【正文】 PLC與工業(yè)控制計算機(jī)（IPC）和集散控制系統(tǒng)（DCS）的比較及選型計算機(jī)是為了滿足快速大量數(shù)據(jù)處理要求的設(shè)備。簡單的機(jī)械手可以沒有手腕。，單調(diào)重復(fù)易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動。一般專用 機(jī)械手有2~3個自由度。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。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(shí)用性強(qiáng)、硬件配套齊全、編程方法簡單易學(xué)，因此工業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用PLC。非常感謝在本次設(shè)計中曾給予我耐心指導(dǎo) 和親切關(guān)懷的老師以及幫助過我的同學(xué)，正是由于他們的幫助和鼓勵才使我能夠在畢 業(yè)設(shè)計過程中克服種種困難，最終順利完成論文，他們的學(xué)識和為人也深深地影響著 我，在此，請允許我再次向曾經(jīng)給予我多次指導(dǎo)的導(dǎo)師表示最忠誠的敬意！–30–參 考 文 獻(xiàn)[1]：機(jī)械工業(yè)出版社，1994[2]－：中國鐵道出版社,1985[3]：機(jī)械工業(yè)出版社，1992[4]：北京理工大學(xué)出版社，1988[5]：中南工業(yè)大學(xué)出版社，1988[6]：機(jī)械工業(yè)出版社，1991[7]：機(jī)械工業(yè)出版社，1978[8]：天津人民出版社，1980[9]：機(jī)械工業(yè)出版社，2005[10]孫恒 陳作模 ：高等教育出版社，2006[11]：機(jī)械工業(yè)出版社，1995[12]：電子工業(yè)出版社，1995[13]：機(jī)械工業(yè)出版社，2007第五篇：基于plc機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計基于plc機(jī)械手控制系統(tǒng)的工程設(shè)計 課題背景及研究意義機(jī)械手是工業(yè)自動化領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對象。經(jīng)過以上分析計算，液壓缸的驅(qū)動力為：所以當(dāng)液壓缸向上驅(qū)動時 當(dāng)液壓缸向下驅(qū)動時3．10．4 手臂升降液壓缸參數(shù)計算 經(jīng)過上面計算，確定了液壓缸的驅(qū)動力 F 驅(qū)，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(qū)= 進(jìn)行計算。（1）液壓缸內(nèi)徑計算驅(qū)= 4102N，因此選擇液壓缸的工作壓力當(dāng)油進(jìn)入無桿腔： 當(dāng)油進(jìn)入有桿腔： 所以式中 F 驅(qū)—— 手臂伸縮液壓缸驅(qū)動力（N）D ——液壓缸內(nèi)徑（mm）d——活塞桿直徑（mm）η——液壓缸機(jī)械效率，在工程機(jī)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(nèi)徑系列（JB82666）,選取液壓缸的內(nèi)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(yùn)動的要求和強(qiáng)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(dǎo)向機(jī)構(gòu) 其特點(diǎn)是工作液壓缸容積小、運(yùn)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(zhuǎn)缸驅(qū)動腕部結(jié)構(gòu) 它使腕部具有繞垂直和水平軸轉(zhuǎn)動的兩個自由度。機(jī)械手能否準(zhǔn)確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅取 決于機(jī)械手的定位精度（由臂部和腕部等運(yùn)動部件來決定），而且也與機(jī)械手夾持誤 差大小有關(guān)，特別是在多品種的中、小批量生產(chǎn)中，為了適應(yīng)工件尺寸在一定范圍內(nèi) 的變化，一定要進(jìn)行機(jī)械手的夾持誤差分析。3．7．3 夾緊力與驅(qū)動力的計算 手指加在工件上的夾緊力，是設(shè)計手部的主要依據(jù)，必須以其大小，方向與作用 點(diǎn)進(jìn)行分析、計算。~180176。然而利用機(jī)械手實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)合 理化的要求，今后還會持續(xù)增長，只要技術(shù)方面和價格方面存在的問題獲得解決，機(jī) 械手的應(yīng)用必將飛躍發(fā)展。為使機(jī)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(jī)進(jìn)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(jī)械手上下料，可實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)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(yùn)動，它的主要作用是帶動手指去抓取工件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)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(zhuǎn)、升降運(yùn)動。（3）各主要部件（手部、腕部、臂部）的設(shè)計計算。因?yàn)槔碚撝R學(xué)的不牢固，在設(shè)計遇到了不少問題，通過理論與實(shí)際的結(jié)合，進(jìn)一步提高觀察、分析和解決問題的實(shí)際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠主動適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的高素質(zhì)的復(fù)合型人才。當(dāng)系統(tǒng)處于單周期工作狀態(tài)時，、進(jìn)而開始程序執(zhí)行，其常閉觸點(diǎn)閉合，當(dāng)程序執(zhí)行完一個周期后，以此來實(shí)現(xiàn)單周期執(zhí)行。