基于PLC的工業(yè)機(jī)械手控制設(shè)計(jì)

摘要:在當(dāng)今大規(guī)模制造業(yè)中，企業(yè)為提高生產(chǎn)效率，保障產(chǎn)品質(zhì)量，普遍重視生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度，工業(yè)機(jī)器人作為自動(dòng)化生產(chǎn)線上的重要成員，逐漸被認(rèn)同并采用。工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)水平和應(yīng)用程度在一定程度上反映了一個(gè)國(guó)自動(dòng)化的水平，目前，工業(yè)機(jī)器人主要承擔(dān)著焊接、噴涂、搬運(yùn)以及堆垛等并且勞動(dòng)強(qiáng)度極大的工作，工作方式一般采取示教再現(xiàn)的方式?？刂茖?shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。 1 1 2 3 4 15 16 16 16 18 18 19 21 21 22 24 25 26 26 29 31 33 34制、過(guò)程控制以及遠(yuǎn)程通信等強(qiáng)大功能，所以美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)將其（ProgrammableLogicController）.實(shí)就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部執(zhí)行邏輯備，都是很容易與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，容易擴(kuò)展其功能的?？删幊炭刂破魇且环N工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)用計(jì)算機(jī)。它是為工業(yè)環(huán)境音、強(qiáng)電磁干擾和溫度變化劇烈的環(huán)境下正常工作。為了能控制機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程，它要能很容易的與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，這些都是個(gè)人計(jì)算機(jī)無(wú)法比擬的?？删幊炭刂破魇且环N通用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。它能控制各生產(chǎn)過(guò)程。它的功能能夠很容易地?cái)U(kuò)展，它的程序是可以根據(jù)控制對(duì)象的不同使用者來(lái)編制的。也就是說(shuō)，可編程控制器較其以前的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，如單工業(yè)控制系統(tǒng)，具有更大的靈活性，它可以方便地應(yīng)用在各種場(chǎng)合。通過(guò)以上定義還可以了解到，相對(duì)一般意義上的計(jì)算機(jī)，可編程控有計(jì)算機(jī)的內(nèi)核，它還配置了許多使其適用于工業(yè)控制的器件。它實(shí)質(zhì)次開(kāi)發(fā)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。從另一個(gè)方面來(lái)說(shuō)，它是一種通用機(jī)，經(jīng)過(guò)二次開(kāi)發(fā)，它可以在任何具體的工業(yè)設(shè)備上使用。它在很大程度上使的工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)院走進(jìn)工廠和礦山，變成了普通工程技術(shù)人員甚至普通電氣工人力作。再加上體積小、工作可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、控制功能完善，適工業(yè)控制領(lǐng)域獲得了非常廣泛的應(yīng)用。使用，取得了巨大的成功。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用編程控制器采用和繼電器電路圖類(lèi)似的梯形圖作為主要編程語(yǔ)言，并將參加運(yùn)處理的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)元件都以繼電器命名。因而人們稱(chēng)可編程控制器為微機(jī)技術(shù)電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。20世紀(jì)70年代中用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍高的運(yùn)算速度、超小型的體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID及極高的性?xún)r(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得了廣泛的應(yīng)用。例如，在世界第一臺(tái)可編程控制器的誕生這個(gè)時(shí)期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。