機械手設(shè)計畢業(yè)論文

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1、 畢業(yè)設(shè)計(論文) 項目名稱 機 械 手 設(shè) 計 專 業(yè) 機 電 一 體 化 班 級 09 級 2 班 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 機械與電子工程系 2012年 6月13日 重慶三峽職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文

2、）評語及成績 專業(yè) 機電一體化 班 級 09級機電2班 姓名 題目 機械手設(shè)計 指導(dǎo)教師評語： 簽字： 年 月 日 答辯記錄及評語： 記錄員： 年 月 日 綜合成績： 答辯小組組長簽字：　 系主任簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 專業(yè) 機電一體化 班級 09級機電2班 姓名 題目 機械手設(shè)計 內(nèi)

3、容 1、對機械手的控制和運行相關(guān)資料的收集整理 2、根據(jù)其工作原理設(shè)計其原理圖 3、完成設(shè)計 基本要求 從原點開始按下起動按鈕時，下降電磁閥通電，機械手下降。下降到底時，碰到下限開關(guān)，下降電磁閥斷電，機械手下降停止；同時按夾緊電磁閥，機械手夾緊。夾緊后，上升電磁閥通電，機械手上升。上升到頂時，碰到上限開關(guān)，上升電磁閥斷電，機械手上升停止；同時接同

4、右移電磁閥，機械手右移。右移到位時，碰到右限開關(guān)，右移電磁閥斷電，機械手右移停止。若此時工作臺上無工件，則光電開關(guān)接通，下降電磁閥通電，機械手下降。下降到底時，碰到下限開關(guān)，下降電磁閥斷電，機械手下降停止；同時夾緊電磁閥斷電，機械手放松。放松后，上升電磁閥通電，機械手上升。上升到頂時，碰到上限位開關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時接通左移電磁閥，機械手左移。左移到原點時，碰到左限位開關(guān)，左移電磁閥斷電，左移停止。至此，機械手經(jīng)過8步動作完成了一個周期。 重點研究問題 1、機械手的設(shè)計　 2、設(shè)計其原理圖 3、功能的實現(xiàn) 主要技術(shù)指標(biāo) 　 其它要說明的問題

5、 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 重慶三峽職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)進度考核表 起止日期 畢業(yè)設(shè)計 (論文)各階段工作任務(wù) 完成情況 指導(dǎo)教師簽字 第1-2周 開題報告 完成 第3周 系統(tǒng)分析和設(shè)計 完成 第4周 寫出設(shè)計提綱 統(tǒng)計出需要的元件 完成 第5周 進行設(shè)計與制作 完成 第6周 系統(tǒng)安裝和模擬調(diào)試。 完成 第7周 撰寫畢業(yè)設(shè)計報告 完成畢業(yè)設(shè)計

6、 完成 第8周 上交畢業(yè)設(shè)計及其相關(guān)資料 進行設(shè)計總結(jié)及畢業(yè)答辯 完成 備 注 注：本表用于考核學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(論文)的進度及完成情況，是學(xué)生畢業(yè)答辯資格認定和成績評定的依據(jù)之一。 摘 要 隨著時代的不斷進步，人們生活水平得到了很大的改善，對休閑玩耍類的機器有了更多的挑剔，尤其是在外面一些游樂城里的玩具機器有了更進一步的完善和柔性化，所以在現(xiàn)實生活中人們所創(chuàng)造出來的機器人和機械手類產(chǎn)品受到了社會的廣泛應(yīng)用。 本次設(shè)計的機械手的操作方式分為手動

7、操作和自動操作兩種。但為了廣大用戶的需求我們還將系統(tǒng)更加的完善。將自動操作又分為單步，單周期和連續(xù)操作方式。由于現(xiàn)代社會對于自動化產(chǎn)品的要求逐漸深化從而使我們的設(shè)計顯得更加有難度。不僅僅只是個控制而已，還要有更多的新樣式，不然將被廣大用戶拒之門外。 例如： 一、每按依次起動按鈕，機械手完成一步動作后自動停止。 二、機械手從原點開始，按一下起動按鈕，機械手將自動完成一個周期的動作，然后停止在原起始點位置。 三、機械手從原點開始，按一下起動按鈕，機械手的動作將自動地，連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。 在以上這個例子中，有三個方式，一個是單步運行，一個是整個程序段的運行，另一個是不斷地周期運行，那么

