【正文】 第 5 頁(yè) 第一章 機(jī)械手機(jī)械結(jié)構(gòu) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 1．螺旋機(jī)構(gòu) 螺旋機(jī)構(gòu)由螺桿 、螺母和機(jī)架組成，其主要功能是將轉(zhuǎn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)，并同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，按螺旋副中的摩擦性質(zhì)，螺旋機(jī)構(gòu)可以分為滑動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)和滾動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)兩種類型。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 答 辯 委 員會(huì) 人，出席 人 答 辯 委 員會(huì) 主任（ 簽 字）： 答 辯 委 員會(huì) 副主任（ 簽 字）： 答 辯 委 員會(huì) 委 員 ： ， ， ， ， ， ， 第 頁(yè) 共 頁(yè) 學(xué) 生姓名： 專業(yè) 機(jī)電一體化 年 級(jí) 09 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論 文） 題 目： 機(jī)械手的 PLC 的控制設(shè)計(jì) 評(píng) 閱 人： 指 導(dǎo)教師 ： （ 簽 字） 年 月 日 成 績(jī) ： 系（科）主任： （ 簽 字） 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論 文）及答 辯評(píng)語(yǔ) ： 河南理工畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 設(shè)計(jì)題 目： 專題 （ 論 文） 題 目： 指 導(dǎo) 老 師 ： 答 辯 委 員會(huì) 根據(jù) 學(xué) 生提交的 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論 文）材料，根據(jù) 學(xué) 生答 辯 情 況 ， 經(jīng) 答辯 委 員會(huì)討論評(píng) 定， 給 予 學(xué) 生 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論 文）成 績(jī)?yōu)? 。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本課題擬開發(fā)的物料搬運(yùn)機(jī)械手可在空間抓放物體，動(dòng)作靈活多樣，可代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè)，并可根據(jù)工件的變化及運(yùn)動(dòng)流程的要求隨時(shí)更改相關(guān)參數(shù)。 （ 1）．由螺母和螺 桿組成的滑動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)，螺母與機(jī)架固聯(lián)，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)（如圖 11b 所示），這種螺旋機(jī)構(gòu)以傳遞動(dòng)力為主，故又稱傳力螺旋機(jī)構(gòu)。 圖 12 外循環(huán) 外循環(huán)螺母只需設(shè)置一個(gè)反向器，當(dāng)滾珠進(jìn)入反向器時(shí)，就被阻止而轉(zhuǎn)彎，從返回通道回到滾道的另一端，形成一個(gè)循環(huán)回路。對(duì)平移型夾持器，工件直徑的變化不影響其軸心的位置。 2．機(jī)座 機(jī)座是機(jī)械手的支撐部件，機(jī)座承受機(jī)械手的全部重量和工作載荷，所以機(jī)座應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和承載能力。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高， P LC 在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入 P LC 的用戶程序存儲(chǔ)器中。把計(jì)算結(jié)果送給 P LC 的控制器。 在內(nèi)部處理聯(lián)合階段。 外接的輸入觸點(diǎn)電路接通時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為“ 1”狀態(tài)，梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入繼電器的常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開。信號(hào)經(jīng)輸出模塊隔離 和功率放大后，繼電器型輸出模塊中對(duì)應(yīng)的硬件繼電器的線圈通電，其常開觸點(diǎn)閉合， 使外部負(fù)載通電工作。 圖 21 PLC 的掃描運(yùn)行方式 在輸入采樣階段， P LC 以掃描方式依次讀入所有的數(shù)據(jù)和狀態(tài)它 第 (N 1)個(gè)掃描周期 輸出刷新 第 (N+1)個(gè)掃描周期 輸入采樣 第 N 個(gè) 掃 描 周 期 輸入采樣 輸出刷新 用戶程序 執(zhí) 行 河南理工畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 們存入 I/O 映象區(qū)的相應(yīng)單元內(nèi)。 在輸出刷新階段， C P U 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)刷新所有的數(shù)據(jù)鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)響應(yīng)的外設(shè)。 