搬运机械手控制系统设计10

河南工业职业技术学院机电工程系毕业设计 论文 第 0 页共 25 页 第一章第一章 机械手概况机械手概况 1 11 1 搬运机械手的应用简况搬运机械手的应用简况 在现代工业中 生产过程的机械化 自动化已成为突出的主题 在机械工 业中 加工 装配等生产是不连续的 专用机床是大批量生产自动化的有效办 法 程控机床 数控机床 加工中心等自动化机械是有效解决多品种小批量生 产自动化的重要办法 但除切削加工本身外 还有大量的装卸 搬运 装配等作业 有待于进一 步实现机械化 据资料介绍 美国生产的全部工业零件中 有 75 是小批量生 产 金属加工生产批量中有四分之三在 50 件以下 零件真正在机床上加工的时 间仅占零件生产时间的 5 从这里可看出 装卸 搬运等工序机械化的迫切 性 工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的 机械手可在空间抓放 物体 动作灵活多样 适用于可变换生产品种的中 小批量自动化生产 广泛 应用于柔性自动线 国内外机械工业 铁路部门中机搬运械手主要应用于以下几方面 1 热加工方面的应用 热加工是高温 危险的笨重体力劳动 很久以来就要求实现自动化 为了 提高工作效率 和确保工人的人身安全 尤其对于大件 少量 低速和人力所 不能胜任的作业就更需要采用机械手操作 2 冷加工方面的应用 冷加工方面机械手主要用于柴油机配件以及轴类 盘类和箱体类等零件单 机加工时的上下料和刀具安装等 进而在程序控制 数字控制等机床上应用 成为设备的一个组成部分 最近更在加工生产线 自动线上应用 成为机床 设备上下工序联接的重要于段 3 拆修装方面 拆修装是铁路工业系统繁重体力劳动较多的部门之一 促进了机械手的发 展 目前国内铁路工厂 机务段等部门 已采用机械手拆装三通阀 钩舌 分 解制动缸 装卸轴箱 组装轮对 清除石棉等 减轻了劳动强度 提高了拆修 装的效率 近年还研制了一种客车车内喷漆通用机械手 可用以对客车内部进 河南工业职业技术学院机电工程系毕业设计 论文 第 1 页共 25 页 行连续喷漆 以改善劳动条件 提高喷漆的质量和效率 近些年 随着计算机技术 电子技术以及传感技术等在机械手中越来越多 的应用 工业机械手已经成为工业生产中提高劳动生产率的重要因素 1 21 2 机械手的应用意义机械手的应用意义 在机械工业中 机械手的应用意义可以概括如下 1 可以提高生产过程的自动化程度 应用机械手 有利于提高材料的传送 工件的装卸 刀具的更换以及机器 的装配等的自动化程度 从而可以提高劳动生产率 降低生产成本 加快实现 工业生产机械化和自动化的步伐 2 可以改善劳动条件 避免人身事故在高温 高压 低温 低压 有灰尘 噪声 臭味 有放射性或有其它毒性污染以及工作空间狭窄等场合中 用人手 直接操作是有危险或根本不可能的 而应用机械手即可部分或全部代替人安全 地完成作业 大大地改善了工人的劳动条件 在一些动作简单但又重复作业的 操作中 以机械手代替人手进行工作 可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的 人身事故 3 可以减少人力 便于有节奏地生产 应用机械手代替人手进行工作 这是直接减少人力的一个侧面 同时由于 应用机械手可以连续地工作 这是减少人力的另一个侧面 因此 在自动化机 床和综合加工自动生产线上 目前几乎都设有机械手 以减少人力和更准确地 控制生产的节拍 便于有节奏地进行生产 综上所述 有效地应用机械手是发展机械工业的必然趋势 1 3 3 机械手 的发展概况与发展趋势 1 31 3 机械手的发展概况机械手的发展概况 专用机械手经过几十年的发展 如今已进入以通用机械手为标志的时代 