【正文】 223：共有6種產(chǎn)品。其中DC輸入/DC輸出的有3種，DC輸入/繼電器輸出的有三種，它們對(duì)應(yīng)的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)分別為4點(diǎn)、8點(diǎn)和16點(diǎn)。4. 模擬量輸入擴(kuò)展模塊EM231。5. 模擬量輸出擴(kuò)展模塊EM232。6. 模擬量輸入/輸出擴(kuò)展模塊EM235。 PLC控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案概述 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)分析 沖壓線吸放料機(jī)構(gòu)是由氣缸驅(qū)動(dòng)的，氣缸由對(duì)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置電磁閥控制。例如，當(dāng)下降電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手才上升；當(dāng)上升電磁閥斷電時(shí)，機(jī)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(jī)械手的放松、夾緊由一個(gè)單線圈兩位置電磁閥(稱為夾緊電磁閥)控制。當(dāng)該線圈通電時(shí)，機(jī)械手夾緊； 當(dāng)該線圈斷電時(shí)，機(jī)械手放松。機(jī)械手是整個(gè)機(jī)械設(shè)備中的一部分，主要有伸縮臂、升降臂、抓工件、放料等功能。假設(shè)機(jī)械手原點(diǎn)處于位置點(diǎn)(初始位)，把工件從左工作臺(tái)搬到右工作臺(tái)處加工。該機(jī)械手的工作方式有手動(dòng)和自動(dòng)循環(huán)操作，在單步手動(dòng)工作方式下每按一下“開(kāi)始” 按鈕，機(jī)械手按程序執(zhí)行一步相應(yīng)的動(dòng)作，可實(shí)現(xiàn)上升、下降、伸臂、縮臂、夾緊、放料操作。自動(dòng)操作方式又分為步進(jìn)、單周期和連續(xù)操作方式。在自動(dòng)工作方式下機(jī)械手的動(dòng)作順序?yàn)椋合陆狄粖A緊一上升一右移一下降一放料一上升一左移(回到初始位)，按下開(kāi)始按鈕，機(jī)械手自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后停止。當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)按下該站的“急停”按鈕，機(jī)械手會(huì)立刻停止運(yùn)動(dòng)。在系統(tǒng)通電后按下“啟動(dòng) ”按鈕，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降。下降到底時(shí)，碰到下限位開(kāi)關(guān)，下降電磁閥斷電，下降停止；同時(shí)接通夾緊電磁閥，機(jī)械手夾。．夾緊后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升，上升到頂時(shí)，碰到上限位開(kāi)關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時(shí)接通右移電磁閥，機(jī)械手右移。右移到位時(shí)，碰到右限位開(kāi)關(guān)，右移電磁閥斷電，右移停止。下降電磁閥通電，機(jī)械手下降。下降到底時(shí)，碰到下限位開(kāi)關(guān)，下降電磁閥斷電，下降停止； 同時(shí)夾緊電磁閥斷電，機(jī)械手放松．放松后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升。上升到頂時(shí)，碰到上限位開(kāi)關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止； 同時(shí)接通左移電磁閥，機(jī)械手左移。左移到原點(diǎn)時(shí)，碰到左限位開(kāi)關(guān)， 左移電磁閥斷電，左移停止。至此，機(jī)械手經(jīng)過(guò)八步動(dòng)作完成了一個(gè)周期的動(dòng)作。 快速吸放料系統(tǒng)I/O接口分配表快速吸放料機(jī)構(gòu)的控制分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種方式。手動(dòng)控制分為手動(dòng)和回原點(diǎn)兩種操作。自動(dòng)操作分為步進(jìn)、單周期和自動(dòng)循環(huán)操作方式，因此需要設(shè)置一個(gè)工作方式選擇開(kāi)關(guān)SA1(手動(dòng)、回原點(diǎn)、步進(jìn)、單周期、自動(dòng)循環(huán))，占5個(gè)輸入點(diǎn)，手動(dòng)時(shí)設(shè)置一個(gè)運(yùn)動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)SA2(左，右、上，下、夾，松)，占5個(gè)輸入點(diǎn)，限位開(kāi)關(guān)SQ1SQ4占4個(gè)輸入點(diǎn)，回原點(diǎn)按鈕SB啟動(dòng)按鈕SB停止按鈕SB3占3個(gè)輸入點(diǎn)，共需l7個(gè)輸入點(diǎn)。輸出設(shè)備有電磁鐵1YA、2YA、3YA、4YA、5YA，共占5個(gè)輸出點(diǎn)。設(shè)原點(diǎn)指示燈1個(gè)，占1個(gè)輸出點(diǎn)。共需6個(gè)輸出點(diǎn)，其輸入輸出端子分配情況如表41所示。為了保證在緊急情況下（包括PLC發(fā)生故障時(shí)）能可靠地切斷PLC的負(fù)載電源，設(shè)置了交流接觸器KM。在運(yùn)行時(shí)按下“負(fù)載電源”按鈕，使KM線圈得電并自鎖，KM的主接觸點(diǎn)接通，給外部負(fù)載提供交流電源，出現(xiàn)緊急情況時(shí)用“緊急停車”按鈕斷開(kāi)負(fù)載電源。 