【正文】 真心感謝老師對(duì)我的學(xué)習(xí)和論文方面的幫助，在大學(xué)的最后一段時(shí)光里，留下了深深的烙印，以至于我能夠順利的完成了學(xué)業(yè) 。在過去的四年中，學(xué)到了很多，失去了也很多，知識(shí)是學(xué)無止境的，對(duì)于這四年的學(xué)習(xí)，理論的知識(shí)已經(jīng)非常充實(shí)，展望未來，我 們將會(huì)踏上社會(huì)，帶著我們所學(xué)的知識(shí)去迎接更大的挑戰(zhàn)。在范老師的提供下，也做了機(jī)械手的運(yùn)行試驗(yàn)，雖然中間也出現(xiàn)了一些問題，但得到了及時(shí)的調(diào)整，相信這次的學(xué)習(xí)將會(huì)對(duì)我以后的工作道路上有很大的幫助。剛開始接觸時(shí)，對(duì)于 PLC的整體運(yùn)行還不是特別的了解，對(duì)于 PLC的實(shí)際操作也不太懂，經(jīng)過這幾個(gè)月的實(shí)際學(xué)習(xí)，已經(jīng)基本掌握了 PLC的硬件和軟件。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 29 頁 共 36頁 結(jié)束語 在本設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手的自動(dòng)操作功能，在工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)中得到普遍的應(yīng)用。腳本程序清單見附件 A[21]。有 關(guān)計(jì)時(shí)時(shí)間的設(shè)定，即根據(jù)需要設(shè)定時(shí)計(jì)時(shí)來設(shè)定。 對(duì)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的變量，在開始之前需要對(duì)其定義，最主要先分析系統(tǒng)，再能夠確定變量值。 (2) 這時(shí)單擊文件中的另存為按鈕，會(huì)出現(xiàn)保存另一文件夾按鈕。 運(yùn)行策略作為系統(tǒng)的一個(gè)重要的框架，它能夠使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)按照所設(shè)定的時(shí)間順序執(zhí)行程序，使得機(jī)械手能夠進(jìn)行有效地操作，對(duì)一些構(gòu)件進(jìn)行基本的定義和策略的構(gòu)造，它能夠控制一些工作窗口的開關(guān)狀態(tài)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一些外部設(shè)備的測(cè)量和控制 [20]。它起到了橋梁連接的作用，將組態(tài)之間的結(jié)構(gòu)連接成了一個(gè)整體。設(shè)備在運(yùn)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 25 頁 共 36頁 行的時(shí)候，設(shè)備窗口可以用來控制整個(gè)流程的運(yùn)動(dòng)。主控窗口它可以用于工業(yè)中的工程的制定 ，編制工程的主要菜單，設(shè)計(jì)封面，確定啟動(dòng)窗口，同時(shí)可以設(shè)定動(dòng)畫的有關(guān)參數(shù)，保存文件名稱數(shù)據(jù)庫更改。它通常在 Windows 平臺(tái)上進(jìn)行運(yùn)用，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，以人類可以接受的形式，比如動(dòng)畫，燈的報(bào)警，對(duì)流程的控制多種的形式來反應(yīng)工程的狀態(tài)。在設(shè)計(jì)中，考慮到不可預(yù)料的情況下，有時(shí)非要采用手動(dòng)控制操作，我們可以通過一定的編程來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制的方式。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 17 頁 共 36頁 4 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì) 輸入 /輸出口分配表 在設(shè)計(jì)機(jī)械手自動(dòng)操作的系統(tǒng)過程中， PLC 是控制的核心，首先對(duì) PLC 硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)，分配表如下表 41所示： 表 41 輸入輸出分配表 輸入 輸出 X0 啟動(dòng)按鈕 SB1 Y0 擺動(dòng)氣缸左擺（ YA1 得電） X1 擺動(dòng)氣缸左擺極限 SQ1 Y1 擺動(dòng)氣缸右擺（ YA2 得電） X2 擺動(dòng)氣缸右擺極限 SQ2 Y2 水平氣缸伸出（ YA3 得電） X3 水平氣缸伸出極限 SQ3 Y3 水平氣缸縮回（ YA4 得電） X4 水平氣缸縮回極限 SQ4 Y4 垂直氣缸下降（ YA5 得電） X5 垂直氣缸伸出極限 SQ5 Y5 垂直氣缸上升（ YA6 得電） X6 垂直氣缸縮回極限 SQ6 Y6 氣爪夾緊（ YA7 得電） X7 手動(dòng)控制按鈕 SB2 