【正文】 電子 北京：高等教育出版社， 2021 張運波 劉淑榮 工廠電氣控制技術。 應用 PLC 控制機械手實現(xiàn)各種規(guī)定的工序動作，可以簡化控制線路，節(jié)省成本，提高勞動生產(chǎn)率 。機械手可以完成許多工作，如搬物、裝配、切割、噴染等等，應用非常廣泛。 在指導老師的幫助下，我 完成了選題， 通過 對相關文獻的查找并加以構思 ， 設計方案，進而實施設 計， 最終 完成 了 論文的書寫和答辯等環(huán)節(jié) 。當重新按起動按鈕時，互鎖指令接通，停止前的輸出被恢復，機械手繼續(xù)在停止前某保持繼電器為 ON 的工步動作。當計時 2 秒到，狀態(tài)又轉移到 HR000，程序又重新 從第一工步開始循環(huán)。 ......以后每當一步動作到位，限位條件滿足時，狀態(tài)轉移，進行下一工步動作。若 (抓圖 1)常閉觸點都為 ON，保持繼電器 HR000 接通，輸出點 0503 使上升電磁閥得電，手臂上升。系統(tǒng)將這樣一步一步地往下工作，當機械手在步 M18 返回最左邊時， X4 為 ON，因為此時不是連續(xù)工作方式， M1 處于 OFF 狀態(tài)。 假設選擇的是單周期工作方式，此時 X3 為 ON， X1 和 X2 的常閉觸點閉合， M2 為ON，允許轉換。 （ 3）自動程序 自動程序的功能表圖 如上圖所示為機械手系統(tǒng)自 動程序的功能表圖。 （ 2）手動程序 手動程序如上圖所示，手動工作時用 X14～ X21 對應的 6 個按鈕控制機械手的上升、下降、左行、右行、松開和夾緊。公用程序用于自動程序和手動程序相互切換的處理，當系統(tǒng)處于手動工作方 式時，必須將除初始步以外的各步對應的輔助繼電器（ M11M18）復位，同時將表示連續(xù)工作狀態(tài)的 M1 復位，否則當系統(tǒng)從自動工作方式切換到手動工作方式，然后又返回自動工作方式時，可能會出現(xiàn)同時有兩個活動步的異常情況，引起錯誤的動作 .當機械手處于原點狀態(tài)（ M0 為 ON），在開始執(zhí)行用戶程序（ M8002 為 ON）、系統(tǒng)處于手動狀態(tài)或回原點狀態(tài)（ X0 或 X1 為 ON）時，初始步對應的 M1O 將被置位，為進入單步、單同期和連續(xù)工作方式作好準備。依據(jù)四軸聯(lián)動簡易機械手的控制要求，繪制流程圖如圖 2 所示。只有設計出流程圖，才可能順利而便捷地編寫出梯形圖并寫出語句表，最終完成程序的設計。 PLC 復電或重新投入運行后，由于保持繼電器 HR 具有狀態(tài)斷電保護的功能，因此在重新起動時，中有某一個是斷開的，使得 HR000 不能置位，機械手只能從停止前被置位的保持繼電 器的后續(xù)工步繼續(xù)動作。 機械手狀態(tài)轉 移圖 編程及程序運行 用步進指令編程 根據(jù)狀態(tài)轉移圖，編制的步進梯形圖程序 如下圖所示 圖中， “全部輸出禁止 ”部分的作用是在停止時禁止全部輸出，使機械手停止在現(xiàn)行的工步上；重新起動時又能從停止前的工步繼續(xù)動作。 I/O 點編號分配 根據(jù)機械手動作流程圖，可以確定電氣控制系統(tǒng)的 I/O 點分配，如 下表 所示。該機輸入點為 12，輸出點為 8。梯形圖中使用跳轉指令使得自動程序、手動程 序和回原位程序不會同時執(zhí)行。在 PLC 開始運行時按下“電源”按鈕 SB1，使 KM 線圈得電并自鎖， KM 的主觸點接通，給輸出設備提供電源；出現(xiàn)緊急情況時，按下“急?！卑粹o SB2， KM 觸點斷開電源。 機械手控制系統(tǒng) PLC 的 I/O 接線圖 如上圖所示為 PLC 的 I/O 接線圖，選用 FX2N48MR 的 PLC，系統(tǒng)共有 18 個輸入設備和 5個輸出設備分別占用 PLC 的 18 個輸入點和 5 個輸出點，請讀者考慮是否可以用本章第四節(jié)介紹的方法來減少占用 PLC 的 I/O 點數(shù)。 機械手操作面板示意 圖 .機械手具有手動、單步、單周期、連續(xù)和回原位五種工作方式，用開關 SA 進行選擇。機械手的工作臂都設有上、下限位和左、右限位的位置開關 SQ SQ2 和 SQ SQ4，夾持裝置不帶限位開關，它是通過一定的延時來表示其夾持動作的完成。一旦電磁閥線圈通電，就一直保持現(xiàn)有的動作，直到相對的另一線圈通電為止。 