通用型气动工业机器手结构及控制设计(三菱PLC)-机械手-有程序【7张PDF图纸+CAD制图+文档】
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上海电机学院毕业论文任务书课 题 通用型气动工业机械手 结构及控制设计 _2010年3月 1日 至 2010年 6 月10日共15 周专 业 机械电子工程 年 级 BJ065 姓 名 尹晨雯 学 号 BJ06511 学 院（系）院长（签字） 指 导 教 师 （签字） 2009 年 10 月 10 日注：本任务书由上海电机学院教务处印制。课题来源本课题来源于企业实际生产中的应用,随着我国老龄化的提前到来, 在全国各地出现了的缺工现象，迫切要求我们提高劳动生产率，降低工人的劳动强度，提高我国工业自动化水平势在必行，本设计的目的就是设计一个气动搬运机械手，应用于工业自动化生产线，把工业产品从一条生产线搬运到另外一条生产线，实现自动化生产，减轻产业工人大量的重复性劳动，同时又可以提高劳动生产率。课题的目的、意义本课题设计的机械手,是典型的机电一体化的结构之一,它采用气动驱动,PLC控制, 作为机械电子工程专业学生而言,通过该课题的毕业设计,能够将上课所学的机械设计、PLC控制技术、检测技术、气动控制技术等只是有机的结合起来，并最终达到模拟工程实际设计的目的，使学生初步掌握工程设计基本方法，达到毕业设计大纲的要求。要求本次设计的机械手是通用气动上下料机械手，抓取的工件为长100mm，重为6kg的钢件，采用圆柱坐标型，自由度为4个，该机械手最大移动速度设计为。最大回转速度设计为，机械手手臂的伸缩行程定为600mm,最大工作半径约为。手臂升降行程定为，定位精度为。课题主要内容及进度设计内容：1、根据课题要求，确定机械手的总体设计方案 2、手部、手腕、手臂机械结构及气缸设计及校验 3、气动传动系统设计4、PLC控制设计工作量要求：1、设计说明书一份（不少有1.5W字）2、英文资料翻译2万个英文字符 3、不少于两张A0图纸的绘图工作量 4、气动回路图一份 5、PLC控制及接线图一份进度安排：12009年11月01日2009年11月14日 市场调研，工业机器人相关资料收集和整理，准备开题报告。22009年11月15日2009年12月07日 确定机械手的总体设计方案。32009年12月08日2010年01月07日 进行手部，手腕，手臂机械结构及气缸的设计。42010年01月08日2010年02月08日 进行手部，手腕，手臂机械结构及气缸的计算校核。52010年02月09日2010年02月23日 气动传动系统设计。62010年02月24日2010年03月20日 PLC控制设计。72010年03月21日2010年04月30日 编写设计说明书以及绘制工程图纸。8. 2010年05月01日2010年05月25日 整理资料，修改设计，准备答辩。以上各项由指导教师填写（请用钢笔填写）气动机械手回转臂结构设计，人工移动式（无动力）点位示教部分控制软件设计开题报告班级（学号）机0405-20 姓名 袁航指导老师 李启光一、 综述 1、工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备.机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用.机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。2、机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。手部：即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手在本课题中我们采用夹持式手部结构。夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:手指有外夹式和内撑式;指数有双指式、多指式和双手双指式等。而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。传力机构型式较多时常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。 手腕：是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位(即姿势) 手臂：手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置.工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件(如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等)与驱动源(如液压、气压或电机等)相配合，以实现手臂的各种运动。 立柱：立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降(或俯仰)运动均与立柱有密切的联系。机械手的立I因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。 行走机构：当工业机械手需要完成较远距离的操作，或扩大使用范围时，可在机座上安滚轮式行走机构可分装滚轮、轨道等行走机构，以实现工业机械手的整机运动。滚轮式布为有轨的和无轨的两种。驱动滚轮运动则应另外增设机械传动装置。 机座：机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。驱动系统 驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的动力装置调节装置和辅助装置组成。常用的驱动系统有液压传动、 气压传动、机械传动。控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位(或机械挡块定位)系统组成。控制系统有电气控制和射流控制两种，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间)，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。控制系统 控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位(或机械挡块定位)系统组成。控制系统有电气控制和射流控制两种，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间)，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。位置检测装置 控制机械手执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置.3、机械手的分类 工业机械手的种类很多，关于分类的问题，目前在国内尚无统一的分类标准，在此暂按使用范围、驱动方式和控制系统等进行分类。按用途分：机械手可分为专用机械手和通用机械手两种: 专用机械手：它是附属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统的机械装置。专用机械手具有动作少、工作对象单一、结构简单、使用可靠和造价低等特点，适用于大批量的自动化生产的自动换刀机械手，如自动机床、自动线的上、下料机械手和叻口工中心” 通用机械手：它是一种具有独立控制系统的、程序可变的、动作灵活多样的机械手。格性能范围内，其动作程序是可变的，通过调整可在不同场合使用，驱动系统和控制系统是独立的。通用机械手的工作范围大、定位精度高、通用性强，适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产。通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种:简易型以“开一关”式控制定位，只能是点位控制:可以是点位的，也可以实现连续轨控制，伺服型具有伺服系统定位控制系统，一般的伺服型通用机械手属于数控类型。按驱动方式分 液压传动机械手：是以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。但对密封装置要求严格，不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在高温、低温下工作。