【正文】 臂五個位置的伸縮、手腕 90176。臂部有 3個自由度，即大臂 45176。 PLC 控制器 手指吸瓷磚 面磚豎放 檢測瓷磚系統(tǒng) 小臂對瓷磚分組（五個一組） 瓷磚合格 輸入檢測信號到控制器分析 大臂放下合格瓷磚 打包機完成 封裝和打包至生產(chǎn)線 19 圖 43 機械手的機構(gòu)組成 機械手的動作流程 機械手的動作如圖 44 所示，它是一個水平 /垂直位移和旋轉(zhuǎn)的機械設(shè)備，用來將瓷磚由右工作臺搬到左工作臺。 — 腰關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn) 180176。 — 手腕旋轉(zhuǎn) 90176。 — 大臂旋轉(zhuǎn) 45176。 — 手指吸 盤斷開 — 放下第二塊瓷磚 — 大臂旋轉(zhuǎn) 90176。 — 大臂旋轉(zhuǎn) 45176。 — 手指吸盤斷開 — 放下第三塊瓷磚 — 大臂旋轉(zhuǎn) 90176。 — 手指吸盤吸合 — 手腕旋轉(zhuǎn) 90176。 — 小臂伸出一個位置 — 手腕旋轉(zhuǎn)90176?；氐皆?— 原位 — 手腕旋轉(zhuǎn) 90176。 — 大臂旋轉(zhuǎn) 45176。 — 小臂縮回一個位置 — 腰關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn) 180176。例如，當(dāng)手腕向下旋轉(zhuǎn)電磁閥通電時，手腕旋轉(zhuǎn)，當(dāng)碰到限位開關(guān) SQ2 時停止。 2） 手腕旋轉(zhuǎn) 90176。碰限位開關(guān) SQ3 動作，旋轉(zhuǎn)結(jié)束，機械手腰開始動作。將第一塊瓷磚放入包裝箱 1 中。 9） 重復(fù)步驟 1） —— 5）。同時，向 PLC 發(fā)出信號，小臂收縮一個位置。將第三塊瓷磚放入包裝箱 3中。 17） 重復(fù)步驟 1） —— 5）。同時，向 PLC 發(fā)出信號，小臂收縮一個位置。將第五塊瓷磚放入包裝箱 5 中。 25） 完成五塊瓷磚的包裝，一個工作循環(huán)完畢。 瓷磚通過傳送帶送到機械手，傳送帶為步進(jìn)式控制。傳送帶由電動機 M1 驅(qū)動，機械手腰部的回轉(zhuǎn)運動由氣動閥 Y Y2 控制，大臂的旋轉(zhuǎn)運動由氣動閥 Y Y4 控制，機械手的手指吸合與斷開由氣動閥 Y5控制，小臂的伸縮運動分別有氣動閥 YY Y Y Y10 控制。例如當(dāng)選擇大臂旋轉(zhuǎn)運動時，按下按鈕，機械手大臂旋轉(zhuǎn)。 連續(xù)操作：機械手從原點開始，按一下啟動按鈕，機械手的動作將自動地、連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。在中國市場上，歐洲的代表是西門子公司，日本的代表是三菱和歐姆龍公司，美國的代表是 AB 與 GE公司。 PLC 的硬件組成 PLC 的硬件組成與微型計算機相似， 其主機由 CPU 板、存儲器、輸入／輸出（ I／ O）接口、電源等幾大部分組成；可配備如編程器、圖形顯示器、通信接口等外部設(shè)備 CPU 也稱中央處理器，是由一片或幾片大規(guī)模集成電路芯片組成的，相當(dāng)于人的大腦，是 PLC 的核心部分； CPU 的作用是可通過接口及軟件向系統(tǒng)的各個部分發(fā)出各種命令，同時對被測參數(shù)進(jìn)行巡回檢測、數(shù)據(jù)處理、控制運算、報警處理及邏輯判斷等，實現(xiàn)對整個 PLC 的工作過程進(jìn)行控制；目前大多數(shù)小型 PLC都用 8位或者 16 位單片機作 CPU。