【文章內(nèi)容簡介】 其動力是由工作機(jī)械傳遞的。它的主要特點(diǎn)是運(yùn)動準(zhǔn)確可靠、動作頻率高，但結(jié)構(gòu)較大，動作程序不可變。它常被用于為工作主機(jī)的上、下料。電力傳動：即由特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動機(jī)、直線電機(jī)或功率步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動，因?yàn)椴恍枰虚g的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，故機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單。其中直線電機(jī)機(jī)械手的運(yùn)動速度快和行程長，維護(hù)和使用方便。此類機(jī)械手目前還不多，但有發(fā)展前途。（三）控制系統(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，一般常見的為電氣控制。它是機(jī)械手的重要組成部分，它支配著機(jī)械手按規(guī)定的程序運(yùn)動，并記憶人們給與機(jī)械手的指令信息（如動作順序、運(yùn)動軌跡、運(yùn)動速度及時間），同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時可對機(jī)械手的動作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。（四）位置檢測裝置控制機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動位置，并隨時將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的進(jìn)度達(dá)到設(shè)定位置。二、設(shè)計內(nèi)容這里介紹我將要做的近距離自動移動式機(jī)械手臂設(shè)計氣壓驅(qū)動。（一）氣源系統(tǒng)壓縮空氣是保證氣動系統(tǒng)正常工作的動力源，空氣壓縮機(jī)是將動力機(jī)供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。（二）氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)由氣缸和氣動馬達(dá)。氣缸是利用壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。它可以輸出力，驅(qū)動工作部分作直線往復(fù)運(yùn)動或往復(fù)擺動。氣缸可分為：單向作用式氣缸和雙作用式氣缸。氣動馬達(dá)是把壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，其作用同于液壓傳動的油馬達(dá)。它輸出力矩，驅(qū)動機(jī)構(gòu)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動。（三）空氣控制閥壓力控制閥分為：調(diào)壓閥、安全閥和順序閥等。流量控制閥是用來調(diào)節(jié)和控制壓縮空氣的流量、流速以改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作速度。流量控制閥主要有節(jié)流閥、單向截流閥和排氣節(jié)流閥等。方向控制閥是用來控制氣流的方向、氣路的通斷，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作發(fā)生變化的氣動原件。方向控制閥在整個氣動元件中數(shù)量占有相當(dāng)大的比例，并在氣動系統(tǒng)中起著神經(jīng)中樞的作用。（四）氣動基本回路方向控制回路主要有：單作用氣缸中間停止回路，雙作用氣缸換向回路，雙作用氣缸的活塞可在任意位置停止的回路，延時控制回路。速度控制回路主要有：單作用氣缸的速度控制回路，雙作用氣缸單向速度控制回路，雙作用氣缸雙向速度控制回路，雙作用氣缸速回運(yùn)動控制回路，雙缸同步動作的速度控制回路，緩沖回路。（五）其他部分行走機(jī)構(gòu)有：車輪式行走機(jī)構(gòu)，履帶式行走機(jī)構(gòu)，步行式行走機(jī)構(gòu)。三、機(jī)械手的發(fā)展趨勢機(jī)械手目前多數(shù)應(yīng)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)，它可按事先制訂的程序完成操作，但普通不具備傳感反饋能力，不能應(yīng)付外界的變化。如發(fā)生某些偏離時，將引起零件甚至機(jī)械手本身的損壞。為此，機(jī)械手發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機(jī)械手，設(shè)它擁有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化作相應(yīng)的變更，如位置發(fā)生稍些偏差時即能更正，并自行檢測。重點(diǎn)是研究視覺功能，將機(jī)械手和柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前的機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。參考文獻(xiàn)[1]、：機(jī)械工業(yè)出版社,2000 [2]：西安電子科技大學(xué)出版社， [3]：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， [4]：機(jī)械工業(yè)出版社, [5]：上海交通大學(xué)出版社， [6]：原子能出版社，1981 [7]：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1987 [8]：機(jī)械工業(yè)出版社,2002第四篇：機(jī)電一體化畢業(yè)論文PLC機(jī)械手控制設(shè)計畢 業(yè) 設(shè) 計論文名稱：PLC機(jī)械手控制設(shè)計系部： 機(jī)車車輛學(xué)院專業(yè)： 機(jī)電一體化 班級:3131 姓名：全偉指導(dǎo)教師：劉偉二O一六年 一月目錄第一章 PLC機(jī)械手控制設(shè)計………………………………...…3 摘要.................…………………………………………….3 引言 ……………………………………....................………4 第二章PLC 的概述 …………………………………………4 PLC的基本知識…………………………………………..4 PLC的應(yīng)用與前景………………………………………..5第三章PLC 的編程語言…………………………………..7 梯形圖編程語言……………………………………………...7 功能塊圖編程語言……………………………………………8 第四章PLC控制機(jī)械手的設(shè)計……………………………….9 機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用………………………………..9 各電器設(shè)備的制方式及控制要求…………………………..10 電器元件設(shè)備的選擇 ………………………………………12 控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計 ………………………………...13 功能表圖設(shè)計……………………………………………..26 第五章設(shè)計小結(jié)………………………………………………33 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………....