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SHANDONG课程设计说明书机械手电气控制系统设计学 院：农业工程与食品科学学院 专 业：农业机械化及自动化 学生姓名：王令壮 张凯 王振伟 学 号：0812104920 0812104790 0812104349 指导教师： 2011 年 7 月1目录1：任务书 12：方案的选择 23：主要器件选择依据与计算 24：工作过程描述 45：I/O表 46：PLC状态转移图 57：梯形图 68：指令表 99：参考文献 12设计计划任务一任务书1、 机械手结构、动作与控制要求 机械手在专用机床及自动生产线上应用十分广泛，主要用于搬动或装卸零件的重复动作，已实现自动化生产。本设计中的机械手采用关节式结构。各动作由液压驱动，并由电磁阀控制。动作顺序及各动作时间的间隔采用按时间原则控制的电器系统控制各动作时间需要可调。机械手的结构如图所示，主要由手指、手腕、小臂和大臂等及部分组成。料架为旋转式，由料盘和棘轮组成。每次转动一定角度（由工件数决定）以保证待加工零件对准机械手。 以镗孔专用机床加工零件的上料、下料为例，机械手的动作顺序是：由原始位置将已加工好的工件卸下，放回料架，等料架转过一定的角度后，再将未加工的零件拿起，送到加工位置，等镗孔加工结束，再将加工完毕后的工件放回料架，如此重复循环。具体的动作顺序是：原始位置（装好工件等待加工位置，其状态是大手臂竖立，小手臂伸出并处于水平位置，手腕很横移向右，手指松开）手指夹紧（抓住卡盘上的工件）松卡盘手腕左移（从卡盘上卸下已加工好的工件）小手臂上摆大手臂下摆手指松开（工件放回料架）小手臂收缩料架转位小手臂伸出手指夹紧（抓住未加工零件）大手臂上摆（取送零件）小手臂下摆手腕右移（将工件装到机床的主轴卡盘中）卡盘收紧手指松开，等待加工。2、 设计要求1） 加工中上料下料各动作采用自动循环2） 各动作之间应有一定的延时（由时间继电器决定）3） 机械手各部分应能单独的工作，以便于调整和维修4） 液压泵电动机（采用Y100L-4.3kW）及各电磁阀运行状态应有指示5） 应有必要的电气保护与联锁环节3、 设计任务1） 绘制电气控制原理图，选用电气元件制定元件目录表2） 设计并绘制一下工艺图样中的一种：电气板元件布置图与底板加工零件图；电气板接线图；控制面板元件布置图、接线图及面板加工图；电气箱及系统总接线图3） 编制设计、使用说明书、设计小结。列出设计参考资料目录 二：方案的选择4、 （1）总体方案的选择1）机械手各动作由液压驱动，并有电磁阀控制各动作顺序及分动作时间的间隔采用时间原则控制，各动作时间需要可调。 2）由相应的电磁元件控制相应的动作，并转化至下一步动作。 3）采用指示灯，以显示设备的工作状态4）加上相应的电器连锁以及电气保护环节。5）采用转换开关以及电动按钮实现机械手动作。（2）控制方案的选择 本设计选用传统的继电器控制以及PLC控制两种控制方式来实现机械手的动作要求。继电器控制相对麻烦，可靠性较继电器低，但控制成本。PLC可靠性高寿命长 环境适应性好。成本相对较高。都可实现手动 自动以及点动控制。三、主要器件选择依据与计算1、 热继电器的选择依据与计算1）选择热继电器作为电动机的过载保护时，应使选择的热继电器的安秒特性位于电动机的过载特性之下，并尽可能地接近，甚至重合，以充分发挥电动机的能力，同时使电动机在短时过载和起动瞬间（47IN电机）时不受影响。2）热继电器的额定电流及型号选择 根据热继电器的额定电流应大于电动机的额定电流，查表确定热继电器的型号。3）热元件的额定电流选择 热继电器的热元件额定电流应略大于电动机的额定电流。4）热元件的整定电流选择 根据热继电器的型号和热元件额定电流，查表得出热元件整定电流的调节范围。