机械手自动上下料的plc控制设计和实现 机械制造专业

1、 题 目： 机械手上下料的PLC 控制设计 中文摘要机械手能够模仿人手和臂的一些功能动作，可以用来抓取搬运物件，或操作工具的自动操作系统装置。本文中描述的机械手是PLC的三路脉冲输出。分别驱动水平和垂直轴逆变器，可以控制两个垂直轴和水平轴的精度，微型开关将位置信号引导到主PLC单元，位置信号通过趋同开关传输到主PLC单元。以实现机械手的精确运动。在这个项目中开发的机械手可以吸收和释放太空中的物体。灵活多样，可替代高温和危险工作区域的手动工作。根据工件的变化和运动过程的要求，可以随时改变相关参数。本文基于近年来机械手的发展， 机械手技术的系统分析与机械手的设计相结合。这个项目是基于PLC的。考虑

2、到柔软和硬度，采取全面的方法,额外的特性和细节的优化。分析发展了运营商的总体结构、执行结构、管理系统和管理系统。PLC控制模块从控制系统中选择来完成系统功能的初始化。最后，运营商的移动、警告等等，管理策略简单、容易实现、理论上清晰。通过以上工作，我们提出了经济和务实的方法。高可靠性管理系统的设计是为了为PLC开发的其他经济控制系统提供参考。关键词：机械手，交流电机,可编程控制器，自动化控制目 录第一章 绪论11.1 研究的目的及意义11.2 机械手在国内外现状和发展趋势11.3 主要研究的内容21.4 解决的关键问题3第二章 可编程控制PLC42.1 PLC 简介42.2 PLC的基本组成及各

3、部分作用52.2.1中央处理单元(CPU)52.2.2存储器62.2.3 I/0单元62.2.4电源部分62.2.5扩展接口62.2.6通信接口62.2.7编程器72.3 PLC的应用领域72.4 PLC 的工作原理82.5 PLC 机型的选择方法92.5.1PLC 的类型92.5.2输入输出模块的选择92.5.3电源的选择102.5.4存储器的选择102.5.5冗余功能的选择102.5.6经济性的考虑102.6机械手 PLC选择及参数102.6.1主要技术数据112.6.2 PLC主机的组成11第三章 驱动系统的分析与选择133.1 驱动系统的分析与选择133.2 机械手驱动系统的控制设计1

4、43.3 元件选取及工作原理153.3.1 气源装置153.3.2 执行元件163.3.3 控制元件173.3.4 辅助元件183.3.5 真空发生器183.3.6 吸盘193.4 回路的工作原理19第四章 PLC控制系统的分析设计234.1 控制系统的组成结构234.2 控制系统的性能要求234.3 传感器的选择244.3.1位置检测装置244.3.2 吸盘传感器244.4 控制系统PLC的选型及控制原理254.4.1 PLC控制系统设计的基本原则254.4.2 PLC种类及型号选择254.4.3 I/O点数分配254.4.4 PLC外部接线图274.4.5 机械手控制原理284.5 PLC

5、程序设计31总结与展望34参考文献34致 谢35附录 梯形图36通过以上工作，我们提出了一种经济实用的方法。高可靠性机械手的设计方案对其他经济型PLC控制系统的设计具有一定的参考价值。关键词：机械手，交流电机,可编程控制器，自动化控制39第一章 绪论1.1 研究的目的及意义当设备升级时，需要升级为先进产品运营商。在很大程度上可以取代单调或精细的工作轮换，在先进制造业中起着非常重要的作用，可以运输货物，分类货物，而不是繁重的工作。它可以在高温、腐蚀和有毒气体等条件下保护人身安全。生产机械化和自动化广泛应用于冶金、电子、轻工业和核能。工业机械手是自动控制领域的新现代技术。这是现代管理理论与工业生产