由于通用机械手的应用和发展 进而促进了智能机器人的研制 智能机器人涉 及的知识内容 不仅包括一般的机械 液压 气动等基础知识 而且还应用一 些电子技术 电视技术 通讯技术 计算技术 无线电控制 仿生学和假肢工 艺等 因此它是一项综合性较强的新技术 目前国内外对发展这一新技术都很 重视 几十年来 这项技术的研究和发展一直比较活跃 设计在不断地修改 河南工业职业技术学院机电工程系毕业设计 论文 第 2 页共 25 页 品种在不断地增加 应用领域也在不断地扩大 早在 40 年代 随着原子能工业的发展 已出现了模拟关节式的第一代机械 手 50 60 年代即制成了传送和装卸工件的通用机械手和数控示教再现型机械 手 这种机械手也称第二代机械手 如尤尼曼特 Unimate 机械手即属于这种 类型 60 70 年代 又相继把通用机械手用于汽车车身的点焊和冲压生产自动线 上 亦即是第二代机械手这一新技术进入了应用阶段 80 90 年代 装配机械手处于鼎盛时期 尤其是日本 90 年代机械手在特殊用途上有较大的发展 除了在工业上广泛应用外 农 林 矿业 航天 海洋 文娱 体育 医疗 服务业 军事领域上有较大的应 用 90 年代以后 随着计算机技术 微电子技术 网络技术等的快速发展 机 械手技术也得到飞速的多元化发展 总之 目前机械手的主要经历分为三代 第一代机械手主要是靠人工进行控制 控制方式为开环式 没有识别能力 改进的方向主要是将低成本和提高精度 第二代机械手设有电子计算机控制系 统 具有视觉 触觉能力 甚至听 想的能力 研究安装各种传感器 把接收 到的信息反馈 使机械手具有感觉机能 第三代机械手能独立完成工作过程中 的任务 它与电子计算机和电视设备保持联系 并逐步发展成为柔性系统 FMS Flexible Manufacturing System 和柔性制造单元 FMC Flexible Manufacturing Cell 中重要一环 1 41 4 机械手的发展趋势机械手的发展趋势 目前国内工业机械于主要用于机床加工 铸锻 热处理等方面 数量 品 种 性能方面都不能满足工业生产发展的需要 因此 国内主要是逐步扩大机械手应用范围 重点发展铸锻 热处理方面 的机械手 以减轻劳动强度 改善作业条件 在应用专用机械手的同时 相应 地发展通用机械手 有条件的还要研制示教式机械手 计算机控制机械手和组 合式机械手等 河南工业职业技术学院机电工程系毕业设计 论文 第 3 页共 25 页 将机械手各运动构件 如伸缩 摆动 升降 横移 俯仰等机构 以及适 于不同类型的夹紧机构 设计成典型的通用机构 以便根据不同的作业要求 选用不用的典型部件 即可组成各种不同用途的机械手 既便于设计制造 又 便于改换工作 扩大了应用的范围 同时要提高精度 减少冲击 定位精确 以更好地发挥机械手的作用 此外还应大力研究伺服型 记忆再现型 以及具 有触觉 视觉等性能地机械手 并考虑于计算机联用 逐步成为整个机械制造 系统中的一个基本单元 在国外机械制造业中 工业机械手应用较多 发展较快 目前主要用于机 床 模锻压力机的上下料 以及点焊 喷漆等作业中 它可按照事先制定的作 业程序完成规定的操作 但是还不具备任何传感反馈能力 不能应付外界的变 化 如发生某些偏离时 就将引起零部件甚至机械手本身的损坏 为此 国外 机械手的发展趋势是大力研制具有某些智能的机械手 使其拥有一定的传感能 力 能反馈外界条件的变化 做出相应的变更 如位置发生稍些偏差时 即能 更正 并自行检测 重点是研究视觉功能和触觉功能 视觉功能即在机械手上安装有电视照相机和光学测距仪 即距离传感器 以 及卫星计算机 工作时 电视照相机将物体形象变成视频信号 然后传送给计 算机 以便分析物体的种类 大小 颜色和方位 并发出指令控制机械手进行 