【文章內(nèi)容簡介】 本設(shè)計主要設(shè)計 PLC 的控制部分。 液壓操作力最大。 控制系統(tǒng)采用西門子 PLC 控制。本設(shè)計運動形式 :前后、上下兩個自由度運動，均由液壓伺服系統(tǒng)控制，該控制系統(tǒng)的設(shè)計是可以給操作臂一個信號的動力反饋系統(tǒng)。該工作臂類似一個伸縮儀。在方位、肩部和肘部上的軸直接控制位置，利用主臂控制速度。在機械手的操作柄有一個按鈕來控制工作頭（降低、翻轉(zhuǎn)、傾斜和抓住的裝置）?？刂葡到y(tǒng)的特性是可以使操縱器以一定的速度和精確性進行工作。 工業(yè)機械手的結(jié)構(gòu)是基于模組塊系 統(tǒng)上的，模組塊系統(tǒng)適合于提高移動的速度或特殊類型的工作。在設(shè)計上考慮維修的簡單性。維修的人員需要具備一定的資格，應(yīng)能處理一般的機械設(shè)備的問題或通常液壓件的安裝。 工業(yè)機械手傳輸在末端工具上的力或負(fù)載的感覺到操作者的手中 (動力反饋 )“動力反饋”的意思是在機械手臂末端上的力有一小部分反饋到操作柄。減少比率意味著操作者必須用 2 公斤的力才能將工具額定的負(fù)載舉起。對于動力反饋，操作者有機會感覺在方位、肩部和肘部的軸的負(fù)載改變的不同情況 (慣性和加速度 )。通過提供額外的力，操作者可以優(yōu)先確定使用的力和搬運的路徑，目的 是為了獲得一個快慢速。、 基于 PLC 的機械手控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 共 30 頁 動力臂的機械構(gòu)造 動力臂由上臂和一個較底臂 (下臂 )連接組成，它建立一個圍繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的支撐上。在垂直面的運動是圍繞水平軸 (稱之為肩軸 )的上臂運動和圍繞第二個水平軸 (稱之為肘軸 )下臂的旋轉(zhuǎn)運動疊加而獲得的。上臂的運動是通過液壓缸直接控制，下臂的運動是由液壓缸通過一個可以圍繞肩軸旋轉(zhuǎn)并且通過一個傳送橫梁來控制。方位角的運動是通過一個安裝支撐面上的液壓馬達進行控制的，馬達通過與基礎(chǔ)板連接的差動器的側(cè)傘齒輪上的小齒輪來帶動。通過橫梁和和肘部零件的連接保持最終配置部件的位置恒定不 便。這樣上臂和下臂的運動各自具有獨立的方向。 控制和伺服系統(tǒng) 操縱臂包含通過三個控制電路操控動力臂所有元件。操縱柄包含所有控制配置裝置上工作頭的功能操控裝置。 位置控制系統(tǒng) 操作臂上的電位計隨該臂的移動給出一個控制電壓，同時動力臂的移動帶動反饋電位計產(chǎn)生一個極性相反與位移成比例的反饋電壓，兩者同時輸入電子控制器進行比較產(chǎn)生偏差電壓，經(jīng)過電子控制器的轉(zhuǎn)換，輸出一相應(yīng)的電流信號給電液伺服閥，從而操控動力臂移動到操控所要求的位置，若偏差信號為“ 0”，于是動力臂將停止在這個位置。 該 系統(tǒng)并裝有壓力傳感器，它將負(fù)載信號輸送到電子控制器，起到動壓反饋的作用，它將改善系統(tǒng)的動態(tài)特性（如：穩(wěn)定性等） 負(fù)載反傳系統(tǒng)（原名：動力反饋系統(tǒng)） 工業(yè)機械手，為了給操作者在操作過程中能有負(fù)載變化的感覺，設(shè)置了將機械手傳輸在末端工具上的力或負(fù)載成比例地傳到操作者手中的裝置。它使操作者必須使用兩公斤的力才能將工具額定的負(fù)載舉起，可以讓操作者有機會感覺在方位、肩部和肘部的軸的負(fù)載改變的不同情況（慣性和加速度），通過操作力的改變，操作者可以正確的確定使用的力和搬運的路徑，目的是為了獲得一個快速和最佳的 工作周期。 基于 PLC 的機械手控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 共 30 頁 3 機械手 PLC 控制的設(shè)計 送料機械手的動作示意圖如圖 31 所示。他是一個水平 /垂直位移的機械設(shè)備，用來將工作由左工作臺搬到右工作臺。 圖31 送料機械手的工作示意圖 根據(jù)工藝過程分析控制要求 機械手的全部動作有汽缸驅(qū)動，而汽缸又由相應(yīng)的電磁閥控制。其中，上升 /下降和左移 /右移分別由雙線圈兩位電磁閥控制。例如當(dāng)下降電磁閥通電時，機械手下降；當(dāng)下降電磁閥斷電時，機械手下降停止。只有當(dāng)上升電磁閥通電時，機械手才上基于 PLC 的機械手控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計 第 12 頁 共 30 頁 升；當(dāng)上升電磁閥端電時，機 械手上升停止。同樣，左移 /右移分別由左移電磁閥和右移電磁閥控制。機械的放松 /加緊由一個單線圈兩位置電磁閥（稱為加緊電磁閥）控制。當(dāng)該線圈通電時，機械手加緊，該線圈斷電時，機械手放松。 當(dāng)機械手處于原點時（即左限位開關(guān)和上限位開關(guān)合上），啟動以后，機械手移向 A 點，加緊工件，然后回到原位，移向 B 點，放下工件，再回到原位完成一次動作。 