥20（右）一油箱5、手臂上升（3、12）當手指抓料后，手臂上升。止匕時，泵1和泵2同時供油通過電液換向閥10（左）進入手臂升降缸。進油路：泵1一單向閥5一三位四通換向閥10（左）一11的單向閥一12的單向閥一手臂升降缸下腔泵2一單向閥6一單向閥7一電液換向閥10（左）一11的單向閥一12的單向閥一手臂升降缸下腔回油路：手臂升降缸上腔一13的調速閥一三位四通換向閥10（左）一油箱6、手臂縮回（6、12）手臂上升至預定位置，碰行程

16、開關，3Y斷電，電液換向閥10復位，6Y帶電。泵1和泵2起供油至電液換向閥14右端，壓力油通過15的單向調速閥進入伸縮缸左腔，而右腔油液經閥14右端回油箱。進油路：泵1一單向閥5電液換向閥14（右）一15的單向調速閥一手臂伸縮缸左腔泵2一單向閥6一單向閥7一電液換向閥14（右）一15的單向調速閥一手臂伸縮缸左腔回油路：手臂伸縮缸右腔一電液換向閥14（右）一油箱7、手腕回轉（1、10、12）當手臂上的碰塊碰到行程開關時，6Y斷電，電液換向閥14復位，1Y、10Y通電。此時，泵2單獨供油至電液換向閥22左端，通過24的單向閥進入手腕回轉油缸，使手腕回轉。進油路：泵2一單向閥6電液換向閥22（左）一

17、24的單向閥一手腕回轉缸回油路：手腕回轉缸一23的調速閥一電液換向閥22（左）一油箱8、拔定位銷（1當手腕上的碰塊碰到行程開關時，10Y、12Y斷電，電液換向閥22和二位二通換向25復位，定位缸油液經閥25左端回油箱，彈簧作用拔定位銷。進油路：定位缸沒有進油路，它是在彈簧作用下前進的回油路：定位缸左腔一閥25（左）一油箱9、手臂回轉（1、7）定位缸支路無油壓后，壓力繼電器K26發(fā)訊，接通7Y。泵2的壓力油進入閥6經換向閥16左端通過單向調速閥18最后進入手臂回轉缸，使手臂回轉0進油路：泵2一單向閥6一換向閥16（左）一單向調速閥18一手臂回轉缸回油路：手臂回轉缸一單向調速閥17一換向閥16（左

18、）一行程節(jié)流閥19一油箱10、插定位銷（1、12）當手臂回轉碰到行程開關時，7Y斷電，12Y重又通電，液壓油流入定位缸左腔，定位銷定位。進油路：泵2一單向閥6一減壓閥8一單向閥9一二位二通閥25（右）一定位缸左腔。此時，插定位銷以保證初始位置準確。定位缸沒有回油路，它是依靠彈簧復位的。11 、手臂前伸（5、12 ）插定位銷后，此支路系統(tǒng)油壓升高，使繼電器K26發(fā)訊，接通電磁鐵5Y,泵1和泵2經相應的單向閥匯流到電液換向閥14左位，進入手臂伸縮缸油腔。進油路：泵1一單向閥5一三位四通電液換向閥14（左）一手臂伸縮缸右腔泵2一單向閥6一單向閥7一三位四通電液換向閥14（左）一手臂伸縮缸右腔回油路：

19、手臂伸縮缸左腔一15的調速閥一三位四通電液換向閥14（左）一油箱12、手臂中停（12當手臂前伸碰到行程開關后，5Y斷電，伸縮缸停止動作，確保手臂將棒料送到準確位置處，“手臂中?！钡戎鳈C夾頭夾緊棒料，夾頭夾緊棒料后，時間繼電器發(fā)訊。13 、手指張開（1、9、12）接到繼電器信號后，1Y、9Y通電，手指張開同3。并啟動時間繼電器延時，主機夾頭移走棒料后，繼電器發(fā)訊。14、手指閉合（1、12）接繼電器信號，9Y斷電，手指閉合，泵2的壓力油通過電磁閥20（右位）進入缸的左腔，使手指夾緊棒料。進油路：泵2一單向閥6一電磁閥20（右）一液控單向閥21一手指夾緊缸左腔回油路：手指夾緊缸右腔一電磁閥20（右）

