自動化論文-基于plc的多關(guān)節(jié)工業(yè)機械手控制系統(tǒng)設(shè)計-文庫吧資料
2025-01-19 17:42本頁面
【正文】 工件。由于PLC的抗干擾能力強，所以能在惡劣的工作環(huán)境中，可靠地完成控制任務(wù)，為了使設(shè)備便于安裝、調(diào)試，以及從經(jīng)濟角度考慮，設(shè)計出如圖23所示的機械手控制系統(tǒng)的功能框圖。(5)手臂左旋：使機械手在不改變高度的情況下，相對于工作臺向左旋轉(zhuǎn)，以便完成工件移動的要求。(3)手爪抓緊：使機械手抓緊工件，以便完成工件抓起的要求。多關(guān)節(jié)機械手的工作過程如圖22所示：啟動手爪放松傳送帶2手臂下降手臂上升手臂抓緊手臂下降傳送帶1手爪抓緊手臂右旋手臂上升圖22 多關(guān)節(jié)機械手簡單工作過程示意圖(1)手臂上升：使機械手相對于工作臺向上移動，提高它的高度，以滿足抓取工件的高度要求。 圖21 機械手的工作示意圖該機械手在生產(chǎn)線上的主要任務(wù)是，將軸承從傳送帶1轉(zhuǎn)移至傳送帶2上，然后將蓋放置于軸承之上，最后經(jīng)壓蓋機加工，完成軸承裝配的一部分加工。本節(jié)講述的是利用機械手在軸承裝配線上，通過PLC控制機械手的動作，完成取軸承、加蓋及轉(zhuǎn)移工件，最后控制壓蓋機完成壓蓋的整個過程?？删幊炭刂破鳎≒LC）的出現(xiàn)使得這類問題得到解決，PLC控制，具有結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、可靠性高、編程簡單、功耗低和改造方便的特點，能夠完成動作要求精度高的工作。與傳統(tǒng)的機械手相比，多關(guān)節(jié)機械手具有動作靈活，運動慣性小、通用性強、能抓取靠近基座的工件，并能繞過機體和工作機械之間的障礙物進(jìn)行工作等優(yōu)點。它可以完成對不同形狀、不規(guī)則工件的抓握。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手。機械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累等勞動條件。 機械手通常用作機床或其他機器的附加裝置，如在自動機床或自動生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨立的控制裝置。一般專用機械手有2～3個自由度。自由度是機 械手設(shè)計的關(guān) 鍵參數(shù)。運動機構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式，稱為機械手的自由度 。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。這些工業(yè)機器人主要由類似人的手和臂組成它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手鉚接機器人。這就是所謂的示教再現(xiàn)機器人。1954年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機器人的概念，并申請了專利。在這一需求背景下，美國于1947年開發(fā)了遙控機械手，1948年又開發(fā)了機械式的主從機械手。同時，大批量生產(chǎn)的迫切需求推動了自動化技術(shù)的進(jìn)展，又為機器人的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。主要包括：①輸入輸出點數(shù)的擴展；②存儲容量的擴展；③聯(lián)網(wǎng)功能的擴展；④可擴展的模塊數(shù)；另外，可編程序控制器的可靠性、易操作性及經(jīng)濟性等功能指示也受用戶的關(guān)注。這些寄存器的多少，直接關(guān)系到程序的編制，該存儲器的容量越大，就可以編制出更復(fù)雜的程序。也有的PLC直接用所能存放的程序量表示。（4）存儲容量存儲容量是存放用戶程序的存儲器的容量。（2）輸入輸出點數(shù)輸入輸出點數(shù)是PLC可以接受的輸入開關(guān)信號和輸出開關(guān)信號的最大數(shù)量，值得注意的是輸入點數(shù)往往的大于輸出點數(shù)的，且二者不能相互替代。一條綜合性指令一般就能完成一項專門操作。編程語言中還有一個內(nèi)容是指令功能。（1）編程語言及指令功能用戶的PLC程序可以用梯形圖語言、指令標(biāo)語言、功能塊圖編寫，梯形圖語言在PLC中較為常見，梯形圖語言一般在計算機屏幕上編輯，使用起來簡單方便。目前已廣泛應(yīng)用于冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合。如對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。如可驅(qū)動步進(jìn)電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。（3）運動控制PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。（2）模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。在集成電路技術(shù)和生產(chǎn)廠家越來越多的情況下，PLC的價格也越來越低。由于PLC體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。（4）系統(tǒng)安裝簡單、體積小、價格低PLC在存儲邏輯代替接線邏輯、采用模塊化的結(jié)構(gòu)，大大地減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建設(shè)的周期大大縮短了。當(dāng)PLC聯(lián)網(wǎng)后，可以在網(wǎng)絡(luò)的任一位置對PLC編程。（3）編程簡單，易學(xué)易用PLC采用和繼電器電路圖接近的梯形圖語言，只用少量的開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。PLC所具有的完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。（2）功能完善、應(yīng)用領(lǐng)域廣到現(xiàn)在為止PLC已經(jīng)形成各種規(guī)模、系列化的產(chǎn)品。PLC的平均無故障時間可高達(dá)5~10萬小時以上。 PLC的特點及用途 PLC具有以下幾個主要特點（1）可靠性高、抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設(shè)備非常關(guān)鍵的性能。從控制規(guī)模上來說，這個時期發(fā)展了大型機及超小型機；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機界面單元，通訊單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。許多可編程控制器的生產(chǎn)廠家已聞名于全世界。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。例如，在世界第一臺可編程控制器的誕生地美國，1982年的統(tǒng)計數(shù)字顯示，大量應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)廠家占美國重點工業(yè)行業(yè)廠家總數(shù)的82%，可編程控制器的應(yīng)用數(shù)量已位于眾多的工業(yè)自控設(shè)備之首。更高的運算速度、超小型的體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。因而人們稱可編程控制器為微機技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，成為真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。 PLC的由來及發(fā)展1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺可編程序控制器（Programmable
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