PLC控制的材料搬運(yùn)裝置 畢業(yè)設(shè)計(jì)

IPLC控制的材料搬運(yùn)裝置用了可編程控制器(PLC)控制功能。使該系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，時(shí)期功能范圍得到廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵詞：材料搬運(yùn)，可編程控制器PLC,機(jī)械手，限位開關(guān)Inindustrialproductionandotherfismallbatchproduction,automationofproductionvarietiescanbresistant,corrosionresistantmaterial,igreatlyreducingthelabobecalledindustrialrobot.Industrialrobotissetmachinery,electronics,control,technologiesintheintegrationofmultidisciplinaryindustryimportantautomationequipment.Theprogrammablecontrollmicro-fluidicdeviceprocessingasthecoreofthenewindustrialautomaticcontroldevicecom.Autscopewidelyused.KEYWORDS:materialhandling,programmablecontrollerPLC,manipulator, 2 2 4 7 8 2.1梯形圖編程語言 2.2功能塊圖編程語言 第3章PLC控制機(jī)械手的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1各電器設(shè)備的控制方式及控制要求 3.1.1機(jī)械手的技能和特性 3.1.2軀干和傳動(dòng)系統(tǒng) 12 3.2.2輸入╱輸出的點(diǎn)數(shù) 3.2.3電源模塊的選擇 3.2.4電動(dòng)機(jī)的選擇 第4章機(jī)械手控制程序設(shè)計(jì) 4.1控制要求 4.2控制流程圖 4.3I/0分配表 4.4梯形圖 4.5指令表 參考文獻(xiàn) 1機(jī)械手是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對(duì)象。近年來隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展機(jī)械手逐漸成為一門新興學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。機(jī)械手廣泛地應(yīng)用與鍛壓、沖壓、鍛造、焊接、裝配、機(jī)加、噴漆、熱處理等各個(gè)行業(yè)。特別是在笨重、高溫、有毒、危險(xiǎn)、放射性、多粉塵等惡劣的勞動(dòng)環(huán)境中，機(jī)械手由于其顯著的優(yōu)點(diǎn)而受到特別重視?？傊?，機(jī)械手是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的一個(gè)重要手段。國內(nèi)外都十分重視它的應(yīng)用和發(fā)展?？删幊绦蚩刂破?PLC)是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)工業(yè)控制裝置。隨著微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC在硬件配置、軟件編程、通訊聯(lián)網(wǎng)功能以及模擬量控制等方面均取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，已經(jīng)成為工廠自動(dòng)化的標(biāo)準(zhǔn)配置之一。由于自動(dòng)化可以節(jié)省大量的人力、物力等，而PLC也具有其他控制方式所不具有的特殊優(yōu)越性，如通用性好、實(shí)用性強(qiáng)、硬件配套齊全、編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)，因此工業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用PLC。機(jī)械手在美國、加拿大等國家應(yīng)用較多，如用果實(shí)采摘機(jī)械手來摘果實(shí)、裝配生產(chǎn)線上應(yīng)用智能機(jī)器人等。我國自動(dòng)化水平本身比較低，因此用PLC來控制的機(jī)械手還比較少。本次課題設(shè)計(jì)的機(jī)械手就是通過PLC來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的。通過此次設(shè)計(jì)可以更進(jìn)一步學(xué)習(xí)PLC的相關(guān)知識(shí)，了解世界先進(jìn)水平，盡可能多的應(yīng)用于實(shí)踐。在設(shè)計(jì)的過程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，肯請(qǐng)各位老師指正。2第1章PLC和機(jī)械手的介紹PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀(jì)七十年代的PLC順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，求，并事先存入PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中。