若机械手采用电液伺服驱动系统，可实现连续轨迹控制，使机械手的通用性扩大，但是电液伺服阀的制造精度高，油液过滤要求严格，成本高。 气压传动机械手：是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:介质李源极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低。但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重一般在30公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。 机械传动机械手：即由机械传动机构(如凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇机构等)驱动的机械手。它是一种附属于工作主机的专用机械手，其动力是由工作机械传递的。它的主要特点是运动准确可靠，用于工作主机的上、下料。动作频率大，但结构较大，动作程序不可变。 电力传动机械手：即有特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动的械手，因为不需要中间的转换机构，故机械结构简单。其中直线电机机械手的运动速度快和行程长，维护和使用方便。此类机械手目前还不多，但有发展前途。按控制方式分 点位控制：它的运动为空间点到点之间的移动，只能控制运动过程中几个点的位置，不能控制其运动轨迹。若欲控制的点数多，则必然增加电气控制系统的复杂性。目前使用的专用和通用工业机械手均属于此类。 连续轨迹控制：它的运动轨迹为空间的任意连续曲线，其特点是设定点为无限的，整个移动过程处于控制之下，可以实现平稳和准确的运动，并且使用范围广，但电气控制系统复杂。这类工业机械手一般采用小型计算机进行控制。4、国内外发展状况国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势:工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修)，而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10.3万美元降至97年的65万美元。机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化:由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机;国外已有模块化装配机器人产品问市。工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化;器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构:大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制;多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，目前己基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人;其中有130多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线(站)上获得规模应用，弧焊机器人己应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如:可靠性低于国外产品:机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距;在应用规模上，我国己安装的国产工业机器人约200台，约占全球已安装台数的万分之四。以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模块化设计，积极推进产业化进程.我国的智能机器人和特种机器人在“863”计划的支持下，也取得了不少成果。其中最为突出的是水下机器人，6000m水下无缆机器人的成果居世界领先水平，还开发出直接遥控机器人、双臂协调控制机器人、爬壁机器人、管道机器人等机种:在机器人视觉、力觉、触觉、声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作，有了一定的发展基础。但是在多传感器信息融合控制技术、遥控加局部自主系统遥控机器人、智能装配机器人、机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步，与国外先进水平差距较大，需要在原有成绩的基础上，有重点地系统攻关，才能形成系统配套可供实用的技术和产品，以期在“十五”后期立于世界先进行列之中。二、 研究内容1、进行气动机械手的总体研究，并进行整体运动方式设计。设计的气动机械手伸缩行程10CM，升降行程5CM，旋转180度；抓握零件直径5 20，最大重量0.5KG 。图2-1为气路简易示意图：臂伸缩滑动单元V1aV1bV1 图2-1气路简易示意图2、设计气动机械手气路设计，进行关键部件的设计计算；3、对现有资料和仪器进行研究，设计气动机械回转臂部分结构，进行关键部件的设计计算。4、人工移动式（无动力）点位示教部分控制软件设计与上位监控系统设计。人工对机械手进行移动，PLC进行储存，并在结束后进行自动重复演示。三、 实现方法及预期目标通过前期调研得知，我所研究的工作主要在WQK-3电子气动实验台进行。WQK-III电子气动控制实验台采用模块化结构设计技术，精选国外工程用优良元器件，集控制、检测、执行等技术于一体的综合性实验装置。该实验台由PLC模块和机器人模块构成；PLC模块由西门子S7-200（CPU224 CN）、人机界面MT508TCN及输出输入接口板组成；机器人模块由3自由度的电子气动操作机、FRL单元及相应的输入输出接口板组成。本毕业设计，初步需要解决的是气动机械手的总体研究，即整体运动方式、整体气路的的设计研究、回转臂部分结构的分析与设计，机械手的回转部分设计可采用旋转气缸,安装在上下方向导杆气缸上,做旋转运动。选用气压转角缸,旋转角度最大为180,缸径为60 mm ,双齿条机构,角度可任意调整,可附加感性开关。图3-1为三自由度机械手简易示意图图3-1三自由度机械手简易示意图通过对机械手气动回路观察得出：此气动机械手共有8条控制气路，分别为1、2、3、4、5、6、7、8，没两个构成一组，每组控制一自由度的动作。其中，1、2号气路控制机械手的伸缩 3、4号气路控制机械手的升降 5、6号气路控制机械手的回转 7、8号气路控制机械手手部的加紧与松开由于该试验装置的气路选用的是双向四通阀，它所控制的机械手在非极限位置无法进行停留，故设计方案需选用点位控制。图3-2为机械手的气动原理图、3-3为机械手运动对应的气路图：图3-2机械手的气动原理图V1a V1bV2a V2bV3a V3bV1 V2 V3 V4 3-3机械手运动对应的气路图通过这些初步的工作，更直观、具体的了解气动机械手的结构以及工作方式。在此基础上重点研究的问题是人工移动式（无动力）点位示教部分控制软件设计与上位监控系统设计。这项工作的意义在于通过人工移动机械手，使电脑能够自动记录下机械手运动的整个过程并进行重复。这样可以方便的让不了解相关编程知识的人可以更加方便、快捷的对机械手的运动进行操作，以达到工作需要。此过程需要通过机械手各个移动部件上的行程开关来实现。通过行程开关的“0”、“1”状态的改变来体现机械手的运动过程。控制端只要记录下这些改变就可以完全实现机械手在人工移动时的运动过程。该重点研究问题需要使用PLC（SIEMENS S7-200）进行整体运动的控制，而控制的关键是如何将人工移动机械手的相关数据进行储存以及将储存数据进行整合后再次重复，在储存和数据整合问题上需做更深一步研究。另外，还将使用到E-VIEW（EB500开发软件）人机界面软件，该软件在操作人员和机器设备之间作双向沟通的桥梁，用户可以自由的组合文字、按钮、图形、数字等来处理或监控管理及应付随时可能变化信息，通过它使操作以及演示更加直观、便捷。图3-4为E-VIEW操作界面以及EB500主界面。图3-4 E-VIEW操作界面以及EB500主界面四、 对进度的具体安排第1至第3周： 按照调研提纲完成调研，写出调研报告；第4周： 拟出设计方案，完成开题报告；第5至第周： 拟订软件方案、界面与程序通讯框架，完成控制功能初步设计；第至第10周： 完成控制功能和界面详细工程设计，准备总体结构设计；第11至第12周: 完成气路和结构图纸的草图设计；第13至第14周: 完成装配图的设计；第15至第16周: 撰写设计说明书，准备答辩。