【正文】 圖 ： 圖 PLC控制操作面板示意圖 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 4 驅(qū)動元件和控制裝置的選擇 根據(jù)控制要求（圖 ）機(jī)械手所有動作均采用電液控制，液壓驅(qū)動，它的上升 /下降和左旋轉(zhuǎn) /右旋轉(zhuǎn)，均采用雙線圈三位電磁閥推動液壓缸完成。手動方式時，有“單步操作”與“返回原位”兩種情況。在工作中若按一下停止按鈕，則機(jī)械手停止工作。 單周期操作：機(jī)械手從原點(diǎn)開始，按下啟動按鈕，機(jī)械手自動完成一個周期的動作后停止。例如：當(dāng)選擇上／下運(yùn)動時，按下啟動按鈕，機(jī)械上升；按下停止按鈕，機(jī)械手下降。機(jī)械手的運(yùn)動周期如圖 。夾緊、放松則是有單線圈二位電磁閥控制氣缸運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)，線圈通電時執(zhí)行加緊動作，斷電時執(zhí)行放松動作。其上升、下降和左旋轉(zhuǎn)、右旋轉(zhuǎn)的執(zhí)行，分別有雙線圈 二位電磁閥控制氣缸的運(yùn)動完成。其上升、下降和左旋轉(zhuǎn)、右旋轉(zhuǎn)的執(zhí)行，分別有雙線圈二位電磁閥控制氣缸的運(yùn)動完成。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物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手。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。運(yùn)動機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動 作，改變被抓持物件的位置和姿勢。 關(guān)鍵詞 ： 機(jī)械手，西門子，梯形圖 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 目 錄 摘 要 ..................................................................... II 1 機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu) .......................................................... 2 ...................................................... 2 2 機(jī)械手的工作過程 .......................................................... 4 4 驅(qū)動元件和控制裝置的選擇 .................................................. 7 5 機(jī)械手 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 ................................................... 8 機(jī)械手 PLC輸入 /輸出設(shè)備的確定 ......................................... 8 選擇 PLC 機(jī)型 .......................................................... 9 CPU226的簡單介紹 .................................................... 10 6 機(jī)械手梯形圖的設(shè)計 ....................................................... 12 通用部分梯形圖設(shè)計 ................................................... 12 機(jī)械手整體程序結(jié)構(gòu) ................................................... 14 “ 自動”狀態(tài)梯形圖 .................................................... 15 PLC控制梯形 ............................................... 17 程 序 ................................................................. 22 7 系統(tǒng)調(diào)試 ................................................................. 24 8 結(jié) 論 ................................................................ 25 參 考 資 料 ................................................................ 27 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 1 機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu) 機(jī)械手的簡單介紹 能模仿人手臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動操作裝置。 可編程序控制器簡介 * PLC組成：中央處理單元（ CPU）、存儲器、輸入 /輸出單元（ I/O 單元）、電源、編程器等； * PLC分類：按照結(jié)構(gòu)形成分為整體式和模塊式；按照輸入 /輸出（ I/O）點(diǎn)數(shù)分為小、中和大型； * PLC特點(diǎn)：可靠性高，通用性強(qiáng)，編程簡單（常用編程語言有梯形圖、語句表、邏輯符號圖、順序功能圖和高級語言等），體積小，安裝維 護(hù)簡便等； * PLC工作方式： PLC是采用循環(huán)掃描的工作方式，即每一次狀態(tài)變化需一個掃描周期。