運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容逐條執(zhí)序計(jì)數(shù)器，在程序運(yùn)行過程中，每執(zhí)行一步該計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1,程序從起始步(步序號(hào)為零)起依次執(zhí)行到最終步(通常為END指令),然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期。不同型號(hào)的PLC,循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)，在微秒量級(jí)，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當(dāng)成開關(guān)量來處理，16位(也有32位的)為一個(gè)模擬量。大型PLC使用另外一個(gè)CPU來完成模擬量的運(yùn)算。把計(jì)算結(jié)果送給PLC的控制器。通用PLC應(yīng)用于專用設(shè)備時(shí)可以認(rèn)為它就是一個(gè)嵌入式控制器，但PLC相對(duì)一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。實(shí)際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器，現(xiàn)在正逐步用通用PLC或定制PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、際電工委員會(huì)(IEC)頒布了對(duì)PLC的規(guī)定：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算3可編程序控制器是一種以微機(jī)處理器為核心的工業(yè)通用的現(xiàn)代化工業(yè)機(jī)械手系統(tǒng)中應(yīng)用更為普遍。其主要原因是因?yàn)镻LC具有(1)靈活、通用(2)可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)(3)操作方便、維修容易(4)功能強(qiáng)(5)體積小、重量輕和易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化2.PLC的主要功能PLC是一種應(yīng)用面很廣、發(fā)展非常迅速的工業(yè)自動(dòng)化裝置，在工廠自動(dòng)化(FA)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)內(nèi)占重要地位。(1)多種控制功能；(2)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與處理功能；(3)通信聯(lián)網(wǎng)功能；(4)人機(jī)界面功能；(5)編程、調(diào)試功能。PLC的重量、體積、功耗和硬件價(jià)格一直在降低，雖然軟件價(jià)格占的比可以大大縮短設(shè)計(jì)、編程和投產(chǎn)周期，使總價(jià)格進(jìn)一步降低。PLC產(chǎn)品面臨3.PLC發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì)現(xiàn)代PLC的發(fā)展主要有兩個(gè)趨勢(shì)：一是向體積更小、速度更快、功4(1)大型網(wǎng)絡(luò)化(2)多功能可編程序控制器實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)就是按一定算法進(jìn)行并將這個(gè)變換與以物理實(shí)現(xiàn)。輸入輸出變換、物理實(shí)現(xiàn)可以說是PLC制的兩個(gè)基本點(diǎn)，同時(shí)物理實(shí)現(xiàn)也是PLC與普通微機(jī)相區(qū)別之處，其需要考控制的水平，能為實(shí)際控制系統(tǒng)方便使用，所以PLC采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要是由微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器(RAM/ROM)、輸入輸出接口(I/0)電路、通信接口及電源組成。PLC的基本結(jié)構(gòu)如圖1-1所示：擴(kuò)擴(kuò)展單元驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象輸出單元用戶數(shù)據(jù)用戶程序系統(tǒng)程序通信接口輸入單元編程設(shè)備網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)口電源部件存儲(chǔ)器圖1-1PLC的基本結(jié)構(gòu)性能分成若干型號(hào)，并按I/0點(diǎn)數(shù)又有若干規(guī)格。對(duì)模塊式PLC,有CPU模塊、I/0模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架。無任哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC,都屬于總線式開放型結(jié)構(gòu)，其I/0能力可按用戶需要進(jìn)行擴(kuò)展與組合。