【正文】 手的功能是將工件從 A 處移送到 B處。控制要求為： 氣動(dòng)機(jī)械手的升降和左右移行分別由不同的雙線 圈電磁閥來實(shí)現(xiàn)，電磁閥線圈失電時(shí)能保持原來的狀態(tài)，必須驅(qū)動(dòng)反向的線圈才能反向運(yùn)動(dòng)； 上升、下降的電磁閥線圈分別為 YV YV1；右行、左行的電磁閥線圈為 YVYV4； 機(jī)械手的夾鉗由單線圈電磁閥 YV5 來實(shí)現(xiàn)，線圈通電時(shí)夾緊工件，線圈斷電時(shí)松開工件； 機(jī)械手的夾鉗的松開、夾緊通過延時(shí) 實(shí)現(xiàn)； 機(jī)械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程開關(guān) SQ SQ SQ SQ4 來實(shí)現(xiàn)； 5 機(jī)械手的操作面板如圖 2 所示。機(jī)械手能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、回原位、單步、單周期和連續(xù)等五種工 作方式。 手動(dòng)工作方式時(shí)，用各按鈕的點(diǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)作； 回原位工作方式時(shí)，按下“回原位”按鈕，則機(jī)械手自動(dòng)返回原位； 單步工作方式時(shí)，每按下一次啟動(dòng)安鈕，機(jī)械手向前執(zhí)行一步； 單周期工作方式時(shí)，每按下一次啟動(dòng)安鈕，機(jī)械手只運(yùn)行一個(gè)周期； 連續(xù)工作方式時(shí)，機(jī)械手在原位，只要按下啟動(dòng)安鈕，機(jī)械手就會(huì)連續(xù)循環(huán)工作，直到按下停止安鈕； 傳送工件時(shí)，機(jī)械手必須升到最高點(diǎn)才能左右移動(dòng)，以防止機(jī)械手在較低位置運(yùn)行時(shí)碰到其他工件； 出現(xiàn)緊急情況，按下緊急停車按鈕時(shí)，機(jī)械手停止所有的操作。 6 三 PLC 及機(jī)械手的選擇和論證 PLC PLC 簡介 可編程控制器 （簡稱 PLC）： 是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算 ,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程 。 PLC 具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等特點(diǎn)。可以預(yù)料：在工業(yè)控制領(lǐng)域中， PLC 控制技術(shù)的應(yīng)用必將形成世界潮流 。 PLC 的結(jié)構(gòu)及基本配置 一般講， PLC 分為箱體式和模塊式兩種。但它們的組成是相同的，對箱體式 PLC，有一塊 CPU 板、 I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，當(dāng)然按 CPU 性能分成若干型號(hào)，并按 I/O 點(diǎn)數(shù)又有若干規(guī)格。對模塊式 PLC，有 CPU 模塊、 I/O 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/O 能力可按用戶需要進(jìn)行擴(kuò)展與組合。 CPU： PLC 中的 CPU 是 PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺(tái) PLC 至少有一個(gè) CPU。與通用計(jì)算機(jī)一樣，主要由運(yùn)算器、控制器、 存儲(chǔ) 器及 實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。它確定了進(jìn)行控制的規(guī)模、工作速度、內(nèi)存容量等。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少的組成單元。 存儲(chǔ)器： 可編程序控制器的存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。 I/O 模塊： PLC 的對外功能，主要是通過各種 I/O 接口模塊與外界聯(lián)系的 。 電源模塊：有些 PLC 中的電源，是與 CPU 模塊合二為一的，有些是分開的，其主要用途是為 PLC 各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供 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。 PLC 的外部設(shè)備 ： 外部設(shè)備是 PLC 系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類 1. 編程設(shè)備 2. 監(jiān)控設(shè)備 3. 存儲(chǔ)設(shè)備 . 4. 輸入輸出設(shè)備 . 