6、自动化实践的结合。成为现代机器系统的重要组成部分。工业机械手是自动化生产过程、改善工作条件、质量和效率的有效工具之一。它特别适用于与热、高压、灰尘、噪音、放射性和污染有关的情况。中国近年来增长迅速。一些成果引起了机械工业和铁路部门的注意。本主题的目的是开发PLC控制设备和必要的精密传感器，可以根据计划的程序对不同材料的颜色进行分类。灵活和多样化的名称，适用于自动生产小口径和中小批量自动化生产,它广泛用于灵活的生产线。使用PLC控制，它是预编程程序的自动化设备。部分取代高温和危险工作区域的手动和长效工作。当产品发生变化或暂时需要对机械手执行新的分配任务时，允许轻松修改或重新设计新零件，当位置发生

7、变化时，安装和转换的费用将会减少，条件是工作将会重组并很快开始运作。这主要与开发执行、操作和控制系统有关。该设计主要完成机械手的硬件和软件设计。1.2 机械手在国内外现状和发展趋势1）国内研究现状：通常用于焊接、油漆、加工和运输。机械手扩展和扩展了人类的手，脚和大脑的功能。它可以替代危险环境中的人，例如，危险的，有害的，有毒的，低温的和热的;更换重复工作的人;提高生产力产品质量保证。该机械手最初用于汽车行业。常用于焊接，涂装，装卸。它目前主要用于制造业，包括电工、汽车、塑料、普通和金属制造业。工业机械手和CNC加工中心、自动化手推车和自动化控制系统创造了灵活的生产系统(FMS)和集成的计算机生

8、产系统。生产自动化。国产机械手的发展趋势：目前在一些型号中，如弧焊机械手，搬运机械，装配机械手，焊接机械手，喷雾器机械手和特殊机械手主要拥有设计和制造气溶胶的技术。讨论了管理和管理系统的设计和配置、软件设计和生产以及电弧焊接自动化、气溶胶染料生产及其周边设备的全套自动化管理方法。主要部件的异端邪说也在手焊接电源、调谐减速器和焊接跟踪器方面取得了进展。2）国外研究现状：外国机械手在机械制造业中的应用更多。发展也很快。目前主要用于机床，卧式锻压机，除了焊接，涂漆等，它还可以根据预先规定的操作程序执行指定的操作。国外机械手的发展趋势：大力发展具有一定智慧的机械手。使其具有一定的感知能力，可以反馈外部

9、条件的变化，进行适当的更改。如果位置略有偏差，它可以根据视觉和触觉功能进行调整和测试。已经取得了一些成果。视觉功能是将TV摄像机和光学测距仪以及微型计算机安装在机械手上。工作是将对象图像转换为视频信号的电视摄像机。然后将其发送到计算机以分析对象的类型，尺寸，颜色和位置，并发出控制机械手工作的说明.触摸函数包括在接触控制器和反馈中安装一个装置。在操作过程中，操纵者首先伸出手指去找工作，通过压力敏感元素的手指，触觉效应。躺下，继续工作。钢笔是由手指中的一种敏感元素控制的。自动改变重力大小。最后，随着捕获技术的发展，机械手建立和更重要的是，结合机械手、灵活的生产系统和灵活的生产模块的能力将会提高。这

10、从根本上改变了目前手工操作的机械系统的状况。随着科学和技术的发展，机械手的工作范围扩大了。如今，操纵者不仅仅用于传统制造业，比如采矿业。在核能、航空、太空、医学、生物化学和家庭净化以及医疗康复等领域，冶金、石油化学、造船等领域也开始发展。1.3 主要研究的内容随着机械手技术的快速发展和操作人员应用范围的深化，需要的不仅仅是高可靠性的高灵活性和操作灵活性。还要其成本低、可开发经济性强。本论文主要研究机械手以下几个方面的内容：夹紧装置固定在数控工作台上，夹紧装置是由橡胶软盘制成的模型。下图是倒置U型夹上松下松散球形椭球。加工完成后，CNC工作台退回到固定位置A，非接触式开关操作，夹紧装置向上释放。