至少有一個(gè)CPU,它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)5存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的1.用掃描方式(后面介紹)接收現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入3.診斷電源和PC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編程過程中的語法錯(cuò)誤；4.在PC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后：執(zhí)行用戶程序——產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)(從應(yīng)的控制信號(hào)，去啟閉有關(guān)的控制電路)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理——分時(shí)、分渠道地執(zhí)行數(shù)據(jù)存取、傳送、組合、比較、更新輸出狀態(tài)——輸出實(shí)施控制(根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀現(xiàn)輸出控制、制表、打印、數(shù)據(jù)通訊等)CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但它在PLC中的功能與性能，能正確地使用它就夠了。6顯示、故障顯示等。箱體式PLC的主箱體也有這些顯示。它的總線接口，用于接I/0模板或底板，有內(nèi)存接口，用于安裝內(nèi)存，有外以對(duì)PLC作設(shè)定，如設(shè)定起始工作方式、內(nèi)存區(qū)等。I/0模塊：PLC的對(duì)外功能，主要是通過各種I/0接口模塊與外界聯(lián)系所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板電源模塊：有些PLC中的電源，是與CPU模塊合二為一的，有些是分開輸入電路提供24V的工作電源。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為交流220VAC或110VAC,直流電源，加的為直流電壓，常用的為24V。底板或機(jī)架：大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)1.編程設(shè)備：有簡(jiǎn)易編程器和智能圖形編程器，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。2.監(jiān)控設(shè)備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器。直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過畫面3.存儲(chǔ)設(shè)備：有存儲(chǔ)卡、存儲(chǔ)磁帶、軟磁盤或只讀存儲(chǔ)器，用于永久性地存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失，如EPROM、EEPROM寫入器等。4.輸入輸出設(shè)備：用于接收信號(hào)或輸出信號(hào)，一般有條碼讀人器，輸息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。現(xiàn)在幾乎所有的PLC新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計(jì)算機(jī)一樣具有RS-232接口，通過雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的范圍內(nèi)交換信息。7由于PLC以微處理器為核心，故具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工描方式或I/0掃描方，若有鍵按下或有I/0變化，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序，若始執(zhí)行，按指令步序號(hào)做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期。掃描周期的長(zhǎng)短主要取決于以下幾個(gè)因素：一是CPU執(zhí)行指令的速度；二是執(zhí)行每條指令占用的時(shí)間；三是程序中指令條數(shù)的多少。一個(gè)掃描周期主要可分為3個(gè)階段。程序執(zhí)行期間即使輸入端狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變，而這些變化必須等到下一工作周期的輸入刷新階段才能被讀入。2,程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐步執(zhí)行，存電路(輸出映像寄存器),并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行接輸出刷新階段后馬上進(jìn)行的，所以亦將這兩個(gè)階段統(tǒng)稱為I/0刷新階段。實(shí)際上，除了執(zhí)行程序和I/0刷新外，PLC還要進(jìn)行各種錯(cuò)誤檢測(cè)(自診斷功能)并與編程工具通訊，這些操作統(tǒng)稱為“監(jiān)視服務(wù)”,一般在程序執(zhí)行8之后進(jìn)行。