工作 触觉功能即在机械手上安装有触觉反馈控制装置 工作时机械手先伸出手 指寻找工件 通过装在手指内的压力敏感元件产生触感作用 然后伸向前方 抓住工件 手的抓力大小可通过装在手指内侧的压力敏感元件来控制 达到自动调整 握力的大小 总之 随着传感技术的发展 机械手的装配作业的能力将进一步 提高 到 1995 年 全世界约有 50 的汽车由机械手装配 现今机械手的发展更主要的是将机械手和柔性制造系统以及柔性制造单元 相结合 从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态 1 51 5 PLCPLC 概况及在机械手中的应用概况及在机械手中的应用 1 1 可编程序控制器的应用和发展概况 可编程序控制器 programmable controller 现在一般简称为 PLC programmable logic controller 它是以微处理器为基础 综合了计算机技 河南工业职业技术学院机电工程系毕业设计 论文 第 4 页共 25 页 术 半导体集成技术 自动控制技术 数字技术 通 信网络技发展起来的一种 通用的工业自动控制装置 以其显著的优点在冶金 化工 交通 电力等领域获 得了广泛的应用 成为了现代工业控制三大支柱之一 在可编程序控制器问世以前 工业控制领域中是继电器控制占主导地位 传统的继电器控制具有结构简单 易于掌握 价格便宜等优点 在工业生产中 应用甚广 但是控制装置体积大 动作速度较慢 耗电较多 功能少 特别是 由于它靠硬件连线构成系统 接线繁杂 当生产工艺或控制对象改变时 原有 的接线刻控制盘 柜 就必须随之改变或更换 通用性和灵活性较差 2 PLC2 PLC 的应用概况 PLC 的应用领域非常广 并在迅速扩大 对于而今的 PLC 几乎可以说凡是需 要控制系统存在的地方就需要 PLC 尤其近几年来 PLC 的性价比不断提高已被广 泛应用在冶金 机械 石油 化工 轻功 电力等各行业 按 PLC 的控制类型 其应用大致可分为以下几个方面 1 用于逻辑控制 这是 PLC 最基本 也是最广泛的应用方面 用 PLC 取代继电器控制和顺序 控制器控制 例如机床的电气控制 包装机械的控制 自动电梯控制等 2 用于模拟量控制 PLC 通过模拟量 I O 模块 可实现模拟量和数字量之间转换 并对模拟量控 制 3 用于机械加工中的数字控制 现代 PLC 具有很强的数据处理功能 它可以与机械加工中的数字控制 NC 及计算机控制 CNC 紧密结合 实现数字控制 4 用于工业机器人控制 5 用于多层分布式控制系统 高功能的 PLC 具有较强的通信联通能力 可实现 PLC 与 PLC 之间 PLC 与 远程 I O 之间 PLC 与上位机之间的通信 从而形成多层分布式控制系统或工厂 自动化网络 3 3 PLCPLC 的特点的特点 1 可靠性高 抗干扰能力强 PLC 能在恶劣的环境如电磁干扰 电源电压波动 机械振动 温度变化等中 可靠地工作 PLC 的平均无故障间隔时间高 日本三菱公司的 F1 系列 PLC 平均 河南工业职业技术学院机电工程系毕业设计 论文 第 5 页共 25 页 无故障时间间隔长达 30 万 h 这是一般微机所不能比拟的 2 控制系统构成简单 通用性强 由于 PLC 是采用软件编程来实现控制功能 对同一控制对象 当控制要求改 变需改变控制系统的功能时 不必改变 PLC 的硬件设备 只需相应改变软件程序 3 编程简单 使用 维护方便 4 组合方便 功能强 应用范围广 PLC 既可用于开关量的控制又可用于模拟量的控制 既可用单片机控制 又 可用于组成多级控制系统 既可控制简单系统 又可控制复杂系统 因此 PLC 应用范围很广 5 体积小 重量轻 功耗低 PLC 采用了半导体集成电路 