11、在按下开关后，气动吸盘操纵器从A延伸到镜子顶部。再次掉落，然后拿镜头;然后去B成品的B，掉落以释放镜头;然后上升然后缩短到空白C，拔出刷毛，抬起D，然后伸到夹具A上。跌落后松开，然后升回D，最后夹紧装置夹住空白镜片。需要独立完成工业机械手PLC控制系统的设计。连续动作:当按钮开始从原来的位置开始压缩时，控制装置在下一个平面周期连续工作。一个周期的工作过程如下：D伸长到 A工位处，下降吸取成品上升-转动到成品B工位，下降放松上升，缩短到原料C工位，下降吸取原料上升，转到D工位D伸展到A，下降然后返回放松并上升到D位置。再重复此循环。该位置可以是非接触式或接触式行程开关，并且操纵器和夹具都使用气缸

12、来传递力。可选择燃气阀来停止位置，虽然价格较贵，但PLC选用三菱。）更换旋转滚筒后，只有一个角度 A,B处装有挡板使定位精确。该位置可以是非接触式或接触式行程开关，并且操纵器和夹具都使用气缸来传递力。可选择燃气阀来停止位置，虽然价格较贵，但PLC选用三菱。）更换旋转滚筒后，只有一个角度 A,B处装有挡板使定位精确。任务要求：PLC外部连接图和其他相关设备的电子图;PLC可编程组件列表应包括计时器和计数器等组件的调整值。完整的程序信息应包括PLC过程图，梯形图和注释。1.4 解决的关键问题1）节省人工：机械手取出产品并将其放在传送带或接收平台上。只需一个人观看，或者一个人可以同时看到两个或两个以

13、上的注塑机，通过自动安装生产线，可以节省员工和车间的费用。让工厂的规划变得更小、更紧凑、更敏感。2）周期稳定，好处更高：人们会撒谎甚至假装，机器不会。利用人来生产皮卡，日产量高低，与此同时，人们会在20秒内找到理由来解释他们的机械生产周期。它永远不会改变，管理生产很容易，从长远来看，使用一个机械手、一个工厂和一个设备符合业主的利益。在相同条件下，由于生产周期的稳定性，输出无形地增加。而提高的这部分产量就是净利润。3) )安全性高：保证工作人员的安全，工作场所不疏忽或疲劳不会导致生产事故。允许一个人进入模具可能会造成伤害，特别是如果注射装置失灵或按钮关闭，三组中的两组会造成伤害。夜晚对疲劳和安全

14、来说更容易，管理工具的使用提供了安全的生产，尤其是在大型注射机中。执行速度:每个工厂的生产时间可以确定。同时增殖、喷射、绝缘、冷却切换模式时间，易使产品良率。5）节省原材料和降低成本：人员外出的时间不确定。会导致产品收缩和变形（如果管子过热，原材料在加工过程中被使用。机械操作是暂时的，所以质量是稳定的。6）提高产品质量：新成型的产品尚未完全冷却。存在残余温度，并且人手的移除可能导致手痕并且手动移除不均匀的力可能导致产品的变化。如果模具自动释放，产品会掉落并造成瘀伤。危险品是由油渍引起的。机械手使用具有均匀力和固定夹紧时间的无纺布抽吸装置。正常的模具温度可以降低产品缺陷率，大大提高产品质量。7）

15、防止霉菌损坏：如果工人未能成功移除产品，如果机械手不能得到产品，标签可能会对产品造成损害，自动停止提醒。8）提高竞争力：使用机械手来提升车间形象。质量得到保证，产量可以准确计算，以提高企业的竞争力。客户还希望选择具有机械手的模塑制造商进行合作。机械手的使用在很大程度上克服了劳动的惯性。可以准确计算每日输出和交货日期。使用机械手可以提高公司的竞争力。更是未来大的趋势。第二章 可编程控制PLC2.1 PLC 简介PLC是一个可编程逻辑控制器。它使用可编程的存储器来内置程序，执行逻辑操作、顺序控制、用户指令，如时间、计数和算术操作，以及管理各种机制或生产过程。数字或模拟结论。1969年，数字设备公司

