基于PLC控制的機械手設(shè)計

論文題目：基于PLC控制的機械手設(shè)計學(xué)科（專業(yè)）：機械工程及自動化摘要隨著社會的不斷進步，科技水平的不斷發(fā)展，人們對時間的需求越來越大，所以在大規(guī)模的制造業(yè)中，通過人力來進行產(chǎn)品的生產(chǎn)，已經(jīng)不足以支撐企業(yè)運轉(zhuǎn)了，所以為了提高工作效率，同時也為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，必須盡快實現(xiàn)機械自動化，這樣一來，生產(chǎn)過程能不能自動化，已經(jīng)成為了當前需要關(guān)注的首要問題。本文在對國內(nèi)外機械手技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，針對某企業(yè)沖壓生產(chǎn)線的實際需求，設(shè)計了一套自動上下料的機械手控制系統(tǒng)。系統(tǒng)由直角坐標式機械臂組裝而成，采取天平式結(jié)構(gòu)與電磁吸盤上下料方案，控制單元使用三菱FX3U-24MTPLC，控制步進電機完成動力輸出。設(shè)計過程中，首先根據(jù)沖床的布局和工作參數(shù)，設(shè)計出機械后整體的結(jié)構(gòu)方案。然后使用SolidWorks完成三維建模，并借助ANSYSWorkbench里的ShapeOptimization模塊對端拾器結(jié)構(gòu)進行了形狀優(yōu)化設(shè)計。隨后使用ANSYSWorkbench對端拾器結(jié)構(gòu)進行靜力學(xué)仿真分析。在完成系統(tǒng)硬件計算選型后，對機械手動作與控制流程進行分析，使用GXWorks2完成PLC程序編寫。此次設(shè)計機械手選用了普通的兩指式夾鉗手指，采用這種形式能夠方便進行手指形式的更換。并且本系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)；計算機輔助；機械手論文類型：應(yīng)用研究目錄TOC\o"1-3"\h\u123771緒論 。根據(jù)公式（3-3），我們可以計算出回轉(zhuǎn)缸的流量：（3-3）由于機械原則是“可快不可慢”，所以我們需要“要向多選”，我們首先設(shè)定第一個回轉(zhuǎn)缸供油的泵流量為，根據(jù)公式另一個為18-10=。綜上所述，和分別為兩個泵的流量。3.2.2工作壓力的計算工作壓力主要作用于伸縮夾緊缸，所以想要知道溢流閥的調(diào)定壓力，就必須先對工作壓力進行計算，然后在此基礎(chǔ)上進行基數(shù)的增加。由（3-4）我們可計算出工作壓力：（3-4）液壓缸的額定壓力——預(yù)設(shè)溢流閥的調(diào)定壓力——QUOTE。4控制系統(tǒng)的設(shè)計4.1概述控制系統(tǒng)可以說是機械手的半個生命，占據(jù)著重要地位，它可以調(diào)控機械手的運動工作和協(xié)調(diào)動作。其中，動作軌跡，時間間隔，動作的循環(huán)順序等，共同構(gòu)成了控制系統(tǒng)的控制內(nèi)容。機械手的控制方法各式各樣，我們大致可以列出有以下四種：（1）繼電器－接觸器控制系統(tǒng)按鈕開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器和接觸器這四部分，共同組成了繼電器－接觸器控制系統(tǒng)。繼電器－接觸器控制系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)都很簡單，容易操作，且方便后期的維修處理，并且成本低。但是它的缺點也十分明顯，例如：系統(tǒng)功能有限、無法進行連續(xù)的輪廓控制，工作程序變更困難。除此之外，它服務(wù)不了工作程序多、自動化要求高的設(shè)備，所以一般情況下，只有自動化程度不高的通用機床，才對其進行使用。（2）計算機控制系統(tǒng)通過計算機進行控制的機械手，不僅可以解決因運動軌跡復(fù)雜，不好操作的問題，更可以進行精準定位，但是使用計算機控制，成本要遠遠高于其他控制系統(tǒng)，并且我們當前的技術(shù)不足以完善計算機控制系統(tǒng)，會導(dǎo)致很多功能無法進行運行，并且計算機控制系統(tǒng)不能在惡劣的環(huán)境下進行工作，相對利用起來，沒有那么方便。（3）單片機控制系統(tǒng)說到單片機，其實它的控制功能，和繼電器－接觸器控制功能基礎(chǔ)上，增加了對高難度動作的控制，且性價比較高。單片機作為一種大眾化控制系統(tǒng)，確實優(yōu)于其他系統(tǒng)，但是它的通用性不強，操作起來也比較麻煩，不太適合于在工廠進行使用。