…..34 謝辭…………………………………………………….....35PLC機(jī)械手控制設(shè)計： 當(dāng)今的自動化技術(shù)發(fā)展迅速，正處于一個快速變革的時代。從半導(dǎo)體到消費(fèi)類電子產(chǎn)品、再到汽車和航空制造業(yè)、以及輕工業(yè)和物流行業(yè)等多種不同的工業(yè)領(lǐng)域都面臨著日益激烈的全球競爭壓力當(dāng)今的自動化技術(shù)發(fā)展迅速，正處于一個快速變革的時代。從半導(dǎo)體到消費(fèi)類電子產(chǎn)品、再到汽車和航空制造業(yè)、以及輕工業(yè)和物流行業(yè)等多種不同的工業(yè)領(lǐng)域都面臨著日益激烈的全球競爭壓力，他們需要進(jìn)一步降低成本、縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，并能夠迅速完成產(chǎn)品的更新?lián)Q代。采用最新的自動化技術(shù)才是解決這一系列問題的有效手段。本次論文明確了機(jī)械手的功能需求和動作流程通過查找了大量資料，了解完成了布進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動器的選型。通過對機(jī)械手制作流程的分析，確定采用PLC為核心的控制系統(tǒng)。在對機(jī)械手的分析設(shè)計部分梯形圖及控制程序，完成PLC的I/O點(diǎn)分配和硬件接線圖。關(guān)鍵詞：機(jī)械手，步進(jìn)電機(jī)，可編程序控制器引言機(jī)械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代科技的一個重要組成部分。汽車業(yè)的快速發(fā)展，車外型愈求美觀流線，并由于汽車外板件要求完美無塵的沖壓生產(chǎn)線也向高速化、高品質(zhì)、自動化、柔性化方向發(fā)展。傳統(tǒng)沖壓生產(chǎn)過程中的手工操作、人工送料的生產(chǎn)方式已無法滿足該行業(yè)的需要。機(jī)械手的積極作用正日益為人們所認(rèn)識，其一，它能部分地代替人的勞動并能達(dá)到生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送。因此，它能大大地改善工人的勞動條件，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。因此，受到各先進(jìn)單位的重視并投入了大量的人力物力加以研究和應(yīng)用。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲的場合，應(yīng)用得更為廣泛。在我國，近代幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的成果，受到各工業(yè)部門的重視。第二章可編程控制器的概述PLC的種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同，對PLC的分類，通常根據(jù)其形式的不同、功能的差異和I/ 1PLC的結(jié)構(gòu)形式可將PLC分為整體式和模塊式兩類（1）整體式PLC整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等各件都集中裝在一個機(jī)箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價格低的特點(diǎn)。小型PLC一般采用這種整體式機(jī)構(gòu)。整體PLC由不同PLC點(diǎn)數(shù)的基本單元和擴(kuò)展單元組成，基本單元內(nèi)有CPU、I/O接口，與I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口、以及編程器或EPROM寫入器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/O和電等，沒有CPU，基本單元和擴(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展(2)模塊式PLC模塊式PLC是將PLC各組成部分分別作成若干個單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及其他模塊。模塊式PLC由框架或基板和 各種模塊組成，模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點(diǎn)是配置靈活、可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型PLC一般采用這種模塊式結(jié)構(gòu)。還有一些PLC將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來，構(gòu)成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC其CPU，電源，I/O接口等也是各自獨(dú)立的模塊。但它們之間是非電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以應(yīng)地疊裝，這樣不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可以做的體積小巧。2 按功能分根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低，中，高檔次（1）低檔PLC 具有邏輯運(yùn)算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷監(jiān)控等基本功能還可以少量模擬量輸入/輸出，算術(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送和比較等功能，主要用于邏輯控制，順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。（2）中檔PLC出具有低檔PLC的功能外，還具有模擬量輸入/輸出，算術(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送和比較；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，遠(yuǎn)程I/O，子程序，通信聯(lián)網(wǎng)等功能，有些還可增設(shè)中斷控制，PID控制等功能，適應(yīng)于復(fù)雜控制系統(tǒng)。（3）高檔PLC除具有中檔PLC的功能外，還增加了符號算術(shù)運(yùn)算，矩陣運(yùn)算，位邏輯運(yùn)算，平方根運(yùn)算及其他特殊功能函數(shù)的運(yùn)算，制表及表格傳遞功能等。高檔PLC具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動化。