8、你會選擇哪個更加快捷地去完成這個作業(yè)的過程呢？ 答案很顯然，就是用第三種方式。 所以本次設(shè)計主要采用的是電動聯(lián)合氣動控制機械手的方式進行設(shè)計的。 其系統(tǒng)的主要組成部分有如下：機械手 可編程控制器 水果抓取手 PLC 來進行 控制設(shè)計，本系統(tǒng)功能實用、節(jié)約時間，使用靈活性好,安全系數(shù)高,適用范圍廣,生產(chǎn)成本低,因此,該類控制方法在市場上占有絕大部分主導(dǎo)地位，成為了社會中自動控制產(chǎn)品中的產(chǎn)業(yè)支柱。 關(guān)鍵詞 機械手 可編程控制器 水果抓取手 PLC 控制設(shè)計 目 錄 摘要…………………………………

9、………………………………………………………………5 目錄…………………………………………………………………………………………………6 前言…………………………………………………………………………………………………7 1. 機械手的介紹…………………………………………………………………………………8 1.1機械手的概述…………………………………………………………………………………9 1.2機械手的工作過程……………………………………………………………………………10 1.3機械手的工作方式……………………………………………………………………………11 1.4機械手的工作原理…………

10、…………………………………………………………………11 2. 抓取水果機械手控制系統(tǒng)的工作任務(wù)………………………………………………………11 2.1確定所需要的用戶I/O設(shè)備及I/O點數(shù)……………………………………………………11 2.2選擇PLC………………………………………………………………………………………13 3. 水果抓取機械手控制系統(tǒng)程序設(shè)計…………………………………………………………14 3.1總體布局……………………………………………………………………………………14 3.2手動操作程序………………………………………………………………………………15 3.3自動操

11、作程序………………………………………………………………………………17 3.4程序的下載、安裝、調(diào)試…………………………………………………………………18 總結(jié)………………………………………………………………………………………………20 致謝………………………………………………………………………………………………21 參考文獻…………………………………………………………………………………………22 附錄1……………………………………………………………………………………………23 第一章 前 言 自從1962年美國研制出世界上第一

12、臺工業(yè)機器人以來，機器人技術(shù)及其產(chǎn)品不斷活躍發(fā)展迅速，機器人技術(shù)不再像開始那樣只局限于傳統(tǒng)的工業(yè)和制造業(yè)，根據(jù)現(xiàn)代這會的需要，目前已經(jīng)被應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。如我國研發(fā)出特種機器人、農(nóng)業(yè)采摘機器人。機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。機械手的是機器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機械手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。 機械手也被稱為自動手，從形狀上可以看出來，類似于人的手臂，同時也具備能夠模仿人手和臂的某些動作功能，以按固定程序抓取、搬運物件

13、或操作工具的自動操作裝置。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。機械手的控制對于很多場合需求很大，不論是機床使用的小型系統(tǒng)還是流水線上的這類設(shè)備，其基本動作要求類似，所以控制的實現(xiàn)也可以相互借鑒。對于控制程序的編寫，這里給出的只是一種實現(xiàn)手段，使用可編程控制器還有其他的方法可以實現(xiàn)這樣的控制，針對所用的具體系統(tǒng)的情況，設(shè)計人員可以選用不同的方法來編寫程序。機械手高效的工作效率，準確的定位精度，以及簡單的結(jié)構(gòu)及控制方式是人手不能替代的，所以機械手在現(xiàn)實生活中的使用也將越來越廣泛。 在社會主義新農(nóng)

14、村建設(shè)中，如何進一步發(fā)揮農(nóng)業(yè)機械化的作用，從而推進新農(nóng)村建設(shè)，是農(nóng)機工作者所面臨的新課題。我國雖是一個農(nóng)業(yè)大國，但隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)?；?、精確化、某些地域呈現(xiàn)出勞動力不足的現(xiàn)象，在加之蘋果、桃子等水果的分類挑選是一項勞動密集型工作，以及水果生產(chǎn)對時令的要求，勞動力問題很難解決。廣大果農(nóng)由于不能及時、準確地對水果進行抓取包裝，從而使水果生產(chǎn)受到很大的影響。水果抓取機械手的應(yīng)用可以提高勞動生產(chǎn)率，解決勞動力不足問題、改善農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境、防止農(nóng)藥、化肥等化學(xué)藥品對人體的傷害、提高勞動作業(yè)質(zhì)量等。下面介紹采用先進的可編程控制器PLC作為機械手的控制系統(tǒng)，可以克服以前繼電器控制的諸多缺點，利用PLC作為可