外形尺寸很小 重量轻 同时功耗也很低 空 载功耗约 1 2KW 5 PLC5 PLC 在机械手中的应用 机械手通常应用于动作复杂的场合来代替人的反复的操作 从而节省人的劳 动 普通继电器由于其体积和接口等各方面限制 经常被应用于动作简单的电气 及流水线控制 而 PLC 以其可靠性高 抗干扰能力强 控制系统构成简单 通用 性强 编程简单 使用 维护方便 组合方便 功能强 应用范围广 体积小 重量 轻 功耗低等有点被广泛应用于类似机械手的控制动作复杂的场合 本设计正是 以 PLC 控制为基础从而实现机械手的各种动 河南工业职业技术学院机电工程系毕业设计 论文 第 6 页共 25 页 第二章第二章 搬运机械手总体设计方案搬运机械手总体设计方案 2 12 1 搬运机械手结构及其动作搬运机械手结构及其动作 本机械手用于生产线上工件的自动搬运 根据对机械手的工艺过程及控制要求 分析 机械手的动作过程如图 3 1 所示 原点下降夹紧上升慢进快进 慢进下降放松上升慢退 快退慢退 图 2 1 机械手的动作周期 2 22 2 机械手的控制过程机械手的控制过程 如图 3 1 所示由 A B 两个液压缸完成工件的夹紧和提升的动作 A 缸通过 一个单电两位四通电磁换向阀控制工件的夹紧 放松 B 缸通过一双电两位四通电 磁阀控制机械手的升降 由小车实现机械手的移动 该小车由两台电动机驱动 一 台是高速 一台是慢速 当小车前进时以慢 快 慢的形式进行 返回时按慢 快 慢的形式后退 当工件从传送带传输到机械手下方时 工件碰压行程开关 SQ1 B 缸活塞杆伸出 带动机械手下降 下降至终点碰压行程开关 SQ3 与机械手 夹钳相连的 A 缸活塞杆收进 机械手将工件夹紧 当工件夹紧到位时 行程开关 SQ5 动作 B 缸的活塞杆收进 把工件提升 当工件提升到最高位置时碰压行程开 关 SQ4 启动小车慢速右行 当小车碰压行程开关 SQ7 时转为快速行走 接近终点 时小车碰压行程开关 SQ8 转为慢速行走 行至右端行程开关 SQ9 小车停止前进 停留 5 秒后 B 缸活塞杆再次外伸 机械手下降至终点 A 缸活塞杆外伸带动夹钳 松开 将工件放下 然后机械手上升 小车以慢 快 慢的形式沿原路返回 恢复 到图示所示的原点位置 河南工业职业技术学院机电工程系毕业设计 论文 第 7 页共 25 页 2 32 3 机械手的控制要求机械手的控制要求 为了便于生产加工 维修 调整设置的工作方式选择开关 分为手动和自动操 作 其中自动操作中包括了 单步 单周期 连续 手动操作包括手动和回原位的 操作 手动操作 供维修用 即用按钮对机械手的每一步动作单独控制 例如 当选 择手动操作时 按下上升 下降按钮 机械手在满足条件情况下即执行相应的动作 其它动作以此类推 回原位 当由于断电或其它原因导致机械手运行中途停止时 再次通电将操作 方式选择置于回原位位置 按下复位按钮 机械手即可按最短路径的原则返回到原 点位置 单步运行 供试用 即没按一次启动按钮机械手向前执行一个动作后停止 单周期运行 供首次检验用 当机械手在原点时按下启动按钮 机械手自动执 行一个周期后停止在原点位置 连续运行 正常使用 当机械手在原点并按下启动按钮时 机械手周而复始的执行 各工步动作 该机械手在自动工作状态时 应先将其工作方式选择开关放在 返回原位 并 按下返回原位按钮 对状态器进行置位 然后再将工作方式选择开关放置自动工作 方式下 若自动工作状态解除 则硬件工作方式选择开关放置于 手从操作 位置 河南工业职业技术学院机电工程系毕业设计 论文 第 8 页共 25 页 第三章第三章 搬运机械手硬件系统设计搬运机械手硬件系统设计 3 13 1 机械手的结构机械手的结构 设计其结构如图 3 1 所示 SQ3 SQ4 SQ2 