I/O分配輸入輸出下限位SQ1連續(xù)SA151YA上限位SQ2上升SA212YA右限位SQ3左行SA223YA左限位SQ4松開(kāi)SA234YA手動(dòng)SA11下行SA245YA回原點(diǎn)SA12右行SA25原點(diǎn)指示燈單步SA13夾緊SA26單周期SA14 在選擇PLC的型號(hào)時(shí)，輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)的多少應(yīng)考慮工藝過(guò)程和控制要求變動(dòng)對(duì)輸入點(diǎn)的需求，應(yīng)考慮有15%的余量，所以選擇CPU 226 CN,這種機(jī)型有24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)，可以滿足本例要求。 PLC外部接線圖手動(dòng)控制分為手動(dòng)和回原點(diǎn)兩種操作。手動(dòng)操作主要用于維修，用按鈕對(duì)機(jī)械手的每一個(gè)動(dòng)作單獨(dú)進(jìn)行控制，如選擇上，下運(yùn)動(dòng)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手上升，按下停止按鈕，機(jī)械手下降。而機(jī)械手在最上、最左并且?jiàn)A緊裝置松開(kāi)時(shí)，系統(tǒng)處于原點(diǎn)狀態(tài)。按下回原點(diǎn)按鈕，機(jī)械手會(huì)自動(dòng)返回至原點(diǎn)，即碰到左限和上限行程開(kāi)關(guān)。自動(dòng)操作分為步進(jìn)、單周期和自動(dòng)循環(huán)操作。把選擇開(kāi)關(guān)旋在自動(dòng)操作的三種位置之一上，則進(jìn)行相應(yīng)的自動(dòng)操作。所有自動(dòng)操作，機(jī)械手必須先回零點(diǎn)。在零點(diǎn)位置上，把選擇開(kāi)關(guān)旋到“單步”位置，每按下一次步進(jìn)按鈕，機(jī)械手就前進(jìn)一個(gè)工序。在零點(diǎn)位置上，把選擇開(kāi)關(guān)旋到“單周期” 位置，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手就進(jìn)行一次循環(huán)運(yùn)行，并返回在原點(diǎn)停止。途中按下停止按鈕，其工作停止，再按下啟動(dòng)按鈕，則繼續(xù)動(dòng)作至原點(diǎn)后自動(dòng)停止。在零點(diǎn)位置上，把選擇開(kāi)關(guān)旋到“自動(dòng)循環(huán)”位置，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手就開(kāi)始連續(xù)運(yùn)行。途中按下停止按鈕，則運(yùn)行至原點(diǎn)位置后停止。 PLC控制程序設(shè)計(jì)根據(jù)機(jī)械手的工作過(guò)程要求，確定各動(dòng)作的先后順序和相互關(guān)系，得出機(jī)械手控制流程圖如圖45所示。PLC控制程序主要由手動(dòng)操作和自動(dòng)操作兩部分組成，自動(dòng)操作程序包括步進(jìn)操作，單周期操作和連續(xù)循環(huán)程序。圖45 機(jī)械手控制流程圖。PLC由STOP轉(zhuǎn)為RUN時(shí)。當(dāng)機(jī)械手在原點(diǎn)時(shí)，將狀態(tài)S20置1這是第一步。按下啟動(dòng)按鈕后，置位狀態(tài)S21，同時(shí)將原工作狀態(tài)S20清0，輸出繼電器Y02得電，Y10復(fù)位，原點(diǎn)指示燈熄滅，執(zhí)行下降動(dòng)作。當(dāng)下降到底碰到下限位開(kāi)關(guān)時(shí)，X00接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)到S22同時(shí)將狀態(tài)S21清0輸出電器Y02復(fù)位，Y05置1，于是機(jī)械手停止下降，執(zhí)行夾緊動(dòng)作；定時(shí)器T1開(kāi)始計(jì)時(shí)，接通T1常開(kāi)觸點(diǎn)將狀態(tài)S23置1，同時(shí)將工作狀態(tài)S22清0，而輸出繼電器Y01得電，執(zhí)行上升動(dòng)作。同時(shí)Y05也被置1，夾緊動(dòng)作繼續(xù)執(zhí)行。當(dāng)上升到上限位時(shí)，X01接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)到S24，同時(shí)將狀態(tài)S23清0，Y01失電，不再上升，而Y03得電，執(zhí)行右行動(dòng)作，當(dāng)右行至右限位時(shí)，X02接通，Y03失電機(jī)械手停止右行，若此時(shí)X04接通，則狀態(tài)轉(zhuǎn)到S25，同時(shí)將狀態(tài)S24清0，而Y02再次得電，執(zhí)行下降動(dòng)作，當(dāng)下降到底碰到下限位開(kāi)關(guān)時(shí)，X00接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S26同時(shí)將狀態(tài)S25清0，輸出繼電器Y02和Y05復(fù)位，于是機(jī)械手停止下降，執(zhí)行松開(kāi)動(dòng)作；定時(shí)器T2開(kāi)始計(jì)時(shí)，接通T2常開(kāi)觸點(diǎn)將狀態(tài)S27置1，同時(shí)將工作狀態(tài)S26清0，而輸出繼電器Y01再次得電，執(zhí)行上升動(dòng)作。行至上限位置，X01接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S20，同時(shí)將狀態(tài)S27清0，Y01失電，停止上升，而Y04得電，執(zhí)行左行動(dòng)作，到達(dá)左限位，X03接通，將狀態(tài)S20清0．如果此時(shí)為連續(xù)工作狀態(tài)，即狀態(tài)轉(zhuǎn)移回到S21，重復(fù)執(zhí)行自動(dòng)程度，若為單周期操作方式，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S20，則機(jī)械手的停在原點(diǎn)。圖46 自動(dòng)操作流程圖根據(jù)順序功能圖可以編寫梯形圖，如下第五章 總結(jié)與展望歷時(shí)幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，在這段時(shí)間里，我學(xué)習(xí)到了很多東西，在工作的細(xì)心上也得到了提高。