【正文】 化，自動(dòng)化已成為突出的主題。 機(jī)械手是能夠模仿人體上肢的部分功能，可以對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)控制使其按照預(yù)定要求輸送制品或操持工具進(jìn)行生產(chǎn)操作的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備 。 6 三、 PLC 及其應(yīng)用 7 （一） PLC 概念 （三） PLC 的工作原理及特點(diǎn) 15 五、設(shè)計(jì) 內(nèi)容 25 七、機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì) 26 八、設(shè)計(jì)總結(jié) 24 致謝辭 專(zhuān)用機(jī)床是大批量生產(chǎn)自動(dòng)化的有效的辦法；控制機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等自動(dòng)化機(jī)械是有效地解決多品種小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的重要辦法。他的特點(diǎn)是可以通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。該裝置涵蓋了可編程控制技術(shù)，位置控制技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)等，是機(jī)電一體化的典型代表儀器之一。在我國(guó)近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定的效果， 機(jī)械手是一種能自動(dòng)控制并可從新編程以變動(dòng)的多功能機(jī)器，他有多個(gè)自由度，可以搬運(yùn)物體以完成在不同環(huán)境中的工作。 機(jī)械手是由 PLC輸出三路脈沖，分別驅(qū)動(dòng)橫軸、豎軸變頻器，控制機(jī)械手橫軸和豎軸的精確定位，微動(dòng)開(kāi)關(guān)將位置信號(hào)傳給 PLC 主機(jī)；位置信號(hào)由接近開(kāi)關(guān)反饋給 PLC主機(jī)，通過(guò)交流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)控制機(jī)械手手爪的張合，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手精確運(yùn)動(dòng)的功能。 自上世紀(jì)六十年代，機(jī)械手被實(shí)現(xiàn)為一種產(chǎn)品后，對(duì)它的開(kāi)發(fā)應(yīng)用也在不斷發(fā)展，最典型的發(fā)展是生產(chǎn)者將此產(chǎn)品大量應(yīng)用于衛(wèi)生行業(yè)（全自動(dòng)生化分析儀），從而實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)生檢驗(yàn)中急需短時(shí)間、大量樣品數(shù)據(jù)的要求，但在衛(wèi)生領(lǐng)域的機(jī)械手因采用樣品品單一酶試劑顯色法，且采用濾光片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，造成試劑價(jià)格昂貴，限制了產(chǎn)品市場(chǎng)的發(fā)展。 通過(guò)了解上述兩類(lèi)產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)我們不難看出，機(jī)械手具有微升級(jí)試劑消耗，不受模板束 縛，分析中不同檢測(cè)項(xiàng)目可穿插完成，可完成研發(fā)性波長(zhǎng)掃描優(yōu)化檢測(cè)條件，用戶(hù)可自行設(shè)計(jì)新的檢測(cè)項(xiàng)目，體積小，甚至可做現(xiàn)場(chǎng)快速分析等特點(diǎn)。正如一句廣告語(yǔ)所講 的“沒(méi)有最好，只有更好” 。 隨著工業(yè)機(jī)械化和自動(dòng)化的發(fā)展以及氣動(dòng)技術(shù)自身的一些優(yōu)點(diǎn)，氣動(dòng)機(jī)械手已經(jīng)廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)自動(dòng)化的各個(gè)行業(yè)。 20世紀(jì)70 年代，液壓與氣動(dòng)元件的產(chǎn)值比約為 9:1，而 30 多年后的今天，在工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)的歐美、日本等國(guó)家，該比例已達(dá)到 6:4，甚至接近 5:5。 （二）機(jī)械手的應(yīng)用 由于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)使用安全、可靠，可以在高溫、震動(dòng)、易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射 等惡劣環(huán)境下工作”’。車(chē)身在每個(gè)工序的移動(dòng)；車(chē)身外殼被真空吸盤(pán)吸起和放下，在指定工位的夾緊和定位；點(diǎn)焊機(jī)焊頭的快速接近、減速軟著陸后的變壓控制點(diǎn)焊，都采用了各種特殊功能的氣動(dòng) 機(jī)械手。 江蘇城市 職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 8 氣動(dòng)機(jī)械手用于對(duì)食品行業(yè)的粉狀、粒狀、塊狀物料的自動(dòng)計(jì)量包裝；用于煙草工業(yè)的自動(dòng)卷煙和自動(dòng)包裝等許多工 序。 （ 三）機(jī)械手分類(lèi) 機(jī)械手一般分為三類(lèi)。 第二類(lèi)是需要人工操作的，稱(chēng)為操作機(jī)。 本項(xiàng)目要求設(shè)計(jì)的機(jī)械手模型可歸為第一類(lèi)，即通用機(jī)械手。但由于 PC容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)（ Personal Computer）混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用 PLC 作為可編程序控制器的縮寫(xiě)。 （ 二） PLC的組成 PLC 的構(gòu)成： PLC 的類(lèi)型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異，通常由主機(jī)、輸入 /輸出接口、電源擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。 I/O 模塊 PLC 與電氣回路的接口，是通過(guò)輸入輸出部分（ I/O）完成的。 內(nèi)存 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。電源輸入類(lèi)型有：交流電源（ 220VAC 或 110VAC），直流電源（常 用的為 24VAC）。 ii) 人機(jī)界面：最簡(jiǎn)單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來(lái)越廣泛，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面也非常普及。 PLC 具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使 PLC與 PLC 之間、 PLC 與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。首先 ,網(wǎng)絡(luò)必須是開(kāi)放的，以方便不同設(shè)備的集成及未來(lái)系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)展；其次，針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)層次的傳輸性能要求，選擇網(wǎng)絡(luò)的形式，這必須在較深入地了解該網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議和機(jī)制的前提下進(jìn)行；再 次，綜合考慮系統(tǒng)成本、設(shè)備兼容性、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適用性等具體問(wèn)題，確定不同層次所使用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。在每次掃描過(guò)程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。 編程方便，易于使用。 江蘇城市 職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 12 （四） PLC的應(yīng)用 初期的 PLC 主要在以開(kāi)關(guān)量居多的電氣順序控制系統(tǒng)中使用，但在20 世紀(jì) 90年 代后， PLC 也被廣泛地在流程工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中使用，一直到現(xiàn)在的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)， PLC 更是其中的主角，起應(yīng)用面越來(lái)越廣 .目前，世界上有 200 多廠家生產(chǎn) 300 多品種 PLC 產(chǎn)品，應(yīng)用在汽車(chē)、糧食加工、化學(xué) /制藥、金屬 /礦山、紙漿 /造紙等行業(yè)。 流程工業(yè)自動(dòng)化。 (2)分配輸入、輸出設(shè)備 ,即確定哪些外圍設(shè)備是送信號(hào)給 PLC 的 ,哪些外圍設(shè)備是接收來(lái)自 PLC 的信號(hào)的 ,同時(shí)還要將 PLC的輸入、輸出點(diǎn)與之一一對(duì)應(yīng) ,對(duì) I/O進(jìn)行分配。 （ 一）方案分析 整個(gè)系統(tǒng)由操控面板來(lái)完成整個(gè)機(jī)械手的的操作，為了提高抗干擾強(qiáng)度，工件通過(guò)光電開(kāi)光進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)系統(tǒng)控制要求及經(jīng)濟(jì)情況，本文選用S7200 CPU226 型 PLC 作為機(jī)械手的核心控制元件 。這樣方案一就以失敗告終。 江蘇城市 職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 23 七、機(jī)械手未來(lái)發(fā)展方向 重復(fù)精度化 ： 精度是指機(jī)器人、機(jī)械手到達(dá)指定點(diǎn)的精確程度，它與驅(qū)動(dòng)器的分辨率以及反饋裝置有關(guān)。隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，以及氣動(dòng)伺服技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室和氣動(dòng)伺服定位系統(tǒng)的成套化。它集成電接口和帶電纜及氣管的導(dǎo)向系統(tǒng)裝置，使機(jī)械手運(yùn)動(dòng)自如。 無(wú)給油化： 為了適應(yīng)食品、醫(yī)藥、生物工程、電子、紡織、精密儀器等行業(yè)的無(wú)污染要求，不加潤(rùn)滑脂的不供油潤(rùn)滑元件已經(jīng)問(wèn)世。氣動(dòng)機(jī)械手、氣動(dòng)控制越來(lái)越離不開(kāi) PLC，而閥島技術(shù)的發(fā)展，又使 PLC 在氣動(dòng)機(jī)械手、氣動(dòng)控制中變得更加得心應(yīng)手。 江蘇城市 職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 25 八、設(shè)計(jì)總結(jié) 通過(guò)這次機(jī)械手設(shè)計(jì)讓我知道了現(xiàn)代企業(yè)在完成自動(dòng)化控制中離不開(kāi) PLC的控制，它可以使企業(yè)在生產(chǎn)的同時(shí)減少勞動(dòng)力和生產(chǎn)成本。于是，幾多往事歷歷在目，一絲傷感輕輕劃過(guò)，無(wú)限感動(dòng)激蕩心頭。即便是放暑假，老師仍然多次通過(guò)電話督促、指導(dǎo)論文的寫(xiě)作，其嚴(yán)謹(jǐn)和負(fù)