五、 参考文献1、PLC编程及应用 2、S7-200用户手册 3、BUILT 500用户手册； 4、气动与液压传动5、siemens 网站6E-VIEW网站指导教师： 年 月 日督导教师： 年 月 日领导小组审查意见 审查人签字： 年 月 日IV通用型气动工业机械手结构及控制设计摘要机器人是近三十多年来迅速发展起来的应用技术。它集中了机械工程、电子工程、计算机工程，自动控制工程以及人工智能等多种学科的最新研究成果，代表了机电一体化的最高成就，是当代科学技术发展最活跃的领域之一，也是我国科技界跟踪国际高技术发展的重要方面。本文主要介绍了工业机器人的概念，工业机器人的组成和分类，及国内外的发展状况的概况，工业机器人的自由度和坐标形式，气动技术的特点，PLC控制的特点。本文对机械手进行了总体方案的设计，确定了机械手的四个自由度和圆柱坐标形式。同时，分别设计了机械手的夹钳式手部结构以及吸附式手部结构；设计了机械手的手腕结构，计算了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩；设计了机械手的手臂结构，包括手臂伸缩、升降以及回转气缸的设计。设计了机械手的气动传动系统，绘制了机械手的气动系统工作原理图。利用了FX系列可编程序控制器（PLC）对机械手进行控制，选取合适的PLC型号，说明了电气控制系统的硬件部分设计, 控制软件部分设计以及手动和自动控制程序设计。关键词：工业机器人，机械手，气动系统，可编程序控制器(PLC)ABSTRACTRobots are nearly thirty years of application technology developed rapidly. It focuses on the mechanical engineering, electrical engineering, computer science, engineering, and automatic control of artificial intelligence, the latest research results of the electromechanical integration represents the highest achievement is contemporary, the development of science and technology is one of the most active areas in China, and also high technology development track international technology is the important aspect.This paper introduces the concept of industrial robots, composition and classification of industrial robots at home and abroad, and the development situation of the industrial robot, freedom and coordinates, pneumatic technology characteristics and PLC control characteristic.Based on the overall scheme of the manipulator, determines the design of manipulator cylindrical coordinates with four degrees. At the same time, the design of manipulator respectively clamp type structure and adsorption structure, The design of the manipulator, the structure of the wrist of wrist curls driving torque and rotary cylinder driving moment, The design of manipulator arm structure, including arms and rotary cylinder and expansion of the design.Design a robot manipulator, pneumatic system of pneumatic system principle diagram. Using the FX series programmable logic controller (PLC) of manipulator, proper control of PLC model, this paper discusses the hardware design of electric control system and the software structure and manual control procedures and automatic control program design.Key words：industrial robot, manipulator, the pneumatic system, PLC目 录1 绪论-11.1 机械手的概述-11.2 机械手的分类和组成-11.3 机械手国内外研究现状-61.4 课题的来源、主要目的-82 机械手的总体设计-92.1 机械手的坐标类型选定和自由度的选取-92.2 机械手的手部结构方案设计-92.3 机械手的手腕结构方案设计-102.4 机械手的手臂结构方案设计-102.5 机械手的驱动方案设计-102.6 机械手的控制方案设计-102.7 机械手的设计参数-103 机械手的机械系统设计-123.1 机械手的运动概述-123.2 机械手的运动过程分析-124 机械手的手部结构设计-144.1 手指的形状和分类-144.2 设计时考虑的几个问题-144.3 手部夹紧气缸的设计-154.4 气压式吸盘的设计-225 机械手的手腕结构设计-245.1 手腕的自由度-245.2 手腕的驱动力矩的计算-245.3 手腕驱动力矩的校核-285.4 缸筒壁厚的设计-285.5 耗气量的计算-285.6 气缸进排口的计算-295.7 缸筒与缸盖的连接形式设计-295.8 密封形式的选择-305.9 轴和轴承的校核-306 机械手的手臂结构设计-336.1 手臂伸缩的结构设计及校核-336.2 手臂升降的结构设计及校核-396.3 手臂回转的结构设计及校核-447 气动传动系统设计-487.1 气压传动系统的工作原理图-488 机械手的PLC控制设计-508.1 可编程序控制器的选择-508.2 可编程序控制器的工作过程-508.3 机械手可编程序控制器控制方案-51结论-66参考文献-67致谢-68第一部分：mt500的使用1.启动1.1 第一步建立mt500与PC和PLC的连接a） 连接个人电脑 RS - 232接口的mt500至个人电脑。PC RS - 232和PLC RS - 485共用同一D-SUB型连接器。在调试过程中，推荐使用mt5_pc分裂成两个独立的连接器。b） 无论是连接PLC的 RS - 485或可编程控制器 RS - 232接口的mt500向PLC。 C） 设置DIP开关，在所有的关闭的位置。d）连接直流电24V电源向电源接头。未能连接权极点可能导致保险丝在mt500烧坏。e）适用于电力和校准对比调整，以虚拟现实的最佳视图表现。f）安装easybuilder 500在你的电脑，并输入easymanager后，你完成安装过程。Easy Manager是一个EasyBuilder的软件计划 ：屏幕编辑器来配置eview mt5xx人机界面（简称为eb500 ） 。EasyWindow ：模拟eview在PC上后， 项目是遵从由eb500） ， easywindow将检索数据临立会通过eview和模拟运行eview对电脑屏幕上。用模拟器对你的调试过程中，将节省的时间用在重复下载。eview通讯：下载/上传项目和开关操作模式。 下载：下载该项目遵守由eb500向eview 。 上传：上传该项目，从eview一个对象文件。