【導(dǎo)讀】控制程序可變、體積小、質(zhì)量輕、功能強(qiáng)和價(jià)格低廉等特點(diǎn)，在機(jī)械制造、冶金等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。今后控制系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。因?yàn)樵谂f有的機(jī)床中,其電氣控制。而在繼電控制中,接觸觸點(diǎn)多,所以故障也多,操作人員維修任務(wù)較大,機(jī)械使用率較低。率,提高了設(shè)備使用。這篇畢業(yè)設(shè)計(jì)是論述對機(jī)械手的設(shè)計(jì)及功能作用。之處，希望老師給予指正和批評。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個(gè)國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為“工業(yè)機(jī)械手”。放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。此外，導(dǎo)向裝置還能承擔(dān)手臂所受的彎曲力矩和。裝滾輪、軌道等行走機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)械手的整機(jī)運(yùn)動。節(jié)裝置和輔助裝置組成。控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定的要求運(yùn)動的系統(tǒng)。作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號。

　　

【正文】 ，工作流程較簡單，同時(shí)考慮到制造 成本，因此在本次設(shè)計(jì)中選擇了 OMRON 公司的 C28P 型可編程序控制器。 可編程序控制器的工作過程 可編程序控制器是通過執(zhí)行用戶程序來完成各種不同控制任務(wù)的。為此采用 了循環(huán)掃描的工作方式。具體的工作過程可分為 4個(gè)階段。 第一階段是初始化處理。 可編程序控制器的輸入端子不是直接與主機(jī)相連， CPU 對輸入輸出狀態(tài)的詢 問是針對輸入輸出狀態(tài)暫存器而言的。輸入輸出狀態(tài)暫存器也稱為 I/0 狀態(tài)表 . 該表是一個(gè)專門存放輸入輸出狀態(tài)信息的存儲區(qū)。其中存放輸入狀態(tài)信息的存儲 器叫輸入狀態(tài)暫存器 。存放輸出狀態(tài)信息的存儲器叫輸出狀態(tài)暫存器。開機(jī)時(shí)， CPU首先使 I/0 狀態(tài)表清零，然后進(jìn)行自診斷。當(dāng) 確認(rèn)其硬件工作正常后，進(jìn)入 下一階段。 第二階段是處理輸入信號階段。 在處理輸入信號階段， CPU 對輸入狀態(tài)進(jìn)行掃描，將獲得的各個(gè)輸入端子的 狀態(tài)信息送到 I/0 狀態(tài)表中存放。在同一掃描周期內(nèi)，各個(gè)輸入點(diǎn)的狀態(tài)在 I/0 狀態(tài)表中一直保持不變，不會受到各個(gè)輸入端子信號變化的影響，因此不能造成 運(yùn)算結(jié)果混亂，保證了本周期內(nèi)用戶程序的正確執(zhí)行。 第三階段是程序處理階段。 當(dāng)輸入狀態(tài)信息全部進(jìn)入 I/0 狀態(tài)表后， CPU 工作進(jìn)入到第三個(gè)階段。在這 個(gè)階段中，可編程序控制器對用戶程序進(jìn)行依次掃描，并根據(jù)各 I/0 狀態(tài)和有關(guān) 指 令進(jìn)行運(yùn)算和處理，最后將結(jié)果寫入 I/0 狀態(tài)表的輸出狀態(tài)暫存器中。 第四階段是輸出處理階段。 