【正文】 、輸出控制、動(dòng)畫(huà)連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)作為操作對(duì)象。 (2) 設(shè)備窗口 設(shè)備窗口主要用來(lái)連接外部設(shè)備的環(huán)境。自動(dòng)控制為主要系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，其控制流程圖如下圖421 所示： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 19 頁(yè) 共 36頁(yè) 圖 421 順序流程圖 程序功能圖 (1) 自動(dòng)控制程序： 一上電，機(jī)械手復(fù)位 ，機(jī)械手右擺，水平氣缸縮回，垂直氣缸上升；當(dāng)按下 X0，當(dāng)極限開(kāi)關(guān) X6 啟動(dòng)時(shí)，檢測(cè)元件 X22 檢測(cè)到工件時(shí)，置位輔助繼電器 M1，機(jī)械手左擺；當(dāng)按下 X1 時(shí)，置位輔助繼電器 M2，水平氣缸伸出； 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 20 頁(yè) 共 36頁(yè) 當(dāng)極限開(kāi)關(guān) X3 啟動(dòng)時(shí)，置位輔助繼電器 M3，垂直氣缸下降；當(dāng)極限開(kāi)關(guān) X5啟動(dòng)時(shí)，置位輔助繼電器 M4，氣爪夾緊，啟動(dòng)定時(shí)器 T0；當(dāng) T0計(jì)時(shí)時(shí)間到，置位輔助繼電器 M5，垂直氣缸上升；當(dāng)極限開(kāi)關(guān) X6啟動(dòng)時(shí)，置位輔助繼電器 M6，水平氣缸縮回； 當(dāng)極限開(kāi)關(guān) X4 啟動(dòng)時(shí)，置位輔助繼電器 M7，擺動(dòng)氣缸右擺；當(dāng)極限開(kāi)關(guān) X2啟動(dòng)時(shí)，置位 輔助繼電器 M8，水平氣缸伸出；當(dāng)極限開(kāi)關(guān) X3啟動(dòng)時(shí)，置位輔助繼電器 M9，垂直氣缸下降； 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 21 頁(yè) 共 36頁(yè) 當(dāng)極限開(kāi)關(guān) X5 啟動(dòng)時(shí)，置位輔助繼電器 M10，氣爪夾緊，定時(shí)器 T1 啟動(dòng)； T1 計(jì)時(shí)器啟動(dòng)，置位輔助繼電器 M11，垂直氣缸上升；當(dāng)極限開(kāi)關(guān) X6啟動(dòng)時(shí)，置位輔助繼電器 M12，水平氣缸縮回；當(dāng)按下 X7 手動(dòng)控制按鈕時(shí)，置位輔助繼電器 M0，使系統(tǒng)復(fù)位； 當(dāng)極限開(kāi)關(guān) X4 啟動(dòng)時(shí)，置位輔助繼電器 M1，循環(huán)操作；當(dāng)按下 X11 時(shí)，置位輔助繼電器 M0，使系統(tǒng)復(fù)位； 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 22 頁(yè) 共 36頁(yè) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 23 頁(yè) 共 36頁(yè) 考慮到在執(zhí)行過(guò)程中，機(jī)械手會(huì)出現(xiàn)故障或者不可預(yù)料的情況時(shí)，通 常加入手動(dòng)操作，按照其動(dòng)作的過(guò)程，可以設(shè)計(jì)相應(yīng)的手動(dòng)控制結(jié)構(gòu)，手動(dòng)控制方式可以對(duì)機(jī)械手進(jìn)行水平，垂直，擺動(dòng)和氣爪的控制。 FX 系列 PLC 體積雖然比較小，但是卻具有很強(qiáng)的功能。 (5) 維護(hù)方便： PLC 維護(hù)方便也是 PLC 得到工業(yè)生產(chǎn)中大量應(yīng)用的主要原因，維護(hù)的方便可以有效地提高生產(chǎn)效率和減少不必要的投資，這樣有效地幫工廠提高生產(chǎn)利潤(rùn)。