15、靠性高、抗干擾能力強、功耗低、環(huán)境適應(yīng)能力強等特點，使機械手執(zhí)行機構(gòu)平穩(wěn)，準時，準確地工作。 課題研究方法： 本設(shè)計主要采用PLC、電路、電磁閥、限位開關(guān)等工作元件來控制機械手的氣缸，從而讓機械手產(chǎn)生不同的運動，進行工件的抓取—運送—安放等一系列的工作步驟。 它們的組成元件有: 機械手 PLC 電磁閥 限位開關(guān) 電源開關(guān) 按鈕 電線 機械手的介紹 1.1 機械手的概述 機械手能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。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)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應(yīng)用于

16、機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。 機械手是在機械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電子計算機的廣泛應(yīng)用，機器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進了機械手的發(fā)展，使得機械手能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結(jié)合。 機械手主要由手部和運動機構(gòu)組成。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。運動機構(gòu)，是使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式，

17、稱為機械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體 ，需有 6個自由度 。自由度是機械手設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù) 。自由度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機械手有2～3個自由度。 機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動、不知疲勞、不怕危險、抓舉重物的力量比人手大等特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用，例如： (1)機床加工工件的裝卸，特別是在自動化車床、組合機床上使用較為普遍。 (2)在裝配作業(yè)中應(yīng)用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來裝配印制電路板，在機械行業(yè)中它可以用來組裝零部件。 (3)可在勞動條件差，單調(diào)重復(fù)

18、易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動/ (4)可在危險場合下工作，如軍工品的裝卸、危險品及有害物的搬運等。 (5)宇宙及海洋的開發(fā)。 (6)軍事工程及生物醫(yī)學(xué)方面的研究和試驗。 機械手的種類，按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式。機械式機械手 ；按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種 ；按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機械手等。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。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險 物品的主從式操作手也常稱為機械手。

19、 1.2 機械手的工作過程 機械手電氣制系統(tǒng)的設(shè)計，除了工藝方面與基本的電動控制和氣動控制有著較大的區(qū)別外，在控制方面采用了連續(xù)控制和手動控制等兩種操作方式。這樣就能夠從操作面板上清析地看出來。 本系統(tǒng)的工作流程如下：左上角一徹為：原點 一、當(dāng)旋鈕打向回原點時，系統(tǒng)自動地回到左上角位置待命。 二、當(dāng)旋鈕打向自動時，系統(tǒng)自動完成各工步操作，且循環(huán)動作。 三、當(dāng)旋鈕打向手動時，每一工步都要按下該工步按鈕才能實現(xiàn)。 以下是設(shè)計該機械手控制程序的步驟和方法。 1、機械手傳送工件系統(tǒng)示意圖，如圖1所示。 下降 下限位開關(guān) 夾緊電磁閥 下降電磁

20、閥 原點 上限位開關(guān) 右移電磁閥 右移 左移 下降電磁閥 下降 下限位開關(guān) 夾緊電磁閥 上升 1 3 2 4 5 6 7 8 上限位開關(guān) 右位 起動 （a）機械手的動作過程分解 左/右 上/下 夾/松 手動 連續(xù) 單周期 單步 復(fù)位 起動 停止 控制面板 圖1 機械手的動作過程分解(a)及控制面板圖(b) 機械手的動作過程分解圖如圖1所示。 機械手動作詳細運行順序： 從原點開始按下起動按鈕時，下降電磁閥通電，機械手下降。下降到底時，碰到下限開關(guān)，下降電磁閥斷電，機械手下降停止；同

21、時按夾緊電磁閥，機械手夾緊。夾緊后，上升電磁閥通電，機械手上升。上升到頂時，碰到上限開關(guān)，上升電磁閥斷電，機械手上升停止；同時接同右移電磁閥，機械手右移。右移到位時，碰到右限開關(guān)，右移電磁閥斷電，機械手右移停止。若此時工作臺上無工件，則光電開關(guān)接通，下降電磁閥通電，機械手下降。下降到底時，碰到下限開關(guān)，下降電磁閥斷電，機械手下降停止；同時夾緊電磁閥斷電，機械手放松。放松后，上升電磁閥通電，機械手上升。上升到頂時，碰到上限位開關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時接通左移電磁閥，機械手左移。左移到原點時，碰到左限位開關(guān)，左移電磁閥斷電，左移停止。至此，機械手經(jīng)過8步動作完成了一個周期。 1.3 機