该上传文件无法打开，由eb500但可以转让给另一eview 。这是有益的，以检索数据，从安装单位，以作重复设置。模式的改变： eview运行在三种模式： RDS（远程调试与仿真）模式：用于模拟和下载/上传。 应用（上线运行）模式：这是正常的操作模式该eview ， eview将开始从启动之窗项目下载。 触摸调整（触摸屏校准）模式：用来校准触摸屏。该easywindow和eview传播者也可以援引easybuilder ， 不过，通信设置（ PC与eview ） ，是指对easymanager如下： COM端口：选择COM端口连接与eview 。 通讯速度：以确定通信速度之间的PC和eview在下载和上传业务。 工程下载/上传或下载方法/上传：以确定哪些数据发送或来自该eview 。 项目：所有与项目有关的档案方法：方法资料全部或部分下载/上传：这只是为工程下载/上传的， 充分 指项目文件和应用程序， 局部是指项目档案。 现在点击easybuilder 按钮。以下弹出对话框。 要选择合适的模型你的节目。1.2 easybuilder屏幕编辑功能点击Easy Manager 的 easybuilder 按钮，以下屏幕上会显现。职能每个屏幕面积解释如下。标题栏显示该项目的档案名称，窗口号码及名称。菜单栏显示菜单用于选择easybuilder命令。选择其中之一会在相应的下拉菜单中出现。工具栏显示器图标相应的文件，编辑，图书馆，编译，仿真并指挥下载。状态选择点击此按钮打开所有的部件在屏幕上指向特定状态。对齐使所有选定部分线到顶部，底部，左或右。物体的大小它使得尺寸，宽度或高度的所有选定部分，以相同大小的。位置调整调整位置的选定部分。群该组功能，使收集的某些部分与绘图元素作为一个物体。文字大小及位置改变字体大小及路线选定文字。旋转和翻转允许形状被翻了横向或纵向旋转90度增新点。零件工具盒图标代表每个部分类型的数据。点击其中的图标原因即图标的对话框中出现。这部分的属性，然后再定以及部分可以摆放在屏幕上。窗口和对象的选择它提供了一个方便的途径，选择一个窗口或在指定的项目。绘图工具图标代表每个绘图工具。提供绘画工具，包括线，长方形，椭圆/圆，圆弧，多边形，规模，位图图形和形状。游标位置显示当前光标的位置上活跃的窗口。1.3建立一个新项目一个项目文件根本是一个收集所有函數和配置对象并反映在窗口上。在文件菜单中，选择new与MT模型触摸屏一个新的项目将被创建。File view help1 ）填写系统参数在编辑菜单中，选择系统参数 ，并就会出现下面的画面在这个画面中，有3个制表符， PLC ， 一般及指标 。选择PLC标签设置参数，连接可编程控制器，选择一般标签设置系统配置的项目，并选择指标选项卡设置属性系统的指标。PLC统计表PLC的类型：选择合适的PLC类型，从现有的临立会选择菜单。 硬件版本：选择版本的MT触摸屏手机，其中创建项目将被下载。 串口/传真：选择港口与PLC的，无论是RS - 232或RS - 485的。 波特率，奇偶，数据位和停止位：设置通信参数配合PLC。MT号：这是用来当多种MTS的，可以连接到PLC的连接，为例如AB类dh485或unitelway，有可能连接多向PLC，每个MT已被设定不同的号码设置为0时不使用。 PLC的站号：用于临立会的时候，有一个节点或号码设置为0时不用。 多种人机界面：允许一个以上的MT，以连接到一个可编程控制器，即使PLC只有一个通信端口。 禁用：禁用链状的多MT对一个可编程控制器控制：选择此MT，是当该MT直接连到可编程控制器從動裝置：选择这个时候的MT连接到在他前面的MT。人机界面-人机界面线速度：设置适当的传播速度之间的主MT和副MT，双方应订定相同的速度。该eview是能够支持主-副通信功能得到每一个PLC的支持。所有eview连接了一个又一个PLC。一个eview连接直接与PLC是配置为主机。所有其他eview其中连接到前面eview和检索PLC数据通过前面的人机界面是配置为次要。在理论上有是没有限制的人数eview对A链，但响应时间willgradually下降了三个多eview是联系在一起的一个链条。注：所有eview在连接必须设置相同的连接速度。当多人机界面 定为副 ， eview将不理会这些通信参数连接与PLC 。它将始终使用PLC RS - 232的数据检索前款eview 。PLC的时间常数：参数确定多久MT会等待PLC的反应。此设置时，需PLC是缓慢在此作出回应。 正常时间常数定为3.0秒。PLC block pack：MT会自动收集全部连续PLC数据和发送读命令，它极大地提高工作效率的沟通及改善响应时间。但是，如果数据是不连续的话，MT会读它单独的指挥。PLC定所允许的差距配置地址，甚至两个数据是不连续的地址，但是，如果不同的是， 不大于plc block pack MT则仍看pack，这些数据在一指挥，并从PLC读取。一般标签任务按钮：任务按钮，是用来弹出快速显示窗或显示图标栏。最小化窗口的图标放在该图标键。 属性：启用或禁用此功能。如果禁用快速视窗和任务不具备运行时间。 背景颜色：选择背景颜色的任务栏上。最小号视窗：设置若干窗口，可以最小化，以任务栏上。 位置：决定立场任务按钮，在左或右。 文本：确定是否文本显示在最小化窗口的图标是为本或左调整。警钟标示：警钟标示旋转所有报警信息一个接一个。 像素每滚动：设置像素数量的报警信息，以滚动（ 8 ， 16 ， 24或32条像素） ，数字越大，速度越快某一信息会显示出来。 滚动速度：设定时间间隔，以滚动，较小的数目更快的报警信息显示启动窗口号：这是窗口显示在屏幕上，当MT启动。背光源保护程式：吨MT掉背光，如果有不涉及操作预设时间（范围从1到30分钟） 。设置0时，禁止背光节省功能。光标颜色：设置彩色的光标时，输入数值，是为激活数据输入。蜂鸣器：禁用或使蜂鸣器行动中，蜂鸣器将启动时， 触摸屏被按下。常见的窗口：共同的窗口，是一个窗口，即叠加到基础窗上的任何时段。弹出窗口：设置属性的弹出窗口登记的，在共同窗口，它可以出现在正常运作（即最新弹出窗口总是显示在顶部） ，或放在上面。 制定共同的窗口：一套共同的窗口上面或下面基础窗口。额外超出的事件：MT是一套以容纳多达1000张的事件。如果有更多超过1000个活动是需要的情况下，增加多项活动，是进入这里。研训中心资料来源：定来源的时候，当日期事件信息的产生。 实时时钟数据可取自当地Word或内部实时时钟。如果本地字选定的，那是要建立起另一个测（数据传输）反对transferactual研训中心的数据由PLC在当地定期一词。如果内部研训中心被选定， 可选配方卡必须安装在CPU板。打印：用来设置打印机议定书，使印刷的时间标签和序列当数目事件信息，是印出来。 打印机：选择兼容的打印机驱动程序，在您的电脑上。打印序列号码：使印刷的一个序列数目随着这项活动的讯息。该序列号是每次递增一个。打印时间标记：使印刷的时间，日期与活动讯息。 错误检测：设置为忽略错误信号（如无纸） ，从打印机或举行传输的印刷数据，直到误差信号的清理。第一部分英文资料1. Startup 1.1 The First Step Set up the MT500 with PC and PLC as depicted below. a) connect PCRS-232 port of the MT500 to the PC. Since the PCRS-232 and PLCRS-485 share the same D-SUB connector , it is recommend to use MT5_PC to split it into two separate connectors at debug process. b) connect either PLCRS-485 or PLCRS-232 port of the MT500 to the PLC. (Please check the PLC signal type and cable listing in the back of this manual to assure proper port connections.)d) Connect DC 24V power to the power connector. Fail to connect the right pole may cause fuse in the MT500 burn out. e) Apply power and calibrate contrast adjust VR to the best viewing performance. (For