同一 個(gè) PLC裝置可以控制不同的對(duì)象，只是輸入 /輸出的組件和對(duì)于軟件的控制方式的不同。 (3) PLC 的高性能與小型化階段：在這一階段中，電子技術(shù)的不斷提 升，也就帶領(lǐng)著 PLC 向著小型和緊湊的方向發(fā)展，在體積逐漸減小的狀態(tài)下， PLC 的功能并沒(méi)有減少，反而更方面有了大大的提高，比如它的運(yùn)算、存儲(chǔ)、功能模塊也有了大大的提高，日本的三菱公司在本階段主要生產(chǎn)了一些小型的 FX 小型 PLC。在工業(yè)電氣環(huán)境中，繼電器適應(yīng)不了工業(yè)環(huán)境的變化 [2]。很多 PLC 的內(nèi)部擁有成千上百的繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。同時(shí)， PLC 的功能性也是越來(lái)越多了， PLC 逐漸對(duì)數(shù)字模擬的處理能力、對(duì)數(shù)據(jù)的運(yùn)算能力、接口的擴(kuò)展性和通訊能力等這些方面有了很大的提高，PLC 進(jìn)入過(guò)程控制的新時(shí)代。當(dāng)時(shí)，個(gè)人計(jì)算機(jī)也迅速的發(fā)展起來(lái)， PLC 的功能更加得到反應(yīng)和實(shí)現(xiàn)。 PLC 簡(jiǎn)介 可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller， PLC），它采用一 類(lèi) 的存儲(chǔ)器 可以編程 ， 可以用來(lái)進(jìn)行 內(nèi)部 的 存儲(chǔ)程序， 也可以用來(lái) 定時(shí)、順序控制、邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù) 和 算術(shù)操作等 一些 指令 。 傳感器選型 接近傳感器對(duì)于不同的材料的物體接近的距離也是有限的，所以對(duì)于不同的材料我們應(yīng)該選用不同的傳感器，這樣是機(jī)械整個(gè)系統(tǒng)能夠有效地執(zhí)行，在選擇傳感器的時(shí)候，應(yīng)該遵循幾個(gè)原則： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 12 頁(yè) 共 36頁(yè) (1) 非金屬材料如木頭、紙、塑料還有玻璃等，傳感器檢測(cè)它們的時(shí)候，應(yīng)該選用電容式的接近傳感器。 傳感器的基本結(jié)構(gòu)是由傳感元件、信號(hào)調(diào)節(jié)器、敏感元件和輔助裝置組成。 (7) 當(dāng)電磁閥 7 得電，氣壓進(jìn)入控制回路后，經(jīng)過(guò)電磁閥 16，氣流會(huì)經(jīng)過(guò)單向節(jié)流閥 10，最后進(jìn)入垂直氣缸右側(cè)內(nèi)推動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)，使得氣爪夾緊。對(duì)于機(jī)械手底座設(shè)計(jì)為圓形底盤(pán)式，柱形支撐結(jié)構(gòu)。 通過(guò) PLC 來(lái)對(duì)電磁閥控制，驅(qū)動(dòng)機(jī)械手爪的夾緊。帶導(dǎo)桿的氣缸的實(shí)物圖 ,如圖 23所示： 圖 23 導(dǎo)向氣缸 如圖所示，氣缸外連接板與轉(zhuǎn)接板以及氣爪進(jìn)行連接，外連接板處安裝有三根軸，中間的一根端部帶有螺紋，與活塞桿一體的細(xì)長(zhǎng)軸，在活塞的作用下帶動(dòng)外連接板運(yùn)動(dòng)。無(wú)桿氣缸能夠有效的節(jié)約空間，還能夠有效地避免了有桿活塞和密封圈之間摩擦而帶了的機(jī)械能的損失。先導(dǎo)式電磁閥也分為單 電控和雙電控兩種形式 [5]。機(jī)械手的手動(dòng)控制包括上升、下降、伸出、縮回、左擺、右擺、夾緊和放松等這些操作過(guò)程。通過(guò)一定的硬件控制系統(tǒng)對(duì)其編程來(lái)實(shí)現(xiàn)所有的功能，在此基礎(chǔ)上加上傳感器系統(tǒng)，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的反饋工作，使其更加地穩(wěn)定和精確 [4]。