當(dāng)機械手右移到位并準(zhǔn)備下降時，為了確保安全，必須在右工作臺上無工作時才允許機械手下降。也就是說，若上一次搬運到右工作臺上的工件尚未搬走時，機械手應(yīng)自動停止下降。 機械手的動作過程如 圖 32 所示。從原點開始，按下啟動按鈕時，下降電磁閥通電，機械手下降。下降到底時，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，下降停止；同時接通夾緊電磁閥，機械手夾緊。夾緊后，上升電磁閥通電，機械手上升。上升到頂時，碰到上位開關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時接通右移電磁閥，機械手右移。右移到位時，碰到右限位開關(guān)，右移電磁閥斷電，右移停止。若此時右工作臺上無工作，則光電開關(guān)接通，下降電磁閥通電，機械手下降。下降到底時，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，下降停止；同時夾緊電磁閥斷電，機械手放松。放松后，上升電磁閥通電，機械 手上升。上升到頂時，碰到上限位開關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時接通左移電磁閥，機械手左移。左移到原點時，碰到左限位開關(guān)，左移電磁閥斷電，左移停止。至此，機械手經(jīng)過八步動作完成一個周期。 機械手的操作方式分為手動操作方式和自動操作方式。自動操作方式又分為單步、單周期和連續(xù)操作方式。 手動操作 手動操作：就是用按鈕操作對機械手的每一種運動單獨進行控制。例如，當(dāng)選擇上 /下運動時，按下啟動按鈕，機械上升；按下停止按鈕，機械手下降。當(dāng)選擇左右運動時，按下起動按鈕，機械手左移；按下停止按鈕，機械手右移。當(dāng)選擇夾緊 /放松運動時，按下起動按鈕，機械手夾緊；按下停止按鈕，機械手放松。 基于 PLC 的機械手控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 共 30 頁 圖 32 機械手動作過程 單步操作 單步操作：每按一次起動按鈕，機械手完成一步動作后自動停止 單周期操作 單周期操作：機械手從原點開始，按一下起動按鈕，機械手自動完成一個周期的動作后停止。在工作中若按一下停止按鈕，則機械手停止重 新起動時，需要手動操作方式將機械手移回原點，然后按一下起動按鈕，機械手又重新開始單周期操作。 連續(xù)操作 連續(xù)操作：機械手從原點開始，按一下起動按鈕，機械手的動作將自動的、連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。 基于 PLC 的機械手控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁 共 30 頁 在工作中若按一下停止按鈕，則機械手動作停止。重新起動時，須用手動操作方式將機械手移回原點，然后按一下起動按鈕，機械手又重新開始連續(xù)操作。 在工作中若按一下復(fù)位按鈕，則機械手將繼續(xù)完成一個周期的動作后，回到原點自動停止。 確定所需的用戶輸入 /輸出設(shè)備及 I/O 點數(shù) 1. 輸入設(shè)備 用以生產(chǎn)輸 入控制信號。 本設(shè)計中應(yīng)包括： 操作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)：該開關(guān)應(yīng)有手動、單步、單周期、連續(xù)等四個位置可供選擇。 手動時運動選擇開關(guān)：該開關(guān)應(yīng)有上 /下，左 /右，夾緊 /放松等三個位置可供選擇。 起動、停止及復(fù)位按鈕。 開關(guān)及按鈕在操作屏上的布置如圖 33 所示。 位置檢測元件：機械手的運動是按行進程原則進行控制的。其上限、下限、左限、右限的位置分別用限位開關(guān)來檢測。 無工件檢測元件：右工作臺上無工件用光電開關(guān)來檢測。 各限位開關(guān)及光電開關(guān)的配置如圖 32 所示。 2. 輸出設(shè)備 — 由 PLC 的輸出信號驅(qū)動的執(zhí)行元件。 本設(shè)計中應(yīng)包括下降電磁閥、上升電磁閥、右移電磁閥、左移電磁閥、夾緊電磁閥。 基于 PLC 的機械手控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 共 30 頁 圖 33 操作屏布置 為了對機械手處于原點進行指示，還可以配置一個原點的指示燈。 各輸出設(shè)備的配置如圖 32 所示。 根據(jù)所確定的用戶輸入設(shè)備及輸出設(shè)備，可畫出 PLC 的 I/O 連接圖，如圖 14所示。由圖可見， PLC 共需要 15 點輸入， 6 點輸出。 基于 PLC 的機械手控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計 第 16 頁 共 30 頁 基于 PLC 的機械手控制系