【正文】 PLC與工業(yè)控制計算機（IPC）和集散控制系統(tǒng)（DCS）的比較及選型計算機是為了滿足快速大量數(shù)據(jù)處理要求的設備。簡單的機械手可以沒有手腕。，單調重復易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動。一般專用 機械手有2~3個自由度。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。由于自動化可以節(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、實用性強、硬件配套齊全、編程方法簡單易學，因此工業(yè)領域中廣泛應用PLC。非常感謝在本次設計中曾給予我耐心指導 和親切關懷的老師以及幫助過我的同學，正是由于他們的幫助和鼓勵才使我能夠在畢 業(yè)設計過程中克服種種困難，最終順利完成論文，他們的學識和為人也深深地影響著 我，在此，請允許我再次向曾經給予我多次指導的導師表示最忠誠的敬意！–30–參 考 文 獻[1]：機械工業(yè)出版社，1994[2]－：中國鐵道出版社,1985[3]：機械工業(yè)出版社，1992[4]：北京理工大學出版社，1988[5]：中南工業(yè)大學出版社，1988[6]：機械工業(yè)出版社，1991[7]：機械工業(yè)出版社，1978[8]：天津人民出版社，1980[9]：機械工業(yè)出版社，2005[10]孫恒 陳作模 ：高等教育出版社，2006[11]：機械工業(yè)出版社，1995[12]：電子工業(yè)出版社，1995[13]：機械工業(yè)出版社，2007第五篇：基于plc機械手控制系統(tǒng)的設計基于plc機械手控制系統(tǒng)的工程設計 課題背景及研究意義機械手是工業(yè)自動化領域中經常遇到的一種控制對象。經過以上分析計算，液壓缸的驅動力為：所以當液壓缸向上驅動時 當液壓缸向下驅動時3．10．4 手臂升降液壓缸參數(shù)計算 經過上面計算，確定了液壓缸的驅動力 F 驅，因此選擇液壓缸的工作壓力 P=1MPa,為 了滿足要求，此時取 F 驅= 進行計算。（1）液壓缸內徑計算驅= 4102N，因此選擇液壓缸的工作壓力當油進入無桿腔： 當油進入有桿腔： 所以式中 F 驅—— 手臂伸縮液壓缸驅動力（N）D ——液壓缸內徑（mm）d——活塞桿直徑（mm）η——液壓缸機械效率，在工程機械中用耐油橡膠可取η= P1——液壓缸的工作壓力（MPa）帶入數(shù)據(jù)得： 根據(jù)液壓缸內徑系列（JB82666）,選取液壓缸的內徑為：D=80mm（2）活塞桿直徑計算 活塞桿的尺寸要滿足活塞（或液壓缸）運動的要求和強度的要求，對于桿長 l 大于 直徑 15 倍（l15d）的活塞桿，還必須具有足夠的穩(wěn)定性。F 慣——啟動或制動時，活塞桿所受平均慣性力。（2）雙層液壓缸空心活塞桿單桿導向機構 其特點是工作液壓缸容積小、運動速度快、外形整齊、活塞桿直徑大、增加 手臂剛性。t 啟——啟動過程中所需時間，一般取 ~。（3）具有兩個自由度的回轉缸驅動腕部結構 它使腕部具有繞垂直和水平軸轉動的兩個自由度。機械手能否準確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅取 決于機械手的定位精度（由臂部和腕部等運動部件來決定），而且也與機械手夾持誤 差大小有關，特別是在多品種的中、小批量生產中，為了適應工件尺寸在一定范圍內 的變化，一定要進行機械手的夾持誤差分析。3．7．3 夾緊力與驅動力的計算 手指加在工件上的夾緊力，是設計手部的主要依據(jù)，必須以其大小，方向與作用 點進行分析、計算。~180176。然而利用機械手實現(xiàn)生產合 理化的要求，今后還會持續(xù)增長，只要技術方面和價格方面存在的問題獲得解決，機 械手的應用必將飛躍發(fā)展。為使機械手有“眼睛”去處理方位變化的工件和分辨形狀不同的零件，它由視覺 傳感器輸入三個視圖方向的視覺信息，通過計算機進行圖形分辨，判別是否是所要抓 取的工件。