MT500S only, not applicable for MT500T) f) Install EasyBuilder 500 on your PC and enter EasyManager after you finish the installation process. The Easy Manager is a software shell program for EasyBuilder : screen editor to configure eView MT5xx HMI (abbreviated as EB500). EasyWindow: simulate eView on the PC, after the project is complied by EB500(file with extension *.eob), the EasyWindow will retrieve the data from PLC through the eView and simulate the operation of eView on the PC screen. Using the Simulator on your debug process will save on time spent in repeat downloads. eView communicator: download/upload project and switch operation mode. Download :Download the project complied by EB500 to the eView. Upload : Upload the project image from eView to an object file (*.eob). The upload file cannot be opened by EB500 but can be transferred to another eView. This is useful for retrieving data from installed units to make a duplicate setup. Mode Change: The eView operates in three modes: RDS (Remote Debug & Simulation) mode: Used for simulation anddownload/upload. Application (On line operation) mode: This is the normal operating mode of the eView, the eView will start from the startup window of the project download. Touch Adjust (Touch screen calibration) mode: Used to calibrate the touch screen. The EasyWindow and eView communicator can also be invoked by EasyBuilder, however the communication setting (between PC and eView) is defined on the EasyManager as follows: COM Port : selecting the COM port that connected with the eView. Comm. Speed : to determine the communication speed between the PC and the eView during download and upload operations. Project Download/Upload or Recipe Download/Upload: to determine which data is sent or retrieved from the eView. Project: All Project related files Recipe: recipe data Full or Partial Download/Upload: This is only for project download/upload, “ Full” means project files and application program , “ Partial” means project files only.Now click the EasyBuilder button. The following popup dialog appears. Select the appropriate model that you are programming .1.2 EasyBuilder Screen Editor Functions Clicking on the Easy Manager s EasyBuilder button will cause the following screen to appear. The functions of each screen area are explained below.a. Title Bar Displays the project s file name, window number and title. b. Menu Bar Displays the menu used to select EasyBuilder commands. Selecting one of these causes the corresponding pull down menu to appear. c. Tool Bar Displays the icons corresponding to the File, Edit, Library, Compile, Simulationand Download command. d. State selector Clicking on this button toggles all the parts on the screen to a specified state. e. Alignment Make all the selected parts line up to the top, bottom, left or right. f. Object resize It makes the dimension, width or height of all the selected part to the same size. g. Position adjust Adjust the position of selected parts. h. Group / ungroup The group function makes a collection of selected parts and drawing elements as one object. i. Layer control Adjust the Layer of selected part one layer up, one layer down, to top layer and to bottom layer.j. Text size & position Change the font size and alignment of the selected text. k. Rotate and flip Allows shapes to be flipped horizontally or vertically and rotated in 90 degree increments. l. Parts tool box Icons representing each part type are shown. Clicking on one of these icons causes that icon s dialog box to appear. That part s attributes can then be set and the part can be placed on the screen. m. Window and object selection tree It provides a convenient way to select a window or a specified project. n. Drawing tool Icons representing each drawing tool are shown. Available drawing tools include line, rectangle, ellipse/circle, arc, polygon, scale, bit map graphics and shape. o. Cursor position Shows the current cursor position on the active window. 