【正文】 雖然收集了大量的資料，但在實(shí)際應(yīng)用中卻有很多差異，出現(xiàn)了許多意想不到的問題，許多問題都是書本上是這樣，而實(shí)際運(yùn)用中卻很不一樣，在經(jīng)過(guò)多次修改后，才基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)是一項(xiàng)很辛苦的工作，同時(shí)也是一個(gè)充滿樂趣的過(guò)程，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要邊學(xué)習(xí)、邊實(shí)踐，遇到心得問題就要不 斷探索和努力即可使問題得到解決。該設(shè)計(jì)任務(wù)涉及氣壓驅(qū)動(dòng)、電力驅(qū)動(dòng)、 PLC、電氣控制等，在這個(gè)過(guò)程中，我對(duì)氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、步進(jìn)電機(jī)工作原 理及驅(qū)動(dòng)方式、可編程序控制器的編程及外部接線有了深刻認(rèn)識(shí)，對(duì)機(jī)械手的工作原理有了進(jìn)一步的掌握，在對(duì)機(jī)械手裝配圖的繪制中體會(huì)到 CAD 的優(yōu)越性，同時(shí)對(duì)機(jī)械制圖在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用有了切身體會(huì)，而且該機(jī)械手采用氣壓與電力兩種驅(qū)動(dòng)作為機(jī)械手的動(dòng)力源，因此要綜合的考慮某些問題，避免沖突，使其發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)。 操作面板示意圖如下： 氣動(dòng)機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29 24V電源COMCOM外部接線圖抓緊/放松X0 17YO O5YO O4YO O3YO O2YO O1X0 16X0 15X0 14X0 13X0 12X0 11X0 10X0 07X0 06X0 05X0 04X0 03X0 02X0 01左轉(zhuǎn)/右轉(zhuǎn)上升/下降手動(dòng)連續(xù)單周期單步光電開關(guān)右限位抓緊限位下限位左限位YO OOX0 00上限位復(fù)位停止起動(dòng)B電機(jī) 反轉(zhuǎn)C電機(jī) 正轉(zhuǎn)C電機(jī) 反轉(zhuǎn)抓緊/放松原點(diǎn)顯示B電機(jī) 正轉(zhuǎn)梯形圖的外部接線圖如下 : 氣動(dòng)機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 設(shè) 計(jì) 小 結(jié) 經(jīng)過(guò)一個(gè)月的設(shè)計(jì)，氣壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手基本設(shè)計(jì)完畢，其內(nèi)容基本達(dá)到要求。 手動(dòng)和自動(dòng)程序總程序結(jié)構(gòu)框圖嵌入，就得到整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用程序。 在自動(dòng)操作運(yùn)行中，若按下復(fù)位按鈕， X002 接通，雖然使 M200 復(fù)位，但機(jī)械手的動(dòng)作仍繼續(xù)進(jìn)行，直到完成一個(gè)周期的動(dòng)作后，回到原點(diǎn)時(shí)才能停止動(dòng)作。 如果是單周期工作方式，由于 X012 接通， M200 被復(fù)位，位移寄存器這時(shí)不能復(fù)位，機(jī)械手循環(huán)一周期動(dòng)作停止在原點(diǎn)。 對(duì)于連續(xù)工作方式，由于 200 是接通的，其常開觸點(diǎn)閉合，這時(shí) M110 和 M000氣動(dòng)機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 操作方式選擇運(yùn)動(dòng)選擇機(jī)械手操作面板 停止起動(dòng)復(fù)位連續(xù)單周期單步手動(dòng)上/下夾/松左/右的常閉觸點(diǎn)也閉合，使位移寄存器可以復(fù)位。 機(jī)械手放松，當(dāng)機(jī)械手下降到下限位時(shí)，其常閉觸點(diǎn)使 Y001 線圈斷電，機(jī)械手停止下 降， X005 的常開觸點(diǎn)閉合，產(chǎn)生位移指令將 X107 置“ 1”，將 X106支“ 0”， M107 的常開觸點(diǎn)使 Y004 線圈接通， Y004 復(fù)位，機(jī)械 松開工作，同時(shí) T1 開始定時(shí)。 機(jī)械手又下降，當(dāng)機(jī)械手右轉(zhuǎn)到右限位時(shí)，其常閉觸點(diǎn)使 Y003 線圈斷開停 止右轉(zhuǎn)， X007 的常開觸點(diǎn)閉合，產(chǎn)生位移指令，將 M106 置“ 1”，將 M105置“ 0”。當(dāng)機(jī)械手上升到上限位時(shí)，其常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開 Y004的線圈，使右轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)停止位移信號(hào)，將 M105 置“ 1”，將 M104 置“ 0”。 M003 線圈通電，機(jī)械 手開始上升。將有工件檢測(cè)光電開關(guān)，檢測(cè)到有工件時(shí)，通過(guò) M103 的常開觸點(diǎn)，使 Y004 線圈接通，機(jī)械手開始夾緊。 機(jī)械手夾緊工作。 機(jī)械手左轉(zhuǎn)，待機(jī)械手上升到位，常開觸點(diǎn)閉合，將 M101 置“ 1” ,M100 置“ 0” ,輸入 Y001 線圈接通，左轉(zhuǎn)電磁鐵得電，機(jī)械手執(zhí)行左轉(zhuǎn)動(dòng)作。 機(jī)械手上升，按下啟動(dòng)按鈕 X000 接通，使 M120 線接通并保持位移寄存器首位 M100 置“ 1”， Y000 線圈通電，上升電磁鐵得電，執(zhí)行上升動(dòng)作。