Y7 氣爪放松（ YA8 得電） X10 自動(dòng)控制按鈕 SB3 X11 停止按鈕 SB4 X12 擺動(dòng)氣缸左擺按鈕 SB5 X13 擺動(dòng)氣缸 右擺按鈕 SB6 X14 水平氣缸伸出按鈕 SB7 X15 水平氣缸縮回按鈕 SB8 X16 垂直氣缸下降按鈕 SB9 X17 垂直氣缸上升按鈕 SB10 X20 氣爪夾緊按鈕 SB11 X21 氣爪放松按鈕 SB12 X22 檢測(cè)開關(guān) SQ7 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 18 頁 共 36頁 硬件接線圖 按照輸入輸出分配表，畫出 I/O硬件接線圖，如圖 412 所示： 圖 412 硬件接線圖 4,2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 順序 功能圖 在本次設(shè)計(jì)中，我們同時(shí)可以加入手動(dòng)控制系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)中可以實(shí) 現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)控制切換系統(tǒng)。對(duì)于用戶而言，這樣的 PLC 的選擇范圍比較廣，它的應(yīng)用性也是相對(duì)比較出色的。 FX 系列 PLC 具有很強(qiáng)的通信能力，兼容性也是非常好，基本能夠滿足大多數(shù)對(duì)于系統(tǒng)要求比較高的人。現(xiàn)在，PLC 可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話功能，這說明未來 PLC 的發(fā)展方向朝著智能化的方向發(fā)展。在這一點(diǎn)上， PLC 的設(shè)計(jì)者們也是充分考慮到使用者的意圖，對(duì)于使用 PLC 的習(xí)慣性。這樣就有效的避免了大量的硬件接線，提高了生產(chǎn)的效率，要想改變程序的功能，只需要改變編程器里的程序。與此同時(shí)， PLC 可以連接傳統(tǒng)的編程器， PLC 的網(wǎng)絡(luò)與通信功能得到了迅速發(fā)展，為工廠的自動(dòng)化奠定了良好的基礎(chǔ)。 PLC 開始向著順序控制方向發(fā)展，其中三菱公司的 F 系列為主要典型產(chǎn)品。 PLC 的一些硬件結(jié)構(gòu)不斷地走向成熟的地步，對(duì)于它的應(yīng)用也越來越廣泛。 PLC 發(fā)展歷程 在繼電器占主導(dǎo)地位時(shí)代，那時(shí)可編程控制器還沒有被發(fā)明出來，人們普遍運(yùn)用繼電 器來控制工業(yè)電氣，但是對(duì)于電氣控制，越是復(fù)雜的電路所需求的線路和繼電器就會(huì)越多，雖然它的應(yīng)用非常廣泛，但相對(duì)而言它的可靠性、靈活性都不高，尤其是在出現(xiàn)故障的時(shí)候，很難進(jìn)行排查和解決相應(yīng)的困難而且不太容易更改。其基本結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖 34 所示： 圖 34 PLC硬件結(jié)構(gòu) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 14 頁 共 36頁 PLC 的軟件部分是廠家提供，用于存放 PLC 的系統(tǒng)運(yùn)行不可少程序，一般放在EPROM 中。采用現(xiàn)代技術(shù)的集成電路，由于現(xiàn)代半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展， PLC的集成電路越來越小。小型 PLC 和大型 PLC 也在這個(gè)時(shí)候生產(chǎn)出來可以適用于不同的環(huán)境中 [12]。 90 年代中期， PLC 發(fā)展的速度越來越驚人，它的硬件系統(tǒng)和軟件系 統(tǒng)也達(dá)到了當(dāng)時(shí)的最先進(jìn)的時(shí)候。尤其是它的抗干擾能力也是取得了重大的突破。微處理器和 PLC 有效地結(jié)合到了一起，有效地代替了傳統(tǒng)繼電器復(fù)雜的工作方式。到了 70 年代未的時(shí)候，處理器技術(shù)引入到 PLC 中 ,使得 PLC 增加了許多實(shí)際的功能。在工件臺(tái) 1 底部也選擇同樣類型的傳感器 1 個(gè)，本次設(shè)計(jì)中的工件所選用為小正方形的金屬塊 [18]。 (3) 對(duì)于靈敏度不高的金屬材料零件，可以使用磁性的接近式傳感器。對(duì)于不同的材料，接近開關(guān)的有效檢測(cè)距離也是不一樣 [6]。 傳感器選型 傳感器的工作原理 在所有開關(guān)中，有一種是對(duì)自然界所有物體進(jìn)行感知，然后對(duì)感知的信號(hào)進(jìn)行顯示，通常被人們稱為接近開關(guān)。現(xiàn)代工業(yè)中對(duì)于傳感器的要求也越來越高，精度和測(cè)控響應(yīng)的速度也是傳感器的至關(guān)重要的，它推動(dòng)著機(jī)電設(shè)備向著智能化、自動(dòng)化、多元化的方向發(fā)展 [11]。 