16、(DEC)成为世界上第一家被PLC认可的公司。对机器的限制和目前信息技术的发展水平.早期的PLC主要由分立元件和中小型集成电路组成，执行简单逻辑控制和计时功能。微处理器出现在20世纪70年代早期。人们很快将它介绍给可编程控制器。PLC增加了计算、传输和数据处理等功能。成为具有真实电脑特征的工业控制设备。为了方便熟悉的工程师使用中继线和接触系统，可编程控制器使用四维图，如中继线图，作为主要的编程语言。与计算机和数据处理有关的存储设备称为继电器。因此，编程控制器被称为与中继站技术和传统概念相结合的产品。在20世纪70年代中期和后期，编程控制器进入了实际发展阶段。计算机技术完全引入到可编程控制器中。

17、他的职责向前迈了一步。现代工业采用了更高的计算速度、更低、更可靠的工业干扰模型、计算模型、PID功能和更高的价格。在20世纪80年代早期，编程控制器被广泛使用在工业化国家，如美利坚合众国，1982年的统计数据显示，世界上第一个可编程控制器诞生了。美国82%的主要工业制造商使用可编程控制器。可编程控制器的数量已经成为许多工业自动化设备的首选。在此期间，编程控制器的开发具有很高的速度、高性能和许多产品的特点。这标志着可编程控制器成熟阶段的开始。这一阶段的另一个特点是世界上越来越多的国家生产可编程控制器。生产正在上升。许多可编程控制器制造商在全世界都是众所周知的。在20世纪末，编程控制器的开发更符合

18、现代工业控制的要求。在此期间，MINFRAM和Super Mechanism开发了各种管理功能模块。对于各种控制情况，如压力、温度、速度、移动等，根据产品支持能力，已经生产了多个接口模块。通信模块帮助执行可编程控制器的工业控制。目前，编程控制器在机械、石油化学、冶金，钢铁，汽车，轻工等领域的应用取得了很大进展。 2.2 PLC的基本组成及各部分作用PLC是一个通用的工业控制装置，主要由与普通微型机器系统相同的部件组成。根据结构的形式，PLC可以分为两种类型:积分和组合。集成PLC是中央处理器(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信接口等。cpu是PLC的核心，模块1 / 0是处理器和

19、外围设备之间的接口。通信接口用于将PLC连接到外部设备，如程序员和主机。PLC的组合是处理器模块、输入模块、输出模块、智能元件1 / 0和通信模块，分别构成模式或模块。每个模块都连接到后面的面板上，模块通过后面的夹板连接在一起。有cpu块的后面板称为cpu面板，另一个叫做后面板。cpu底座和扩展底座通常由不到10米的电线连接，而PLC构造类型可以根据需要配置成组合。 2.2.1中央处理单元(CPU)cpu在PLC中的作用类似于神经中枢。这是plcgroup的计算和控制中心，它控制系统程序中的功能。执行下列任务：1)收到和储存来自程序员的程序和数据;(2)诊断程序中的PLC电路和语法错误的状态;

20、通过扫描将输入信号存储到数据寄存器PLC;(4)一旦PLC上线，用户程序将按存储顺序读取。为了讨论和执行完成用户程序中规定的各种操作; (5) 将用户程序的执行结果送至输出端。2.2.2存储器2.2.4电源部分PLC通常由220V变量驱动，内部开关由PLC中央处理器驱动。Memory等电路提供了5V + 12V + 24V的永久电源，使PLC能够正常工作。对于单个CPUS，功率模块的位置可以在一个容器中改变;对于模块化PLC，一些使用单独的功率模块，另一些使用受保护的功率源和处理器来构建模块。2.2.5扩展接口扩展接口用于将扩展单元和功能模块连接到基本单元。使PLC配置更加灵活，以满足不同控制