手臂是用來(lái)引導(dǎo)氣爪能夠準(zhǔn)確地抓住工件，并把工件搬送到另一個(gè)工位上。 機(jī)械手工作原理 機(jī)械手是一種通過(guò)一定的編程軟件來(lái)對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)定位和以多變的動(dòng)作形式來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。 在現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)械手被用于自動(dòng)化流水生產(chǎn)線上，這樣使得機(jī)械手能夠廣泛的被運(yùn)用，并且能夠熟練地適用于工業(yè)生產(chǎn)的腳步。然后通過(guò)傳感器檢測(cè)工件，檢測(cè)到工件后，機(jī)械手底部氣缸旋轉(zhuǎn)，中間氣缸右移到極限位置，下臂氣缸開(kāi)始下降到極限位置，夾緊氣缸夾緊工件，下臂氣缸上升到高位，下臂氣缸 上升到極限位置，中間氣缸縮回到極限位置，底部氣缸旋轉(zhuǎn)，中間氣缸右移到極限位置，下臂氣缸開(kāi)始下降到極限位置，夾緊氣缸放下工件，最后機(jī)械手復(fù)位。我國(guó)的企業(yè)主要生產(chǎn)一些中低端的產(chǎn)品，因?yàn)闆](méi)有高端精密的伺服系統(tǒng)和反饋系統(tǒng)，這樣很難生產(chǎn)出高端和有質(zhì)量的產(chǎn)品。生產(chǎn)工業(yè)的連續(xù)性依靠工業(yè)的自動(dòng)化，自動(dòng)化逐漸成為了新時(shí)代的標(biāo)志。在一些惡劣的環(huán)境下， PLC 同樣能夠取代人類(lèi)去完成一些控制，從另一方面而言，成本也相對(duì)減輕了許多。在機(jī)械制造行業(yè)中，機(jī)械手又稱(chēng)工業(yè)機(jī)器人，它主要被應(yīng)用于運(yùn)送加工原料或者給特定的機(jī)床進(jìn)行刀具的轉(zhuǎn)換和機(jī)器的裝配等一些自動(dòng)化流水生產(chǎn)線上。機(jī)械手可以有效的解決這個(gè)問(wèn)題，它可以在高溫、高壓、有毒、放射性等場(chǎng)合應(yīng)用。對(duì)于 PLC 而言，它的程序編寫(xiě)容易、系統(tǒng)操作靈活，同時(shí)對(duì)于控制也方便實(shí)現(xiàn)，這樣能夠提高 工業(yè)生產(chǎn)的效率和加工的質(zhì)量。 生產(chǎn)過(guò)程慢慢的向著機(jī)械、自動(dòng)、智能的方向發(fā)展，逐漸地融入了我們生活中。在當(dāng)時(shí)，許多有著高技術(shù)的國(guó)家對(duì)自己的產(chǎn)品有嚴(yán)格保密性，不對(duì)外銷(xiāo)售，使得我國(guó)落后于國(guó)外一些國(guó)家，但是隨著時(shí)間的推移，技術(shù)和人才也飛快的跟上了世界的腳步。一上電，先控制底部轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸擺動(dòng)調(diào)整機(jī)械手的位置，讓它復(fù)位。同時(shí)，也是因?yàn)闄C(jī)器人的發(fā)展，促進(jìn)了機(jī)械手的 飛速 發(fā)展。相對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，機(jī)械手有著更為廣大的發(fā)展空間，也有利于提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)的水平 [3]。在設(shè)計(jì)中我們可根據(jù)被夾工件的大小和形狀來(lái)裝備各種各樣的夾頭，以便適應(yīng)不同的操作需要。 本次設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)械手整體機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，來(lái)完成特定的工作內(nèi)容。如圖 23所示，機(jī)械手工作流程圖： 圖 23 機(jī)械手工作流程圖 在機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，往往加入手動(dòng)控制的方式。 