【導(dǎo)讀】能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問(wèn)題；能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；能對(duì)課題進(jìn)行理論分析，得出有價(jià)值的結(jié)論。大；工作努力，遵守紀(jì)律；工作作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)。綜述簡(jiǎn)練完整，有見(jiàn)解；立論正確，論述充分，創(chuàng)新工作中有創(chuàng)新意識(shí)；對(duì)前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見(jiàn)解。資料利用查閱文獻(xiàn)有一定廣泛性；有綜合歸納資料的能力和自己的見(jiàn)解。學(xué)；文字通順，技術(shù)用語(yǔ)準(zhǔn)確，符號(hào)統(tǒng)一，工作量、難度工作量飽滿，難度較大。

　　

【正文】 地端，分別引出到面板，其中只有 C4 與 3V 電源共地。 電源單元 PLC 主機(jī)左邊有外接 220V/AV 的電源插座，作為 PLC 的工作電源。內(nèi)裝變壓器，輸出 3V 電源，供二極管使用。另外 PLC 的 24VDC 和 24GND 已引出到面板，供外接輸入器件（ 如傳感器）的工作電源用 機(jī)械手的 PLC 控制 13 第三章 三相異步電動(dòng)機(jī) 3． 1 機(jī)械手電機(jī)的選用 Y2 系列三相異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)新穎、造型美觀、噪音低、振動(dòng)小、絕緣等級(jí)高等特點(diǎn)，產(chǎn)品現(xiàn)已達(dá)到九十年代國(guó)際先進(jìn)水平，是 Y 系列電機(jī)的更新產(chǎn)品。外殼防護(hù)等級(jí) IP54， 它具有良好的起動(dòng)性能和運(yùn)行性能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，維修方便等特點(diǎn)，電機(jī)采用 E 級(jí)或 B 級(jí)絕緣，外殼防護(hù)等級(jí)為 IP44，冷卻方式為 ICO141，額定頻率為50Hz，額定電壓為 380V。 豎軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)承載整個(gè)機(jī)械手的所有負(fù)載，需要功率較大，而機(jī)械手主要用于生 產(chǎn)線夾持較輕便物體，綜 合考慮，豎軸選用 Y263M22，功率 250W，可滿足生產(chǎn)需要。 橫軸主要驅(qū)動(dòng)橫臂的左右運(yùn)動(dòng)，承載重量較小，選用 Y263M12，功率 180W，即可滿足生產(chǎn)需要。 電動(dòng)機(jī) 3 主要用來(lái)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。 機(jī)械手的 PLC 控制 14 第四 章 機(jī)械手 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5． 1 機(jī)械手的工藝過(guò)程 了解設(shè)備概況 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和各部分動(dòng)作示意圖，如圖下圖所示。機(jī)械手的工作均由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，它的上升、下降、左移、右移都是有電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺紋絲桿旋轉(zhuǎn)來(lái)完成的。 分析工藝過(guò)程 機(jī)械手 的初始位置停在原點(diǎn)，按下啟動(dòng)后按扭后，機(jī)械手將下降 —— 加緊工件 ——上升 —— 右移 —— 再下降 —— 放松工件 —— 在上升 —— 左移八個(gè)動(dòng)作，完成一個(gè)工作周期。機(jī)械手的下降、上升、右移、左移等動(dòng)作轉(zhuǎn)換，是由相應(yīng)的限位開(kāi)關(guān)來(lái)控制的，而加緊、放松動(dòng)作的轉(zhuǎn)換是有時(shí)間來(lái)控制的。 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(wú)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。為此設(shè)置了一個(gè)光電開(kāi)關(guān)，以檢測(cè) “ 無(wú)工件 ” 信號(hào)。 控制方面的要求 機(jī)械手的 PLC 控制 15 為了滿足生產(chǎn)要求，機(jī)械手設(shè)置了手動(dòng)工作方式和自動(dòng)工 作方式，而自動(dòng)工作方式又分為單步、單周期和連續(xù)工作方式。 