7 PLC 選擇及論證 考慮到機(jī)械手工作的穩(wěn)定性、可靠性以及各種控制元器件連接的靈活性和方便性，采用 PLC 作為核心控制器，各控制對象都必須在 PLC 的統(tǒng)一控制下協(xié)同工作 ，同時(shí)考慮到工作流程和造價(jià)。所以我們 采用日本三菱公司的 FX2N32MR 型 PLC(16 點(diǎn)輸入、 16 點(diǎn)輸出 )。 三菱 FX2N 系列可編程控制器是小型化，高速度，高性能的產(chǎn)品，是 FX 系列中最高檔次的超小型程序裝置。性能規(guī)格： FX2N 性能規(guī)格運(yùn)轉(zhuǎn)控制方法 通過儲(chǔ)存的程序周期運(yùn)轉(zhuǎn) I/O 控制方法 批次處理方法（當(dāng)執(zhí)行 END 指令時(shí)） I/O 指令可以刷新運(yùn)轉(zhuǎn)處理時(shí)間 基本指令： 應(yīng)用指令： 至幾百 微秒 ， 指令編程語言 邏輯梯形圖和指令清單 使用步進(jìn)梯形圖能生成 SFC 類型程序程式容量 8000 步內(nèi)置 。 機(jī)械手 機(jī)械手簡介 mechanical hand 也被稱為自動(dòng)手， auto hand 能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于 機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。 機(jī)械手簡述 :機(jī)械手的形式是多種多樣的，有的較為簡單，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)和輔助裝置組成。 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。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。 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 8 用可編程控制器、微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。 機(jī)械手選擇 由于機(jī)械手是 在 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。 并且根據(jù)要求，我們設(shè)計(jì)的是氣動(dòng)機(jī)械式。 9 四 硬件電 路設(shè)計(jì)及描述 操作方式 設(shè)備的操作方式一般可分為手動(dòng)和自動(dòng)兩大類，手動(dòng)操作方式主要用于設(shè)備的調(diào)整，自動(dòng)操作方式用于設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行。 手動(dòng)操作方式 手動(dòng)操作：用單個(gè)按鈕接通或斷開各自對應(yīng)的負(fù)載。 回原點(diǎn)：按下回原點(diǎn)按鈕，使設(shè)備自動(dòng)回歸到原點(diǎn)位置。 自動(dòng)操作方式 單步運(yùn)行：每按一次啟動(dòng)按鈕，設(shè)備前進(jìn)一個(gè)工步。 單周期運(yùn)行：在原點(diǎn)位置時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行一個(gè)周期后停止原位；途中 按下停止按鈕，設(shè)備停止運(yùn)行；再按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，設(shè)備從斷點(diǎn)處繼續(xù)運(yùn)行，直到原位停止。 連續(xù)運(yùn)行：在原點(diǎn)位置按下啟動(dòng)按鈕，設(shè)備按既定工序連續(xù)反復(fù)運(yùn)行。中途按下停止按鈕，設(shè)備運(yùn)行到原位停止。 輸入和輸出點(diǎn)分配表及 I/O 分配接線 表 1 機(jī)械臂 傳送系統(tǒng)輸入和輸出點(diǎn)分配表 名 稱 代號(hào) 輸入 名 稱 代號(hào) 輸入 名 稱 代號(hào) 輸出 啟動(dòng) SB1 X0 左限位 SQ1 X8 單周期 SB13 X16 停止 SB2 X1 右限位 SQ3 X9 回原點(diǎn) 啟動(dòng) SB14 X17 上升 SB3 X2 上限位 SQ2 X10 電磁閥 下降 YV1 Y0 下降 SB4 X3 下限位 SQ4 X11 電磁閥 上升 YV2 Y1 左移 SB5 X4 手動(dòng) SB9 X12 電磁閥 左行 YV3 Y2 右移 SB6 X5 自動(dòng) SB10 X13 電磁閥 右行 YV4 Y3 放松 SB7 X6 回原點(diǎn) SB11 X14 電磁閥 夾緊 YV5 Y4 夾緊 SB8 X7 單步 SB12 X15 10 I/O 分配及接線 圖 I 11 五 軟件電路設(shè)計(jì)及描述 操作系統(tǒng)包括回原點(diǎn)程序，手動(dòng)單步操作程序和自動(dòng)連續(xù)操作程序，如圖 3 所示。 其原理是： 把旋鈕置于回原點(diǎn)， X1