20、一油箱15、手臂縮回（6、12）當手指閉喝后，1Y斷電，使泵1和泵2起供油，同時6Y通電，泵1和泵2一起供油至電液換向閥14右端，壓力油通過15的單向調速閥進入伸縮缸左腔，而右腔油液經閥14右端回油箱。進油路：泵1一單向閥5電液換向閥14（右）一15的單向調速閥一手臂伸縮缸左腔泵2一單向閥6一單向閥7一電液換向閥14（右）一15的單向調速閥一手臂伸縮缸左腔回油路：手臂伸縮缸右腔一電液換向閥14（右）一油箱16、手臂下降（4、12）手臂縮回碰到行程開關，6Y斷電，4Y通電。此時，電液換向閥10右端動作，壓力油經閥10和單向調速閥13進入升降缸上腔。進油路：泵1一單向閥5一閥10（右）一閥13一手

21、臂升降缸上腔泵2一閥6一閥7一T12一閥11 一閥10（右）一油箱回油路：手臂升降缸下腔一閥17手腕反轉 （111 、12 ）當升降導套上的碰鐵碰到行程開關時，4Y斷電，1Y、11Y通電。泵2供油至閥22右端，壓力油通過單向調速閥23進入手腕回轉缸的另一腔，并使手腕反轉。進油路：泵2一閥6一閥22（右）一單向調速閥23一手腕回轉缸回油路：手腕回轉缸一單向調速閥24一閥22（右）一油箱18、拔定位銷（1）手腕反轉碰到行程開關后，11Y、12Y斷電。動作順序同8。19、 手臂反轉（1、8）拔定位銷，壓力繼電器發(fā)信號，8Y接通。換向閥16右端動作，壓力油進入手臂回轉缸的另一腔，手臂反轉，機械手復位。

22、進油路：泵2一閥6一換向閥16（右）一單向調速閥17一手臂回轉缸回油路：手臂回轉缸一單向調速閥18一換向閥16（右）一行程節(jié)流閥19一油箱20、 待料卸載（1、2）手臂反轉到位后，啟動行程開關，8Y斷電，2Y接通。此時，兩油泵同時卸荷。機械手動作循環(huán)結束，等待下一個循環(huán)。機械手的動作也可由微機程序控制，與相關主機聯(lián)為一體，其動作順序相同。第三章PLC控制系統(tǒng)3.1 可編程控制器簡介及應用可編程控制器（PROGRAMMABLECONTROLLERPQ。與個人計算機的PC相區(qū)別，用PLC表示。可編程控制器是由微機控制的電子裝置，不僅能完成各種程序控制，而且還有數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理、模擬量調節(jié)、操作顯

23、示、聯(lián)網(wǎng)通信等功能，在工業(yè)控制當中發(fā)揮著越來越大的作用。暫時可把它看作是繼電器、定時器和計數(shù)器的集合。PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎上引入了微電子技術、計算機技術、自動控制技術和通訊技術而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時、計數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。國際電工委員會（IEC）頒布了對PLC的規(guī)定：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)境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關設備，

24、都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。在氣壓傳動系統(tǒng)中的控制部分經常采用氣控和電控兩種控制方法。前者由氣動邏輯元件、氣壓控制換向閥等組成；后者由電氣開關元件、各種繼電器、電磁控制換向閥等組成。3.2 可編程控制器的特點1）應用靈活不僅可以適應大小不同、功能繁雜的控制要求，而且可以適應各種工藝流程經常變更的場合。由于它的邏輯功能與控制要求是通過軟件來完成的，從而縮短了開發(fā)周期，現(xiàn)場安裝與接線簡便，可以按積木方式擴充和刪減其規(guī)模。2）簡單易學，操作方便PLC繼承了傳統(tǒng)繼電器控制理論，采用電氣操作人員習慣的梯形圖式編程方法，能方便的讀懂和編寫、修改應用程序。另外PC帶有比較

