【正文】 實現(xiàn)現(xiàn)代傳動與控制的關鍵技術之一。而氣動機械手作為機械手的一種，它具有結構簡單、重量輕、動作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境、容易實現(xiàn)無級調速、易實現(xiàn)過載保護、易實現(xiàn)復雜的動作等優(yōu)點?，F(xiàn)代汽車制造工廠的生產線，尤其是主要工藝的焊接生產線，大多采用了氣動機械手。高頻率的點焊、力控的準確性及完成整個工序過程的高度自動化，堪稱是最有代表性的氣動機械手應用之一。對加速度限制十分嚴格的芯片搬運系統(tǒng)，采用了平穩(wěn)加速的 SIN 氣缸。如酒、油漆灌裝氣動機械手；自動加蓋、安裝和擰緊氣動機械手，牛奶盒裝箱氣動機械手等。如：氣動自動調節(jié)病床， Robodoc 機器人， da Vinci 外科手術機器人等。 第一類是不需要人工操作的通用機械手，它是一種獨立的不附屬于某一主機的裝置。它的特點是除具備普通機械的物理性能外，還具備通用機械、記憶智能的三元機械。它起源于原子 、軍事工業(yè)，先是通過操作機來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電信號操作機械手來進行探測月球、火星等。這種機械手在國外稱為“ Mechanical Hand”，它是為主機服務的，由主機驅動，除少數(shù)外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。在現(xiàn)代生產企業(yè)中，自動化程度較高，大量應用機械手。 江蘇城市 職業(yè)學院畢業(yè)設計 9 9 三、 PLC 及其應用 （一） PLC的概念 可編程序控制器，英文稱 Programmable Controller，簡稱 PC。它是一個以微處理器為核心的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應用而設計，它采用可編程序的存儲器，用以在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時 /計數(shù)和算術運算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機械或 生產過程。用戶在購到所需的 PLC 后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將 PLC應用于生產實踐。 PLC 的硬件系統(tǒng)結構如圖 1所示： 圖 1 PLC 的硬件系統(tǒng)結構 PLC 的各組成元素的構成及功能： 輸入模塊C P U模塊輸出模塊可編程序控制器編程裝置接觸器電磁閥指示燈電源 電源 限位開關選擇開關按鈕 江蘇城市 職業(yè)學院畢業(yè)設計 10 10 CPU 的構成及功能 CPU 是 PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構成，CPU 單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。進入運行后，從用戶程序存儲器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務產生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。 I/O 模塊集成了 PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。 I/O 種類有開關量輸入（ DI），開關量輸出（ DO），模擬量輸入（ AI），模擬量輸出（ AO）等。不同機型的 PLC 期內存大小也不盡相同，除主機單元的已有的內存區(qū)外，大部分機型還可根據(jù)用戶具體需要加以擴展。同時，有的還為輸入電路提供 24V 的工作電源。 底板或機架 大多數(shù)模塊式 PLC 使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使 CPU 能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體。某些 PLC 也配有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當編程器 。 iii)輸入輸出設備：用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，如 EPROM、 EEPROM寫入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機等。因此，網(wǎng)絡在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出 網(wǎng)絡就是控制器 的觀點說法。多數(shù) PLC 具有 RS232 接口，還有一些內置有支持各自通信協(xié)議的接口。對于一個自動化工程 (特別是中大規(guī)?？刂葡到y(tǒng) )來講，選擇網(wǎng)絡非常重要的。 （三） PLC工作原理及其特點 PLC 的工作原理： PLC 是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。 PLC 的一個掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。 控制系統(tǒng)結構簡單，通用性強。 功能強大，成本低。 維護方便。 PLC 的主要應用范圍通?？煞殖梢韵聨追N： 中小型電氣控制系統(tǒng)。 運動控制。 江蘇城市 職業(yè)學院畢業(yè)設計 13 13 四、機械手設計要求 （一）機械手工作示意圖 圖 2 機械手工作示意圖 （二）機械手控制要求 系統(tǒng)在原位時 ：上升限位 SQ右轉限位 SQ4 處于壓下狀態(tài)，這兩個開關此時為紅色。 江蘇城市 職業(yè)學院畢業(yè)設計 15 15 五、設計內容 （ 1）根據(jù)工藝要求確定被控系統(tǒng)必須完成的動作 ,確定控制方案。（ 3）確定機械手控制原理圖。 PLC 的用戶程序體現(xiàn)了按照正確的順序所要求的全部功能及其相互關系 ,編程時可用編程器或計算機直接編程、修改 ,同時也可對 PLC 的工作狀態(tài)、特殊功能進行設定。在機械手的驅動方面，目前常見的有氣缸控制，滾珠絲杠控制，步進控制，私服控制的機械臂，各有優(yōu)缺點。經(jīng)綜合考慮，本文機械手的各個動作由汽缸驅動，汽缸由相應的電磁閥控制。 江蘇城市 職業(yè)學院畢業(yè)設計 16 16 （二）Ｉ／Ｏ分配表 表 1 輸入 輸出 名稱 ＰＬＣ節(jié)點 名稱 ＰＬＣ節(jié)點 啟動按鈕（ SB1） Ｉ０ .０ 上升 YV1 停止按鈕（ SB2） Ｉ０ .５ 下降 YV2 上升限位（ SQ1） Ｉ０ .１ 左轉 YV3 下降限位（ SQ2） Ｉ０ .２ 右轉 YV4 左轉限位（ SQ3） Ｉ０ .３ 夾緊 YV5 右轉限位（ SQ4） Ｉ０ .４ 傳送帶 A 光電按鈕（ＰＳ） Ｉ０ .6 傳送帶 B 熱繼電器 （ FR1） Ｉ０ .7 熱繼電器（ FR2） Ｉ 江蘇城市職業(yè)學院畢業(yè)設計 17 17 （四）機械手的功能流程圖 圖 4 機械手的功能流程圖