按I/O點(diǎn)數(shù)分類根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的多少，可將PLC分為小型，中型和大型三類（1）.型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)CEI型美國通用電氣（GE）公司 TI100美國德洲儀器公司 F、FF2日本三菱電氣公司 C20 C40日本歐姆龍公司 SF200德國西門子公司 EX20 EX40日本東芝公司SR20/21中外合資無錫華光電子工業(yè)有限公司（2）．中型——點(diǎn)數(shù)2562048點(diǎn)，雙CPU，用戶存儲器容量28K S7300德國西門子SR400中外合資無錫華光電子工業(yè)有限公司 SU5 SU6德國西門子公司 C500日本立石公司 CEШGE公司（3）.大型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)2048點(diǎn)，多CPU，16位、32位處理器，用戶存儲器容量816K S7400德國西門子公司 GEIVGE公司 C2000立石公司 K3三菱公司 可編程控制器PLC的應(yīng)用與前景目前，在國內(nèi)外PLC已廣泛應(yīng)用冶金，石油，化工，剪彩，機(jī)械制造，電力，汽車，輕工，環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著PLC性能價格 的不斷提高，器應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，從應(yīng)用類型看大致可歸納為以下幾個方面： 強(qiáng)量邏輯運(yùn)算利用PLC最基本的邏輯運(yùn)算，定時，計收等功能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算，科取代傳統(tǒng)的繼電器控制用于單片機(jī)控制，多機(jī)群控制，生產(chǎn)自動線控制等。例：機(jī)床，注塑機(jī)印刷機(jī)械，裝配生產(chǎn)線，電鍍流水線及電梯的控制等。這是PLC最基本的應(yīng)用，也是PLC最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。大多數(shù)PLC都有拖動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，這一功能廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備。例如：各種機(jī)床，裝配機(jī)械。機(jī)器人等進(jìn)行運(yùn)動控制。大，中型PLC都具有多路模擬量I/O模塊和PID控制功能。有的小型PLC也具有模擬量輸入輸出，所以PLC可實(shí)現(xiàn)模擬量控制而且具有PID控制功能的PLC可構(gòu)成閉環(huán)控制，用于過程控制。這一功能已廣泛用于鋁爐，反應(yīng)堆，水處理，釀酒及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面?，F(xiàn)代的PLC都具有數(shù)學(xué)運(yùn)算數(shù)據(jù)傳遞，轉(zhuǎn)換，排序和查表等功能，可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，分析和處理，同時的通過通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其電智能裝置。例如：CNC設(shè)備進(jìn)行處理。PLC的通信包括PLC與PLC，PLC與計算機(jī)，PLC與其它智能設(shè)備之間的通信，PLC系統(tǒng)與通用計算機(jī)可直接或通過通信處理單元，通信轉(zhuǎn)換單元相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，已實(shí)現(xiàn)信息的交換和構(gòu)成。集中管理分散控制的多級分布式控制系統(tǒng)。滿足工廠自動化（FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要。 國外PLC發(fā)展概況PLC在問世以來，經(jīng)過40多年的發(fā)展。在美、德國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一，世界總銷售額不斷上升，生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)，品種不斷翻新，產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價格則不斷下降。目前，世界上有200多個廠家生產(chǎn)PLC。較多的有美國：AB通用電氣、莫迪康公司；日本：松下、三菱、富士、歐姆龍等；德國：西門子公司；法國：TE施耐德公司。韓國：三星、LG公司等PLC的發(fā)展前景（1）產(chǎn)品規(guī)模向大小兩個方向發(fā)展大：I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)，32位微處理器，多CPU并行工作，大容量存儲器，掃描速度快高速；?。赫w結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本；（2）PLC在閉環(huán)過程中應(yīng)用日益廣泛；（3 不斷加強(qiáng)通訊功能；（4）新器件和模塊不斷推出第三章 可編程控制器的編程語言可編程控制器的編程語言按IEC611313國際標(biāo)準(zhǔn)來分主要包括圖形化編程語言和文本化編程語言。圖形化編程語言包括:梯形圖(LDLadder Diagram)、功能塊圖(FBDFunction Block Diagram)、順序功能圖(SFCSequential Function Chart)。文本化編程語言包括:指令表(ILInstruction List)和結(jié)構(gòu)化文本(STStructured Text)。下面分別來介紹這幾種編程度語言。(LDLadder Diagram)梯形圖來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述，是PLC編程中被最廣泛使用的一種圖形化語言，由于梯形圖類似于繼電器控制的電氣接線圖，便于理解,因此許多編程人員和維護(hù)人員都選擇了這一編程方式。而且其圖形結(jié)構(gòu)類似于登高用的梯子，故名梯形圖。梯形圖程序的左右兩側(cè)有兩垂直的電力軌線，左側(cè)的電力軌線名義上為功率流從左向右沿著水平梯級通過各個觸點(diǎn)、功能、功能塊、線圈等提供能量，功率流的終點(diǎn)是右 側(cè)的電力軌線。每一個觸點(diǎn)代表了一個布爾變量的狀態(tài)，每一個線圈代表了一個實(shí)際設(shè)備的狀態(tài)，一個簡單的梯形圖程序如圖1所示:梯形圖程序示例梯形圖的每個梯級表示一個因果關(guān)系,事件發(fā)生的條件表示在梯形的左面,事件發(fā)生的結(jié)果表示在梯級的右面。梯形圖編程語言具有如下特點(diǎn):(1)與電氣操作原理圖相對應(yīng)，具有直觀性和對應(yīng)性。(2)與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，易于掌握和學(xué)習(xí)。(3)對于復(fù)雜控制系統(tǒng)描述,仍不夠清晰。(4)可讀性仍不夠好。幾乎所有PLC廠商提供的PLC都支