25、完善的監(jiān)視和診斷功能，對其內部工作狀態(tài)、I/O點狀態(tài)和異?，F(xiàn)象均有醒目的顯示，因此操作人員可以及時準確了解和排除故障。3）功能齊全PLC不僅有邏輯運算功能，而且還有定時計數(shù)功能、四則運算、比較、跳轉和強制輸入輸出狀態(tài)等功能。增加智能接口后，還具有處理模擬量等功能。4)穩(wěn)定可靠PLC可以適應惡劣的工業(yè)環(huán)境，抗干擾能力強。耐熱、防潮、抗震等性能也很好。5)PLC控制系統(tǒng)的設計、安裝、調試、維護方便由于PLC已實現(xiàn)了產品系列化、標注化和通用化，用PLC組成控制系統(tǒng)在設計、安裝、和維修等方面，表現(xiàn)了明顯的優(yōu)越性。設計部門能在規(guī)格繁多、品種齊全的系列化PLC產品中，精選他們所需的類型，使選定的PLC具有

26、較高的性能價格比。6)體積小、重量輕、功耗低由于PLC是將微電子技術運用于工業(yè)控制設備的新型產品，因而PLC的結構緊湊、堅固、重量輕、功耗低。3.3繼電器-接觸器控制線路的設計控制線路的設計選用控制線路的設計方法大體可分為二種，分別為經驗設計法和邏輯設計法。一、經驗設計法1、經驗設計法的基本步驟(1)收集分析國內外現(xiàn)有同類設備的相關資料，使所設計的控制系統(tǒng)合理，滿足設計要求。(2)控制線路設計，一般的壓力機控制線路設計包括主電路，控制電路輔助電路的設計。首先進行主電路設計：主要是考慮從電源到執(zhí)行元件(例如電動機)之間的線路設計。然后進行控制線路設計：主要考慮如何滿足電動機的各種運動功能及生產工

27、藝要求，包括實現(xiàn)加工過程自動化或半自動化的控制等，也就是完成正確地“選擇”和有機地“組合”的任務；最后考慮如何完善整個控制電路的設計，各種保護，聯(lián)瑣以及信號，照明等輔助電路的設計。(3)全面檢查所設計電路，有條件時，可以進行模擬試驗，以進一步完善設計。2、經驗設計法的基本特點(1)設計過程是逐步完善的，一般不易獲得最佳的設計方案。但該方法簡單易行，應用很廣。(2)需反復修改，這樣會影響設計速度。(3)需要一定的經驗，設計中往往會因考慮不周而影響電路的可靠性。(4)一般需要進行模擬試驗。二邏輯設計法1、邏輯設計法的基本概念邏輯設計法，主要是根據(jù)生產工藝的要求(工作循環(huán)，液壓系統(tǒng)圖等)，將控制線路

28、中的接觸器，繼電器線圈的通電與斷電，觸點的閉合與斷開，以及主令元件的接通和斷開等看成邏輯變量，并將這些邏輯變量關系表示為邏輯函數(shù)的關系式，再運用邏輯函數(shù)基本公式和運算規(guī)律，對邏輯函數(shù)式進行簡化，然后根據(jù)簡化的邏輯函數(shù)式畫出相應的線路原理圖，最后再進一步檢查，化簡和完善，以期獲得既滿足工藝要求，又經濟合理的最佳設計方案。2、邏輯設計法的一般步驟(1)按工藝要求作出工作循環(huán)圖。(2)確定執(zhí)行元件與檢測元件，并作出執(zhí)行元件節(jié)拍表和檢測元件狀態(tài)表。(3)根據(jù)檢測元件狀態(tài)表寫出各程序的特征數(shù)，并確定分組，設置中間記憶元件，各分組所有程序能區(qū)分開。(4)列寫中間記憶元件開關函數(shù)及其執(zhí)行元件動作邏輯函數(shù)表達