特點是：繼電器輸出型： CPU 驅(qū)動繼電器線圈，令觸點吸合，使外部電源通過閉合的觸點驅(qū)動外部負(fù)載，其開路漏電流為零，響應(yīng)時間慢（約 10ms），可帶較大的外部負(fù)載；晶體管輸出型： CPU 通過光耦合使晶體管通斷，以控制外部直流負(fù)載，響應(yīng)時間快（約 ），可帶外部負(fù)載?。豢煽毓栎敵鲂停?CPU 通過光耦合使三端雙向可控硅通斷，以控制外部交流負(fù)載 ,開路漏電流大 ,響應(yīng)時間較快 (約1ms)。 CPU 從第一條指令開始，順序逐條地執(zhí)行用戶程序知道用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令開始新的一輪掃描。 2） 立即輸入方式。因此，控制用的程序估計較短，約在三百步之內(nèi)。 PLC 輸出信號通過中間繼電器控制電磁閥的通斷，從而控制氣流回路來控制機械手的位置動作。 29 圖 51 控制程序流程圖 機械手順序控制梯形圖 30 31 圖 52 程序控制步進(jìn)圖 32 指令表 根據(jù)梯形圖可得控制指令表（如表 52 所示） 步數(shù) 操作數(shù) 操作碼 步數(shù) 操作數(shù) 操作碼 步數(shù) 操作數(shù) 操作碼 1 LD M8002 34 SET S24 74 LDI X5 2 SET S0 36 STL S24 75 OUT Y5 4 STL S0 37 LDI X2 76 AND X5 5 LD X1 38 ANI Y2 77 OUT T7 K10 6 AND X5 39 OUT Y2 80 LD T7 7 AND X2 40 ORI X2 81 SET S29 8 AND X4 41 OUT T3 K10 83 STL S29 9 AND X9 44 LD T3 84 SET Y4 10 SET S20 45 SET S25 85 LDI X000 12 STL S20 46 LDI X3 86 OUT T8 K10 13 SET Y10 47 ANI Y3 89 LD T8 14 SET Y4 48 ORI X3 90 SET S30 15 LD X1 49 OUT T4 K10 92 STL S30 16 SET S21 52 LD T4 93 LDI X6 17 LDI X0 53 SET S26 94 OUT Y6 18 OUT Y1 54 LDI X2 95 OUT T9 K10 19 OR X0 55 ANI Y2 96 LD T9 20 OUT T0 K10 56 OUT Y2 97 SET S31 23 SET S22 57 ORI X2 100 STL S31 24 SET Y4 58 OUT T5 K10 101 SET Y4 25 LDI X0 61 LD T5 102 LDI X000 26 OUT T1 K10 62 SET S27 103 OUT T10 K10 27 LD T1 64 STL S27 106 LD T10 28 SET S23 65 SET Y4 107 SET S32 29 LD X0 66 LDI X000 109 STL S32 30 OUT Y1 67 OUT T6 K10 110 LDI X7 31 OR X0 70 LD T6 111 OUT Y7 32 OUT T2 K10 71 SET S28 112 LD X7 33 33 LD T2 73 STL S28 113 OUT T11 K10 114 LD T11 135 STL S35 155 LDI X0 115 SET S33 136 SET Y4 156 OUT Y1 117 STL S33 137 LDI X000 157 OR X0 118 SET Y4 138 OUT T14 K10 158 OUT T16 K10 119 LDI X000 141 LD T14 161 SET S38 120 OUT T12 K10 142 SET S34 163 STL S38 123 SET S34 144 