當(dāng)系統(tǒng)處于手動工作方式和回原點(diǎn)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(yīng)的存儲器位（~）復(fù)位，否則當(dāng)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(yùn)行：在原點(diǎn)位置時，按下啟動按鈕設(shè)備自動運(yùn)行一個周期后停止原位；途中按下停止按鈕，設(shè)備停止運(yùn)行；再按下啟動按鈕時，設(shè)備從斷點(diǎn)處繼續(xù)運(yùn)行，直到原位停止。常用機(jī)械手傳動系統(tǒng)分機(jī)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(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 機(jī)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(yùn)物件或操作工具的自動操作裝置。與通用計算機(jī)一樣，主要由運(yùn)算器、控制器、存儲器及實(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。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時，計數(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。在彩電、冰箱等家用電器產(chǎn)品的裝配生產(chǎn)線上，在半導(dǎo)體芯片、印刷電路等各種電子產(chǎn)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(yùn)送到指定目標(biāo)位置氣動機(jī)械手被廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、半導(dǎo)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?？删幊炭刂破魇抢^電器控制和計算機(jī)控制出上開發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展成以微器處理為核心把自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。專用機(jī)床是大批量生產(chǎn)自動化的有效的辦法；控制機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等自動化機(jī)械是有效地解決多品種小批量生產(chǎn)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(hù)的，機(jī)械手停在現(xiàn)行的工步上。在狀態(tài)由HR010轉(zhuǎn)移至HR000的條件中，增加了保持繼電器的常閉觸點(diǎn)，其作用是：當(dāng)機(jī)械手工作在某一中間工步時，若 PLC斷電或停止運(yùn)行，機(jī)械手停止在中間工步上。由時序圖可作出圖3所示的機(jī)械手動作流程圖。機(jī)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(jī)械手的要求將越來越高，其技術(shù)也越來越成熟。4）.用于工業(yè)機(jī)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(qiáng)的通信聯(lián)通能力，可實(shí)現(xiàn)PLC與PLC之間、PLC與遠(yuǎn)程I/O之間、PLC與上位機(jī)之間的通信。傳統(tǒng)的繼電器控制具有結(jié)構(gòu)簡單、易于掌握、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用甚廣。工作時機(jī)械手先伸出手指尋找工件，通過裝在手指內(nèi)的壓力敏感元件產(chǎn)生觸感作用，然后伸向前方，抓住工件。在國外機(jī)械制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快。它與電子計算機(jī)和電視設(shè)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(jī)械手也稱第二代機(jī)械手。因此，在自動化機(jī)床和綜合加工自動生產(chǎn)線上，目前幾乎都設(shè)有機(jī)械手，以減少人力和更準(zhǔn)確地控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏地進(jìn)行生產(chǎn)。目前國內(nèi)鐵路工廠、機(jī)務(wù)段等部門，已采用機(jī)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(qiáng)度，提高了拆修裝的效率。從這里可看出，裝卸、搬運(yùn)等工序機(jī)械化的迫切性，工業(yè)機(jī)械手就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動化而產(chǎn)生的。機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累等勞動條件。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。第一篇：PLC機(jī)械手PLC機(jī)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(yùn)機(jī)械手的應(yīng)用也逐漸普及，主要在汽車，電子，機(jī)械加工、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的生產(chǎn)流水線或貨物裝卸調(diào)運(yùn), 可以更好地節(jié)約能源和提高運(yùn)輸設(shè)備或產(chǎn)品的效率，以降低其他搬運(yùn)方式的限制和不足，滿足現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)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(jī)械手首先是從美國開始研制的。機(jī)械手可在空間抓放物體，動作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性自動線。近年還研制了一種客車車內(nèi)噴漆通用機(jī)械手，可用以對客車內(nèi)部進(jìn)行連續(xù)噴漆，以改善勞動條件，提高噴漆的質(zhì)量和效率。綜上所述，有效地應(yīng)用機(jī)械手是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢。如尤尼曼特(Unimate)機(jī)械手即屬于這種類型。目前國內(nèi)工業(yè)機(jī)械于主要用于機(jī)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(chǎn)發(fā)展的需要。