22、械手的工作方式 機械手操作方法 自動操作 手動操作 連續(xù)操作 單步操作 主要用于調(diào)試 機械手的每一個動作按鈕：上、下、左、右 手動操作：就是用按鈕操作對機械手的每一中運動單獨進行控制，例如，當(dāng)選擇上/下運動時按下起動按鈕，機械手上升：按下停止按鈕，機械手下降。當(dāng)選擇左/右運動時，按下起動按鈕，機械手左移；按下停止按鈕，機械手右移。當(dāng)選擇夾緊/放松運動時，按下起動按鈕，機械手夾緊；按下停止按鈕，機械手放松。 單步操作：每按依次起動按鈕，機械手完成一步動作后自動停止。 單周期操作：機械手從原點開始，按一下起動按鈕，機械手將自動完成一個周期的動作，然后停止在原起始點位置。

23、 連續(xù)操作：機械手從原點開始，按一下起動按鈕，機械手的動作將自動地，連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。 在工作中若按一下停止按鈕，則機械手動作停止。重新起動時，須用手動操作方式將機械手移回原點，然后按一下起動按鈕，機械手又重新開始連續(xù)操作。 在工作中若按一下復(fù)位按鈕，則機械手將繼續(xù)完成一個周期的動作后，回到原點，自動停止。 1.4 機械手的工作原理 機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。在PLC程序控制的條件下，采用氣壓傳動方式，來實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)的相應(yīng)部位發(fā)生規(guī)定要求的，有順序，有運動軌跡，有一定速度和時間的動作。同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，必要時

24、可對機械手的動作進行監(jiān)視，當(dāng)動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。位置檢測裝置隨時將執(zhí)行機構(gòu)的實際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進行比較，然后通過控制系統(tǒng)進行調(diào)整，從而使執(zhí)行機構(gòu)以一定的精度達到設(shè)定位置. (一)執(zhí)行機構(gòu) 包括手部、手腕、手臂和立柱、機座等部件，有的還增設(shè)行走機構(gòu)。 (二)驅(qū)動系統(tǒng) 驅(qū)動系統(tǒng)是由液壓傳動、 氣壓傳動、機械傳動等幾個傳動方法所結(jié)合起來的一個驅(qū)動系統(tǒng)。 (三)控制系統(tǒng) 采用PLC控制系統(tǒng)進行程序的運行控制。 (四)位置檢測裝置 控制機械手執(zhí)行機構(gòu)的運動位置，并隨時將執(zhí)行機構(gòu)的實際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進行比較，然后通過控制

25、系統(tǒng)進行調(diào)整，從而使執(zhí)行機構(gòu)以一定的精度達到設(shè)定位置。 機械手控制系統(tǒng)的工作任務(wù) 機械手執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計要求是能在控制系統(tǒng)的指令下，能將水果迅速，靈活，準確，可靠地抓起并運送到指定位置，因此設(shè)計要考慮到運動的速度，加速度等情況。 機械手抓取水果的動作過程為：在原位下降（由立柱的升降氣缸控制，下降過程中手指始終張開一定的角度，以保證不會損傷工件）——抓取工件（由手腕旋轉(zhuǎn)氣缸和手部夾緊氣缸共同完成，通過視覺識別系統(tǒng)來確定工件的分類）——上升并旋轉(zhuǎn)（由立柱升降和旋轉(zhuǎn)由氣缸共同完成，將工件送至對應(yīng)的傳送帶上方）——下降（由立柱升降氣缸實現(xiàn)，將工件送至傳送帶上）——張開手指并放下工件（該過

26、程由于受部夾緊氣缸完成）——上升并旋轉(zhuǎn)（由立柱升降氣缸共同完成，機械手臂還原至初始位置）。 機械手的全部動作由氣缸馬達驅(qū)動，而氣缸馬達又由相應(yīng)的電磁換向閥控制。例如下降電磁閥通電時，機械手下降；下降電磁閥斷電時，機械手下降停止，只有當(dāng)上升電磁閥通電時，機械手才上升；當(dāng)上升電磁閥斷電時，機械手上升停止。同樣，左移/右移分別由放松電磁閥和夾緊電磁閥控制，上轉(zhuǎn)/下轉(zhuǎn)分別由上轉(zhuǎn)電磁閥和下轉(zhuǎn)電磁閥。 2.1 確定所需要的的用戶I/O設(shè)備及分配方法 本設(shè)計中應(yīng)包括下降電磁閥，上升電磁閥，夾緊電磁閥，放松電磁閥，左移電磁閥，右移電磁閥。 為了機械手處于原點進行指示，還配置1個原