1.3 Creating a new project A project file ( .epj ) is simply a collection of all the windows and configured objects on the windows. In the File menu, select New and model of MT touch screen and a new project will be created.1) Fill in system parameter In the Edit menu, select System Parameter and the following screen willWithin this screen, there are three tabs, PLC , General and Indicator. Choosing PLC tag to setup parameters to link with PLC, choosing General tag to setup the system configuration of the project and choosing Indicator tab to set attribute of system indicator. PLC Tab PLC type : select appropriate PLC type from the available PLC selection menu. Hardware version: To select the version of the MT touch screen to which the created project will be downloaded. Serial port I/F : Select the port connected with PLC, either RS-232 or RS-485 . Baud rate, Parity, Data bits and Stop bits : Set the communication parameter to match with PLC. MT station No. : This is used when multiple MTs can connect to the PLC link, for example for AB DH485 or Unitelway driver, it is possible to connect multiple to thePLC link, each MT has to be set different station No. Set it as 0 when not used. PLC station No. : Used when PLC has a node or station No. Set it as 0 when not used. Multiple HMI : Allows more than one MT to be connected to one PLC, even PLC has only one communication port. Disable : Disable chaining of multiple MT to one PLC Master : Select this when the MT is the unit connected directly to the PLC Slave : Select this when the MT connect to the precedence MT. HMI-HMI line speed : Set appropriate communication speed between master MT and slave MT, both shall set the same speed. The eView is able to support master - slave communication feature for every PLC it supports. All the eView are connected one by one and the first one connects with the PLC. The one eView which connects directly with PLC is configured as master. All the other eView which connect to preceding eView and retrieves PLC data through preceding HMI are configured as slave. In theory there is no limitation for number of eView on a chain, however response time willgradually decrease when more than three eView are linked together in a chain. Wiring cable between eView Configuration Multiple HMI : Set “ Master” for the MT500 connects with PLC, set “ Slave” for the rest of the MT500. HMI-HMI line speed : select either 38400 or 115200 . Note: all the eView in the link must set the same link speed. When multiple HMI is set as “ slave” , the eView will ignore those communication parameters connect with PLC (serial port I/F, baud rate, .) . It will always use PLCRS-232 to retrieve data from preceding eView. PLC time out constant (sec.) : The parameter determine how long the MT will wait for the response from the PLC. This setting is required when the PLC is slow in response. Normal time out constant is set as 3.0 seconds. PLC block pack : The MT will automatically collect all continuous PLC data and send read command, it greatly increase efficiency of communication and improve response time. However if data is not continuous then the MT will read it byseparate commands. The PLC block pack set allowable gap between configured addresses, even two data is not continuous in address, however if the difference is not