SQ6 SQ1 SQ7SQ8 SQ9 YA2YA3 YA1 B A 图 3 1 机械手的结构示意图 图中设置 9 个行程开关 SQ1 SQ9 用于检测工件 小车 机械手的位置及机械 手夹钳的夹紧 放松状态 并对系统实施控制 其中 SQ1 为工件是否到位的检测开 关 SQ2 为小车原位检测开关 SQ3 SQ4 分别为机械手下降上升是否到位检测开 关 SQ5 SQ6 分别为机械手夹紧放松检测开关 SQ7 SQ8 分别为小车速度转换 开关 SQ9 为小车运动停止开关 3 23 2 电气控制的设计电气控制的设计 包括主电路和控制电路的设计 主电路由两台电动机 即慢速电机和快速电机 分别拖动小车慢行和快行 其控制如下 慢速电动机 M1 由接触器 KM1 KM2 分别 控制其正传和反转 快速电动机 M2 由接触器 KM3 和 KM4 分别控制其正传和反转 机械手的夹紧放松动作是由一单电两位四通电磁阀控制的一个液压缸完成的 在通 电情况下 机械手松开 断电时夹紧 可以防止在设备运行过程中突然断电导致的 机械手松开 工件脱落的情况发生 SQ5 河南工业职业技术学院机电工程系毕业设计 论文 第 9 页共 25 页 3 33 3 操作面板及动作说明操作面板及动作说明 根据控制和生产工艺的要求 控制操作包括手动和自动 手动又包括手动步进 回原位操作 自动控制包括单步 单周期 连续的操作 故操作方式选择开关设置 有五个档位 手动工作方式下 手动动作包括上升 下降 放松 快进 慢进 快 退 慢退和复位 故设置六个动作看官按钮 各个动作进行的同时均设有动作指示 灯 另外设有启动停止按钮 其操作面板如图 3 2 所示 手动 回原位 单步 单周期 连续 启动 上升下降放松复位 快进慢进快退慢退 停止 原位指示 图 3 2 机械手操作面板示意图 3 43 4 I OI O 分配分配 I O 设备即所需的 I O 点数如下表所示 信 号 I O 设备 I O 点 数 信号I O 设备I O 点数 河南工业职业技术学院机电工程系毕业设计 论文 第 10 页共 25 页 输 入 操作方式选择旋钮开关 手动时运动选择按钮 启动停止按钮 行程开关 5 8 2 9 输 出 交流接触器控制线圈 电磁阀 动作指示 原点指示 4 3 8 1 根据 I O 点的分配要求及考虑 10 到 15 的 I O 裕量 本设计 PLC 采用 F1 60MR 36 24 型 样图见图 3 3 所示 图 3 3 F1 40MR 样图 控制电路设计主要是 PLC 输入 输出接线的设计 其 I O 分配如图 3 5 所示 河南工业职业技术学院机电工程系毕业设计 论文 第 11 页共 25 页 X400 X401 X402 X403 X404 X405 X406 X407 X410 X411 X412 X510 X511 X512 X513 X514 X500 X501 X502 X503 X504 X505 X506 X507 Y430 Y431 Y432 Y433 Y434 Y435 Y436 Y530 Y531 Y532 Y533 Y534 Y535 Y536 Y537 Y540 KM1 KM2 KM3 KM4 AY1 AY2 KM3 HL1 HL2 HL3 HL4 HL5 HL6 HL7 HL7 HL0 慢电机 正 慢电机 反 快电机 正 快电机 正 放松 上升 下降 下降指示 上升指示 加紧指示 放松指示 慢进指示 慢退指示 快进指示 快退指示 原点指示 启动 停止 工件到位 小车原位 下降到位 上升到位 加紧工件 放松到位 小车换速 小车换速 小车停止 手动 单步 单周期 连续 回原位 上升 下降 放松 快进 慢进 快退 慢退 复位 F1 40MR 24 16 图 3 4 PLC I O 接线控制图 