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機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)論文-在線瀏覽

2024-08-08 01:02本頁(yè)面
  

【正文】 俗成的概念,并沒(méi)有明確的定義,它可以理解為“組態(tài)式監(jiān)控軟件”。它有時(shí)候也稱為“二次開(kāi)發(fā)”,組態(tài)軟件就稱為“二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)”。組態(tài)軟件是有專業(yè)性的。組態(tài)的概念最早出現(xiàn)在工業(yè)計(jì)算機(jī)控制中。人機(jī)界面生成軟件就叫工控組態(tài)軟件。不同之處在于,工業(yè)控制中形成的組態(tài)結(jié)果是用在實(shí)時(shí)監(jiān)控的。工控組態(tài)軟件也提供了編程手段,一般都是內(nèi)置編譯系統(tǒng),提供類BAISC語(yǔ)言,有的支持VB,現(xiàn)在有的組態(tài)軟件甚至支持C高級(jí)語(yǔ)言。對(duì)應(yīng)于原有的HMI(人機(jī)接口軟件,Human Machine Interface)的概念,組態(tài)軟件還是一個(gè)使用戶能快速建立自己的HMI的軟件工具或開(kāi)發(fā)環(huán)境。組態(tài)軟件的出現(xiàn)使用戶可以利用組態(tài)軟件的功能,構(gòu)建一套最適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)。在機(jī)械工業(yè)中,加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。但除切削加工本身外,還有大量的裝卸、搬運(yùn)、裝配等作業(yè),有待于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。從這里可看出,裝卸、搬運(yùn)等工序機(jī)械化的迫切性,工業(yè)機(jī)械手就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動(dòng)化而產(chǎn)生的。國(guó)內(nèi)外機(jī)械工業(yè)、鐵路部門中機(jī)搬運(yùn)械手主要應(yīng)用于以下幾方面:熱加工是高溫、危險(xiǎn)的笨重體力勞動(dòng),很久以來(lái)就要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 冷加工方面機(jī)械手主要用于柴油機(jī)配件以及軸類、盤類和箱體類等零件單機(jī)加工時(shí)的上下料和刀具安裝等。最近更在加工生產(chǎn)線、自動(dòng)線上應(yīng)用,成為機(jī)床、設(shè)備上下工序聯(lián)接的重要于段。目前國(guó)內(nèi)鐵路工廠、機(jī)務(wù)段等部門,已采用機(jī)械手拆裝三通閥、鉤舌、分解制動(dòng)缸、裝卸軸箱、組裝輪對(duì)、清除石棉等,減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了拆修裝的效率。在機(jī)械工業(yè)中,機(jī)械手的應(yīng)用意義可以概括如下:、避免人身事故在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場(chǎng)合中,用人手直接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的。專用機(jī)械手經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,如今已進(jìn)入以通用機(jī)械手為標(biāo)志的時(shí)代。智能機(jī)器人涉及的知識(shí)內(nèi)容,不僅包括一般的機(jī)械、液壓、氣動(dòng)等基礎(chǔ)知識(shí),而且還應(yīng)用一些電子技術(shù)、電視技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、無(wú)線電控制、仿生學(xué)和假肢工藝等,因此它是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的新技術(shù)。早在40年代,隨著原子能工業(yè)的發(fā)展,已出現(xiàn)了模擬關(guān)節(jié)式的第一代機(jī)械手。這種機(jī)械手也稱第二代機(jī)械手。60~70年代,又相繼把通用機(jī)械手用于汽車車身的點(diǎn)焊和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)線上,亦即是第二代機(jī)械手這一新技術(shù)進(jìn)入了應(yīng)用階段。90年代機(jī)械手在特殊用途上有較大的發(fā)展,除了在工業(yè)上廣泛應(yīng)用外,農(nóng)、林、礦業(yè)、航天、海洋、文娛、體育、醫(yī)療、服務(wù)業(yè)、軍事領(lǐng)域上有較大的應(yīng)用??傊壳皺C(jī)械手的主要經(jīng)歷分為三代:第一代機(jī)械手主要是靠人工進(jìn)行控制,控制方式為開(kāi)環(huán)式,沒(méi)有識(shí)別能力;改進(jìn)的方向主要是將低成本和提高精度;第二代機(jī)械手設(shè)有電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),具有視覺(jué)、觸覺(jué)能力,甚至聽(tīng)、想的能力。