當(dāng)機(jī)械手處于原點(diǎn)時(shí)， X007 和 X005 是接通 的。 自動(dòng)操作程序的控制梯形圖 ： 氣動(dòng)機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 單步T 1 K2Y 0 04RM 10 7X 01 0夾緊M 10 3SY 0 04放松右轉(zhuǎn)Y 0 03X 00 7M 10 5M 10 1 X 00 4Y 0 02左轉(zhuǎn) 下降X 00 5M 10 2M 10 6Y 0 01上升M 11 7M 10 0Y 0 00R STS FTO UT放松下降右轉(zhuǎn)上升夾緊下降左轉(zhuǎn) M 10 0M 04 x017 X 00 3M 20 0X 00 7M 11 0T1M 12 0X 00 5M 10 7X 00 7M 10 6X 00 3M 10 5X 00 5M 10 3X 00 4M 10 2M 10 1 X 00 4X 00 0X 01 1X 00 3M 10 0M 11 0M 10 7M 10 6M 10 5M 10 4M 10 3M 10 2M 10 1M 12 0連續(xù)/ 單步上升 自動(dòng)循環(huán)操作的梯形圖 氣動(dòng)機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 工作過(guò)程分析如下 ： 當(dāng)選擇連續(xù)工作方式，啟動(dòng)后輔助繼電器 M200 接通，程序可自動(dòng)循環(huán)。其中一條是經(jīng)停止信號(hào)（ X002）直接復(fù) 位的，其二是通過(guò)M200 的常開觸點(diǎn)與 M100、 X007 的常開觸點(diǎn)串聯(lián)而成的信號(hào)。 自動(dòng)程序的流程圖 氣動(dòng)機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 Y 005M2 00SM1 20X0 01X0 05X0 07X0 00X0 05X0 07M1 20M2 00R啟動(dòng)原點(diǎn)指示單周期連續(xù)/單步復(fù)位X0 13單周期X0 12X01 1單步X00 0啟動(dòng)X01 3連續(xù)2） 根據(jù)流程圖，設(shè) 計(jì)梯形圖 因?yàn)樵撜n題是一個(gè)按順序動(dòng)作的步進(jìn)控制系統(tǒng)，可用 PLC 中的移位寄存器編程。因此在左 /右轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，用上限條件作為機(jī)械手的一個(gè)聯(lián)鎖保護(hù)，另外，由于左 /右，上 /下運(yùn)動(dòng)采用雙電磁閥控制，兩個(gè)線圈不能同時(shí)通電，因此在左 /右轉(zhuǎn)動(dòng)、上 /下移動(dòng)的過(guò)程中設(shè)置了互鎖環(huán)節(jié)。都將跳過(guò)手動(dòng)程序而執(zhí)行自動(dòng)程序。執(zhí)行手動(dòng)程序。因此總程序可 分為 兩段獨(dú)立的部分：手動(dòng)操作程序和自 動(dòng)操作程序。內(nèi)部主要有： 136 個(gè)輔助繼電器、 16 個(gè)特殊功能繼電器、 160 個(gè)保持繼電器、 8 個(gè)暫存繼電器、 48 個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器、 64 個(gè) 16位數(shù)據(jù)存貯器。 信號(hào) I/O 設(shè)備 I/O點(diǎn)數(shù) 信號(hào) I/O 設(shè)備 I/O點(diǎn)數(shù) 輸入 操作方式選擇旋柄開關(guān) 4 個(gè) 輸出 電磁繼電器 （上升、下降、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)） 4 個(gè) 手動(dòng)時(shí)動(dòng)作選擇旋柄開關(guān) 3 個(gè) 電磁閥（夾緊、松開） 1 個(gè) 位置檢測(cè)（上下左右夾緊） 5 個(gè) 原點(diǎn)指示燈 1 個(gè) 有工件檢測(cè)光電開關(guān) 1 個(gè) 按鈕（ 啟動(dòng)、停止、復(fù)位） 3 個(gè) 氣動(dòng)機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 輸入/輸 出點(diǎn)的分配編號(hào)抓緊/放 松X017YOO5YOO4YOO3YOO2YOO1X016X015X014X013X012X011X010X007X006X005X004X003X002X001左轉(zhuǎn)/右 轉(zhuǎn)上升/下 降手動(dòng)連續(xù)單周期單步光電開關(guān)底座正限位抓緊限位豎軸下限位底座反限位YOOOX000原點(diǎn)顯示抓緊/放 松C直 流電機(jī)反轉(zhuǎn)C直 流電機(jī)正轉(zhuǎn)B步 進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)B步 進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)豎軸上限位復(fù)位停止起動(dòng) 二、 輸入輸出點(diǎn)的分配編號(hào) 三、 PLC 的選擇： 由于機(jī)械手為純開關(guān)邏輯控制 I/O 設(shè)備所需， I/O 點(diǎn)數(shù)為 16/6 由于機(jī)械手系統(tǒng)的輸入 /輸出接點(diǎn)少，要求電氣控制部分體積小，成本低，并能夠用計(jì)算機(jī)對(duì) PLC 進(jìn)行監(jiān)控和管理，故選用 一般 小型 F140MR 主機(jī)。 自動(dòng)連續(xù)運(yùn) 行：正常工作用，當(dāng)機(jī)械手在原點(diǎn)并按下起動(dòng)按鈕時(shí)，機(jī)械手周而復(fù)始地執(zhí)行各工步動(dòng)作。 單工部運(yùn)行：調(diào)試試用，即每按一次起動(dòng)按鈕，機(jī)械手按順序向前執(zhí)行一個(gè)動(dòng)作后停止。例如，當(dāng)選擇上 /下運(yùn)動(dòng)時(shí)，按下運(yùn)