志著可編程控制器已步入成熟階段。這個(gè)階段的另一個(gè)特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)家日益增多，產(chǎn)量日益上升。許多可編程控制器的生產(chǎn)廠家已聞名于界?？刂埔?guī)模上來(lái)說(shuō)，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)及超小型機(jī)；從控制能力上來(lái)各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場(chǎng)合；從產(chǎn)品的配套能力來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元，通訊單元，使應(yīng)用器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車(chē)、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都的到了長(zhǎng)足的發(fā)展。嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝，內(nèi)部電路采取了輸入輸出信號(hào)的光電隔離、濾波、電源的屏蔽、穩(wěn)壓和保護(hù)、故障診斷等先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性，它能在高粉塵、高噪音、強(qiáng)電磁干擾和溫暖變化劇烈的環(huán)境率也就大大降低。及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變的非常容易。就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，可以使用手持編程電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制提供了方便。部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建設(shè)的周期大大縮短了。現(xiàn)代集成電路技術(shù)的廣家越來(lái)越多的情況下，PLC的價(jià)格也越來(lái)越低。PLC在鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，主要可以歸納為以下幾類(lèi)：可編程控制器可實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，也可用于單臺(tái)于多機(jī)群控制及自動(dòng)化流水線。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。開(kāi)關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。過(guò)程控制是指對(duì)連續(xù)變化的量進(jìn)行控制。如對(duì)溫度、壓力制。目前已廣泛應(yīng)用于冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合。PLC的性能指標(biāo)較多，主要介紹與組成PLC控制系統(tǒng)關(guān)系較直接的幾個(gè)。在PLC中較為常見(jiàn)，梯形圖語(yǔ)言一般在計(jì)算機(jī)屏幕上編輯，現(xiàn)在功能圖語(yǔ)言的使用有上升趨勢(shì)。編程語(yǔ)言中一條綜合性指令一般就能完成一項(xiàng)專(zhuān)門(mén)操作。用戶(hù)編制的程序完成的控容易。PLC是采用軟件編制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制要求的。編程時(shí)要使用到各種編程元件，它們可提供無(wú)數(shù)個(gè)動(dòng)合和動(dòng)斷觸點(diǎn)。編程元件是指輸入繼電器繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、通用寄存器、數(shù)據(jù)寄存器及特殊功能繼電器等。點(diǎn)斷開(kāi)。所以，內(nèi)部的這些繼電器稱(chēng)之為“軟”繼電器。語(yǔ)言，將一個(gè)控制要求描述出來(lái)的過(guò)程。PLC令語(yǔ)句表語(yǔ)言，且兩者常常聯(lián)合使用。梯形圖是一種從繼電接觸控制電路圖演變而來(lái)的圖形語(yǔ)言。它是借電器的動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)、線圈以及串、并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和符號(hào)，根據(jù)控制要類(lèi)用圖形符號(hào)及標(biāo)注的字母或數(shù)加以區(qū)別。梯形圈的設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下三點(diǎn)：左母線，然后是觸點(diǎn)的串、并聯(lián)接，最后是線圈與右其兩端沒(méi)有電源。這個(gè)“概念電流”只是用來(lái)形象地描述用戶(hù)程接通的條件。來(lái)驅(qū)動(dòng)。