1） 手動(dòng)工作方式：利用按鈕對(duì)機(jī)械手每一步動(dòng)作進(jìn)行控制。例如，按下 “ 下降 ”按鈕，機(jī)械手下降；按下 “ 上升 ” 按鈕，機(jī)械手上升。手動(dòng)操作可用于調(diào)整工作位置和緊急停車(chē)后機(jī)械手返回原點(diǎn)。 2） 單步工作方式：從原點(diǎn)開(kāi)始，按照自動(dòng)工作循環(huán)的步序，每按一次啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手完成一步動(dòng)作后自動(dòng)停止。 3） 單周期工作方式：按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手按工序自動(dòng)自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作，返回原點(diǎn)后停止。 4） 連續(xù)工作方式：按下按鈕，機(jī)械手從原點(diǎn)，按步序自動(dòng)反復(fù)連續(xù)工作，在連續(xù)工作方式下設(shè)置兩種停車(chē)狀態(tài) ： 正常停車(chē)：在正常工作狀態(tài)下停車(chē)。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)。 緊急停車(chē)：在發(fā)生事故或緊急狀態(tài)時(shí)停車(chē)。按下緊急停車(chē)按鈕，機(jī)械手停止在當(dāng)前狀態(tài)。當(dāng)故障排除后，需手動(dòng)回到原點(diǎn)。 5． 2 PLC 控制系統(tǒng) 1．確定輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)并選擇 PLC 型號(hào) 機(jī)械手的 PLC 控制 16 1）輸入信號(hào) 位置檢測(cè)信號(hào)：下限、上限、右限、左限共 4 個(gè)行程開(kāi)關(guān)，需要 4 個(gè)輸入端子。 “ 無(wú)工件檢測(cè) ” 信號(hào)：用光電開(kāi)關(guān)作檢測(cè)元件，需要 1 個(gè)端子。 “ 工作方式 ” 選擇開(kāi)關(guān)：有手動(dòng)、單步、單周期和連續(xù) 4 種工作方 式，需要 4 個(gè)輸如端子。 手動(dòng)操作：需要有下降、上升、右移、左移、加緊、放松 6 個(gè)按鈕，也需要 6 個(gè)輸入端子。 自動(dòng)工作：尚需啟動(dòng)、正常停車(chē)、緊急停車(chē) 3 個(gè)按鈕，也需要 3 個(gè)輸入端子。以上共需要 18 個(gè)輸入信號(hào)。 2）輸出信號(hào) PLC 的輸出用于控制機(jī)械手的下降、上升、右移、左移、加緊、放松以三個(gè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制等，共需要 11 個(gè)輸出點(diǎn)。機(jī)械手從原點(diǎn)開(kāi)始工作，需要一個(gè)原點(diǎn)指示燈，也需要 1 個(gè)輸出點(diǎn)。所以，至少需要 6 個(gè)輸出點(diǎn)。 由于機(jī)械手的控制屬于開(kāi)關(guān)量控制，在功能上未提出特殊要求。因此任何型號(hào)的小型 PLC 均可滿足要求。根據(jù)所需的 I/O 總點(diǎn)數(shù)并留有一定的備用量，可選用FX2N48RM，其輸入和輸出各 24 點(diǎn)，繼電器輸出型。 FX2N48RM 的各項(xiàng)工作參數(shù)已在第二章介紹，在此不在做介紹。 2．分配 PLC 的輸入 /輸出端子 PLC 的輸入輸出端子分配接線圖，如圖 52 所示。 3． PLC 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 為了方便編程，可將手動(dòng)和自動(dòng)程序分別編出相對(duì)獨(dú)立的程序段，用跳轉(zhuǎn)指令進(jìn)行選擇，控制系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)框圖，如圖 53 所示。選擇手動(dòng)方式時(shí)， X3 接同，跳過(guò)自動(dòng)程序，執(zhí)行手動(dòng)程序；選擇自動(dòng)工作方式時(shí)， X3 斷開(kāi)，執(zhí) 行自動(dòng)程序。 （ 1）手動(dòng)程序 手動(dòng)操作不需要按工序順序進(jìn)行動(dòng)作，所以可按普通繼電器程序來(lái)設(shè)計(jì)。手動(dòng)操作的梯形圖，如圖 54 所示，手動(dòng)按鈕 X20X25 分別控制下 機(jī)械手的 PLC 控制 17 圖 52 輸入 /輸出分配接線圖 機(jī)械手的 PLC 控制 18 圖 53 總程序結(jié)構(gòu)框圖 機(jī)械手的 PLC 控制 19 圖 54 手動(dòng)程序 降、上升、右移、左移、加緊和放松各個(gè)動(dòng)作。為了保證系統(tǒng)的的安全與進(jìn)行， 設(shè)置了一些必要的連鎖。