27、點指示的指示燈。 I/O分配圖，如圖4所示。由圖可見， 運動選擇 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 起動按鈕 下限位開關(guān) 上限位開關(guān) 右限位開關(guān) 左限位開關(guān) 光電開關(guān) （無工件檢測） 手動 單步 單周期 連續(xù) 左/右 夾/松 上/下 復(fù)位 操作方式選擇 下降沿電磁閥 夾緊電磁閥 上升電磁閥 左移電磁閥 右移電磁閥 原點

28、指示 停止按鈕 ACMY——S80 圖4 PLC I/O連接圖 2.1.1輸入設(shè)備——用以產(chǎn)生輸入控制信號 本設(shè)計中應(yīng)包括： （1）操作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)：有手動，單步，單周期，循環(huán)等4個位置可供選擇。 （2）手動時的運動選擇開關(guān)：應(yīng)有上/下，左/右，夾緊/放松，等3個位置可供選擇。 （3）起動，停止及復(fù)位按鈕。 （4）位置檢測元件：機械手的動作是按行程原則進行控制的。其上限，下限，左限，右限的位置分別用限位開關(guān)來檢測。 （5）無工件檢測元件：右工作臺上無工件用光電開關(guān)來檢測。開關(guān)及按鈕在操作屏上的布置如圖3,所示.各限位開關(guān)幾光

29、電開關(guān)的配置見圖1. 左/右 上/下 夾/松 手動 連續(xù) 單周期 單步 復(fù)位 起動 停止 圖3操作面板布置圖 2.1.2輸出設(shè)備——由PLC的輸出信號驅(qū)動的執(zhí)行元件 2.2選擇PLC 該機械手的控制為純開關(guān)量控制，且所需的I/O點數(shù)不多，因此選擇一般的小型的PLC即可以，所以選擇了三菱的FX 2N系列PLC。 2.2.1 PLC的特點 （1）可靠性高，抗干擾能力強 （2）配套齊全，功能完善，適用性強 （3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 （4）系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造 （5）體積小，重量輕，能耗低 - 2

30、5 - 機械手控制系統(tǒng)程序的設(shè)計 3.1 總體結(jié)構(gòu) 首先先畫出機械手運行的流程圖，如圖6 開始 處于原點 按起動按鈕 向下運動 運動到底部 夾緊工件 計時3s 向上運動 運動到頂部 向右運動 運動到最右端 機械手向下運動 運動到底部 松開工件 向上運動 計時2s 運動到頂部 向右運動 圖6機械手動作流程圖 根據(jù)以上流程圖，作出相應(yīng)編程。為了便于編程，先繪制出整個程序的結(jié)構(gòu)框圖，如圖7所示 手動程序 JME JMP

31、JMP X10 X12 X11 單步時 斷開 X12 單周期 斷開 連續(xù)時 斷開 X0 KEEP 手動時斷開 X10 X11 X16 自動程序 JME 圖7總程序結(jié)構(gòu)圖 在總程序結(jié)構(gòu)圖中運用了JMP跳步指令和JME跳步結(jié)束指令。這兩對指令是成對使用，用于程序的跳轉(zhuǎn)，其功能為當(dāng)JMP前的邏輯關(guān)系為ON時，則JMP和JME之間的程序停止執(zhí)行，而跳轉(zhuǎn)去執(zhí)行JME以下的程序。在JMP和JME之間個邏輯行的繼電器保持在觸點接通以前。當(dāng)JMP前的邏輯關(guān)系為OFF時，則不執(zhí)行跳轉(zhuǎn)功能，程序仍照樣按順序執(zhí)行。 3.2 手動操作程序 在手動操作方式下運行設(shè)計圖

32、如梯形圖8。 為了安全，機械手的左/右移動，只有當(dāng)機械手處于上限位置時才能進行，因此，需在左/右移動的電路中設(shè)置上限聯(lián)鎖保護。 另外，由于左/右、上/下運動采用雙線圈二位電磁閥控制，兩線圈不能同時通電，因此在左/右、上/下的電路中設(shè)置了互鎖環(huán)節(jié)。 當(dāng)運動選擇開關(guān)置于“左/右“時，如機械手處于上限位置，則按起動按鈕機械手右移；按停止按鈕時，機械手左移。 當(dāng)運動選擇開關(guān)置于“夾緊/放松“時按起動按鈕時機械手執(zhí)行夾緊動作，按停止按鈕時執(zhí)行放松動作。 當(dāng)運動開關(guān)置于“上/下”位置時，按起動按鈕時下降，按停止按鈕時上升。 X13 Y3 Y4 Y3 X6 Y4 左移 夾/松 下