并且，更了解了有關(guān)可編程控制器的功能。我選擇這個(gè)設(shè)計(jì)，也是為了彌補(bǔ)以前學(xué)習(xí)上的不足。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，使我了解到老師的用心良苦，并且從老師那學(xué)到了很多寶貴的東西。本設(shè)計(jì)以系統(tǒng)的控制要求，綜合運(yùn)用了PLC技術(shù)，利用PLC控制電磁閥線圈電源的通斷來(lái)控制氣路系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)與其它控制系統(tǒng)相比，節(jié)省了大量的電氣元件，充分發(fā)揮了氣動(dòng)技術(shù)和PLC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，較好地實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)吸放料機(jī)構(gòu)的一連串動(dòng)作。同時(shí)提高了生產(chǎn)的自動(dòng)化程度和速度，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了人力資源，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。系統(tǒng)還具有運(yùn)行可靠、使用方便、抗干擾能力強(qiáng)、能經(jīng)受惡劣環(huán)境考驗(yàn)等優(yōu)越性，因此PLC控制技術(shù)已成為氣動(dòng)控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。由于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)使用安全、可靠，可以在高溫、震動(dòng)、易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射等惡劣環(huán)境下工作。而氣動(dòng)機(jī)械手作為機(jī)械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、動(dòng)作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境、容易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速、易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)、易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作等優(yōu)點(diǎn)。所以，氣動(dòng)機(jī)械手被廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、半導(dǎo)體及家電行業(yè)、化肥和化工，食品和藥品的包裝、精密儀器和軍事工業(yè)等。而今，電磁閥的線圈功率越來(lái)越小，而PLC的輸出功率在增大，由PLC直接控制線圈變得越來(lái)越可能。氣動(dòng)機(jī)械手、氣動(dòng)控制越來(lái)越離不開(kāi)PLC，而閥島技術(shù)的發(fā)展，又使PLC在氣動(dòng)機(jī)械手、氣動(dòng)控制中變得更加得心應(yīng)手。氣動(dòng)技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程，隨著氣動(dòng)伺服技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室，氣動(dòng)技術(shù)及氣動(dòng)機(jī)械手迎來(lái)了嶄新的春天。目前在世界形成了以日本、美國(guó)和歐盟氣動(dòng)技術(shù)、氣動(dòng)機(jī)械手三足鼎立的局面。我國(guó)對(duì)氣動(dòng)技術(shù)和氣動(dòng)機(jī)械手的研究與應(yīng)用比較晚，但隨著投入力度和研發(fā)力度的加大，我國(guó)自主研制的許多氣動(dòng)機(jī)械手已經(jīng)在汽車等行業(yè)為國(guó)家的發(fā)展進(jìn)步發(fā)揮著重要作用。隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和機(jī)械加工工藝水平的提高及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，為研究高性能的氣動(dòng)機(jī)械手奠定了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。由于氣動(dòng)機(jī)械手有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速、易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)、易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作等諸多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，可以預(yù)見(jiàn)，在不久的將來(lái)，氣動(dòng)機(jī)械手將越來(lái)越廣泛地進(jìn)人工業(yè)、軍事、航空、醫(yī)療、生活等領(lǐng)域。參考文獻(xiàn)【1】 廖常初主編 . PLC編程及應(yīng)用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011【2】 姜繼海，宋錦春，高常識(shí)主編. 液壓與氣壓傳動(dòng)（第二版）.北京：高等教育出 版社，2009【3】 濮良貴，紀(jì)名剛主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)(第七版) .北京：高等教育出版社，2001【4】 孫桓，陳作模主編. 機(jī)械原理（第六版）. 北京：高等教育出版社，2001【5】 呂仲文主編. 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004【6】 胡成龍主編. PLC應(yīng)用技術(shù). 湖北：湖北長(zhǎng)江出版社，2003