CPU對用戶程序已掃描處理完畢，并將運(yùn)算結(jié)果寫入到 I/0狀態(tài)表狀態(tài)暫存器中。此時(shí)將輸入信號從輸出狀態(tài)暫存器中取出，送到輸出鎖存電路，驅(qū)動輸出繼電器線 36 圈，控制被控設(shè)備進(jìn)行各種相應(yīng)的動作。然后， CPU 又返回執(zhí)行下一個(gè)循環(huán)的掃描周期。 可編程序控制器的使用步驟 在可編程序控制器與被控對象 (機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程 )構(gòu)成一個(gè)自動控制系 統(tǒng)時(shí)，通常以七個(gè)步驟進(jìn)行 : (1)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 即確定被控對象的動作及動作順序。 (2) I/0 分配 即確定哪些信號是送到可編程序控制器的，并分配給相應(yīng)的輸入端號 。哪些信號是由可編程序控制器送到被控對象的，并分配相應(yīng)的輸出端號 .此外，對用到的可編程序控制器內(nèi)部的計(jì)數(shù)器、定時(shí)器等也要進(jìn)行分配?？删幊绦蚩刂破魇峭ㄟ^編號來識別信號的。 (3)畫梯形圖 它與繼電器控制邏輯的梯形圖概念相同，表達(dá)了系統(tǒng)中全部動作的相互關(guān)系。如果使用圖形編程器 (LCD 或 CRT)，則畫出梯形圖相當(dāng)于編制出了程序，可將梯形圖直接送入可編程序控制器。對簡易編程器，則往往要經(jīng)過下一步的助記符程序轉(zhuǎn)換過程。 (4)助記 符機(jī)器程序 相當(dāng)于微機(jī)的助記符程序，是面向機(jī)器的 (即不同廠家的可編程序控制器，助記符指令形式不同 )，用簡易編程器時(shí)，應(yīng)將梯形圖轉(zhuǎn)化成助記符程序，才能將其輸入到可編程序控制器中。 (5)編制程序 即檢查程序中每條語法錯(cuò)誤，若有則修改。這項(xiàng)工作在編程器上進(jìn)行。 (6)調(diào)試程序 即檢查程序是否能正確完成邏輯要求，不合要求，可以在編程器上修改。程序設(shè)計(jì) (包括畫梯形圖、助記符程序、編輯、甚至調(diào)試 )也可在別的工具上進(jìn)行。如 IBMPC 37 機(jī)，只要這個(gè)機(jī)器配有相應(yīng)的軟件。 (7)保存程序 調(diào)試通過的程序，可以固化在 EPROM 中或保存在磁盤上備用。 機(jī)械手可編程序控制器控制方案 系統(tǒng)簡介 控制對象為圓柱座標(biāo)氣動機(jī)械手。它的手臂具有三個(gè)自由度，即水平方向的伸、縮 。豎直方向的上、下 。繞豎直軸的順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)及逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。另外，其末端執(zhí)行裝置 — 機(jī)械手，還可完成抓、放功能。 這樣 ，可用 PLC 的 8個(gè)輸出端與電磁閥的 8個(gè)線圈相連，通過編程，使電磁閥各線圈按一定序列激勵(lì)，從而使機(jī)械手按預(yù)先安排的動作序列工作 .如果欲改變機(jī)械手的動作，不需改變接線，只需將程序中動作代碼及順序稍加修改即可。 另外 ，除抓放外，其余六 個(gè)動作末端均放置一限位開關(guān)，以檢測動作是否到位，如果某動作沒有到位，則出錯(cuò)指示燈亮。 工業(yè)機(jī)械手的工作流程 此機(jī)械手用于沖床的上下料。 當(dāng)按下機(jī)械手啟動按鈕之后，機(jī)械手有如下動作 : 先右轉(zhuǎn)至右限位開關(guān)動作 (1DT 通電 ) →下降至下限位開關(guān) (5DT 通電 ) → 手腕逆時(shí)針轉(zhuǎn)動 90176。 (7DT 通電 ) →手臂伸長至限位開關(guān) (3DT 通電 ) →檢查有無物品，若有物品，手爪抓緊 (9DT 通電 ) →手臂收縮至限位開關(guān) (4DT 通電 ) →上升至上限位開關(guān) (6DT 通電 ) →左轉(zhuǎn)至左限位開關(guān)動作 (2DT 通電 ) →手腕順時(shí)針轉(zhuǎn)動 90176。 (8DT 通電 ) →手臂伸長至最長 (3DT通電 ) →手爪松開 (IODT通電 ) →延時(shí) T →手臂收縮最短 (4DT 通電 )。至此，一個(gè)工作循環(huán)完畢。 機(jī)械手工作時(shí)序圖如附圖所示。 4, I/0 分配 根據(jù)系統(tǒng)輸入輸出點(diǎn)的數(shù)目，選用 OMRONC 28P 型 PC，它有 16個(gè)輸入點(diǎn)， 標(biāo)號為 0000^0015。 12 個(gè)輸出點(diǎn)，標(biāo)號為 05000511. 38 梯形圖設(shè)計(jì) (如附圖所示 ) 根據(jù)機(jī)械手的邏輯時(shí)序圖及 1/0 分配，畫出控制梯形圖，如附圖所示。由梯 形圖可以看出 : (1)手臂左轉(zhuǎn)的條件 :左轉(zhuǎn)不到位 (0003 為 OFF)，收縮到位 (0006 為 ON),上升到位 (0007 為 ON)，手腕逆轉(zhuǎn)到位 (0009 為 ON)，手爪抓緊 (0002 為 ON),無右轉(zhuǎn)命令 (0501為 OFF). (2)手臂右轉(zhuǎn)的條件 :右轉(zhuǎn)不到位 (0004 為 OFF)，上升到位 (0007 為 ON),收縮到位 (0006為 ON)，手腕順轉(zhuǎn)到位 (0010為 ON)，手爪放松 (0002為 OFF),無左轉(zhuǎn)命令 (0500為 OFF). 39 (3)手臂伸長的條件 :伸長不到位 (0005 為 OFF)，無收縮命令 (0503 為 OFF)，并且滿足下列條件之一 :1)右轉(zhuǎn)到位 (0004 為 ON)，下降到位 (0008 為 ON)，手腕逆轉(zhuǎn)到位 (0009 為 ON)，手爪放松 (0002 為 OFF)。 2)左轉(zhuǎn)到位 (0003 為 ON)，上升到位 (0007為 ON)，手腕順轉(zhuǎn)到位 (0010 為 ON)，手爪抓緊 (0002 為 ON). (4)手臂收縮的條件 :收縮不到位 (0006 為 OFF)，無伸長命令 (0502 為 OFF)，并且滿足下列條件之一 :1)右轉(zhuǎn)到位 (0004 為 ON)，下降到位 (0008 為 ON)，手腕逆轉(zhuǎn)到位 (0009 為 ON)，手爪抓緊 (0002 為 ON)。 2)左轉(zhuǎn)到位 (0003 為 ON)，上升到位 (0007為 ON)，手爪抓緊 (0002 為 ON)，手腕順轉(zhuǎn)到位 (0010 為 ON). (5)手臂上升的條件 :上升不到位 (0007 為 OFF)，無下降命令 (0505 為 OFF)，收縮到位 (0006 為 ON)，手腕逆轉(zhuǎn)到位 (0009 為 ON)，手爪抓緊 (0002 為 ON)，右轉(zhuǎn)到位(0004 為 ON). (6)手臂下降的條件 :下降不到位 (0008 為 OFF)，無上升命令 (0504 為 OFF)，右轉(zhuǎn)到位 (0004 為 ON)，收縮到位 (0006 為 ON)，手腕順轉(zhuǎn)到位 (0010 為 ON)，手爪放松 (0002為 OFF). (7)手腕逆轉(zhuǎn)的條件 :逆轉(zhuǎn)不到位 (0009 為 OFF)，無順轉(zhuǎn)命令 (0507 為 OFF)，右轉(zhuǎn)到位 (0004 為 ON)，收縮到位 (0006 為 ON)，下降到位 (0008 為 ON),手爪放松 (0002為 OFF). (8)手腕順轉(zhuǎn)的條件 :順轉(zhuǎn)不到位 (0010 為 OFF)，無逆轉(zhuǎn)命令 (0506 為 OFF)，左轉(zhuǎn)到位 (0003 為 ON)，收縮到位 (0006 為 ON)，上升到位 (0007 為 ON),手爪抓緊 (0002為 ON). 