L AC220V N L N 24V COM 河南工业职业技术学院机电工程系毕业设计 论文 第 12 页共 25 页 第四章第四章 搬运机械手的软件系统设计搬运机械手的软件系统设计 机械手动控制属顺序控制 故其手动程序采用普通的 PLC 控制指令控制 自动 程序采用步进梯形指令控制 4 14 1 梯形图的总体设计梯形图的总体设计 按照机械手控制和工艺流程的要求 在选择 手动方式 时应执行手动程序 在选择 回原位 时应执行回原位程序 在选择自动程序时应执行自动程序 其中 自动程序要在启动按钮按下时才执行 故梯形图的总体构成如图 4 1 所示 通用程序 状态初始化 状态转换启动 状态转换禁止 CJP 700 X510 手动操作 手动操作程序 EJP 700 CJP 701 EJP 701 返回原位程序 X517 返回原位 X400 启动 M102 M102 自动控制程序 MCR M102 END M102 图 4 1 搬运机械手 PLC 控制梯形图总体构成 河南工业职业技术学院机电工程系毕业设计 论文 第 13 页共 25 页 4 24 2 各部分梯形图的设计各部分梯形图的设计 1 通用部分梯形图设计 通用部分梯形图分为三部分 1 状态器的初始化 初始化状态器 S600 在手动方式下被置位 复位 当方式 选择开关置于 返回原位 X514 接通 时 按下复位按钮 X507 时被置位 在 手动操作 X510 接通时 S600 复位 处于中间工步的状态器用手动做复位操 作 即在方式选择开关位于 手动操作 或 返回原位 时 中间状态器同步复位 如果状态器要在供电时从断电前条件开始继续工作 则不需要 M71 2 状态器转换启动 若机械手工作在自动工作方式下 当初始状态器 S600 被置位后按下启动按钮 辅助继电器 M575 工作 状态器的状态可以一步一步的向 下传递 即可进行转换 在执行 连续程序 时 转换启动继电器 M575 一直保持 到停机按钮按下为止 另一面采用 M100 检查机器是否处于原位 当 M575 和 M100 都接通时 从初始状态器开始进行转换 3 状态器转换禁止梯形图 激活特殊辅助继电器 M574 并用步进梯形指令控制 状态器转换时 状态器的转换就被自动禁止 在 单周期 工作期间 按下停止按钮时 M574 应被激励并自保持 操作停 止在现行工步 当按下停止按钮时 从现行工步重新开始工作 M574 应复位 即 重新允许新转换 在 步进 工作方式时 M574 应始终工作 此时 禁止任何状态转换 但没 按下一次启动按钮时 M574 断开一次 允许状态器转换一次 在 手动 工作方式时禁止进行状态转换 在手动方式解除之后 按下启动按 钮 则状态转换禁止解除 M574 复位 PLC 在启动时 用初始化脉冲 M71 和 M574 自保持 以此禁止状态转换 直到 按下启动按钮 通过以上分析可得出 在执行 手动操作 和 返回原位 程序时 M575 一 直不能被接通 而 M574 长期被接通 按下启动按钮时除外 执行 步进 程序 时没按一次启动按钮 M574 断开一次 M575 接通一次 状态器转换一次 在执行 单周期操作 程序时 按下启动按钮 M574 断开 M575 接通 状态器的转换可 一步一步向下转换 直至按下停止按钮时 M574 自锁 状态器的转换被禁止 操 河南工业职业技术学院机电工程系毕业设计 论文 第 14 页共 25 页 作停止在现行工序 再次按下启动按钮时从现行工序开始工作 在执行 连续程序 时 M575 一直接通到按下停止按钮 此时 M574 一直不能接通 2 手动操作梯形图 手动操作方式由于不需要任何复杂的顺序控制 可以用常规继电器顺序方式来 设计梯形图 手动操作时 按下放松按钮时 机械手卡抓松开 当松开放松按钮时 