29、式，并畫出相應的電路圖。(5)對按邏輯函數(shù)表達式畫出的控制邏輯電路圖進行檢查，化簡和完善。三、經驗設計法和邏輯設計法的比較邏輯設計法與經驗設計法相比，采用邏輯設計的電路較為合理，能節(jié)省所用元件的數(shù)量，能獲得某種邏輯功能的最簡電路，但是邏輯設計法整個設計過程較為復雜，對于一些復雜的控制要求，還必須設計許多新的條件，同時對電路競爭問題也較難處理。因此，在一般的電器控制線路設計中，邏輯設計法僅為經驗設計法的輔助和補充。3.4繼電器一一接觸器控制線路對于線路的設計我們采用的是邏輯設計法，根據(jù)JS01工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)圖和機械手的動作要求，我作出了其繼電器電氣原理圖，見圖2。這里我們對其繼電器電氣原理圖

30、進行說明。圖中SB2實現(xiàn)開機功能，按下SB2能KMgI圈得電，啟動電動機，為下面的順序動作做準備。當要進行順序動作時，繼電器工作順序如下：1 .插定位銷按下SB3中（小電器K1線圈得電并自鎖；1Y,12Y,K26得電，機械手的定位缸右移，到達極限位置時，插上定位銷。2 .手臂前伸當定位缸到達極限位置時，同時會觸動行程開關ST1,中間繼電器K2得電并15困2睦闿腿>細崩困Fu5B1禱定位輔手臂苗仲手將張開手指源科手骨上升手臂，國手尋回轉曩定位維KMQ二_弱3E£4SQ2KMLI胃:_PST5<rTJ£J*燈門CtHo-加D-QFR二手籬園特插走住輔手箱/件手臂中停

31、手指張開手指閉令手指就劇手Jfc反轉援定住箍手反轉樣料和塞控制電路KlJkry_pST11iy_n?k軍T1生1211±口Jg3HMdcSTITm自鎖，中間繼電器K2的輔助動斷點斷開，1Y失電，同時5Y得電，手臂伸縮缸開始前伸，實現(xiàn)手臂前能。3 .手指張開當手臂伸縮缸伸到一定位置時觸動行程開關ST2,中間繼電器K3得電并自鎖，中間繼電器K3的輔助動斷點斷開，5Y失電；同時9Y得電，手指夾緊缸向右滑動，實現(xiàn)手指張開功能。4 .手指抓料當手指夾緊缸向右滑動到一定位置時觸動行程開關ST3,中間繼電器K4得電并自鎖，中間繼電器K4的輔助動斷點斷開，9Y失電；手指夾緊缸向左滑動，從而實現(xiàn)手指抓

32、料功能。5 .手臂上升當手指夾緊缸向左滑動到一定位置時觸動行程開關ST4,中間繼電器K5得電并自鎖，中間繼電器K5的輔助動斷點斷開，1Y失電；同時3Y得電，手臂升降缸開始上升，從而實現(xiàn)手臂上升功能。6 .手臂縮回當手臂升降缸上升到一定位置時觸動行程開關ST5,中間繼電器K6得電并自鎖，中間繼電器K6的輔助動斷點斷開，3Y失電；同時6Y得電，手臂伸縮缸開始向右滑動，從而實現(xiàn)手臂縮回功能7.手腕回轉當手臂伸縮缸向右縮到一定位置時觸動行程開關ST6,中間繼電器K7得電并自鎖，中間繼電器K7的輔助動斷點斷開，6Y失電；同時10Y得電，手腕回轉缸開始轉動，從而實現(xiàn)手腕回轉功能8.拔定位銷當手腕回轉缸轉動