機(jī)械手主要由手部和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。手部是用來抓持工件(或工具)的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)(擺動(dòng))、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有2～3個(gè)自由度。機(jī)械手的種類，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險(xiǎn)物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手。機(jī)械手是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。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)、不知疲勞、不怕危險(xiǎn)、抓舉重物的力量比人手大等特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用，例如：機(jī)床加工工件的裝卸；在電子行業(yè)中它可以用來裝配印制電路板，在機(jī)械行業(yè)中它可以用來組裝零部件；可在勞動(dòng)條件差，單調(diào)重復(fù)易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動(dòng)；可在危險(xiǎn)場(chǎng)合下工作，如軍工品的裝卸、危險(xiǎn)品及有害物的搬運(yùn)；宇宙及海洋的開發(fā)；軍事工程及生物醫(yī)學(xué)方面的研究和試驗(yàn)等。9機(jī)械手簡(jiǎn)述：機(jī)械手的形式是多種多樣的，有的較為簡(jiǎn)單，有的較為復(fù)雜，但基本的組成形式是相同的，一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和1.執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由手、手腕、手臂、支柱組成。手是抓取機(jī)構(gòu)，用來夾緊和松開工件，與人的手指相仿，能完成人手的類似動(dòng)作。手腕是連接手指與手臂的元件，可以進(jìn)行上下、左右和回轉(zhuǎn)動(dòng)作。簡(jiǎn)單的機(jī)械手可以沒有手腕。支柱用來支撐手臂，也可以根據(jù)需要做成移動(dòng)。2.傳動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作要由傳動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。常用機(jī)械手傳動(dòng)系統(tǒng)分機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)和電力傳動(dòng)等幾種形式。3.控制系統(tǒng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的主要作用是控制機(jī)械手按一定的程序、方向、位置、速度進(jìn)行動(dòng)作，簡(jiǎn)單的機(jī)械手一般不設(shè)置專用的控制系統(tǒng)，只采用行程開關(guān)、繼電器、控制閥及電路便可實(shí)現(xiàn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求進(jìn)行動(dòng)作.動(dòng)作復(fù)雜的機(jī)械手則要采用可編程控制器、微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。第2章可編程控制器的編程語言梯形圖來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述，是PLC編程中被最廣泛使用因此許多編程人員和維護(hù)人員都選擇了這一編程方式。而且其圖形結(jié)構(gòu)類似于登高用的梯子，故名梯形圖。梯形圖編程語言具有如下特點(diǎn)：(1)與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性；(2)與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，易于掌握和學(xué)習(xí)；(3)對(duì)于復(fù)雜控制系統(tǒng)描述，仍不夠清晰；(4)可讀性仍不夠好。功能模塊基本上分為兩類：基本功能模塊和特殊功能模塊?；竟δ苣K如AND,ORXOR等等.特殊功能模塊如ON延時(shí)，脈沖輸出，計(jì)數(shù)器等等。功能塊編程語言具有以下特點(diǎn)：(1)以功能模塊為單位，從控制功能入手，使控制方案的分析和理解變(2)功能模塊用圖形化的方式描述功能，較直觀易掌握，方便組態(tài)，易操作。是有發(fā)展前途的一種編程語言；(3)對(duì)較復(fù)雜系統(tǒng)，由于控制功能關(guān)系能夠比較清晰的描述，因此縮短了編程和調(diào)試時(shí)間；(4)因?yàn)槊恳粋€(gè)功能模塊要占用一定程序存儲(chǔ)空間，對(duì)功能塊的執(zhí)行需要一定的執(zhí)行時(shí)間，因此，這種語言在大中型可編程控制器和分散控制系統(tǒng)中應(yīng)用較廣泛。