c 沖床有自動上下料沖壓循環(huán)，裝上機械手上下料，可實現(xiàn)沖壓生產自動化。（3）手臂是支撐被抓物體手部、腕部的重要部件，并帶動它們做空間運動，它的主要作用是帶動手指去抓取工件，并按預定要求將其搬運到給定的位置，一般手臂 需要三個給定自由度才能滿足要求，即手臂的伸縮、左右旋轉、升降運動。（3）各主要部件（手部、腕部、臂部）的設計計算。因為理論知識學的不牢固，在設計遇到了不少問題，通過理論與實際的結合，進一步提高觀察、分析和解決問題的實際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠主動適應社會主義現(xiàn)代化建設需要的高素質的復合型人才。當系統(tǒng)處于單周期工作狀態(tài)時，、進而開始程序執(zhí)行，其常閉觸點閉合，當程序執(zhí)行完一個周期后，以此來實現(xiàn)單周期執(zhí)行。當系統(tǒng)處于手動工作方式和回原點方式時，必須將單步、單周期以及連續(xù)工作方式程序中，除初始步以外的各步對應的存儲器位（~）復位，否則當系統(tǒng)從自動工作方式切換到手動工作方式，然后又返回自動工作方式時，可能會出現(xiàn)同時有兩個活動部的異常情況，引起錯誤的動作。單周期運行：在原點位置時，按下啟動按鈕設備自動運行一個周期后停止原位；途中按下停止按鈕，設備停止運行；再按下啟動按鈕時，設備從斷點處繼續(xù)運行，直到原位停止。常用機械手傳動系統(tǒng)分機械傳動、液壓傳動、氣壓傳動和電力傳動等幾種形式。PLC 的外部設備：外部設備是PLC系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類 機械手mechanical hand 也被稱為自動手，auto hand能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。與通用計算機一樣，主要由運算器、控制器、存儲器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構成，還有外圍芯片、總線接口及有關電路。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術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械或生產過程。在彩電、冰箱等家用電器產品的裝配生產線上，在半導體芯片、印刷電路等各種電子產品的裝配流水線上，不僅可以看到各種大小不一、形狀不同的氣缸、氣爪，還可以看到許多靈巧的真空吸盤將一般氣爪很難抓起的顯像管、紙箱等物品輕輕地吸住，運送到指定目標位置氣動機械手被廣泛應用于汽車制造業(yè)、半導體及家電行業(yè)、化肥和化工，食品和藥品的包裝、精密儀器和軍事工業(yè)等。可編程控制器是繼電器控制和計算機控制出上開發(fā)的產品，逐漸發(fā)展成以微器處理為核心把自動化技術、計算機技術、通信技術融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。專用機床是大批量生產自動化的有效的辦法；控制機床、數(shù)控機床、加工中心等自動化機械是有效地解決多品種小批量生產自動化的重要辦法。停止時，按下停止按鈕SB2，0001斷開，輔助繼電器1000為OFF，互鎖指令斷開，全部輸出被禁止，但各保持繼電器的狀態(tài)是斷電保護的，機械手停在現(xiàn)行的工步上。在狀態(tài)由HR010轉移至HR000的條件中，增加了保持繼電器的常閉觸點，其作用是：當機械手工作在某一中間工步時，若 PLC斷電或停止運行，機械手停止在中間工步上。由時序圖可作出圖3所示的機械手動作流程圖。機械手的起、停由圖中的起動按鈕SB停止按鈕SB2控制。隨著社會的快速發(fā)展，工業(yè)現(xiàn)場機械手的要求將越來越高，其技術也越來越成熟。