這樣的結(jié)合就是為了在頻繁控制的場(chǎng)合多次開(kāi)閉主閥芯，對(duì)其造成沖擊和磨損。 （ 2） 無(wú)桿氣缸 無(wú)桿氣缸利用活塞直接或間接方式 來(lái)實(shí)現(xiàn) 機(jī)構(gòu) 的往復(fù)運(yùn)動(dòng) ，并 且沒(méi)有像普通氣缸一樣的剛性活塞桿。所以選擇時(shí)必須要帶有導(dǎo)向的氣缸。 其中按氣爪運(yùn)動(dòng)的方式可分為平移、平動(dòng)、回轉(zhuǎn)這三種 。幾種不同的氣爪如圖 25 所示： 圖 25 氣爪 在本設(shè)計(jì)中選擇一種平行二指氣爪。 (6) 當(dāng)電磁閥 6 得電，氣壓進(jìn)入控制回路后，經(jīng)過(guò)電磁閥 15，氣流會(huì)經(jīng)過(guò)單向節(jié)流閥 8，最后進(jìn)入垂直氣缸右側(cè)內(nèi)推動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)，使得垂直氣缸向上縮回?，F(xiàn)代工業(yè)中對(duì)于傳感器的要求也越來(lái)越高，精度和測(cè)控響應(yīng)的速度也是傳感器的至關(guān)重要的，它推動(dòng)著機(jī)電設(shè)備向著智能化、自動(dòng)化、多元化的方向發(fā)展 [11]。對(duì)于不同的材料，接近開(kāi)關(guān)的有效檢測(cè)距離也是不一樣 [6]。在工件臺(tái) 1 底部也選擇同樣類(lèi)型的傳感器 1 個(gè)，本次設(shè)計(jì)中的工件所選用為小正方形的金屬塊 [18]。微處理器和 PLC 有效地結(jié)合到了一起，有效地代替了傳統(tǒng)繼電器復(fù)雜的工作方式。 90 年代中期， PLC 發(fā)展的速度越來(lái)越驚人，它的硬件系統(tǒng)和軟件系 統(tǒng)也達(dá)到了當(dāng)時(shí)的最先進(jìn)的時(shí)候。采用現(xiàn)代技術(shù)的集成電路，由于現(xiàn)代半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展， PLC的集成電路越來(lái)越小。 PLC 發(fā)展歷程 在繼電器占主導(dǎo)地位時(shí)代，那時(shí)可編程控制器還沒(méi)有被發(fā)明出來(lái)，人們普遍運(yùn)用繼電 器來(lái)控制工業(yè)電氣，但是對(duì)于電氣控制，越是復(fù)雜的電路所需求的線路和繼電器就會(huì)越多，雖然它的應(yīng)用非常廣泛，但相對(duì)而言它的可靠性、靈活性都不高，尤其是在出現(xiàn)故障的時(shí)候，很難進(jìn)行排查和解決相應(yīng)的困難而且不太容易更改。 PLC 開(kāi)始向著順序控制方向發(fā)展，其中三菱公司的 F 系列為主要典型產(chǎn)品。這樣就有效的避免了大量的硬件接線，提高了生產(chǎn)的效率，要想改變程序的功能，只需要改變編程器里的程序。現(xiàn)在，PLC 可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話功能，這說(shuō)明未來(lái) PLC 的發(fā)展方向朝著智能化的方向發(fā)展。對(duì)于用戶(hù)而言，這樣的 PLC 的選擇范圍比較廣，它的應(yīng)用性也是相對(duì)比較出色的。在設(shè)計(jì)中，考慮到不可預(yù)料的情況下，有時(shí)非要采用手動(dòng)控制操作，我們可以通過(guò)一定的編程來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制的方式。主控窗口它可以用于工業(yè)中的工程的制定 ，編制工程的主要菜單，設(shè)計(jì)封面，確定啟動(dòng)窗口，同時(shí)可以設(shè)定動(dòng)畫(huà)的有關(guān)參數(shù)，保存文件名稱(chēng)數(shù)據(jù)庫(kù)更改。它起到了橋梁連接的作用，將組態(tài)之間的結(jié)構(gòu)連接成了一個(gè)整體。 (2) 這時(shí)單擊文件中的另存為按鈕，會(huì)出現(xiàn)保存另一文件夾按鈕。有 關(guān)計(jì)時(shí)時(shí)間的設(shè)定，即