因此，梯形圖中只出現(xiàn)輸入繼電器的觸點(diǎn)，而不出現(xiàn)則輸出程序執(zhí)行結(jié)果給外部輸心設(shè)備，當(dāng)梯形圖中的輸出繼電信號(hào)輸出，但不是直接驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備，而要通過(guò)輸出接口的繼電器，晶體管或管才能實(shí)現(xiàn)。輸出繼電器的觸點(diǎn)也可供內(nèi)部編程使用。編語(yǔ)言，但比匯編語(yǔ)言易懂易學(xué)，若干條指令組成的程序就是指令語(yǔ)句表。一令語(yǔ)句是由步序、指令語(yǔ)和作用器件編號(hào)三部分組成。所謂基本位邏輯指令是指指令的操作數(shù)為“位”的一類(lèi)指令。它包括（LD/LDN）、觸點(diǎn)串聯(lián)指令（A/AN）、觸點(diǎn)并聯(lián)指令（O/ON）、塊串聯(lián)指令LPP）、置位/復(fù)位指令（S/R）、正/負(fù)脈沖指令（P/N）、空操作指令（NOP）等。位加載指令（LD/LDN）、輸出指令（=）能組成最基本、最簡(jiǎn)單的控制。LD（LOAD）：位加載指令，對(duì)應(yīng)梯形圖從左側(cè)母線開(kāi)始，連接常開(kāi)觸點(diǎn)；LDN（LOADNOT位取用指令，對(duì)應(yīng)梯形圖從左側(cè)母線開(kāi)始，連接常閉觸點(diǎn)；）：位加載指令（LD/LDN）用于與左母線連接的常開(kāi)（LDN）。它相當(dāng)于繼電器控制電路與電源連接的觸點(diǎn)。輸出指令（=的線圈輸出，相當(dāng)于繼電器控制電路的普通線圈。【例1】位加載指令（LD/LDN）、輸出指令（=）的使用實(shí)例，如圖1.1所示。程序運(yùn)行結(jié)果：實(shí)現(xiàn)Q0.0的點(diǎn)動(dòng)控制。即：按鈕SB接PLC的I0.0端子，行。觸點(diǎn)串聯(lián)指令（A/AN）、觸點(diǎn)并聯(lián)指令（O/ON）、塊串聯(lián)指令。）：）：O（OR）：“或”操作指令，用于常開(kāi)觸點(diǎn)的并聯(lián)；ON（ORNOT）：“或”操作指令，用于常閉觸點(diǎn)的并聯(lián)。串聯(lián)時(shí)，使用觸點(diǎn)串聯(lián)指令（A/AN）。并聯(lián)時(shí)，使用觸點(diǎn)并聯(lián)指令（O/ON）。塊串聯(lián)指令（ALD）、塊并聯(lián)指令（OLD）用于支路的串聯(lián)和并聯(lián)。它們?yōu)闊o(wú)操作元件指令，又習(xí)慣稱(chēng)為無(wú)器件編號(hào)的獨(dú)立指指令只用于表示一些程序間關(guān)系等?！纠?】塊串聯(lián)指令（ALD）、塊并聯(lián)指令（OLD）使用示例，如圖1.3所示。需要注意的是，在串并聯(lián)支路的起點(diǎn)（第一個(gè)觸點(diǎn)），在語(yǔ)句表編程的另一常用之處。棧操作指令包括進(jìn)棧（LPS）、讀棧（LRD）、出（LPP）。LPS（LogicPush）：邏輯堆棧進(jìn)棧操作指令；LRD（LogicRead）：邏輯堆棧讀棧操作指令；LPP（LogicPop）：邏輯堆棧出棧操作指令。S7-200采用模擬棧結(jié)構(gòu)，用來(lái)存放邏輯作又稱(chēng)為邏輯棧操作。在此，僅討論斷點(diǎn)保護(hù)功能的棧操作概念。堆棧操作時(shí)將斷點(diǎn)的地址壓入棧區(qū)，棧區(qū)內(nèi)容自動(dòng)下移（棧底內(nèi)容丟失）。讀棧操作時(shí)區(qū)頂部的內(nèi)容讀入程序的地址指針寄存器，棧區(qū)內(nèi)容保持不變。彈棧操內(nèi)容依次按照后進(jìn)先出的原則彈出，將棧頂部?jī)?nèi)容彈入程序的地址指針的內(nèi)容依次上移。棧操作指令對(duì)棧區(qū)的影響如圖1.4所示。棧操作指令用于復(fù)合輸出的語(yǔ)句表編程。關(guān)于復(fù)合輸出等LRD=Q0.1【例3】棧操作指令示例，如圖1.6所示。邏輯堆棧指令（LPS）可以嵌套使用，最多可以嵌套9層。為保證程序地址指針不發(fā)生錯(cuò)誤，進(jìn)棧和彈棧指令必須成對(duì)使用，最后一次讀棧應(yīng)使用彈棧指令。基本位操作指令是PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)編程的基礎(chǔ)，應(yīng)該熟練掌握和便于使用，現(xiàn)將基本的位操作指令的作用匯總于表1.7中。LNAODD= D————普通線圈獲得能量流時(shí)，線圈得電（存儲(chǔ)器置“1”能量流不能到達(dá)時(shí)，線圈斷電（存儲(chǔ)器置“0”）。S7-200系列PLC采用了線圈通、斷電來(lái)描述存儲(chǔ)器的置位、線圈受到脈沖觸發(fā)時(shí)線圈通電鎖存（存儲(chǔ)器置“1”使用復(fù)位指令時(shí)，當(dāng)受到脈沖觸發(fā)時(shí)線圈斷電解鎖存（存儲(chǔ)器置“0”）。換句話說(shuō)，置位指令使線圈通電并自鎖，復(fù)位指令使通電線圈自鎖解除。S7-200系列PLC為了增強(qiáng)指令的功能，將置位位指令的位數(shù)擴(kuò)展為N位。置位、復(fù)位指令的語(yǔ)句表格式包括：6.取非指令和空操作指令取非指令用于對(duì)存儲(chǔ)器的位取反操作，改變能量流的狀態(tài)。