4）.用于工業(yè)機器人控制 5）.用于多層分布式控制系統(tǒng)高功能的PLC具有較強的通信聯(lián)通能力，可實現(xiàn)PLC與PLC之間、PLC與遠程I/O之間、PLC與上位機之間的通信。傳統(tǒng)的繼電器控制具有結構簡單、易于掌握、價格便宜等優(yōu)點，在工業(yè)生產中應用甚廣。工作時機械手先伸出手指尋找工件，通過裝在手指內的壓力敏感元件產生觸感作用，然后伸向前方，抓住工件。在國外機械制造業(yè)中，工業(yè)機械手應用較多，發(fā)展較快。它與電子計算機和電視設備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing System)和柔性制造單元FMC(Flexible Manufacturing Cell)中重要一環(huán)。這種機械手也稱第二代機械手。因此，在自動化機床和綜合加工自動生產線上，目前幾乎都設有機械手，以減少人力和更準確地控制生產的節(jié)拍，便于有節(jié)奏地進行生產。目前國內鐵路工廠、機務段等部門，已采用機械手拆裝三通閥、鉤舌、分解制動缸、裝卸軸箱、組裝輪對、清除石棉等，減輕了勞動強度，提高了拆修裝的效率。從這里可看出，裝卸、搬運等工序機械化的迫切性，工業(yè)機械手就是為實現(xiàn)這些工序的自動化而產生的。機械手在鍛造工業(yè)中的應用能進一步發(fā)展鍛造設備的生產能力，改善熱、累等勞動條件。運動機構的升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式，稱為機械手的自由度。第一篇：PLC機械手PLC機械手摘要隨著工業(yè)自動化的普及和發(fā)展，控制器的需求量逐年增大，搬運機械手的應用也逐漸普及，主要在汽車，電子，機械加工、食品、醫(yī)藥等領域的生產流水線或貨物裝卸調運, 可以更好地節(jié)約能源和提高運輸設備或產品的效率，以降低其他搬運方式的限制和不足，滿足現(xiàn)代經濟發(fā)展的要求。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。機械手首先是從美國開始研制的。機械手可在空間抓放物體，動作靈活多樣，適用于可變換生產品種的中、小批量自動化生產，廣泛應用于柔性自動線。近年還研制了一種客車車內噴漆通用機械手，可用以對客車內部進行連續(xù)噴漆，以改善勞動條件，提高噴漆的質量和效率。綜上所述，有效地應用機械手是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢。如尤尼曼特(Unimate)機械手即屬于這種類型。目前國內工業(yè)機械于主要用于機床加工、鑄鍛、熱處理等方面，數(shù)量、品種、性能方面都不能滿足工業(yè)生產發(fā)展的需要。目前主要用于機床、模鍛壓力機的上下料，以及點焊、噴漆等作業(yè)中，它可按照事先制定的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，但是還不具備任何傳感反饋能力，不能應付外界的變化。手的抓力大小可通過裝在手指內側的壓力敏感元件來控制，達到自動調整握力的大小。但是控制裝置體積大、動作速度較慢、耗電較多、功能少，特別是由于它靠硬件連線構成系統(tǒng)，接線繁雜，當生產工藝或控制對象改變時，原有的接線刻控制盤（柜）就必須隨之改變或更換，通用性和靈活性較差 PLC的應用領域非常廣，并在迅速擴大，對于而今的PLC幾乎可以說凡是需要控制系統(tǒng)存在的地方就需要PLC，尤其近幾年來PLC的性價比不斷提高已被廣泛應用在冶金、機械、石油、化工、輕功、電力等各行業(yè)。從而形成多層分布式控制系統(tǒng)或工廠自動化網絡。機械手是工業(yè)自動控制領域中經常遇到的一種控制對象。傳送帶A、B由電動機拖動。