21、系统的需求。2.2.6通信接口为了实现“人一机”或“一机一机”之间的对话，PLC配备有各种通信接口。 PLC通过这些通讯接口可以与显示器一起使用，打印机连接到另一台PLC或计算机。当PLC连接到打印机时，可以打印出过程信息，系统参数等;连接到显示器时。可以显示过程图像;当连接到其他PLC时，可以组合成多机系统或连接到网络以实现更好的控制;当连接到计算机时，它可以形成一个多层次的控制系统，实现控制和管理相结合的综合控制。2.2.7编程器程序员的角色是为用户提供编程、编辑、调试和监控程序。有两种类型的程序员，简单的智能程序员只能在互联网上编程，通常需要将图形转换成机器语言的内存。我们通常可以使用简

22、单的键盘和发光的二极管或其他显示器。智能程序员，也被称为图形程序员，可以在网上编程。它也可以在对话模式下编程，显示LCD或CRL。你可以直接把图表输入对话窗口。你也可以使用PC作为程序员。PLC的制造商配备了相应的软件。软件可以直接在屏幕上创建和编辑图表。指令表、函数图和串行函数图形程序可以相互转换不同的编程语言。程序被上传到PLC，程序上传到电脑上。程序可以存储或打印，并通过网络编程和传输。如今，许多PLC不再提供程序员，而是提供软件。有相应的电缆。2.3 PLC的应用领域PLC使用存储逻辑来替换导线电路，大大减少了控制装置的外部导线。控制系统的设计和构建周期大幅减少。与此同时，日常维护变得

23、更容易，更重要的是，生产过程可以通过改变程序来改变。在各种各样的产品和小批量中尤其如此。PLC目前被广泛用于海外生产钢铁和石油。化学、电力、建筑、机械、汽车、纺织品、运输、环境、文化和娱乐行业分为下列类别: (1)开关量逻辑控制 (2)工业过程控制 (3)运动控制 (4)数据处理 (5)通信及联网2.4 PLC 的工作原理（1）输入采样阶段PLC在输入标记序列时读取所有数据和状态。在I / O图像区域的相应模块中，一旦输入完成，将切换到用户软件，并更新输出阶段。在这两个阶段，即使输入和状态发生变化，I / O图像中的数据和相关单位的状态也不会改变。如果输入信号是脉冲的，那么输入信号的宽度必须大

24、于扫描周期的宽度，以确保至少读取输入。（2）用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC的CPU总是从上到下。从左到右的顺序依次的扫跟踪梯形图。并在控制线上执行逻辑操作，逻辑操作在控制线上进行，并在系统输出线圈或RAM银行中更新相应的位。或者决定是否执行一项特殊的功能任务。例如，算术操作、数据处理、数据表示等。（3）输出刷新阶段在输出更新阶段，cpu根据相应数据和I / O的位置更新所有数据，然后阻塞为外围设备提供动力的电路。这就是PLC真正出现的地方。 (4)输入/输出滞后时间 输入/输出时间也被称为系统响应时间。这是一个可编程的外部输入控制器，它从外部输出信号到外部信号。它通过输入电路过滤，

25、输出电路延迟时间和扫描模式延迟时间。输入模块的三个过滤电路用于过滤终端输入时的噪音，以消除外部接触产生的不良振动，滤波器电路中的时间常数决定输入滤波器的长度。大约10毫米模块的输出延迟时间取决于模块类型。中间型输出电路的偏差时间约为10毫秒;负载连接时偏离双向输出电路的时间约为1毫秒，输出和关闭之间的最大时间为10毫秒;扫描模式偏离输出电路的时间不超过两个扫描周期。编程调度员通常会给几十个与系统无关的女性提供答案。对于需要在信号输入和输出之间尽可能短时间的系统，可以使用可编程控制器、快速扫描速度或其他措施。2.5 PLC 机型的选择方法2.5.1PLC 的类型2.5.2输入输出模块的选择在选择