其中在左、右移動(dòng)的電路中加入 X11 作上限連鎖，這是因?yàn)闄C(jī)械手只有處于上限位置時(shí)，才允許左、右移動(dòng)。 （ 1） 自動(dòng)程序 自動(dòng)程序如圖 55 所示。 1）連續(xù)及單周期 操作。當(dāng)機(jī)械手在原點(diǎn)時(shí)，程序處于初始狀態(tài) S0，執(zhí)行下降動(dòng)作。當(dāng)下降到下限位開(kāi)關(guān)時(shí)， X10 接通，又接通下一個(gè)狀態(tài) S21，接著執(zhí)行下一步動(dòng)作。當(dāng)執(zhí)行完最后一步動(dòng)作，即左移到原點(diǎn)碰到左限位開(kāi)關(guān)時(shí)， X13 接通，如果是單周期操作，則 M0 斷開(kāi)，回到初始狀態(tài)，如果連續(xù)操作，則 M0 接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移至 S20，又開(kāi)始下一個(gè)周期的循環(huán)。 在運(yùn)行中，如按正常停車(chē)按鈕，則 X1 接通， M0 復(fù)位，機(jī)械手的動(dòng)作繼續(xù)執(zhí)行完一個(gè)周期后，回到初始狀態(tài)。如按緊急停車(chē)按鈕，則 X2 接通，狀態(tài) S0~S33 全部復(fù)位，機(jī)械手工作停止。重新啟動(dòng)時(shí)，先用手動(dòng)來(lái)將機(jī) 械手移回原點(diǎn)，才能再次進(jìn)行自動(dòng)操作。 2）單步操作。當(dāng)自動(dòng)操作程序采用步進(jìn)指令設(shè)計(jì)時(shí)，單步操作程序用 “ 禁止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移 ” 標(biāo)志器 M8040 來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖 56 所示。該繼電器線圈接通時(shí)，禁 機(jī)械手的 PLC 控制 20 圖 55 自動(dòng)程序 止步進(jìn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移，線圈斷電時(shí)，允許狀態(tài)轉(zhuǎn)移。 在單步操作方式下，利用啟動(dòng)按鈕 X0 作為單步操作信號(hào)， X4 接通。不按啟動(dòng)按鈕時(shí)， X0 斷開(kāi)，其常閉接點(diǎn)閉合， M8040 接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移被禁止。 機(jī)械手的 PLC 控制 21 圖 56 用 “ 禁止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移 ” 設(shè)計(jì)的單步操作梯形圖 當(dāng)完成一步動(dòng)作后，按下啟動(dòng)按鈕， X0 接通，其常閉接點(diǎn)將 M8040 斷開(kāi)，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到下一步。 將如圖 56 所示的單步操作梯形圖連接在如圖 55 所示的自動(dòng)程序上端，就得到了包括單步、單周期、連續(xù)操作在內(nèi)的整個(gè)自動(dòng)操作的梯形圖。 至此，機(jī)械手的控制程序分段設(shè)計(jì)完畢。根據(jù)圖 53 所示的總程序結(jié)構(gòu)框圖，將手動(dòng)操作程序梯形圖和自動(dòng)程序梯形圖嵌入，就得到整個(gè)程序的梯形圖。 機(jī)械手的 PLC 控制 22 致 謝 本設(shè)計(jì)及論文是在我的指導(dǎo)老師王傲勝及機(jī)電系 諸位老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他們嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì) 著我。從課 題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，王 老師和各位專(zhuān)業(yè)老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此謹(jǐn)向各老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 機(jī)械手的 PLC 控制 23 參考文獻(xiàn) 【 1】張文明、姚慶文 主編 ﹒ 可編程控制器及網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù) ﹒ 中國(guó)鐵道 出版社 【 2】 隋東杰、謝亞青主編 . 機(jī)械基礎(chǔ) .復(fù)旦大學(xué)出版社 【 3】王文申 吳尚純主編 . 液壓與氣動(dòng)技術(shù) . 中國(guó)出版集團(tuán)現(xiàn)代教育出版社