33、到一定位置時觸動行程開關ST7,中間繼電器K8得電并自鎖，中間繼電器K8的輔助動斷點斷開，12Y失電，K26失電，10Y失電；拔出定位銷。9 .手臂回轉當定位缸向左滑動到一定位置時會觸動行程開關ST8,電磁閥7Y得電并自鎖，手臂回轉缸開始轉動，實現(xiàn)手臂回轉功能。10 .插定位銷當手臂回轉缸轉動到一定位置時會觸動行程開關ST9,中間28電器K10得電并自鎖，其輔助動斷點斷開，7Y失電；中間繼電器K9得電，其輔助動合點關閉，12Y得電，K26得電，機械手的定位缸右移，觸動行程開關ST11時，插上定位銷。11 .手臂前伸當定位缸觸動行程開關ST10,中（小電器K13得電并自鎖，中間繼電器K11得電，

34、其動合觸點關閉，5Y得電；中間繼電器K12得電，其動斷觸點斷開，1Y失電；手臂伸縮缸開始前伸，實現(xiàn)手臂前伸功能。12 .手臂中停當手臂伸縮缸觸動行程開關ST11,中間繼電器K14得電并自鎖，同時其動斷中間繼電器K11得電，其動合觸點關閉，5Y失電；同時6Y時間繼電器KT0得電，開始延時。13 .手指張開延時1S,延時開關KT0閉合，中間繼電器K15得電，其動短觸點斷開，此時，中間繼電器K12失電，其動斷觸點閉合，1Y得電；中間繼電器K16得電，其動合觸點閉合，9Y得電；手指夾緊缸向右滑動，實現(xiàn)手指張開功能。14 .手指閉合當手指夾緊缸向右滑動到一定位置時，觸動行程開關ST12中間繼電器K17得

35、電并自鎖，其動斷觸點斷開，9Y失電；手指夾緊缸向左滑動，實現(xiàn)手指閉合。15 .手臂縮回當手指夾緊缸向左滑動到一定位置時，觸動行程開關ST13中間繼電器K20得電并自鎖，中間繼電器K18得電，其動斷觸點斷開，1Y失電；中間繼電器K19得電，其動合觸點閉合，6Y得電，手臂伸縮缸向右滑動實現(xiàn)縮回功能。16 .手臂下降當手臂伸縮缸向右滑動到一定位置時，觸動行程開關ST14中間繼電器K21得電并自鎖，其動斷觸點斷開，6Y失電；同時4Y得電，手臂升降缸開始下降實現(xiàn)手臂下降功能。17 .手腕反轉當手臂升降缸下降到一定位置時，觸動行程開關ST15,中間繼電器K22得電并自鎖，其動斷觸點斷開，4Y失電；同時11

36、Y得電。手腕回轉缸開始轉動，實現(xiàn)反轉功能。18 .拔定位銷當手腕回轉缸轉到一定位置時，觸動行程開關ST16,中間繼電器K23得電并自鎖，其動斷觸點斷開，11Y失電，12Y失電，壓力繼電器K26失電。定位缸開始向左滑動，拔下定位銷。19 .手臂反轉：當定位缸向左滑動到一定位置時，觸動行程開關ST17,中間繼電器K24得電并自鎖；同時8Y得電。手臂回轉缸開始轉動，實現(xiàn)手臂反轉動。20 .待料卸載當手臂回轉缸轉到一定位置時，觸動行程開關ST18,2Y得電，實現(xiàn)待料卸載。KT1得電開始計時，延時3s后，中間繼電器K25得電，所有動作結束。21 5一些低壓電器的選擇在設備電氣控制線路中，為了滿足生產工藝