33、降 上升 右移 X0 X2 R X15 Y0 Y0 Y2 Y1 KEEP X14 X0 X6 X0 X6 Y2 圖8 手動操作梯形圖 3.3 自動操作程序 根據(jù)PLC移位寄存器的功能，便可設(shè)計機械手自動操作的梯形圖程，因此用步進指令可以較容易地實現(xiàn)。現(xiàn)利用步進指令編程的具體梯形如圖9所示。 X2 x4 左限 Y4 右移 SFT 3000 30

34、07 3003 x3 3004 x1 3005 5001 3006 x2 3007 x4 Y5 X6 停止 3004 x5 x1 Y0 下限 3000 R 3005 Y1 KEEP S 3001 3001 5000 3002 x2 3007 4000 單步 x10 起動x0 IN CP R X0 3000 x1 3001 5000 3002 x2 1002 X0 x2 x4 3000 3

35、001 3002 3003 3004 3005 3006 3006 3003 x3 3005 3007 右限 Y2 Y3 TIM 5001 放松計時 0020 左移 夾緊 計時 0030 上升 下降 原點指示 圖9自動操作梯形圖程序 3.3.1該梯形圖的控制原理分析 （1） 連續(xù)及單周期 在連續(xù)及單周期操作方式下，單步輸入點1008斷開，輸入繼電器1008的常閉觸點閉合，將移位寄存器的移位輸入直接接入CP端。當(dāng)機械手處于原點時，壓下上限位開關(guān)和左限位開光，輸入點1002和1004接通，2005接通，原點

36、指示燈亮。按下起動按鈕，輸入繼電器1000接通。其兩對常開觸點在移位寄存器IN端和CP端同步接通（送入“1”信號 ），CP端的“1”態(tài)移入3000，2000接通，下降電磁閥得電，機械手下降，上限位開關(guān)復(fù)位，1002斷開，IN端置“0“。 下降到底碰到下限位開關(guān)后，輸入繼電器1001接通，2000斷開，下降停止，同時產(chǎn)生移位信號，將3000的“1”，移入到3001，IN端的“0“態(tài)移到3000。3001的常開觸點將2001置“1”并保存，夾緊電磁得電，機械手夾緊工作，同時3001得常開觸點接通5000，開始夾緊計時。500

37、0延時3s后，其常開觸點閉合，產(chǎn)生移位信號，將3002置“1”，3001置“1，3002的常開觸點將2002接通，上升電磁閥得電，機械手上升。此時，下限開關(guān)復(fù)位，1001斷開，機械手上升到頂部碰到上限位開關(guān)，1002接通，上升停止。同時產(chǎn)生移位信號將3002的“1”移到3003，IN端置“0“移入3002，同時2003得電，機械手右移，上限位開關(guān)復(fù)位，1002斷開，右移到位時碰到右限位開關(guān)，1003接通，右移電磁閥斷電，2003短開，右移停止。同時將3003的”1“移到3004，IN端的”0“移到3003，同時檢測右工作臺無工件1005接通，2000接通，下降電磁閥通電，機械手下降，下降到底部

38、碰到下限位開光時1001接通，同時將3004的”1“移入3005并保持，IN端的”0“移入3004，3005常開觸點接通，夾緊電磁閥失電，機械手放松， 5001開始放松計時，5001延時2秒后，其常開觸點閉合產(chǎn)生移位信號將3006置“1“，3005置”0“，3006的常開觸點將2002接通，上升電磁閥得電，機械手上升。上升到頂部碰到上限位開關(guān)，1002接通，上升電磁閥斷電，2002斷開，上升停止。同時3007置“1”，3006置“0”，3007的常開觸點接通2004，機械手開始左移。當(dāng)機械手的動作完成了最后一步，即左移回到原點時，碰到左限位開關(guān)，輸入繼電器1004接通，2004斷開，左移停止，