指令格式的梯“NOT”?？詹僮髦噶钇鹪黾映绦蛉萘康淖饔?。使用空操作指令，將間，但不會(huì)影響用戶(hù)程序的執(zhí)行，不會(huì)使能量流斷開(kāi)。指令格式為：NOPN。其中，N為執(zhí)行空操梯形圖格式用指令盒形式。梯形圖的指令盒指令右側(cè)的輸出連線為使能輸出端ENO用于指令盒或輸出線圈的串聯(lián)（與邏輯），不串聯(lián)元件時(shí)，作為指令行的結(jié)束。只能在語(yǔ)句表中使用。脈沖指令用于在某信號(hào)的上升沿或下降沿時(shí)產(chǎn)生一個(gè)周期的脈沖信信號(hào)變窄。指令格式如表1.10所示。L,,【5】脈沖指令示例，如圖1.11所示。（ab）其語(yǔ)句表如下：S=SR=說(shuō)明如下：得注意的是輸入點(diǎn)數(shù)往往的大于輸出點(diǎn)數(shù)的，且二者不能相互替代。字為單位，掃描速度越快越好。中間結(jié)果、保持?jǐn)?shù)據(jù)、定時(shí)計(jì)數(shù)、模塊設(shè)置和各種標(biāo)志位等信少，直接關(guān)系到程序的編制，該存儲(chǔ)器的容量越大，就可以編制出更復(fù)雜的程序。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中PLC的可擴(kuò)展性也顯的非常重要。主要包括：□輸入輸出點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展；□存儲(chǔ)容量的擴(kuò)展；□聯(lián)網(wǎng)功能的擴(kuò)展；□可擴(kuò)展的模塊數(shù)；另外，可編程序控制器的可靠性、易操作性及經(jīng)注。機(jī)械手是一種能自動(dòng)化定位控制并可重新編程序以變動(dòng)的多功能機(jī)器，它有多個(gè)自由度，可用來(lái)搬運(yùn)物體以完成在各個(gè)不同環(huán)境中工作。代替人工操作；其二，它能按照生產(chǎn)工藝要求，遵循一定的程序、時(shí)間成工件的傳送和裝卸；其三，它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配。因大地改善工人的勞動(dòng)條件，顯著地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)動(dòng)化的步伐。因而，受到各先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的重視，并投入了大量的物力研究和應(yīng)用。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的得更為廣泛。機(jī)械手一般分為三類(lèi)。第一類(lèi)是不需要人工操作的通用機(jī)械手，它是一種獨(dú)立的不附屬于某一主機(jī)的裝置。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項(xiàng)規(guī)定工作。它的特點(diǎn)是除具備普通機(jī)械的物理性能外，還具備通用機(jī)械、記憶智能的機(jī)械。第二類(lèi)是需要人工操作的，稱(chēng)為操作機(jī)。它起源于原子、軍事工業(yè)，先火星等。第三類(lèi)是專(zhuān)用機(jī)械手，主要附屬于自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)線上，用于解決機(jī)下料和工件傳送。這種機(jī)械手在國(guó)外稱(chēng)為“MechanicalHand”，它是為主機(jī)服務(wù)的，由主機(jī)驅(qū)動(dòng)，除少數(shù)外，工作程序一般是固定的，因此是專(zhuān)用的。本項(xiàng)目要求設(shè)計(jì)的機(jī)械手模型可歸為第一類(lèi)，即通用機(jī)械手。等方面，無(wú)論數(shù)量、品種和性能方面都能滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。在國(guó)內(nèi)主要是發(fā)展各方面的機(jī)械手，逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度善作業(yè)條件。在應(yīng)用專(zhuān)用機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)地發(fā)展通用機(jī)械手，專(zhuān)用俯仰等機(jī)構(gòu)，以及用于不同類(lèi)型的夾緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，以便根同的作業(yè)要求，選用不同的典型部件，即可組成不同用途的機(jī)械手，即以更好地發(fā)揮機(jī)械手的作用。機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)構(gòu)成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括手部、手臂和軀干。手部裝在手臂前端，可以轉(zhuǎn)動(dòng)、開(kāi)閉手指。機(jī)械手手部的構(gòu)造系統(tǒng)模仿人的手指，分為無(wú)關(guān)節(jié)、固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)三種指的數(shù)量又可以分為二指、三指、四指等，其中以二指用得最多?？