greater than PLC block pack then MT still read pack those data in one command and read it from the PLC.General Tab Task Button : The Task button is used to pop up the fast display window or display the icon bar. Minimized window s icons are put on the icon bar. Attribute : Enables or disables this feature. If disable the fast window and task bar are not available at run time. Background color : select background color of the task bar. No. of min. windows : Set the number of windows that can be minimized to the task bar. Position : determines the position of task button, in left or right. Text : determines if the text displayed in the minimized window icons is centered or left adjust. Alarm Bar : The alarm bar rotate all the alarm message one by one . Pixels per scroll : set the number of pixels of the alarm message to scroll ( 8, 16, 24 or 32 pixels), the larger the number the faster a given message will bedisplayed. Scroll speed : set the time interval to scroll, the smaller the number the fasterthe alarm message are displayed. Startup window No. : This is the window displayed on the screen when MT startup. Backlight saver : The MT turn off back light if there are no touch operations in preset time ( range 1 to 30 minutes ). Set 0 disables the backlight saver function. Cursor color : Set the color of cursor when the Numerical Input is activated for data entry. Buzzer : Disable or enable buzzer operation, the buzzer will activate when the touch screen is pressed.Common Window : Common window is a window that overlay to the base window at any times. Popup window : set the attribute of popup window registered in the common window, it can be popped up as normal (i.e. the latest pop up window is always displayed on the top.) or on the top . Draw common window : set the common window above or below base window. Extra. No. of Event : The MT is set to accommodate up to 1000 event. If more than 1000 event are needed, the additional number of event is entered here. For example if 1200 event messages are needed, 200 shall be entered in the Extra No. of event. RTC source : set the source of time of date when event message is generated. The RTC data can be retrieved from local word or internal RTC. If local word is selected then it is necessary to set another DF (Data Transfer ) object to transferactual RTC data from PLC to local word periodically. If internal RTC is selected, the optional recipe card must be installed in the CPU board. Print: Used to set printer protocol, enable the printing of time tag and sequence number when event message is printed out. Printer : select the compatible printer driver for your printer. Print sequence number : enable the printing of a sequence number along with the event message. The sequence number is incremented each time a new event comes up. Print time tag: Enable the printing of time of date along with event message. Error detection : Set to ignore error signals ( such as no paper ) from the printer or hold transmission of printed data until error signals are cleared. 第二部分：PLC控制机械手工作原理以数控机床的机械手为研究对象 ,采用可编程控制器( PLC)对其驱动装置进行顺序控制 ,实现了系统的智能化和柔性化.文中对系统的工作原理及机械本体、液压驱动和 PLC控制方案等方面进行了较为详尽的论述.数控加工中心的出现在减轻工人劳动强度的同时 ,大大提高了劳动生产率.但数控加工中常见的上下料工序 ,通常仍采用人工操作或传统继电器控制的半自动化装置 ,前者费时费工、效率低 ,后者因设计复杂 ,需较多继电器 ,接线繁杂 ,同时电气控制部分易受车体振动干扰 ,而存在可靠性差、故障多、维修困难等问题.为解决以上问题 ,我们研究开发了一套采用可编程序控制器 PLC 控制的上下料机械手控制系统.该系统动作简便、线路设计合理、具有较强的抗干扰能力 ,保证了系统运行的可靠性 ,降低了维修率 ,提高了工作效率.系统工作原理本系统的机械手(如图 1 所示)采用关节式整体结构 , 具有结构紧凑、运动平稳的特点 , 可以方便地实现无级调速. 该装置抓取工件重量可达40 kg50 kg , 工作范围最大为横向 1. 2 m , 纵向0. 8 m ,这些参数可根据实际需要进行调节.该系统主要是按照控制要求和机械手的运行路线驱动液压控制元件的电磁铁的得失电状态 ,从而控制液流的相关参数来达到控制机械手自动运行的。目的.