26、输入和输出模块时，必须考虑到应用程序的需要。例如，已经满足了输入模块、信号水平、信号传输距离、信号分离和信号源的要求。对于输出模块，应考虑到选择输出模块的类型，通常是低成本、广泛工作压力、短寿命、长寿命等。感应低功率 因素负载的情况，但价格更昂贵，过载能力差。输出模块还具有直流输出，交流输出和模拟输出。它应符合应用要求。根据应用要求，可以合理选择智能输入和输出模块。为了提高控制水平，降低应用成本。考虑是否需要扩展机架或遥控器 I/O 机架等。2.5.3电源的选择PLC电源，除引进设备外，PLC的引入应根据产品规格进行设计和选择，一般PLC的电源应设计为使用220VAC电源，这与国内电网电压一致

27、。对于重要应用，它应由不间断电源或稳压电源供电。如果PLC本身有可用的电源，请检查所提供的电流是否符合应用要求。否则，应设计外部电源。为防止外部高压电源因误操作而引入PLC，需要隔离输入和输出信号，有时使用简单的二极管或保险丝管隔离。除了引入设备外，PLC的引入必须按照产品规格设计和选择，而PLC的食物通常必须被设计成用于220VAC，这与家庭电网的电压相对应。如果PLC有自己的能量，检查电流是否符合应用程序的要求。否则，就必须设计外部能量。输入和输出警报必须被隔离，以防止由于操作不规则而给PLC带来外部压力源，有时使用简单的二极管或安全装置。2.5.4存储器的选择随着计算机技术的发展，芯片整

28、合的成本降低了。因此，为了确保应用程序的有效功能，通常需要选择PLC内存容量，从256个I / o点中选择至少8个内存容量，当需要复杂的控制功能时，选择更大的容量。最好的存储。2.5.5冗余功能的选择a控制单元的冗余（1）重要的处理单元：CPU（包括存储器）和电源应该是 1B1 冗余。2)由硬件PLC和热保护组成的冗余隔热系统可以根据需要选择。2个重新评估系统或3个重新评估容忍错误的程度等等。I / O接口复制元件多项式I / O控制电路必须不必要地配置。(2)重要I / O点的多项式地图可能是不必要的。3)根据需要选择I / O接口模块来再生重要的I / O信号或重要的I / O信号。2.5

29、.6经济性的考虑在选择PLC时，必须考虑价格与效率的关系。至于经济学，应该考虑扩大的可能性。可操作性和比较和平衡投入产出比和其他因素，最后选择更令人满意的产品。输入和输出点的数量对价格有直接影响。每个额外的输入和输出卡都需要一定的费用。 使用。当点数增加到一定值时，相应的内存容量、载体、主板等必须相应地增加，从而增加处理器的选择、内存容量、控制功能范围等。在计算和选择时应充分考虑，使整个控制系统具有合理的性价比。2.6机械手 PLC选择及参数综合以上原则，机械手控制系统主机是三菱的 FX2N-48MR。2.6.1主要技术数据工作电源：24VDC输入点数：24输出点数：24 输入信号类型：直流或

30、开关量 输入电流：24VDC5mA类似于输入:10V - 10V (20MA + 20MA)允许输出晶体管0.3 A / Point (1.2A / COM)输出电压规格：30VDC最大负载：9W输出反应时间：OffOn 20sOnOff30s 基本指令执行时间：数个s 程序语言：指令+梯形图+SFC程序容量：3792STEPS主要指令:32个执行指令(包括部门指令):100个执行指令初始步进点：S0S9 一般步进点：118 点，S10S127辅助继电器：一般用 512+232 点（M000M511+M768M999）停电保持用 256 点（M512M767） 特殊用 280 点（M1000M