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計 題目 機(jī)械手的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 系別 機(jī)電工程系 專業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 班級 機(jī)班 姓名 學(xué)號 0432 指導(dǎo)教師 日期 29 月 I 設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目 機(jī)械手的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)計要求： 機(jī)械手在工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，如圖 1 所示，是應(yīng)用于自動生產(chǎn)線的搬物轉(zhuǎn)位機(jī)械手，系統(tǒng)啟動運(yùn)行后，可將傳送帶 A上的物體逐個搬送到傳送帶 B上。 PLC 循環(huán)掃描時間一般為幾毫秒至幾十毫秒。它可代替人的繁重勞動以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，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。運(yùn)動機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動方式，稱為機(jī)械手的自由度。一般專用機(jī)械手有 2～ 3 個自由度。 機(jī)械手的控制 機(jī)械手電氣控制系統(tǒng)，除了有多工步特點(diǎn)之外，還要求有連續(xù)控制和手動控制等操作方式。如果某電磁閥線圈通電，就一直保持現(xiàn)有的機(jī)械動作，直到相對的線圈通電為止。例如，當(dāng)下降電磁閥通電，機(jī)械手下降，若下降電磁閥斷電，機(jī)械手停止下降，但保持現(xiàn)有的動作狀態(tài)。并且要求，只有當(dāng)右工作臺上無工件時才能允許機(jī)械手在右邊下降。 3) 機(jī)械手操作方式 機(jī)械手的操作方式分為手動操作方式和自動操作方式。當(dāng)選擇左／右運(yùn)動時，按下啟動按鈕，機(jī)械手左移；按下停止按鈕，機(jī)械手右移。在工作中若按一下停止按鈕，則機(jī)械手動作停止。重新啟動時，必須用手動操作將機(jī)械手移回到原點(diǎn)，然后按下啟動按鈕，機(jī)械手又開始重新連續(xù)工作?！皢尾讲僮鳌鼻闆r下，用各按鈕來接通或斷開各負(fù)載；“返回原位”情況下，按下返回原位按鈕，機(jī)械手自動回到原位狀態(tài)。當(dāng)某個電磁發(fā)線圈通電就一直保持當(dāng)前狀態(tài)，直到相 反的線圈通電為止。故可選擇合適 的 PLC機(jī)型： 圖 PLC輸入 /輸出分配 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 表 機(jī)械手 PLC I/O 設(shè)備及 I/O 點(diǎn)編號的分 輸入設(shè)備 輸入點(diǎn)編號 輸入設(shè)備 輸入點(diǎn)編號 下限位開關(guān) 手動操作按鈕 上升 上限位開關(guān) 左旋 右限位開關(guān) 松開 左限位開關(guān) 下降 運(yùn)行方式選擇開關(guān) 單步操作 右旋 單周期操作 下降電磁閥 連續(xù)操作 夾緊電磁閥 返回原位按鈕 上升電磁閥 返回操作 原位顯示 啟動按鈕 右旋電磁閥 停止按鈕 左旋電磁閥 根據(jù)控制要求分析，此系統(tǒng)為開關(guān)量順序控制系統(tǒng)。機(jī)械手從原點(diǎn)開始工作，需要有 1 個原點(diǎn)指示燈，也要占一個輸出點(diǎn)。該系統(tǒng) 集成24輸入 /16輸出共 40個數(shù)字量 I/O 點(diǎn)。 2個 RS485 通訊 /編程口，具有 PPI 通訊協(xié)議、 MPI 通 訊協(xié)議和自由方式通訊能力。集成 24 輸入 /16 輸出共 40 個數(shù)字量 I/O 點(diǎn)。 2 個 RS485通訊 /編程口，具有 PPI 通訊協(xié)議、 MPI通訊協(xié) 議和自由方式通訊能力。 CPU226 的簡單介紹 描述 CPU 226 DC/DC/DC CPU 226 AC/DC/繼電器 物理特性 尺寸 (W X H X D) 196 x 80 x 62 mm 196 x 80 x 62 mm 重量 550 g 660 g 功耗 11 W 17 W 存儲器特性 程序存儲器 在線程序編輯時 16384 bytes 24576 bytes 非在線程序編輯時 24576 bytes 10240 bytes 數(shù)據(jù)存儲器 10240 bytes 100小時 /典型值 裝備 (超級電容 ) 100 小時 /典型值 200天 /典型值 (可選電池 ) 200 天 /典型值 I/O特性 本機(jī)數(shù)字量輸入 24 輸入 24 輸入 本機(jī)數(shù)字量輸出 16 輸出 16 輸出 本機(jī)模擬量輸入 無 無 本機(jī)模擬量輸出 無 無 數(shù)字 I/O映 象區(qū) 256 (128輸入 /128輸出 ) 256 (128輸入 /128輸出 ) 模擬 I/O映 象區(qū) 64(32輸入 /32輸出 ) 64(32輸入 /32輸出 ) 允許最大的擴(kuò)展 I/O模塊 7 個模塊 7個模塊 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 11 允許最大的智能模塊 7 個模塊 7個模塊 脈沖捕捉輸入 24 高速計數(shù)器 24 總數(shù) 6 個 6個 單相計數(shù)器 6，每個 30KHz 6，每個 30KHz 兩相計數(shù)器 4，每個 20KHz 4，每個 20KHz 脈沖輸出 2 個 20KHz(僅限于 DC 輸出 ) 2個 20KHz(僅限于 DC 輸出 ) 延時 (最大 ) 斷開到接通 2μs(, ) ， 15μs( 其它 ) 接通到斷開 10μs(, ) ，130μs( 其它 ) 切換 10ms 脈沖頻率 (最大 ) 20KHz( ) 1Hz 機(jī)械壽命周期 10,000,000(無負(fù)載 ) 觸點(diǎn)壽命 100,000(額定負(fù)載 ) 同時接通的輸出 55176。C 時，所有的輸出 (垂直安裝 ) 兩個輸出并聯(lián) 是，僅輸出同組時 否 電