39、同時產(chǎn)生移位信號。如果是連續(xù)操作，則4000接通，3000又置“1“，3007置“0”，又開始第二周期的循環(huán)動作。如果是單周期操作方式，則4000斷開，IN端置“0”，3000保持“0“態(tài)，因此不再循環(huán)工作。運行中，如按下停止按鈕，則1006接通，移位寄存器復(fù)位，機械手停止動作，必須用手動操作將機械手移回原點，然后再重新起動自動操作程序。 （2）單步操作 在單步操作方式下，單步輸入點1008接通，輸入繼電器1008的常閉觸點斷開，將移位寄存器的移位信號經(jīng)輸入寄存器1000的常開觸點接入CP端。這樣只有按下起動按鈕，輸入繼電器1000接通時，才能將移位信號送入CP端移位寄存器才能移位。每按一

40、次起動按鈕，移位寄存器的的狀態(tài)移一位，機械手的動作完成一步后自動停止。 3.4程序的下載、安裝和調(diào)試 將各個輸入/輸出端子和實際控制系統(tǒng)中的按鈕、按所需控制設(shè)備連接，完成硬件的安裝。打開機械手移動程序，即可在線調(diào)試，也可用編程器進行調(diào)試，通過編程器將程序?qū)懭隦AM后，應(yīng)進行調(diào)試，確認程序無誤后，才能正式運行。 調(diào)試的步驟如下： 校對程序：用指定方法對程序全部指令自下而上或自上而下地逐條進行校對，若發(fā)現(xiàn)某一條指令有錯，應(yīng)重新鍵入正確指令，若需要校對程序中的某一條指令的內(nèi)容，顯示屏及指示燈即顯示指令的內(nèi)容。 進行輸入輸出狀態(tài)的模擬試驗：輸出端不接負載，輸入端接模擬開關(guān)，用以模擬信

41、號進行調(diào)試。 聯(lián)機調(diào)試：經(jīng)過輸入輸出狀態(tài)的模擬調(diào)試，確認程序無誤后，便可將主機與用戶輸入輸出設(shè)備相連，進行聯(lián)機調(diào)試。在開機后使主機進入運行狀態(tài)，此時若ERR燈未亮，RUN燈閃光，表示程序正常運行。如果被控的機械設(shè)備工作不正常，則明輸入輸出設(shè)備有故障，應(yīng)著重檢查輸入輸出設(shè)備以及它們和PLC之間的連接情況，或查看程序是否有不妥之處。 上述針對機械手的控制方法充分利用了PLC和其它控制裝置的特性，結(jié)構(gòu)緊湊、控制可靠，目前在現(xiàn)場運行良好。作為一個相對獨立的PLC控制系統(tǒng)能更好的形成自動化生產(chǎn)的控制。 可編程控制器（Programmable Logic controller，簡稱PLC）是以微處理

42、器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)與自動化技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制器。它具有可靠性高、適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的高溫、沖擊和振動等惡劣環(huán)境的特點，已成為解決自動控制問題的最有效工具，是當(dāng)前先進工業(yè)自動化的三大支柱之一。 PLC提供了較完整的編程語言，以適應(yīng)PLC在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用。利用編程語言，按照不同的控制要求編制不同的控制程序，這相當(dāng)于設(shè)計和改變繼電器的硬接線線路，這就是所謂的“可編程序”。程序由編程器送到PLC內(nèi)部的存儲器中，它也能方便地讀出、檢查與修改。 總結(jié) 隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動化

43、程度要求越來越高，市場競爭激烈、人工成本上漲，以往人工操作的搬運和固定式輸送帶為主的傳統(tǒng)物件搬運方式，不但占用空間也不容易更變生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)，加上需要人力監(jiān)督操作，更增加生產(chǎn)成本，原有的生產(chǎn)裝料裝置遠遠不能滿足當(dāng)前高度自動化的需要。減輕勞動強度，保障生產(chǎn)的可靠性、安全性，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染、提高產(chǎn)品的質(zhì)量及經(jīng)濟效益是企業(yè)生成所必須面臨的重大問題。 機械手是一種能自動化定位控制并可重新編程序以變動的多功能機器，它有多個自由度，可用來搬運物體以完成在各個不同環(huán)境中工作。機械手可以完成許多工作，如搬物、裝配、切割、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛。應(yīng)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

44、線路，節(jié)省成本，提高勞動生產(chǎn)率。 可編程控制器PLC以其豐富的I/O接口模塊，高可靠性、在機械手控制的設(shè)計中起到了十分重要的作用，學(xué)習(xí)PLC的目的，最終要把它應(yīng)用到實際的控制系統(tǒng)中。 機械手的控制對于很多場合需求很大，不論是機床使用的小型系統(tǒng)還是流水線上的這類設(shè)備，其基本動作要求類似，所以控制的實現(xiàn)也可以相互借鑒。 對于控制程序的編寫，這里給出的只是一種實現(xiàn)手段，使用可編程控制器還有其他的方法可以實現(xiàn)這樣的控制，針對所用的具體系統(tǒng)的情況，設(shè)計人員可以選用不同的方法來編寫程序。 機械手高效的工作效率，準確的定位精度，以及簡單的結(jié)構(gòu)及控制方式是人手不能替代的，機械手的使用也將越來越廣泛。