三菱 PLC 控制系統(tǒng)設計范例 機械手示意圖 如 上圖 所示是一臺工件傳送的氣動機械手的動作示意圖，其作用是將工件從Ａ點傳遞到Ｂ點。當控制系統(tǒng)的輸入主令信號和執(zhí) 行元件確定以后，將主令信號與各自工作狀態(tài)的約束條件，分別代入相應的輔助繼電器邏輯方程和執(zhí)行元件的邏輯方程，即可完成自動工作循環(huán)的邏輯控制。各個工作狀態(tài)用一個輔助繼電器進行區(qū)分，輔助繼電器的狀態(tài)由切換主令信號來控制，這些切換主令信號分別來自按鈕、傳感器、定時器和計數(shù)器。 常用 PLC 梯形圖邏輯設計方法較多 ，設計中我們采用流程圖法，按照零件加工過程設計出控制系統(tǒng)流程圖。 機械手的驅(qū)動系統(tǒng)設計 機械手的驅(qū)動系統(tǒng)采用液壓方式，它具有在同等輸出功率下傳動裝置體積小、重量輕、運動平穩(wěn)、動態(tài)性能好等特點， 13 個機械手的左右橫移，上升和下降及夾緊和松開等動作及 4 個自動轉位夾具的回轉運動，分別采用由方向閥和節(jié)流閥控制的 18 個液壓缸驅(qū)動，全部執(zhí)行元件由一個 4 kW 的 6 級電動機帶動一個流量為 24 l/min 的單級葉片泵供油，使驅(qū)動系統(tǒng)的造價大幅度降低。 機械手的抓取能力可參照鉗爪式手部的有關公式，結合機械手的幾 何參數(shù)進行計算。 mm，橫移缸采用傳感器和機械擋塊作為定位系統(tǒng)，機械手的運動速度不高 (30 cm/s)，所以重復定位精度可達177。機械手臂部復合液壓缸中配合精度的設計，全部參照液壓缸的設計要求確定。 工件安裝在框架下工作臺面的夾具中，機械手吊裝在框架上面的滑軌上，每個工件都要經(jīng)過機械手 12 次搬運才能完成全部工藝過程，所以機械手的抓取精度在設計中十分重要。設計中選取夾具的定位元件為錐體結構，保證工件有較高的對中性，并確保工件在夾緊時能很好地進行自定位 (工件外面類似球形 )。設計中我們?nèi)恿︻^回轉中心線與夾具中心線之間的同軸度為 mm，動力頭回轉中心線與機械手中心線之間的垂直度為 mm，同時還對機械手的定位準確性提出了較高的要求。 機械手的精度設計 機械手的精 度設計要求工件定位準確，抓取精度高，重復定位精度和運動穩(wěn)定性好，并有足夠的抓取能力。為了防止手臂在上升和下降運動中，由于受力不均產(chǎn)生的扭轉影響工件的定位精度，在手臂活塞桿上裝有導向螺釘，螺釘與端蓋上的彎板滑槽配合進行軸向?qū)颉? 圖 2 機械手佛那故作布序圖 圖 3 機械手動作流程圖 整機框架的導軌上安裝有一個單桿雙作用液壓缸，缸體固定。 根據(jù)對機械手的順序動作要求，可以畫出時序圖如圖 2 所示。首先上升電磁閥通電，手臂上升，至上升限位開關動作； 2) 左轉電磁閥通電，手臂左轉，至左轉限位開關動作； 3) 下降電磁閥通電，手臂下降，至下降限位開關動作； 4) 啟動傳送帶 A 運行，由光電開關 SP 檢測傳送帶 A 上有無物品送來，若檢測到物品，則抓緊電磁閥通電，機械手抓緊，至抓緊限位開關動作； 5) 手臂再次上升，至上升限位開關再次動作； 6) 右轉電磁閥通電，手臂右轉，至右轉限位開關動作； 7) 手臂再次下降，至下降限位開關再次動作； 8) 放松電磁閥通電，機械手松開手爪，經(jīng)延時 2 秒后，完成一次搬運任務，然后重復循環(huán)以上過程。 機械手 的 設計 機械手的動作流程 傳送帶 B 處于連續(xù)運行狀態(tài)，故不需要用 PLC 控制。除零號夾具以外，其余 12 個夾具后面，分 別安裝有 12 個呈線性排列的動力頭，進行鉆孔和攻絲，動力頭的進給和后退分別由裝在分配軸上的 12 個凸輪來控制，分配軸的動力由主電機 ( kW， 1 440 r/min)通過行星擺線減速器帶動蝸輪和蝸桿機構提供，各動力頭的初始位置可由各自的調(diào)整機構來完成。多工步搬運機械手是加工殼體徑向孔類的專用設備。徑向孔系的加工需要由 12 個工步完成，其中孔 1 和孔 2 的加工過程為：鉆孔 — 攻絲 — 鉆小孔。 工藝過程和總體布局 殼體是用牌號為 HPb59－ 1 的有色金屬合金，經(jīng)金屬模壓鑄成型，毛坯精度高。完整的通信功能保證了與個人計算機、其它 OMRON PC和 OMRON 可編程終端的通信。 CPM2A 在一個小巧的單元內(nèi)綜合有各種性能，包括同步脈沖控制、中