其中氣動(dòng)系統(tǒng)控制系統(tǒng)圖如下圖 26所示： 圖 26 氣動(dòng)控制系統(tǒng)圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 11 頁 共 36頁 3 傳感器與可編程控制器（ PLC）概述 傳感器的簡(jiǎn)介 傳感器主要是檢測(cè)被測(cè)物體的 物理信息的一種特殊非接觸式裝置，而且能夠?qū)z測(cè)到的信息按一 定的規(guī)律變換成電信號(hào)和所需的形式進(jìn)行輸出。 (6) 當(dāng)電磁閥 6 得電，氣壓進(jìn)入控制回路后，經(jīng)過電磁閥 15，氣流會(huì)經(jīng)過單向節(jié)流閥 8，最后進(jìn)入垂直氣缸右側(cè)內(nèi)推動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)，使得垂直氣缸向上縮回。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 10 頁 共 36頁 (2) 當(dāng)電磁閥 2 得電，氣壓進(jìn)入控制回路后，經(jīng)過電磁閥 13，氣流會(huì)經(jīng)過單向節(jié)流閥 2，最后進(jìn)入水平氣缸右側(cè)內(nèi)推動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)，使得水平氣缸縮回。幾種不同的氣爪如圖 25 所示： 圖 25 氣爪 在本設(shè)計(jì)中選擇一種平行二指氣爪。這種氣爪的抓取力和對(duì)中性比較好，同時(shí)也可用于內(nèi)外抓取工件進(jìn)行 移動(dòng)。 其中按氣爪運(yùn)動(dòng)的方式可分為平移、平動(dòng)、回轉(zhuǎn)這三種 。氣爪抓取工件時(shí)要迅速、靈活、準(zhǔn)確 ,其夾緊力不宜過大或者過小，則應(yīng)該根據(jù)所夾取工件的外形、大小、尺寸來計(jì)算。所以選擇時(shí)必須要帶有導(dǎo)向的氣缸。 (3) 擺動(dòng)氣缸 擺動(dòng) 氣缸是指在空間中一定范圍內(nèi)進(jìn)行一定角度的運(yùn)動(dòng)，它的運(yùn)動(dòng)的幅度是有一定的局限性。 （ 2） 無桿氣缸 無桿氣缸利用活塞直接或間接方式 來實(shí)現(xiàn) 機(jī)構(gòu) 的往復(fù)運(yùn)動(dòng) ，并 且沒有像普通氣缸一樣的剛性活塞桿。氣動(dòng)控制元件是將壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一種裝置，如：氣缸和氣動(dòng)馬達(dá)。 這樣的結(jié)合就是為了在頻繁控制的場(chǎng)合多次開閉主閥芯，對(duì)其造成沖擊和磨損。要使得單向閥保持通暢，需要?dú)怏w 有一定的壓力來抵消彈簧的壓力。如圖 23所示，機(jī)械手工作流程圖： 圖 23 機(jī)械手工作流程圖 在機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，往往加入手動(dòng)控制的方式。 機(jī)械手整體控制要求 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制要求一般為手動(dòng)模式和自動(dòng)控制模式。 本次設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)械手整體機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，來完成特定的工作內(nèi)容。 驅(qū)動(dòng)元件是用來驅(qū)動(dòng)氣爪來抓取工件也可以吸取工件，以達(dá)到預(yù)定的功能。在設(shè)計(jì)中我們可根據(jù)被夾工件的大小和形狀來裝備各種各樣的夾頭，以便適應(yīng)不同的操作需要。其中 執(zhí)行元件由手部、手臂和身軀構(gòu)成。相對(duì)于我國(guó)來說，機(jī)械手有著更為廣大的發(fā)展空間，也有利于提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)的水平 [3]。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 5 頁 共 36頁 2 機(jī)械手整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)械手概述 在機(jī)械行業(yè)中，由于生產(chǎn)環(huán)節(jié)比較多，要想各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)運(yùn)行需要大量的人力、物力、空間資源等，這樣的生產(chǎn)方法成本高、效率低、復(fù)雜程度高。同時(shí)，也是因?yàn)闄C(jī)器人的發(fā)展，促進(jìn)了機(jī)械手的 飛速 發(fā)展。所以，針對(duì)國(guó)外的設(shè)計(jì)可以進(jìn)行參考和總結(jié)，幫助我們完成對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。一上電，先控制底部轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸擺動(dòng)調(diào)整機(jī)械手的位置，讓它復(fù)位。國(guó)家