45、 在系統(tǒng)設(shè)計過程中，我遇到了很多設(shè)計方面的問題。為了弄懂相關(guān)的知識，掌握相關(guān)技術(shù)，我翻閱了大量的書籍和資料，并積極利用互聯(lián)網(wǎng)豐富的資源找取答案，從中的收獲是非常豐富的。從這次設(shè)計中我有了很深的體會，任何事情都不是一蹴而就的，都需要付出很艱辛的努力。 致 謝 感謝我系領(lǐng)導(dǎo)及我的輔導(dǎo)老師蔣老師，感謝他們在我大學(xué)期間的無限支持和幫助，是你們那樂觀、努力、仔細、認真的態(tài)度對待著我，從而使我在心聲上有了一個飛躍的高度，在學(xué)習(xí)中了解學(xué)習(xí)到了更多的專業(yè)知識，豐富了自己整個大學(xué)的學(xué)習(xí)生活，營造了良好的學(xué)習(xí)氛圍。之所以專業(yè)知識學(xué)得如此優(yōu)秀是你們那細致的工作態(tài)度

46、和那不怕厭煩的耐心講解。使我不但從中受到了良好的教育，更多的是學(xué)會了怎么去嚴格要求自己，怎樣去做一位合格、稱職的高品德教師。感謝老師們對我的教導(dǎo)。我一定不負老師們的重望，開創(chuàng)出你們期望的那一片蔚藍的天空。 論文是在蔣老師的悉心指導(dǎo)和面耐心幫助下完成的。蔣老師嚴肅和科學(xué)的教學(xué)態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵了我。同時也感謝這兩年來，各位老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，還在思想、生活上給我無微不至的關(guān)懷，在此謹向各位老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意，并蔣老師表示衷心的感謝。 另外，還要感謝同組同學(xué)給我的無么幫助，使我得以順利的完成論文。 最后，我要感謝我的家人，你們的

47、理解、支持、鼓勵和鞭策催我更加上進。我竭盡全力的努力，更希望的是能夠讓你們高興和滿意。你們的情感永遠都是我不斷進取的動力源泉。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)朋友給了我?guī)椭?，在這里請接受我誠摯的謝意！ 參考文獻 [1] [2] 賀哲榮等.流行PLC實用程序及設(shè)計.西安：西安電子科技大學(xué)出版設(shè).2006 [3] 廖常初主編.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)（第4版）。重慶：重慶大學(xué)出版社，2002 [4] 王衛(wèi)星等編.可編程控制器原理及應(yīng)用。北京：中國水利水電出版社，2002 [5] PL

48、C機電控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計技術(shù) 電子工業(yè)出版社 主編 魯遠東 [6] PLC在物料搬運機械手控制中的應(yīng)用http://www.plc-fa.hk/detail.asp?id=246 附錄一 附錄Ⅰ 光電開關(guān) （無工件檢測） 左/右 上/下 夾/松 手動 連續(xù) 單周期 單步 復(fù)位 起動 停止 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 ACMY—S80 - - 起動按紐 - - 下限位開關(guān) - - 上限位

49、開關(guān) - - 手動 單步 單周期 連續(xù) - - 停止按紐 - - 右限位開關(guān) - - 左限位開關(guān) - - 光電開關(guān) (無工件檢測) - - 左/右 夾/松 上/下 復(fù)位 - - 操作方式選擇 運動選擇 下降電磁閥 - - 夾緊電磁閥 - - 上升電磁閥

50、 - - 右移電磁閥 - - 左移電磁閥 - - 原點指示 - - 左移電磁閥 左限位開關(guān) 原點指示 右位 上限位開關(guān) 8 7 6 5 4 2 3 1 上升 夾緊電磁閥 下限位開關(guān) 下降 下降電磁閥 左移 右移 右移電磁閥 上限位開關(guān) 原點 起動 下降電磁閥 夾緊電磁閥 下限位開關(guān) 上升 下降 (c)控制面板 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 COM1 COM2 ～220v （a）原理接線圖 (b)動作分解圖