PLC 機(jī)型的選擇 方法 的類型 P LC 按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝河南理工畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 兩類；按 C PU 字長(zhǎng)分為 1 位、 4 位、 8 位、 16 位、 32 位、 64 位等?？紤]是否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程 I/O 機(jī)架等。 ② 在需要時(shí)也 可選用 P LC 硬件與熱備軟件構(gòu)成的熱備冗余系統(tǒng)、 2 重化或3 重化冗余容錯(cuò)系統(tǒng)等。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng) 的存儲(chǔ)器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增加，估因此，點(diǎn)數(shù)的增加對(duì) C PU 選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇都有影響，在算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。通常，機(jī)座的外表要求散熱性能好，所以一般都鑄有河南理工畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 散熱片。 （ a）定子鐵心 （ b）定子沖片 圖 32 定子鐵心及沖片示意圖 （ 3）定子繞組 定子繞組是三相電動(dòng) 機(jī)的電路部分，三相電動(dòng)機(jī)有三相繞組，通入三相對(duì)稱電流時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 （ a）星形連接 （ b）三角形連接 圖 33 定子繞組的聯(lián)結(jié) 2．轉(zhuǎn)子部分 （ 1）轉(zhuǎn)子鐵心 是用 厚的硅鋼片疊壓而成，套在轉(zhuǎn)軸上，作用和定子鐵心相同，一方面作為電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，一方面用來安放轉(zhuǎn)子繞組。風(fēng)扇則用來通風(fēng)冷卻電動(dòng)機(jī)。設(shè)電源的相序?yàn)?U, V, W, 的初相角為零，如圖 36 波形圖所示。 電動(dòng)機(jī) 3 主要用來控制機(jī)械手抓的加緊和放松，所承載負(fù)載最小，因此可選用 Y263M14，功率 120W。此電源輸出的電壓或電源及頻率，由控制回路指令進(jìn)行控制。 在整流器整流后的直流電壓中，含有電源 6 倍頻率的脈動(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)。 在圖 41 點(diǎn)劃線內(nèi)，僅以控制 A 部分構(gòu)成控制電路時(shí)，無速度檢測(cè)電路，河南理工畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 為開環(huán)控制。 保護(hù)回路主要包括： （ 1）逆變器保護(hù) ①瞬時(shí)過電流保護(hù)。采用逆變器使電動(dòng)機(jī)快速時(shí)，由于再生功率直流電路電壓將升高，有時(shí)超過容許值。 ⑥冷卻風(fēng)機(jī)異常。 （ 3）其他保護(hù) ①防止失速過電流。 V/f 控制變頻器結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，但是這種變頻器采用開環(huán)控制方式，不能達(dá)到較高的控制性能，而且，在低頻時(shí)，必須進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，以改變低頻轉(zhuǎn)矩特性。因此，基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制方式比轉(zhuǎn)差頻率控制方式在輸出特性方面能得到很大的改善。 (6)其他非智能控制方式 在實(shí)際應(yīng)用中，還有一些非智能控制方式在變頻器的控制中得以實(shí)現(xiàn)，例如自適應(yīng)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、差頻控制、環(huán)流控制、頻率控制等。 (3)專家系統(tǒng) 專家系統(tǒng)是利用所謂 “專家 ”的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行控制的一種控制方式，因此，專家系統(tǒng)中一般要建立一個(gè)專家?guī)欤娣乓欢ǖ膶＜倚畔?，另外還要有推理機(jī)制，以便于根據(jù)已知信息尋求理想的控制結(jié)果。 (3)遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使 “天涯若咫尺 ”，依靠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)變頻器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制也是一個(gè)發(fā)展方向。 為了確保安全，機(jī)械手右移到位后，必須在右工作臺(tái)上無工件時(shí)才能下降，若上次搬到右工作臺(tái)上的工件尚未移走，機(jī)械手應(yīng)自動(dòng)暫停，等待。按下復(fù)位按鈕，機(jī)械手在完成最后一個(gè)周期的工作后，返回原點(diǎn)自動(dòng)停機(jī)。 自動(dòng)工作：尚需啟動(dòng)、正常停車、緊急停車 3 個(gè)按鈕，也需要 3 個(gè)輸入端子。 F X2N 48RM 的各項(xiàng)工作參數(shù)已在第二章介紹，在此不在做介紹