筛鶕?jù)夾持的形狀和大小配備多種形狀和尺寸的夾頭，以適應(yīng)操作的需要。本設(shè)計(jì)采用二構(gòu)造。手臂的作用是引導(dǎo)手指準(zhǔn)確地抓住工件，并運(yùn)送到所需要的位置上。為機(jī)械手能夠正確地工作，手臂的三個(gè)自由度都需要精確地定位?？傊瑱C(jī)械手動(dòng)離不開(kāi)直線移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)二種，因此它采用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是直線液壓缸、擺壓缸、電液脈沖馬達(dá)、伺服液壓馬達(dá)、交流伺服電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)和步動(dòng)機(jī)等。軀干是安裝手臂、動(dòng)力源和各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)架。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有四種：液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)。電氣驅(qū)動(dòng)時(shí)，直線運(yùn)動(dòng)可以采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠、螺母機(jī)構(gòu)。通用慮采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流或交流的伺服電動(dòng)機(jī)、變速箱等。本設(shè)計(jì)采用驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)，直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)手爪和機(jī)械手的底盤(pán)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。機(jī)械驅(qū)動(dòng)作固定的場(chǎng)合。機(jī)械手控制的要素包括工作順序、到達(dá)位置、動(dòng)作時(shí)間、運(yùn)動(dòng)速度和加減%以上?？刂葡到y(tǒng)可以根據(jù)動(dòng)作的要求，設(shè)計(jì)采用數(shù)字順序控制，它首先要以?xún)?chǔ)存，然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制機(jī)械手工作。對(duì)動(dòng)作復(fù)雜的機(jī)械字控制系統(tǒng)、小型計(jì)算機(jī)或微處理機(jī)控制的系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)采用小型可編程控制器實(shí)現(xiàn)，具有編程簡(jiǎn)單、修靠性高等。造業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化中重要的機(jī)電設(shè)備。目前，機(jī)械手技術(shù)有了新的發(fā)展：出現(xiàn)了型機(jī)械手、微型機(jī)械手和微操作系統(tǒng)（如細(xì)小工業(yè)管道機(jī)械手移動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)、工作狀況相應(yīng)地進(jìn)行動(dòng)作，如回避障礙物的移動(dòng)，作業(yè)順序的規(guī)劃，有效的動(dòng)機(jī)械手也將越來(lái)越多地裝備部隊(duì)。作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制。國(guó)內(nèi)方面：目前在一些機(jī)種方面，如噴涂機(jī)械手、弧焊機(jī)械手、點(diǎn)焊機(jī)械手、搬運(yùn)機(jī)械手、裝配機(jī)械手、特種機(jī)械手（水下、爬壁、管道、遙控等機(jī)械手）基本掌握了機(jī)械手操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，解決了控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和配置，軟件的設(shè)計(jì)和編制等關(guān)鍵技術(shù)，還掌握了自動(dòng)化噴漆線、弧焊自動(dòng)線及其周邊配套設(shè)備的全套自動(dòng)通信、協(xié)調(diào)控制技術(shù)；在基礎(chǔ)元件方面，諧波減速器、機(jī)械手焊接電源、焊縫自動(dòng)跟蹤裝置也有了突破。從技術(shù)方面來(lái)說(shuō)，我國(guó)已經(jīng)具備了獨(dú)立自主發(fā)展中國(guó)機(jī)械手技術(shù)的基礎(chǔ)。在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化已成為突出的主題。隨著工業(yè)等等，已經(jīng)隨處可見(jiàn)。