一般将热继电器的整定电流调整到等于电动机的额定电流；对过载能力差的电动机，可将热元件整定值调整到电动机额定电流的0.60.8倍；对起动时间较长，拖动冲击性负载或不允许停车的电动机，热元件的整定电流应调整到电动机额定的1.11.15倍。根据电机额定电流选择T16型。1）接触器的类型应根据负载电流的类型和负载的轻重来选择，即是交流负载还是直流负载，是轻负载，一般负载还是重负载。2）主触头的额定电流 主触头的额定电流可根据经验公式计算 IN主触头PN电机（W）（11.4）UN电机（V）液压泵电机：IN主触头4300/（1.5/220）根据计算选用CJ10-20 额定电流为20A最大容量为5.5KW3）主触头的额定电压 接触器铭牌上所标电压系指主触头能承受的额定电压，并非吸引线圈的电压，使用时接触器主触头的额定电压应大于或等于负载的额定电压。4）操作频率的选择 操作频率就是指接触器每小时通断的次数。当通断电流较大及通断频率过高时，会引起触头严重过热，甚至熔焊。操作频率若超过规定数值，应选用额定电流大一级的接触器。5）线圈额定电压的选择 线圈额定电压不一定等于主触头的额定电压，当线路简单，使用电器少时，可直接选用380V或220V的电压，如线路复杂，使用电器超过5个时，可用24V、48V或110V电压的线圈。3、 熔断器的选择依据与计算1） 电动机保护一般用螺旋式熔断器，在电动机回路中用作短路保护时，应考虑电动机的起动条件，按电动机起动时间的长短来选择熔体的额定电流。对起动时间不长的电动机，可按下式决定熔体的额定电流。IN熔体=IST2.53（A） 2)对起动时间较长或起动较频繁的场合，按下式决定熔体的额定电流。IN熔体=IST1.62（A） 熔断器的选择UN熔断器UN线路 IN熔断器IN线路根据计算选型如下:FU1 FU2 FU4选择RL1-15FU3选择BHC型 熔芯电流为2A4其余元件的选择TC变压器选变压后为6.3V BK-100 指示灯选额定电压为6.3V 电源开关选容量小于7.5KW起额定电流大于电动机的额定电流的3倍。其余按钮根据启动电流选择常用的有LA19 LA20型。5.PLC的选择由输入点以及输出点选择的是FX2-32MR输入点16 输出点16 最大I/O点数16四、工作过程描述控制电路 SA为电路的自动与手动的选择开关SB1为电动机的停止开关SB2为启动按钮。SB3为自动挡的停止按钮 SB4为开始按钮SN16为电机一次停止按钮。当按下SB2之后一段时间油路中有了电压开始按下SB4按钮KA1开始带点自保，当达到压力继电器的调定压力之后KA3启动自保，同时时间继电器带电延时接通KA7并且由KA7来切断KA3与KA7线圈并联的时间继电器KT2来延时接通KA10并由KA10来切KA3等到与KA3并联的时间继电器通电延时之后借助中间继电器来先切断原来带电的KA1并接通KA2此时与KA2一块的时间继电器KT4通电延时接通KA6，与KA6并联的时间继电器KT5通电延时接通KA11，与KA11并联的时间按继电器KT6通电延时接通KA5,与KA5并联的时间继电器通电延时接通中间继电器KA12借助于中间继电器接通KA1，与此同时为了防止KA1跳转至KA3将KA12的常闭触点与压力继电器传到一块被并且将KA12的常开触点与同样的压力继电器触点串到一块来接通KA9,同样的通电延时接通KA8，KA8也靠 时间继电器通电延时接通KA4，借助于中间继电器KA13先将带电的KA1断开然后接通KA2在借助于z中间继电器KA15进行循环控制，为了实现当按下按钮之后等循环结束之后停止加时间继电器KT12时间调定为一个循环周期，同时用通电一年试点断开。将KT12的常闭触点与KA12的常开触点串到一块。运行的时候中间继电器有相应的自保。将常闭触点相互串到电路上实现连锁。KA1 KA2互锁 KA3 KA4互锁 KA5 KA6 互锁 KA7 KA8互锁 KA9 KA10互锁。五、I/O表六、PLC状态转移图七梯形图