目前主要用于機(jī)床、模鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)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(yīng)付外界的變化。手的抓力大小可通過裝在手指內(nèi)側(cè)的壓力敏感元件來控制，達(dá)到自動調(diào)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(gòu)成系統(tǒng)，接線繁雜，當(dāng)生產(chǎn)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(yīng)用領(lǐng)域非常廣，并在迅速擴(kuò)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(yīng)用在冶金、機(jī)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(wǎng)絡(luò)。機(jī)械手是工業(yè)自動控制領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對象。傳送帶A、B由電動機(jī)拖動。圖2 機(jī)械手佛那故作布序圖圖3 機(jī)械手動作流程圖 PLC選型及其I/O點(diǎn)編號分配 PLC的選型由于機(jī)械手系統(tǒng)的輸入/輸出接點(diǎn)少，要求電氣控制部分體積小，成本低，并能夠用計算機(jī)對PLC進(jìn)行監(jiān)控和管理，故選用日本OMRON（立石）公司生產(chǎn)的多功能小型C20P主機(jī)。PLC復(fù)電或重新投入運(yùn)行后，由于保持繼電器HR具有狀態(tài)斷電保護(hù)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(jī)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(dāng)重新按起動按鈕時，互鎖指令接通，停止前的輸出被恢復(fù)，機(jī)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(yùn)、裝配等作業(yè)，有待于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。機(jī)械手采用plc控制，具有可靠性高，改變程序靈活等優(yōu)點(diǎn)。課程設(shè)計說明書 設(shè)計目的及主要內(nèi)容培養(yǎng)plc設(shè)計能力；擴(kuò)展知識結(jié)構(gòu)；培養(yǎng)綜合運(yùn)用能力；是課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充。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)。它確定了進(jìn)行控制的規(guī)模、工作速度、內(nèi)存容量等。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。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)動傳動系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求進(jìn)行動作．動作復(fù)雜的機(jī)械手則要采用可編程控制器、微型計算機(jī)進(jìn)行控制。連續(xù)運(yùn)行：在原點(diǎn)位置按下啟動按鈕，設(shè)備按既定工序連續(xù)反復(fù)運(yùn)行。如果不是回原點(diǎn)方式，代表回原點(diǎn)中的各步課程設(shè)計說明書~。自動程序梯形圖見附錄1。運(yùn)用學(xué)習(xí)成果，把理論運(yùn)用于實(shí)際，使理論得以提升，形成創(chuàng)新思想。（4）工業(yè)機(jī)械手裝配圖的繪制。（4）行走機(jī)構(gòu)3．1．2 驅(qū)動機(jī)構(gòu) 驅(qū)動機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)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(jī)械式四種。3．3 機(jī)械手的主要特點(diǎn)（1）對環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，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(jī)械手不受影響，只要根據(jù)工作環(huán)境進(jìn)行合理設(shè)計，選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾?結(jié)構(gòu)，機(jī)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(dāng)?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(jī)械手坐標(biāo)形式與自由度的選擇3．5．1 機(jī)械手坐標(biāo)形式選擇機(jī)械手一般包括圓柱坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式、直角坐標(biāo)式、多關(guān)節(jié)式。重復(fù)定位精度：3mm3．7 手部設(shè)計基本要求3．7．1 手部設(shè)計基本要求（1）應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動力，應(yīng)考慮到在一定的夾緊力下，不同的傳動 機(jī)構(gòu)所需的驅(qū)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(chǎn)生的靜載荷以及工件運(yùn) 動狀態(tài)變化所產(chǎn)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(jī)械手的夾持誤差精度。（4）機(jī)—液結(jié)合的腕部結(jié)構(gòu) 此手腕具有傳動簡單、輕巧等特點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)有點(diǎn)復(fù)雜。φ啟——啟動過程所轉(zhuǎn)過的角度（rad）。（3）采用花鍵套導(dǎo)向的手臂升降機(jī)構(gòu) 內(nèi)部導(dǎo)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(shè)計位置上。（1）F 摩的計算 經(jīng)計算 式中 G 總——參與運(yùn)動的零部件所受的總重量（N）。按強(qiáng)度條件決定活塞桿直徑 d 按拉壓強(qiáng)度計算：設(shè)活塞桿材料為碳鋼，碳鋼［σ］=100~120 MPa,取［σ］=100 MPa 即 表 5 活塞桿