機(jī)械手控制程序 40 第八章 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)的是氣動通用機(jī)械手，相對于專用機(jī)械手，通用機(jī)械手的自由度可變，控制程序可調(diào)，因此適用面更廣。 該機(jī)械手可以選擇配置普通的夾持手指，以抓取一般工件 。也可更換噴射式氣流負(fù)壓吸盤，以吸附玻璃、墻地磚等板料及光盤、磁盤等薄型不透氣工件，使機(jī) 41 械手的用途更多，使用范圍更廣。另外，該機(jī)械手既可以用于搬運(yùn)小型零件，也可供教學(xué)、實(shí)驗(yàn)使用。 采用氣壓傳動，動作迅速，反應(yīng)靈敏，能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，便于自動控制。工作環(huán)境適應(yīng)性好，不會因環(huán)境變化影響傳動及控制性能。阻力損失和泄漏較小，不會污染環(huán)境。同時(shí)成本低廉。 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)，無論是進(jìn)行時(shí)間控制還是行程控制或混合控制，都可通過 設(shè)定 PLC 程序來實(shí)現(xiàn)?？梢愿鶕?jù)機(jī)械手的動作順序修改程序，使機(jī)械手的通用性更強(qiáng)。 參考文獻(xiàn)： [1] 洪忠渝編著．可編程序控制器的原理及應(yīng)用．青島海洋大學(xué) ,1988； [2] 許廖編著 . 工廠電氣控制設(shè)備 . 機(jī)械工業(yè)出版社 ,2020 ； [3] 王炳實(shí)編著 . 機(jī)床電氣控制技術(shù) . 機(jī)械工業(yè)出版社 ,2020； [4] 王兆義編著 . 可編程序控制器的應(yīng)用技術(shù) . 機(jī)械工業(yè)出版社 ,2020； [5] 崔 亞軍編著 . 可 編 程控制器原理與 實(shí) 踐 . 遼寧 科學(xué)技 術(shù) 出版社 ,2020； [6] 社彭利 標(biāo)編著 . 可 編 控制器原理及 應(yīng) 用 . 西安 電 子科技大學(xué)出版 ,2020； 42 [7]武可庚編著 . 機(jī)械設(shè)備控制技術(shù) . 高等教育出版社 ,2020； [8] 張興顏編 . 可 編 程序控制器基 礎(chǔ) 及 應(yīng) 用 . 重 慶 大學(xué)出版社 ,1998； [19] 鄭 瑜平 編著 . 可 編 程序控制器 . 北京航空大學(xué)出版社 ,2020； [10] 王兆義編著 . 可編程控制器教程 . 北京 .機(jī)械工業(yè)出版社， 2020； [11] 林小峰編著 . 可編程控制器原理及應(yīng)用 . 北京 .高等教育出版社 ,1991； [12] 徐蹲編著 . 可編程序控制器應(yīng)用基礎(chǔ)．山東科學(xué)技術(shù)出版社 ,1996； [13] 范永勝，王珉編著 .電氣控制與 PLC 應(yīng)用 . 中國電力出版社 ,2020 [14] 李道霖編著 . 電氣控制與 PLC 原理應(yīng)用 . 北京電子工業(yè)出版社 ,2020； [15] 佟為明編著 . 低壓電器繼電器及其控制系統(tǒng) . 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ,2020； [16] 嚴(yán)盈富編著 . 監(jiān)控組態(tài)軟件與 PLC 入門 . 人民郵政出版社 ,2020； [17] 張中民編著 . 可編程控制器原理及應(yīng)用實(shí)例 . 機(jī)械工業(yè)出版社 ,2020；