第3章PLC控制機(jī)械手的系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1各電器設(shè)備的控制方式及控制要求旋轉(zhuǎn)的角度來決定的。因此，抓握物體的位置和方向(即關(guān)節(jié)間的角度)能則需要具有27個(gè)自由度，而每一個(gè)自由度至少要有一根"人造肌肉"。這樣總共就要有24個(gè)自由度。這在實(shí)際上也是不必要的，這樣會(huì)使機(jī)械手結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要的動(dòng)作，設(shè)計(jì)出最少的自由度就能完成作業(yè)所要求的動(dòng)作。所以一般專用的機(jī)械手(不包括握緊動(dòng)作)通常具有二到三個(gè)自由度。而通方式，即手臂采用電氣傳動(dòng)，而手爪則采用氣壓傳動(dòng)。1.夾緊機(jī)構(gòu)據(jù)需要來更換手爪。為防止損壞被夾的物體，夾緊力應(yīng)限制一定的范圍內(nèi)，并鑲有軟質(zhì)墊片、彈性襯墊或自動(dòng)定心結(jié)構(gòu)。為防止突然停電被抓物體落下，還可以有自鎖結(jié)構(gòu)。夾緊機(jī)構(gòu)本身則應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、動(dòng)作靈活和動(dòng)作可靠。2.軀干軀干由底盤和手臂兩大部分組成。底盤是支撐機(jī)械手全部重量并能帶動(dòng)手臂旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)。底盤采用一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，底盤旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)一個(gè)旋轉(zhuǎn)碼盤旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手每旋轉(zhuǎn)3度發(fā)出一個(gè)脈沖，由傳感器檢測(cè)并送入可編程控制器，從而計(jì)算底盤旋轉(zhuǎn)的角度。同時(shí)，在底盤上裝有限位磁頭，最大旋轉(zhuǎn)角度可達(dá)270度。手臂是機(jī)械手的主要部分，它是支撐手爪、工件并使它們運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)中手臂由橫軸和豎軸組成，可完成伸縮、升降的運(yùn)動(dòng)。手臂采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠、螺母來實(shí)現(xiàn)伸縮和升降運(yùn)動(dòng)。由可編程控制器發(fā)出脈沖信號(hào)，經(jīng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，完成手臂的運(yùn)動(dòng)。改變發(fā)出脈沖的個(gè)數(shù)，可控制手臂的兩個(gè)軸運(yùn)動(dòng)的距離。同時(shí)在兩軸的兩端分別加限位開關(guān)限位。采用絲杠、螺母結(jié)構(gòu)傳動(dòng)的特點(diǎn)是易于自鎖，位置精度較高，傳動(dòng)效率較高。3.1.3機(jī)械手的選擇由于機(jī)械手是搬運(yùn)中的應(yīng)用，所以采用傳送帶加旋轉(zhuǎn)的機(jī)械手類型。此機(jī)械手易于操作，性能可靠。3.2.1PLC機(jī)型的選擇根據(jù)被控對(duì)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)的功能要求，可進(jìn)行PLC型號(hào)的選定。進(jìn)行PLC選型時(shí)，基本原則是滿足控制系統(tǒng)的功能需要，同時(shí)要兼顧維修、備件的通用性。對(duì)開關(guān)量控制的系統(tǒng)，當(dāng)控制速度要求不高時(shí)，一般的PLC都可以滿足要求，如對(duì)小型泵的順序控制、單臺(tái)機(jī)械的自動(dòng)控制等。當(dāng)控制速度要求較高、輸出有高速脈沖信號(hào)等情況時(shí)，要考慮輸入/輸出點(diǎn)的形式，最好采用晶體管形式輸出。對(duì)帶有部分模擬量控制的w裝置等。I/0點(diǎn)數(shù)可以衡量PLC規(guī)模的大小。準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)被控對(duì)象的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)并考慮今后系統(tǒng)的調(diào)整和擴(kuò)充，在實(shí)際統(tǒng)計(jì)I/0點(diǎn)數(shù)基礎(chǔ)式結(jié)構(gòu)的PLC采用主機(jī)模塊與輸入模塊、功能模式塊組合使用的方法，比整的各內(nèi)部電路(如CPU,儲(chǔ)存，I/0接口等)工作所列PLC采用開關(guān)電源，除向PLC內(nèi)部電路供電外，還向外提供DC24V穩(wěn)壓電主要參數(shù)：輸入交流電壓：110~220V50Hz/60最大功率：156W工作環(huán)境：-10~40度波形畸變較小的電源，這對(duì)提高PLC的可靠性有很大幫助。PLC的供電線路應(yīng)與其他大功率用電設(shè)備或強(qiáng)干擾設(shè)備(如高頻爐、弧焊機(jī)等)分開。