圖2 機械手佛那故作布序圖圖3 機械手動作流程圖 PLC選型及其I/O點編號分配 PLC的選型由于機械手系統(tǒng)的輸入/輸出接點少，要求電氣控制部分體積小，成本低，并能夠用計算機對PLC進行監(jiān)控和管理，故選用日本OMRON（立石）公司生產的多功能小型C20P主機。PLC復電或重新投入運行后，由于保持繼電器HR具有狀態(tài)斷電保護的功能，因此在重新起動時，中有某一個是斷開的，使得HR000不能置位，機械手只能從停止前被置位的保持繼電器的后續(xù)工步繼續(xù)動作。當重新按起動按鈕時，互鎖指令接通，停止前的輸出被恢復，機械手繼續(xù)在停止前某保持繼電器為ON的工步動作。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運、裝配等作業(yè)，有待于進一步實現(xiàn)機械化。機械手采用plc控制，具有可靠性高，改變程序靈活等優(yōu)點。課程設計說明書 設計目的及主要內容培養(yǎng)plc設計能力；擴展知識結構；培養(yǎng)綜合運用能力；是課堂教學的有益補充。PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。它確定了進行控制的規(guī)模、工作速度、內存容量等。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。機械手控制系統(tǒng)的主要作用是控制機械手按一定的程序、方向、位置、速度進行動作，簡單的機械手一般不設置專用的控制系統(tǒng)，只采用行程開關、繼電器、控制閥及電路便可實現(xiàn)動傳動系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行機構按要求進行動作．動作復雜的機械手則要采用可編程控制器、微型計算機進行控制。連續(xù)運行：在原點位置按下啟動按鈕，設備按既定工序連續(xù)反復運行。如果不是回原點方式，代表回原點中的各步課程設計說明書~。自動程序梯形圖見附錄1。運用學習成果，把理論運用于實際，使理論得以提升，形成創(chuàng)新思想。（4）工業(yè)機械手裝配圖的繪制。（4）行走機構3．1．2 驅動機構 驅動機構是工業(yè)機械手的重要組成部分，根據(jù)動力源的不同大致可分為氣動、液 壓、電動和機械式四種。3．3 機械手的主要特點（1）對環(huán)境的適應性強，能代替人從事危險、有害的操作，在長時間工作對人類 有害的場所，機械手不受影響，只要根據(jù)工作環(huán)境進行合理設計，選擇適當?shù)牟牧虾?結構，機械手就可以在異常高溫或低溫、異常壓力和有害氣體、粉塵、放射線作用下，以及沖壓、滅火等危險環(huán)境中勝任工作。為防止握力過大引起物件損壞或握力過小引起物件滑落下來，一般采用兩種方法： 一種是檢測把握物體手臂的變形，以選擇適當?shù)哪芰Γ硪环N是直接檢測指部與物件 的滑落位移，來修正握力。3．5 機械手坐標形式與自由度的選擇3．5．1 機械手坐標形式選擇機械手一般包括圓柱坐標式、球坐標式、直角坐標式、多關節(jié)式。重復定位精度：3mm3．7 手部設計基本要求3．7．1 手部設計基本要求（1）應具有適當?shù)膴A緊力和驅動力，應考慮到在一定的夾緊力下，不同的傳動 機構所需的驅動力大小是不同的。一般來說，夾緊力必須克服工件重力所產生的靜載荷以及工件運 動狀態(tài)變化所產生動的載荷，以使工件保持可靠的加緊狀態(tài)。以棒料來分析機械手的夾持誤差精度。（4）機—液結合的腕部結構 此手腕具有傳動簡單、輕巧等特點，但結構有點復雜。φ啟——啟動過程所轉過的角度（rad）。（3）采用花鍵套導向的手臂升降機構 內部導向，活塞桿直徑大、剛度大、傳動平穩(wěn)，花鍵軸端部的定位裝置值得注 意，必須保證手臂安裝在正確的初始設計位置上。（1）F 摩的計算 經計算 式中 G 總——參與運動的零部件所受的總重量（N）。按強度條件決定活塞桿直徑 d 按拉壓強度計算：設活塞桿材料為碳鋼，碳鋼［σ］=100~120 MPa,取［σ］=100 MPa 即 表 5 活塞桿