STL S34 164 LDI X3 125 STL S34 145 LDI X9 165 ANI Y3 126 LDI X8 146 OUT Y9 166 OUT Y3 127 OUT Y8 147 LD X9 167 ORI X3 128 LD X8 148 OUT T15 K10 168 OUT T17 K10 129 OUT T13 K10 151 LD T15 171 SET S39 132 LD T13 152 SET S37 172 RST X13 133 SET S35 154 STL S37 173 OUT T18 K10 176 LD T18 177 AND X11 178 SET S20 179 AND X10 180 SET S0 181 END 34 6 典型電路 主電路設(shè)計 主電路電磁閥、接觸器、自動空氣開關(guān)和熱繼電器控制，電路圖如圖 61。三位五通閥可以使手臂回轉(zhuǎn)實現(xiàn)多點定位。其回路圖如圖 63所示： 圖 63 氣壓控制機械手回路圖 36 7 元器件的選擇 PLC 的選擇 近年來 , PLC 生產(chǎn)廠商不斷推出功能更強的小型 PLC, 更新?lián)Q代的周期越來越短。這樣的產(chǎn)品體積小巧、成本低、安裝方便。 根據(jù)設(shè)計的系統(tǒng)控制時序圖，整個系統(tǒng)有 16個開關(guān)量輸出， 13 個開關(guān)量輸入。它不帶擴展就能滿足壓坯機 10路輸出和 15個輸入的要求。隨著元器件水平的提高，這些指 標(biāo)也還在不斷地提高。軟件指標(biāo)的另一部分就是指令的類型，可編程控制器的各種運算功能都是由這種指令的種類和功能所決定的。 選型依據(jù)： 一、根據(jù)管道參數(shù)選擇電磁閥的：通徑規(guī)格 (即 DN)、接口方式 按照現(xiàn)場管道內(nèi)徑尺寸或流量要求來確定通徑 (DN)尺寸。 流體狀態(tài)：大至有氣態(tài)，液態(tài)或混合狀態(tài)，特別是口徑大于 DN25 訂貨時一定要區(qū)分開來。 四、電氣選擇：電壓規(guī)格應(yīng)盡量優(yōu)先選用 AC220V、 DC24 較為方便。 六、根據(jù)環(huán)境要求選擇輔助功能：防爆、止回、手動、防水霧、水淋、潛水 。 電磁閥線圈通電要求 根據(jù)表 73 及各動作中機械的狀態(tài)，便可自行列出各動作中對 YV1YV8 線圈的通電要求。即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作頻率、使用壽命、和對惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力也優(yōu)于一般機械式行程開關(guān)。大多數(shù)接近開關(guān)是指開關(guān)剛好動作時感辨頭與檢測體之間的距離。 2）重復(fù)精度：下連續(xù)進(jìn)行 10 次實驗，取其中最大或最小值與 10 次試驗的平均值之差作為接近開關(guān)的重復(fù)精度。 4）復(fù)位行程：開關(guān)從“動作”到“復(fù)位”的位移距離。接近開關(guān)在整個機械手運動的控制過程中一共用到 8個，其中三個旋轉(zhuǎn)控制的，五個小臂控制的，編號分別為 SQ SQ SQ3； SQ SQ SQ6； SQ SQ8。 由于斷路器具 有很好的保護(hù)作用，故在電氣設(shè)計的應(yīng)用中越來越多。各種電磁閥及各類電器元件根據(jù)各自的作用，都有一定的裝配位置，例如拖動電動機與各種執(zhí)行元件 (電磁鐵、電磁閥、電磁離合器、電磁吸盤等 )以及各種檢測元件 (限位開關(guān)、傳感器、溫度、壓力、速度繼 電器等 )必須安裝在生產(chǎn)機械的相應(yīng)部分 .