（4）可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng)雖然可編程控制器的普及率，和應(yīng)用范圍，趕不上單片機，但是它們在工業(yè)領(lǐng)域的控制作用，大致相同?？删幊炭刂破骺梢源胬^電器－接觸器控制系統(tǒng)。所以在進行工作的時候，它不需要進行數(shù)據(jù)的運算。并且它的操作原理和代替繼電器－接觸器控制系統(tǒng)的操作原理相差無幾，容易上手。機械手所需要控制的參數(shù)有動作時間、動作程序、運動軌跡、運動速度。此次設(shè)計，筆者采用液壓、電氣聯(lián)合控制模式。其中，各部位動作的力和速度由液壓控制；電氣負責(zé)控制各部位動作的順序。4.2梯形圖以及程序的編制4.2.1動作的順序與控制通過液壓系統(tǒng)圖，我們可以了解到，壓力繼電器只控制升起動作，其他動作都由行程開關(guān)進行控制，對于動作順序，在第二章，筆者有進行詳細的介紹。筆者以電控原理圖為基點，由X400～X407輸入壓力繼電器及行程開關(guān)，Y430～Y435輸出各電磁鐵，以此來完成對梯形圖的編制。4.2.2梯形圖的編制首先就是啟動問題，在每一次啟動的時候，都必須結(jié)束上一次動作過程，否則機械手很容易因為上一次動作的結(jié)束點不是終點，而不能回到初始位置，引發(fā)機器故障，為了杜絕此類事件，筆者在進行Y430～Y435的輸出控制時，采用了M300～M305的六個保持繼電器。這樣一來再次啟動使，如果上一次動作未完成，機械手會首先完成上一次動作，在進行下一輪動作的運行。其次，我們應(yīng)該注意時間繼電器的問題，通常我們都從機器開始運行，進行計時，但是如果有上一次動作未完成的情況，就會出現(xiàn)計時不準的情況，所以為了消滅這樣的誤差情況，我們給計時器添加了各個動作的長閉開關(guān)后再自鎖功能。受機械手動作特殊性的限制，在機械手進行運動的時候，兩個動作同時進行很容易引發(fā)事故，所以在機械手作業(yè)的時候，是不允許兩個動作同時進行運行的，所以為了保證每個機器的獨立性，給機器增加互鎖裝置圖4-1為程序的梯形圖：點動、停止計時點動、停止計時伸長、夾緊升起旋轉(zhuǎn)松開、收回降落回轉(zhuǎn)圖4-1梯形圖我們根據(jù)對照電控原理圖來進行對圖4-1分析。動作開始結(jié)束——從沒有動作開始——伸長夾緊動作一個循環(huán)的初始SQ即X403帶電升起動作SQ即X403帶電ST2即X404帶電旋轉(zhuǎn)動作ST2即X404帶電ST3即X405帶電松開收回動作ST3即X405帶電ST4即X406帶電降落動作ST4即X406帶電ST5即X407帶電回轉(zhuǎn)動作ST5即X407帶電ST1即X402帶電注：計時器的信號輸出間隔為20s，需要有自鎖功能，從一個動作也沒有開始一個循環(huán)。結(jié)論綜上所述，我們可以得出：（1）采用液壓系統(tǒng)進行傳動，主要有以下幾點優(yōu)點：一、反應(yīng)靈活，并且作業(yè)時動作迅速；二、結(jié)構(gòu)簡單易懂，穩(wěn)定性強；三、有過載保護裝置，便于自動控制；四、可在任何環(huán)境下工作。（2）此次設(shè)計機械手選用了普通的兩指式夾鉗手指，采用這種形式能夠方便進行手指形式的更換。（3）采用PLC進行機械手的自動控制，跟其它控制方式來比主要有以下幾點優(yōu)點：一、性價比高；二、可靠性強；三、實用性強；四、容易操作；五、程序可進行靈活改變，提高機械手的通用性。（4）根據(jù)情況需要，本次設(shè)計的機械手，也可以添加行走機構(gòu)。參考文獻[1]朱宇心.Z公司管理會計信息化應(yīng)用研究[D].安徽大學(xué),2018.[2]謝海艷.激勵機制在企業(yè)管理中的應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟市場,2018(01):113-115.[3]李宇恒,唐綝,楊景海.大數(shù)據(jù)時代企業(yè)管理會計應(yīng)用探討[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè),2018,39(04):99-100.[4]張先治,王兆楠,柳志南.基于管理會計的企業(yè)管理控制模式創(chuàng)新探討[J].會計研究,2017(12):24-29+96.[5]張暉.德國企業(yè)管理會計職能淺析[J].財會學(xué)習(xí),2017(23):87-88+91.[6]陳賢彬.企業(yè)管理會計信息系統(tǒng)構(gòu)建研究[D].廣東財經(jīng)大學(xué),2017.[7].德國企業(yè)在數(shù)字化競爭