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系,并逐步發(fā)展成為柔性系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing System)和柔性制造單元FMC(Flexible Manufacturing Cell)中重要一環(huán)。將機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件,如伸縮、擺動(dòng)、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu),以及適于不同類型的夾緊機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu),以便根據(jù)不同的作業(yè)要求,選用不用的典型部件,即可組成各種不同用途的機(jī)械手。同時(shí)要提高精度,減少?zèng)_擊,定位精確,以更好地發(fā)揮機(jī)械手的作用。在國(guó)外機(jī)械制造業(yè)中,工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用較多,發(fā)展較快。視覺(jué)功能即在機(jī)械手上安裝有電視照相機(jī)和光學(xué)測(cè)距儀(即距離傳感器)以及衛(wèi)星計(jì)算機(jī)。觸覺(jué)功能即在機(jī)械手上安裝有觸覺(jué)反饋控制裝置。手的抓力大小可通過(guò)裝在手指內(nèi)側(cè)的壓力敏感元件來(lái)控制,達(dá)到自動(dòng)調(diào)整握力的大小。到1995年,全世界約有50%的汽車由機(jī)械手裝配。機(jī)械手的全部動(dòng)作由步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。機(jī)械手的上升/下降、前伸/后縮動(dòng)作就是通過(guò)控制這兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。機(jī)械手的放松/夾緊由一個(gè)單線圈兩位置電磁閥控制。打開(kāi)電源,按下起動(dòng)按鈕時(shí),開(kāi)機(jī)復(fù)位。當(dāng)后縮到位時(shí)碰到后限位開(kāi)關(guān),然后主機(jī)向驅(qū)動(dòng)器二輸入脈沖信號(hào),步進(jìn)電機(jī)二正轉(zhuǎn),機(jī)械手上升。主機(jī)向驅(qū)動(dòng)器二同時(shí)輸入脈沖信號(hào)和電平信號(hào),步進(jìn)電機(jī)二反轉(zhuǎn),機(jī)械手下降。夾緊后,主機(jī)向驅(qū)動(dòng)器二只輸入脈沖信號(hào),步進(jìn)電機(jī)二正轉(zhuǎn),機(jī)械手上升。PLC向驅(qū)動(dòng)器一只輸入脈沖信號(hào)步進(jìn)電機(jī)一正轉(zhuǎn),機(jī)械手前伸,前伸到位時(shí),碰到前限位開(kāi)關(guān),前伸停止。降到底時(shí)碰到下限位開(kāi)關(guān),下降停止,同時(shí)夾緊電磁閥斷電,機(jī)械手放松。上升到頂時(shí),碰到上限位開(kāi)關(guān),上升停止。PLC向驅(qū)動(dòng)器一同時(shí)輸入脈沖信號(hào)和電平信號(hào),步進(jìn)電機(jī)一反轉(zhuǎn),橫軸后縮。下降到底時(shí)碰到下限位開(kāi)關(guān),下降停止,回到原點(diǎn)。3 PLC的介紹與程序設(shè)計(jì) PLC的結(jié)構(gòu)PLC和一般的微型計(jì)算機(jī)基本相同,也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。各部分通過(guò)總線(電源總線、控制總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線)連接而成[9]。主要特點(diǎn):體積小,具有較高的起動(dòng)和運(yùn)行頻率,有定位轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)程序是每一個(gè)PLC成品必須包括的部分,由PLC廠家提供,用于控制PLC本身的運(yùn)行,系統(tǒng)程序固化在EPROM中。硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成了一個(gè)完整的PLC系統(tǒng),他們是相輔相成,缺一不可的[12]。如果因?yàn)楣に嚿系纳栽S變化,需要改變電器控制系統(tǒng)的話,那么原先的整個(gè)電器控制系統(tǒng)將被全部拆除,而重新進(jìn)行布線、焊接、固定等工作,浪費(fèi)了大量的人力、物力和時(shí)間。而且,同一臺(tái)可編程控制器還可以用于不同的控制對(duì)象,只要改變軟件就可以實(shí)現(xiàn)不同的控制要求,因此具有很大的靈活性、通用性?,F(xiàn)代PLC采用了集成度很高的微電子器件,大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成,其可靠性程度是使用機(jī)械觸點(diǎn)的繼電器所無(wú)法比擬的。(3) 操作方便、維修容易PLC采用電氣操作人員熟悉的梯形圖和功能助記符編程,使用戶十分方便的讀懂程序和編寫、修改程序。工程師編好的程序十分清晰直觀,只要寫好操作說(shuō)明書,操作人
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