37、及電力拖動的需要，電動機要經常地起動、制動、改變運動方向、調節(jié)轉速；當電路發(fā)生過載、短路、欠壓或失壓等情況時，控制電路的保護環(huán)節(jié)還應當自動切斷電路，保護線路和設備。所有這些要求都需要借助于電器來完成。由于各類電器在設備電氣控制系統(tǒng)中所處的位置和所起的作用不同，其因此選用的方法也不盡相同。生產機械常用低壓電器的選擇，主要依據(jù)是電器產品目錄上的各項指標或數(shù)據(jù)。正確合理地選擇低壓電器是電氣系統(tǒng)安全運行、可靠工作的保證。對于電氣元件的選擇，在選擇時我們應注意以下幾點：根據(jù)對控制元件功能的要求，確定電氣元件功能的要求，確定電氣元件類型。如繼電器與接觸器，當元件用于通，斷功率較大的主電路時，應選擇交流接觸

38、器；若元件用于切換功率較小的電路（如控制電路）時，則應選擇中間繼電器；若伴有延時要求時，則應選用時間繼電器。根據(jù)電氣控制的電壓，電流及功率的大小來確定元件的規(guī)格，滿足元器件的負載能力及使用壽命。掌握元器件預期的工作環(huán)境及供應情況，如防油，防塵，貨源等。為了保證一定的可靠性，采用相應的降額系數(shù)，并進行一些必要的技術和校核。1 、按鈕按鈕通常是用來短時間接通或斷開小電流控制電路的開關。目前按鈕在結構上有多種形式：旋鈕式一一手動旋轉進行操作；指示燈一一按鈕內裝入了信號指示燈；緊急式一一裝有蘑菇形式旋帽，用于緊急操作；等等。一般來說，停止按鈕采用紅色。按鈕主要根據(jù)所需要的觸點數(shù)，使用場合及顏色來選擇。

39、2、低壓開關低壓開關主要包括如下幾種。1）刀開關刀開關主要用于接通或切斷長期改組設備的電源。一般刀開關的額定電壓不超過500V額定電流為10A到上千安多種等級。有些刀開關附有熔斷器。不帶熔斷器式刀開關主要有HD型及HS型，帶熔斷器式開關有HKHR3系列等。刀開關主要根據(jù)電源種類，電壓等級，電動機容量，所需極數(shù)及使用場來選擇。2）組合開關組合開關主要是作為電源引入開關，所以也稱電源隔離開關。它可以啟停5KW以下的異步電動機，但每小時的接通次數(shù)不宜超過10次，開關的額定電流一般取電動機額定電流的1.52.5倍。組合開關主要根據(jù)電源種類，電壓等級，所需觸點數(shù)及電動機容量進行選用。常用的組合開關為HZ

40、-10系列，額定電流10A,25A,60A和100A四種，適用于交流電壓380V以下，支流電壓220V以下的電氣設備中。3）限位開關（行程開關）限位開關是依據(jù)生產機械運動的行程位置而動作的小電流開關。它的選用主要根據(jù)機械位置對開關形式的要求，對觸點數(shù)目，電壓種類，電壓與電流等級的要求來確定。機床常用的有LX2型，LX19型，JLXK1型，LXW11®和JLXK-111型微動開關等。對于要求動作快，靈敏度高的行程控制，可采用接近開關。接近開關也稱為無觸點限位開關，它是通過運動部件引起的電磁場變化而動作的。接近開關壽命長，可靠性好，但精度和價格不如限位開關。4）自動開關自動開關又稱自動空

41、氣斷路器，自動開關在壓力機上應用的很廣泛。這是因為自動開關既接通或分斷正常工作電流，也能自動分斷過載或短路電流，分斷能力強，有欠壓和過載短路保護作用。選擇自動開關應考慮其主要技術參數(shù)：額定電壓，額定電流和允許切斷的極限電流等。自動開關拖扣器的額定電流應等于或大于負載允許的長期平均電流；自動開關的極限分斷能力要大于，至少要等于電路最大短路電流；自動開關拖扣器電流整定應按下面的原則：欠電壓拖扣器額定電壓等于主電路等于主電路額定電壓；熱拖扣器的整定電流與被控對象（負載）額定電流相等；電磁拖扣器的瞬時拖扣器整定電流應大于負載正常工作時的尖峰電流；保護電動機時，電磁拖扣器的瞬時拖扣電流為電動機啟動電流的