31、1279）定时器：100ms 时基 64 点（T0T63）10ms 时基 63 点（T64T126，M1028 为 ON 时）1ms 时基 1 点（T127）计数器:总的来说，计数器保持在16个点(C1112 - C1111, 16位计数器)。高速用 13 点 1 相 5kHz，2 相 2kHz（C235C254，全部为停电保持32 位计数器）数据记录:总408 (D000 - D407)停电192 (D408 - D599) 144 (D1000 - D1143)指针/中断：P64 点；I4 点（P0P63/I001、I101、I201、I301） 串联通信口：程序写入/读出通讯口：RS23

32、2一般功能通讯口：RS485 主机电源 220V AC2.6.2 PLC主机的组成1、输入单元输入模块包括8个按钮，8个开关和16个连接器。它们连接到16个输入plc来改变这些开关或按钮的状态。可以为主机输入所需的切换量。 16个连接器可以连接到其他DC或数字输入信号。2、输出单元输出模块由24个二极管和24个连接器组成。它们连接到加载LED的24个出口点，显示用户可以从服务器输出的输出点的状态。e24输出连接可以连接到其他需要控制的设备和4个地面输出单元，其中只有C4和3V具有共同的电源。3、电源单元PLC服务器的左侧有220V / av.c的外部插座。集成变压器，3V功率，用于二极管。PL

33、C 24VDC和24GND也被引入到面板中。外部输入设备(如传感器)与电源工作。第三章 驱动系统的分析与选择这个装置的控制系统是触发器运动控制的变速器。该设备的控制系统被划分为水力系统。大气压力，电，汽车，GA流体和液压组合。目前有三种主要的液压、轮胎和电动模型。3.1 驱动系统的分析与选择液压传动:高单位重量/功率，可以稳定而平静地改变速度和方向。防御过载很容易实现，可以自我润滑，寿命很长。然而，还有其他种类的石油可能会泄漏和污染环境，必须提供原油。成本更高，噪音更大。 (2)电力管道:精密控制，大功率，快速反应，信号检测，传输和处理但是因为这种驾驶方法很贵，在某些情况下限制应用程序。因此，

34、人们寻求其他经济。空气传输:低成本、简单结构、高功率/体积、清洁和耐干扰;广泛应用于工业机械中。另一方面，技术为“廉价自动化技术”，由于其组件性能的不断提高，生产成本不断降低，它广泛用于现代工业生产。在现代化设备和自动化生产线中，几乎所有人都有一个系统。据统计：在工业化国家，大约30？f所有自动化流程都有90个系统，F型包装机70%用于铸造和焊接设备，50%用于自动售货机。40?钻井设备和洗衣机，30矿山机制，20F纺织机，鞋子，木材加工，食品加工，43控制装置安装了轮胎。日本，美国，德国和其他国家的零部件销售额平均增长超过10-15？年。许多工业化国家的部件产值接近液压部件的产值。机械手的技

35、术仍在相对高速发展，目前是满足许多行业生产实践需求的重要工具。4)机械传输，即通过机械传输机制(例如CAM、连接杆、齿轮和齿轮发动机、阻塞机制等)。它的主要特征是心脏的准确性和可靠性。行动非常频繁，但组织良好，程序没有改变。它经常被用来装载和卸载宿主。表3.1给出了各种控制方式的比较：表3.1 各种控制方式的比较通过以上四种驱动方式的比较选用驱动的方式，不仅能够满足了本设计的要求，而且节约了成本。3.2 机械手驱动系统的控制设计应管道机械手的要求，管道系统有两个主要的移动模式:1)线性运动(固定活塞运动); （2）摆动（气缸固定）。其驱动系统原理图如图3.1所示。图3.1 驱动系统原理图该系统