机械手卡爪在液压缸作用下自动加紧并保持 按下上升按钮 上升输出 Y435 保持 接通 按下下降按钮 Y436 保持接通 在上限位按下慢进按钮 慢进输出 Y430 接 通 至行程开关 SQ7 闭合 小车停止 快进 快退 慢退情况同慢进 手动操作梯形图设置有互锁 只有在小车处于左限位 即 X403 闭合 或右限 位 即 X412 闭合 时机械手的上升下降动作才能进行 只有当机械手处于下限位 即 X404 接通 机械手的加紧放松动作才可以手动控制 为了安全 同一个电动 机的正反转线圈不能同时接通 设计中设计了自锁开关 防止线圈同时接通造成的 短路 故手动操作时梯形图如图 4 2 所示 下降 上升 放松 夹紧 慢进 慢退 快进 快退 图 4 2 手动操作梯形图 3 返回原位梯形图 在 返回原位 状态下 夹紧 与 下降 动作应被停止 河南工业职业技术学院机电工程系毕业设计 论文 第 15 页共 25 页 上限位未动作时 应进行 上升 上限位动作时 右行 动作应停止 并左行至 左限位位置 故返回原位梯形图如图 4 3 所示 sM200 R R R R Y436 Y430 Y432 M200 回原位 返回原位启动 松开 下降复位 上升 右行复位 左行 图 4 3 返回原位梯形图 4 自动 状态梯形图 图 4 4 表示了机械手自动工作时执行各工步的情况 表示了各工步的实现和转换的条件 在第一次下降工步中 下降电磁阀 Y436 接通 自下限位置时 X404 接通 转换为 夹持 过程 夹持电磁阀 Y434 复位 至加紧 限位 X406 接通 转换为上升动作 当上限为开关 SQ4 闭合 X405 接通 小车开始 慢进动作 快进 慢进 延时 下降 加紧 上升 慢退 快退 慢退动作依次类 推 如上所述一步一步按顺序驱动各个负载动作 称为顺序控制或过程步进型控制 河南工业职业技术学院机电工程系毕业设计 论文 第 16 页共 25 页 下降 原位 夹紧 上升 慢进 快进 慢进 下降 延时 放松 上升 慢退 快退 Y540 Y436 RST Y434 Y435 Y430 Y432 Y430 Y436 Y434 Y435 Y431 Y433 T450 K5 慢退 Y431 原位指示 X400启动 X404下限位SQ3 X406加紧限位SQ5 X405上限位SQ4 X410变速限位SQ7 X411 变速限位SQ8 T450延时5秒 X404下限位SQ3 X407放松限位SQ6 X405上限位SQ3 X411变速限位SQ8 X410 变速限位SQ7 X412右限位SQ9 X403左限位SQ2 图 4 4 搬运机械手自动工作流程图 用状态器代替自动工作流程图的各工步 可得到 4 5 所示的功能表图 河南工业职业技术学院机电工程系毕业设计 论文 第 17 页共 25 页 S601 S600 S602 S603 S604 S605 S606 S610 S607 S611 S612 S613 S614 Y540 Y436 RST Y434 Y435 Y430 Y432 Y430 Y436 Y434 Y435 Y431 Y433 T450 K5 S615Y431 原位指示 M575 M100 转换开始 X404下限位SQ3 X406 加紧限位SQ5 X405上限位SQ4 X410 变速限位SQ7 X411变速限位SQ8 T450延时5秒 X404下限位SQ3 X407放松限位SQ6 X405上限位SQ3 X411 变速限位SQ8 X410 变速限位SQ7 X412右限位SQ9 X403左限位SQ2 图 4 5 搬运机械手自动工作功能表图 根据图 4 5 所示的自动工作功能表图 可设计出自动操作时的梯形图如图 4 6 所示 河南工业职业技术学院机电工程系毕业设计 论文 第 18 页共 