42、1.7倍。3接觸器的選用選擇接觸器主要依據(jù)以下數(shù)據(jù)：電源種類(直流或交流)；主觸點額定電流;輔助觸點的種類、數(shù)量和觸點的額定電流；電磁線圈的電源種類、頻率和額定電壓；額定操作頻率等。機床用的最多的是交流接觸器。交流接觸器的選擇主要考慮主觸點的額定電流、額定電壓、線圈電壓等。交流接觸器主觸點的額定電壓一般按高于線路額定電壓來確定。根據(jù)控制回路的電壓決定接觸器的線圈電壓。為保證安全，一般接觸器吸引線圈選擇較低的電壓。但如果在控制線路比較簡單的情況下，為了省去變壓器，可選用380V電壓。值得注意的是，接觸器產品系列是按使用類別設計的，所以要根據(jù)接觸器負擔的工作任務來選用相應的產品系列。接觸器輔助觸點

43、的數(shù)量、種類滿足線路的需要。4 繼電器的選用一般繼電器的選用一般繼電器是指具有相同電磁系統(tǒng)的繼電器，又稱電磁繼電器。選用時，除滿足繼電器線圈電壓或線圈電流的要求外，還應按照控制需要分別選用過電流繼電器、欠電流繼電器、過電壓繼電器、欠電壓繼電器中間繼電器等。另外電壓、電流繼電器還有交流、直流之分，選擇時也應當注意。時間繼電器的選擇時間繼電器是壓力機控制線路中常用電器之一。它的類型有：電磁式，空氣阻尼式，電動式及電子式等。用的較多的是空氣阻尼式時間繼電器，它的特點是工作可靠，結構簡單，延時整定范圍較寬(可達0.4s180s)時間繼電器型式多樣，各具特點，選擇時應從以下幾方面考慮。(1)根據(jù)控制線路

44、的要求來選擇延時方式，即通電延時型或斷電延時型。(2)根據(jù)延時準確度要求和延時時間的長短來選擇。(3)根據(jù)使用場合、工作環(huán)境選擇合適的時間繼電器。熱繼電器的選擇熱繼電器的選擇應按電動機的工作環(huán)境、起動情況、負載性質等因素來考慮。一方面要充分發(fā)揮電動機的過載能力，另一方面，對電動機在短時過載與起動瞬間不受影響。熱繼電器結構形式的選擇。星形連接的電動機可以選擇兩相或三相結構的熱繼電器，三角形連接的電動機應當選擇帶斷相保護裝置的三相結構熱繼電器。根據(jù)以上步驟及參考資料的查找，制定了本課程設計中繼電器元件表。（見表2）表2電氣元件表符號名稱型號規(guī)格數(shù)量M異步電動機JO22141.1KW380V2.67

45、A1410R/MIN1FR熱繼電器JR16B-20額定電流3.5A整定電流2.67A1FU熔斷器RL115熔體15A1K中間接觸器JZ7-44線圈電壓127V5A25KM交流接觸器CJ10-5線圈電壓127V40A1SB控制按鈕LA10黑色3KT時間繼電器JZ7-1A5A380V/1272ST行程開關JLXK1-311動作力大于20N1829第四章可編程控制器PLC控制系統(tǒng)的設計22 1可編程控制器控制系統(tǒng)設計的基本原則在設計可編程控制器系統(tǒng)時，應遵循以下基本原則。1）最大限速地滿足控制要求充分發(fā)揮可編程控制器功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設計中最重要的一條原則。設計人員要深入現(xiàn)場