各種控制電器 ,保護(hù)器 (熔斷器 ,電流、電壓保護(hù)繼電器 )電腦感可以安放在單獨的電器箱內(nèi) ,而各種控制按鈕、控制開關(guān)、各種指示燈、指示儀表、需經(jīng)常調(diào)節(jié)的電位器等則必須安裝在控制臺面板上 .由于各種電器元件安裝位置不同 ,在構(gòu)成一個完整的自動控制系統(tǒng)時 ,必須劃分組件 ,同時要解決組件之間 ,電氣箱之間以及電氣箱與被控制裝置之間的連線問題 . 劃分組件的原則是 : 1) 功能類似的元件組合在一起 .例如用語操作的各類按鈕、開關(guān)、鍵盤、指示檢測、調(diào)節(jié)等元件集中為控制面板組件 。高能耗、勞動密集和低附加值一直是制約我國陶瓷工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題，為了讓我國陶瓷生產(chǎn)企業(yè)走出困境，節(jié)約能耗、生產(chǎn)自動化和經(jīng)營集約化是行之有效的途徑。達(dá)到用所學(xué)知識應(yīng)用于陶瓷行業(yè)，服務(wù)社會的目的。那么對于生產(chǎn)廠家而言，怎樣使用最小的成本生產(chǎn)出最有市場價值的產(chǎn)品無疑是設(shè)計過程中非常重要的問題。 目標(biāo)成本 單位產(chǎn)品目標(biāo)成本＝預(yù)測價格（１－稅率－目標(biāo)利潤率） 此處稅率＝ 8％，目標(biāo)利潤率＝ 50％ 初步計算成本 根據(jù)本設(shè)計的系統(tǒng)所需的材料費用、工資、折舊等消耗，定價參考目前市場價格，得出了成本概算見表 1 表 1： 機械手 位置控制系統(tǒng)成本概算表 序號 項目 金額 備注 1 原材料 單位產(chǎn)品 \各種元器件 2 PLC 歐姆龍 CQM、 CPM 以及軟件 3 固定費用 資產(chǎn)折舊 ,企業(yè)管理 ,銷售費用 ,設(shè)備維修費用 總計 經(jīng)濟分析及市場前景預(yù)算 一個好的應(yīng)用方案，不僅要看技術(shù)含量，還要看它是否實用，性價比是否適當(dāng)。 本設(shè)計對 機械手 位置控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計研究。 44 10 經(jīng)濟分析 每一種新產(chǎn)品的設(shè)計和開發(fā)，大部分是基于該產(chǎn)品能帶來更大的收益。 本設(shè)計先介紹了瓷磚的特點、品種、和發(fā)展趨勢及在建筑陶瓷行業(yè)中的意義。各類控制電源、整流、濾波元件集中為電源組件等等。在選用時主要從保護(hù)特性要求、分段能力、電網(wǎng)電壓類型、電壓等級、長期工作負(fù)載的平均電流、操作頻繁程度等幾方面去確定它的型號。其選用依據(jù)是電源種類、電壓等級、觸頭數(shù)量以及斷流容量。接近開關(guān)型號為 LJ124 型，供電電壓為24V，最大輸出電流為 100mA，動作距離約為 。操作頻率的大小與接近開關(guān)信 號發(fā)生機構(gòu)的原理及出口元件的種類有關(guān)。接近開關(guān)說明書中規(guī)定的是動作距離的標(biāo)準(zhǔn)值，在常溫和額定電壓下，開關(guān)的實際動作值不應(yīng)小于其標(biāo)準(zhǔn)值，也不能大雨標(biāo)準(zhǔn)值的 20%。原則上講，接近開關(guān)可以根據(jù)任何一種物理變換為電量的原理作為辯識機構(gòu)，如電、磁、光、聲及超聲波等。接近開關(guān)是通過其感辯頭與被測物體間介質(zhì)能量的變化來取得信號的。 露天安裝或粉塵多場合應(yīng)選用防水，防塵品種 (防護(hù)等級在 IP54 以上 )。 要是開啟的時間短或開和關(guān)的時間不多時，則選常閉型。 三、根據(jù)壓力參數(shù)選擇電磁