同時(shí)，現(xiàn)代生產(chǎn)中，存在著各種各樣的生產(chǎn)環(huán)境，如高溫、放射性、有毒氣體、有害氣體場(chǎng)合以及水下作業(yè)等，這些惡劣的生產(chǎn)環(huán)工進(jìn)行操作。工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新的技術(shù)，是現(xiàn)代控業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化實(shí)踐相結(jié)合的產(chǎn)物，并以成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的成部分。工業(yè)機(jī)械手是提高生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、改善勞動(dòng)條件、提高產(chǎn)品合，應(yīng)用得更為廣泛。在我國(guó)，近幾年來(lái)也有較快的發(fā)展，并取得一定到機(jī)械工業(yè)和鐵路工業(yè)部門(mén)的重視。機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)、例如：（1）機(jī)床加工工件的裝卸，特別是自動(dòng)化車(chē)床、組合機(jī)床上用得較為普遍。械行業(yè)中它可以用來(lái)組裝零部件。（3）可以危險(xiǎn)場(chǎng)合下工作，如軍工品的裝卸，危險(xiǎn)品及有害物品的搬運(yùn)。機(jī)械手下降→夾緊→上升→右移→下降→放松→上升→左移八個(gè)動(dòng)作，這個(gè)主要是采用雙線圈三位電磁閥推動(dòng)液壓缸完成；機(jī)械手手指的夾緊與松開(kāi)，主要用單線圈二位電磁閥推動(dòng)液壓缸完成，線機(jī)械手的上升、下降、左移、右移、的動(dòng)作轉(zhuǎn)換靠限位開(kāi)關(guān)來(lái)控制，而夾緊、放松動(dòng)作的轉(zhuǎn)換是由時(shí)間繼電器來(lái)控制；機(jī)械手的手動(dòng)與自動(dòng)運(yùn)行的轉(zhuǎn)換，由開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)與閉合來(lái)決定。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手也越來(lái)越多地被應(yīng)用。在機(jī)械工業(yè)中，鑄、鍛、焊、鉚、沖壓、熱處理、機(jī)械加工、裝配、檢驗(yàn)、噴漆、電鍍等工種都有應(yīng)用的實(shí)例。其它部門(mén)，如：輕工業(yè)、建筑業(yè)、國(guó)防工業(yè)等工作中也均有所應(yīng)用。在機(jī)械工業(yè)中，應(yīng)用機(jī)械手的意義可言概括如下：應(yīng)用機(jī)械手，有利于實(shí)現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪音、臭味、有放射性或其他毒性件空間狹窄的場(chǎng)合中，用人手直接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的，而應(yīng)用手即可部分或全部代替人安全地完成作業(yè)，使勞動(dòng)條件得以改善。在一些簡(jiǎn)單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，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。應(yīng)用機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作，這事直接減少人力的一個(gè)機(jī)械手可以連續(xù)的工作，這事減少人力的另一個(gè)側(cè)面。因此，在自動(dòng)化機(jī)床的綜合加工自動(dòng)線上，目前幾乎都裝有機(jī)械手，以減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)地節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進(jìn)行工作生產(chǎn)。綜上所述，有效的應(yīng)用機(jī)械手，是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢(shì)。和左移／右移均采用雙線圈三位電磁閥推動(dòng)液壓缸完成。當(dāng)某個(gè)電磁閥線圈通電，圈通電后，機(jī)械手下降，即使線圈再斷電，仍保持當(dāng)前的下降動(dòng)作狀態(tài)線圈通電時(shí)執(zhí)行夾緊工作，斷電時(shí)執(zhí)行放松動(dòng)作。為了使動(dòng)作準(zhǔn)確，機(jī)降→夾緊→上升→右移→下降→放松→上升→左移八個(gè)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手一個(gè)放松動(dòng)作的轉(zhuǎn)換是由時(shí)間繼電器來(lái)控制的。為了保證安全，機(jī)械手右移到位后3.3所示。啟動(dòng)時(shí)，機(jī)械手從原點(diǎn)開(kāi)始按順序動(dòng)作；停止時(shí)，機(jī)械手停止在現(xiàn)行工步上；重新啟動(dòng)時(shí)，機(jī)械手按停止前的動(dòng)作繼續(xù)進(jìn)行。為滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，機(jī)械手設(shè)置手動(dòng)工作方式和自動(dòng)工作方又分為單步、單周和連續(xù)工作方式。手動(dòng)工作方式：利用按鈕對(duì)機(jī)械手單獨(dú)進(jìn)行控制，例如，按“上升”按鈕，機(jī)械手上升；按“下降”按鈕，機(jī)械手下降。此種工作方式可使機(jī)械手置原位。單步工作方式：從原點(diǎn)開(kāi)始，按自動(dòng)工序，每按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手完成一步的動(dòng)作后自動(dòng)停止。單周期工作方式：連續(xù)工作方式：機(jī)構(gòu)在原位時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)構(gòu)按下停止按鈕時(shí)，機(jī)械手保持當(dāng)前狀態(tài)。重新恢復(fù)后機(jī)械手按停止前的行。根據(jù)控制要求，PLCI/O地址分配及功能描述如表3.5所示。SB1I1.4I1.5SQ1停止I1.0YV1I1.1I1.2I1.3·可以先畫(huà)出自動(dòng)操作流程圖，用以表明動(dòng)作的順序和轉(zhuǎn)換的條的控制方法，設(shè)計(jì)梯形圖就比較方便了。機(jī)械手的自動(dòng)操作流程圖如圖3.3所示。圖中矩行元件，相鄰兩工步之間可以用有向線段連接，表明轉(zhuǎn)換方向，有向線線表示轉(zhuǎn)換的條件，當(dāng)轉(zhuǎn)換條件得到滿(mǎn)足時(shí)，便從上一工步轉(zhuǎn)到下一工步。其工作過(guò)程分析如下：2）按下啟動(dòng)按鈕，I0.0接通，產(chǎn)生移位信號(hào)，使移位寄存器右移置“1”（同時(shí)M1.0恢復(fù)為0M1.1得電，Q0.0輸出器開(kāi)始計(jì)時(shí)。續(xù)執(zhí)行。5）上升至上限位，上限位開(kāi)關(guān)受壓，I0.2接通，寄存“1”（其余為0Q0.3接通，機(jī)構(gòu)右行。下降。計(jì)時(shí)?！鮍0.2再次得電上升?！?”（其余為0一個(gè)自動(dòng)循環(huán)結(jié)束?！?”,同時(shí)I1.2閉合，又獲得一個(gè)移位信號(hào)，機(jī)構(gòu)按順序反復(fù)執(zhí)行；當(dāng)選擇單周期操作方式時(shí)，I1.1使M0.0為“0”；當(dāng)機(jī)構(gòu)回到原位時(shí)原位。自動(dòng)操作的梯形圖程序如圖5.2所示。示。輸出顯示梯形圖程序如圖4.2所示。手動(dòng)控制程序。手動(dòng)操作不需要按工序順序動(dòng)作，可以按持系統(tǒng)的安全運(yùn)行，設(shè)置了一些必要的聯(lián)鎖保護(hù)，其中在左右移動(dòng)的控入了I0.2作上限連鎖。因?yàn)闄C(jī)械手只有處于上限位置（I0.2=1）時(shí)，才允許左右移“復(fù)位”指令來(lái)控制，該指令具有保持功能，并且也設(shè)置了機(jī)械聯(lián)鎖。只有當(dāng)機(jī)械手處于下限（I0.1=1）時(shí)，才能進(jìn)行夾緊和放松動(dòng)作。通過(guò)這幾周在校的畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，感覺(jué)到十分重要，經(jīng)過(guò)這次設(shè)計(jì)平時(shí)學(xué)習(xí)的重要性和各門(mén)學(xué)科之間的相互的聯(lián)系，更進(jìn)一步地掌握了過(guò)電氣方面的結(jié)合產(chǎn)品。腳亂，不知從何入手。在老師的諄諄教導(dǎo)，和同學(xué)們的熱情幫助下，開(kāi)計(jì)，畫(huà)圖找資料。一點(diǎn)點(diǎn)的步入正題，根據(jù)在設(shè)計(jì)中老師的輔導(dǎo)和自己確定了方案我們又通過(guò)計(jì)算和查閱資料，對(duì)各部分的元件進(jìn)行了選擇。工作，對(duì)原理進(jìn)行分析，開(kāi)始逐步繪制草圖。通過(guò)幾周的努力，機(jī)械手完成了，之后開(kāi)始了說(shuō)明書(shū)的書(shū)寫(xiě)，工作圖的繪制。還存在很大的缺陷。不過(guò)在設(shè)計(jì)過(guò)程中培養(yǎng)了我的綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程理論知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，真正做到了學(xué)以致用。在此期間我互相幫助，共同面對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)當(dāng)中遇到的困難，培養(yǎng)了我們的神，也使我們知識(shí)有一定的提高。雖然每學(xué)期都安排了課程設(shè)計(jì)或者實(shí)習(xí)，但是沒(méi)此次相比，設(shè)計(jì)限定了時(shí)間長(zhǎng)，而且是單獨(dú)一人一組一個(gè)課題，任務(wù)繁多、