46、進行調查研究，收集資料。同時要注意和現(xiàn)場工程管理和技術人員及操作人員緊密配合，共同解決重點問題和疑難問題。2）保證系統(tǒng)安全可靠保證可編程控制器控制系統(tǒng)能夠長期安全，可靠，穩(wěn)定運行，是設計控制系統(tǒng)的重要原則。3）力求簡單，經濟，使用與維修方便在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷降低工程的成本，不宜盲目追求自動化和高指標。4）適應發(fā)展的需要適當考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。23 2可編程控制器系統(tǒng)設計的步驟1）分析被控對象并提出控制要求在設計2Bi電器-接觸器的時候我們已經對壓力機液壓系統(tǒng)的動作要求和功能進行了詳細的分析，確定了其控制方案并擬訂了任務書

47、。2）確定輸入/輸出設備根據(jù)壓力機液壓系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的全部輸入設備和輸出設備。輸入設備：開關SB1,SB2,SB318個行程開關輸出設備：手臂伸縮缸的伸縮、手臂回轉缸的回轉、手指夾緊缸的夾緊與張開、手腕回轉缸的轉動、定位缸的滑動、手臂升降缸升降。3）選擇可編程控制器本系統(tǒng)有輸入信號19個，輸出信號12個，均為開關量。根據(jù)輸入/輸出點數(shù)，類型及控制要求，同時考慮到維護，改造和經濟性等諸多因素，由參考資料1表5-1選擇可編程控制器型號為FX2N-48MR001,共有24個輸入點，24個輸出點，可滿足控制要求。4）軟件編制根據(jù)系統(tǒng)要求可知，繪制PLC電氣原理圖如圖3,根據(jù)PLC電氣原理

48、圖寫出指令表，見表3。，孑*VU"|,_k!'br'I7t|51sl1-:ri(i1,11t中mk：nu!；IT宿Iin：；HI''.I.JL；：|jbitnB|s¥1-；1£Fi!>1Ilr-Cti13tliI'IIrIfm-J.'/l:11陌1Tt外叱1F目11tI(1.!11：；iiri.tETl5-kLl51.LJ匕;WMT.jBJhHSBTITI'!rIL-JL-rI£-|S'BTI?T|»1MlIII!%£中聞ak.111K；：TR-IHi':J

49、iliJ一BJ=IJlLu：_fBfJr.t_I.al1.V打P:;rirXti>原-j>STB1|ri一Rflfr!：HrHM牌III1：?N,nL1d工II：:iirivFL>irrE；l口7只_rfeiiTH15Z_ji1R1Urs?*N,1L"?阿西snTr：buri<vi_11n_巴門斗U;£HT,1|,Tiir:rw,wrf!；ThV-HH-nL.:;I!；4叫iiy珂T巾1EXjiAJL儼一!：lir醞4hk!：!IV,：j：ri.i*r7l.II.IiTB-!.»1；11股11,1!：iiTmriirr:;.1,L_E7iT

50、1叫MT-1IHT回L.i1單F-h.JCK_.-i：i-.-4BqS?5L'lHH-4SjitLhj|SHTX?|I|rnr；i11UiE»iiTBQU11111JE|T|lE3h1V1dl*111IFIlMP-L：_酬呼叫rT,i?1L,-flRrLI,JI1£HT”|eisrl"i.-ii115111H1-fTnXiiisiTOjajliiir.i)ni_ji_,H?-illii1111:：l!1-Tb一以V4fL-i5BTbH|_UT1IV!卜tiFrTm甲1rfiij).1u爐_:：lir；：；s咖口也.p-ETgn.1I1Til-!卜匕iwii7學可31_IpJ1：；l:1:;1：；tF-過r,lit,：-:i；r葉mejiI'l-MM-k1Tim乳”1k!：I'drkH；r步劌梯形圖狀態(tài)轉移圖圖3PLC原理圖表3系統(tǒng)指令表蚌指令步序指令蚌指令步序指令0LDM800228SETS2556STLS3084LDX151SETS2029STLS2557RST1Y85SETS362STLS2030RST3Y58SET5Y86STLS363LDX131SET6Y59LDX1187SET1Y4SETS2132