為了接地點(diǎn)。在選用交流穩(wěn)壓器時(shí)，一般可按照實(shí)際最大需求容量的130%計(jì)算。這樣可以保證穩(wěn)壓特性又有助于穩(wěn)壓器工作可靠。PLC供電電源為50Hz、220V10%的交流電。由于本設(shè)計(jì)使用的是FX1N系列可編程控制器，所以有直流24V輸出接線端。該接線端可為輸入及傳感器(如光電開關(guān)或接近開關(guān))提供直流24V電源。3.接地正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)接地的目的通常有兩個(gè)，其一為了安其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。系統(tǒng)接地方式有：浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。對(duì)PLC控制系統(tǒng)而言，它屬高速低電平控制裝置，應(yīng)采用直接接地方式。良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。所以我們給可編程控制器接上了專用接地線。采用二相八拍混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，主要特點(diǎn)：體積小，具有較高的起動(dòng)和運(yùn)行頻率，有定位轉(zhuǎn)矩等特點(diǎn)。型號(hào)：42BYGH101。1.電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用中美合資SH系列步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，主要由電源輸入部分、信號(hào)輸入部分、輸出部分等。電源輸入部分由電源模塊提供，用兩根導(dǎo)線連接，注意極性。信號(hào)輸入部分：信號(hào)源由PLC主機(jī)提供。由于PLC提供的電平為24V,而輸入部分的電平為5V,中間加了保護(hù)電路。輸出部分：與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)連接。2.傳感器采用接近開關(guān)作為手爪旋轉(zhuǎn)和底盤旋轉(zhuǎn)限位檢測(cè)用；采用微動(dòng)開關(guān)作為橫軸、縱軸限位檢測(cè)用。第4章機(jī)械手控制程序設(shè)計(jì)搬運(yùn)機(jī)械手工作示意圖如圖4-1所示，其任務(wù)是將傳送帶A的物品搬到傳送帶B上。機(jī)械手的原位是在傳送帶B上，開始工作時(shí)，先是手臂上升，到上限位時(shí)，上升限位開關(guān)LS4閉合，手臂左旋；左旋到位時(shí)，左旋限位開關(guān)LS2閉合，手臂下降；到下限位時(shí)，下降限位開關(guān)LS5閉合，傳送帶A遠(yuǎn)行。當(dāng)光電開關(guān)PS1檢測(cè)到物品已進(jìn)入手指范圍時(shí)，手指抓物品。當(dāng)物品抓緊時(shí)，抓緊限位開關(guān)LS1動(dòng)作，手臂上升；到上限位時(shí)，上升限位開關(guān)LS4閉合，手臂右旋；右旋到位時(shí)，右旋限位開關(guān)LS3閉合，手臂下降；下降到下限位時(shí)，下降限位開關(guān)LS5閉合，手指放開，物品被放到傳送帶B上延時(shí)圖4-1搬運(yùn)機(jī)械手工作示意圖4.2控制流程圖機(jī)械手控制流程圖，如下圖4-2所示：手手手手X4圖4-2機(jī)械手控制流程圖4.31/0分配表表4-1I/0分配表輸入電器輸入點(diǎn)輸出電器輸出點(diǎn)啟動(dòng)按鈕輸送帶A驅(qū)動(dòng)接觸器KM停止按鈕手臂左旋電磁閥YV1手指抓緊檢測(cè)開關(guān)LS1手臂右旋電磁閥YV2手臂左旋限位開關(guān)LS2手臂上升電磁閥YV3手臂右旋限位開關(guān)LS3手臂下降電磁閥YV4手臂上升限位開關(guān)LS4手臂抓緊電磁閥YV5手臂下降限位開關(guān)LS5手臂放松電磁閥YV6物品檢測(cè)光電開關(guān)PS14.4梯形圖TI隱陬空白4.5指令表2ANDX0057ANI20LD30ANI4.6PLC外部接線圖微微淵排鋁圖4-9PLC外部接線圖經(jīng)過一段時(shí)間的設(shè)計(jì)，可編程控制器和機(jī)械手的設(shè)計(jì)完畢，機(jī)械手的模型已設(shè)計(jì)完畢，其功能基本達(dá)到要求。整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性好，而且只要修改控制程序，就可以讓機(jī)械手作出不同的動(dòng)作，控制的柔性很好。系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)過程也是對(duì)學(xué)習(xí)的總結(jié)過程，更是進(jìn)一步學(xué)習(xí)與探索的過程。在這個(gè)過程中，我對(duì)利用可編程控制器進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)有了深刻的認(rèn)識(shí)，對(duì)機(jī)械手的工作原理有了進(jìn)一步的掌握，對(duì)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)有了切身的認(rèn)識(shí)和深刻的體會(huì)，并在學(xué)習(xí)和實(shí)踐過程中增長(zhǎng)了