具体的说 ,在该系统中主要控制的量参数有:(1) 根据液体压力与负载力的关系(式 1) :式中: P液体压力(Pa)F负载力(N)A 液体压力作用的有效面积(m2)1.机座 2.大臂 3.小臂 4.手腕 5.手指 6.油缸 7.料架图 1 机械手的机械结构简图可见:可通过控制液体压力来控制机械手抓取工件的重量 ,且满足重量可无级调节的要求;(2)该系统中 ,机械手的各组成部件按照一定的顺序执行一系列动作 ,因此需控制部件的运动方向和运行速度.部件的运行方向的控制主要通过外部限位开关或压力继电器的传递信号来改变液压回路的换向阀的工作位置 ,使液流按要求流动.部件的运行速度的控制则是根据流量和速度的关系(式 2) : =qA式中: 部件运行速度(m/ s)q液体的流量(m3/ s)A 液体压力作用的有效面积(m2)可见:可以通过控制液压系统的流量来控制运动部件的运行速度 ,且满足速度可无级调节的要求.系统的运行情况如下:系统启动时 ,首先进行自检 ,若设备检验正常 ,则机械手处于待料位置 ,泵站电机处于卸荷状态.当控制系统检测到加工结束的信号传来时 ,机械手开始动作 ,其具体动作过程如下:原始位置 小手臂伸出 手指夹紧(抓住卡盘上的工件)经短时延时 手腕向左逆摆 (从卡盘上卸下工件) 大臂旋转180小手臂伸出(上料) 开关发出料到位信号 手指松开(放料) 小手臂缩回 小手臂上摆(同时卡盘夹紧工件 ,机床开始加工) 大手臂下摆 手指松开(将工件放在料架上) 小手臂缩回 大臂旋转180同时料架转位(转 60 ) 小手臂伸出 手指夹紧(抓住待加工的工件) 大手臂上摆(从料架上取走工件) 小手臂水平待料 ,系统原位卸荷.2 系统结构组成机械手的整个系统主要由控制系统、驱动系统和执行系统三部分组成 ,其结构框图如图 2 所示. 主控制机械手液压驱动系统位置传感器主控面板状态显示可编程控制器图 2 机械手的系统结构图控制系统主要包括:位置检测装置、可编程控制器、主控柜、及主控面板(状态显示和操作按钮) .位置检测装置主要由接近开关组成 ,用来检测机械手行程终点及有无工件 ,并把相关信号迅速传递到控制中心.驱动系统采用全液压驱动 ,保证了整机动作迅速、平稳 ,特别是满足了机械手伸缩臂的动作精度 ,及需承受大负载及运动性能等方面的特殊要求.执行系统由升降机构、回转机构、手臂伸缩机构、手部夹持机构、定位机构等组成 ,整体为圆柱关节式结构.与传统的上下料机械手不同的是:该系统采用了具有双夹持结构的手臂设计(如图 1 示) ,在其中一夹持机构卸料后 ,手臂旋转一定角度 ,另一夹持机构上料 ,在两次上下料之间机械手臂往返各一次 ,与传统的往返各两次比较更加节省时间 ,效率更高.第二部分英文资料PLC-based hydraulic manipulator control systemCNC machine tools to the upper and lower material for the research object manipulator, a programmable logic controller (PLC) on the hydraulic-driven devices Sequence control of the system to achieve the intelligent and flexible paper on the working principle and mechanical body, hydraulic drive and PLC control programmes in areas such as a more detailed exposition. CNC machining centers in reducing the emergence of labor workers the same intensity , Greatly increasing the labor productivity. NC but common materials processes from top to bottom, usually still use the traditional manual or semi-automatic relay control devices, the former time-consuming, inefficient, the latter due to design complexity, need more more relays, complicated wiring, electrical control of the vulnerable body vibration interference and poor reliability of existence, failure, maintenance problems and other issues. order to solve the above problem, we developed a study using PLC PLC control The upper and lower material manipulator control system. action of the system is simple, rational design of circuits and has strong anti-jamming capability, and ensured the systems reliability, reduce maintenance and improve work efficiency.Principle 1 system Of the system from top to bottom manipulator material (as shown in Figure 1) using the overall structure of joints, a compact structure, the characteristics of smooth movement can be easily achieved stepless speed regulation. Crawl workpiece weight of the device up to 40 kg to 50 kg , the scope of work for the largest horizontal 1.2 m, vertical 0.8 m, and these parameters can be adjusted according to actual needs. mainly on the basis of the system requirements and control the operation of manipulator line drive hydraulic control components, the pros and cons of the electromagnet state and thus control the flow control parameters to achieve manipulator automatically running. Objective. Specifically, in the system of control of the main parameters are: (1) In accordance with liquid pressure and the load of (-1):P - liquid pressure (Pa) F - load of (N) A liquid pressure - the effective surface area (m2)1. Machine Block 2. Arm 3. Arm 4. Wrist 5. Fingers 6. Fuel tank 7. RacksFigure 1 manipulator diagram of the mechanical structure(2) The system, the manipulator must all components in accordance with the implementation of a series of moves in the order, to control the direction and mov
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