25 页 s s s s s s s s s s s s s s RET 下降 夹紧 上升 慢进 快进 慢进 延时 下降 放松 上升 慢退 快退 慢退 步进返回 图 4 6 搬运机械手自动工作梯形图 河南工业职业技术学院机电工程系毕业设计 论文 第 19 页共 25 页 结结 论论 本设计主要应用于机加工生产 货物调运等场合 搬运机械手采用 PLC 控制 体积小 重量轻 控制方式灵活 可靠性高 操作 简单 维修容易 使用该机械手代替人工搬运工件 既安全 又准确 提高了劳动 生产率 保证了工件的质量 降低了工人的劳动强度 具有较好的经济效益和社会 效益 可编程控制器 PLC 以其丰富的 I O 接口模块 高可靠性 可以在机械手的控制 系统的设计中起到了十分重要的作用 本文就设计过程中的几项关键的问题提出了自己的一些看法 可以有效地提高系 统的抗干扰能力 对 PLC 读 写 事件响应等通信时间可进行精确的控制 取得了良好 的效果 随着机械手应用的普及 机械手向着专用化 机械结构向模块化 可重构化的 方向发展 机械手的动作更加灵活多样 其控制方式也在向着多元化的方向发展 在 PLC 控制的过程中 还有许多的问题需要解决 PLC 在机械手开发中的开发应用 还有很大的空间 河南工业职业技术学院机电工程系毕业设计 论文 第 20 页共 25 页 致致 谢谢 此次设计是在张国同老师的悉心指导下完成的 老师为论文课题的研究提出了 许多指导性的意见 为论文的撰写 修改提供了许多宝贵的建议 在本文结束之际 特向我敬爱的老师致以最崇高的敬礼和深深的感谢 通过此次设计 一方面让我认识到自己的不足 发现了学习中的错误之处 另 一方面又积累丰富的知识 吸取别人好的方法和经验 增强对复杂问题的解决能力 摸索出一套解决综合问题的方法 为自己以后的工作和学习打下坚实的基础 再一 方面也加强了我和老师的交流 认识到知识的渊博度 经过这次的努力 使我顺利的完成了毕业设计 这份毕业设计既是对过去三年 所学知识的总结 又是自己知识的积累 也大大加深了对 PLC 技术的了解 毕业设计中既动脑 又动手 是一个理论与实际结合的过程 仅仅有理论是不 够的 更重要的是实际的 是我们所设计的实物 具有设计合理 经济实用的优点 这就需要我们设计者考虑问题是要仔细 周密 不能有丝毫的大意 对设计方案的 优越化 也需要我们综合各方面的因素考虑 尤其是实际 再次像教育指导我的老 师及同学表示诚挚的感谢 鉴于本人所学知识有限 经验不足 又是初次研究这种复杂的设计 在此过 程中难免存在一些错误和不足之处 恳请各位老师给予批评和指正 河南工业职业技术学院机电工程系毕业设计 论文 第 21 页共 25 页 参考文献参考文献 1 王炳实 机床电气控制 第三版 北京 机械工业出版社 2004 年 146 162 2 王本轶 机床设备控制基础 北京 机械工业出版社 2005 年 283 288 3 丁树模 液压传动 北京 机械工业出版社 2007 年 4 林平勇 高崇 电工电子技术 第二版 北京 高等教育出版社 2004 年 5 熊幸明 曹才开 一种工业机械手的 PLC 控制 微计算机信息 2006 年 第 22 卷第 11 期 120 122 6 孔秀艳 一种四轴搬运机械手的 PLC 控制 大众科技 2008 年 第 7 期 112 113 7 刘轩 王丽伟 机械手的 PLC 控制 机床电器 2006 年 34 49 8 张应金 PLC 在机械手搬运控制系统中的应用 自动化博览 2008 年 02 月刊 71 73 9 曾繁铃 一种 PLC 控制的工业机械手 常熟理工学院报 2008 年 4 月第 22 卷 第四期 101 104 10 罗庚合 蔡霞 搬运机械手的 PLC 控制 西安航空技术高等专科学校 2