36、包括三个三维电磁门，两个二维电磁门，三个气缸，四个速度调节器，六个速度控制阀，一个消音器等等。鼓的升力、推力和速度、运动速度以及对材料和控制臂的保护;气体离子被用来制造真空吸附材料。它的主要功能是吸收和释放材料。真空发生器由两个双向电磁阀控制。3.3 元件选取及工作原理气动驱动是一种通过压缩气体在压力下传递能量的方式。介质主要由空气组成，但也包括气体和蒸汽。传统的气动传动系统由以下四个组成:3.3.1 气源装置气源装置是获得具有一定能量的压缩空气的装置。主要部分是空气压缩机，有些配备有气源净化处理装置。例如，辅助设备，例如气缸，将主引擎的机械能量转化为气体压力能量。空气管道对空气源的要求:（1

37、）要求压缩空气具有一定的压力和足够的流速。(2)需要一定程度的清洁和干燥空气。下面对于主要的气源装置元件进行如下介绍：1、空气压缩机压缩机是一个气动发电机，产生压缩空气。这是空气源的主要设备，根据结构和操作原理，可以分为两类:速度类型和体积类型。体积压缩机使用转子或活塞，以压缩封闭房间里的空气吸入，以增加空气压力。这个结构很容易使用。这个项目使用的是容量压缩机。2、储气罐储气罐可以调节空气流动，减少输出流的脉冲量。出口气流是连续的，气压是稳定的，可以作为紧急空气来源使用。石油和水污染可以进一步分离。安全阀安装在油箱里。极限压力是正常工作压力的10%，而压力计显示容器内的压力和排气阀，可以划分为

38、垂直压力和水平压力。该设计使用立式储气罐。因为它的空气入口位于底部，空气出口位于顶部，以利用空气中油的进一步分离、水。3.3.2 执行元件致动器是一种机械运动，由压缩空气作为工作工具产生。如果气缸产生直肠的机械能量，那么气缸的摆动部件就会产生旋转的机械能量。气缸输出直线往复式气缸是致动器之一。最常用的是标准气缸它的结构和参数是系统性的、标准化的和普遍的。水平收缩式气缸配备了单杆双作用汽缸。单活塞的双作用汽缸通常由汽缸、前盖和后盖、活塞、杆、密封和锁组成。操作原理:对于前轮和后轮，当杆不在左边时，杆在右边的空隙中，杆被移走;否则活塞杆就会回来。对于上升/下降气缸，当上侧没有杆腔进气口时，当杆侧在

39、下侧排出时，活塞杆下降，活塞杆上升。2、摆动气缸输出回转摆动式摆动气缸分为单叶片式和双叶片式。只有一个阀门的气缸:大气进口的压缩机。它在刀刃上工作，轴旋转以产生扭矩，而另一个房间的空气通过排气管排出。双叶片摆动缸压缩空气从大气层的入口进入，对刀片起作用。与此同时，另一把刀上的气流旋转轴。这种双刀片类型将产生两倍于单个刀片的扭矩。该设计采用双叶片摆动缸，可产生更大的扭矩。以利于机械手的转动。3.3.3 控制元件控制元件被用来控制压力、流量和压缩空气。确保受试者拥有所需的力量、灵活性和方向，并按照规定的程序工作。控制元件分为压力阀、流量控制阀和转弯控制阀。压力控制阀压力控制和控制单元称为压力控制阀

40、。它包括压力调节器、安全阀、串联阀和多功能组合阀。压力控制阀是一个压力控制阀，可以控制出口的侧向压力，以保持稳定出口的压力。安全阀是压力达到阀门规定值的时间。排气孔排气部分以维持在回路中具有预定压力的阀门。速度控制阀是根据“流量负反馈”原理设计的单流量阀。速度控制阀通常用于组件的负载变化大且运动速度要求稳定的系统中。速度控制阀基于“串联减压型”和“并联溢流型”。它分为两种主要类型：速度控制阀和溢流节流阀。本设计选用串联减压式调速阀。2、方向控制阀控制阀改变了压缩气流的方向，以及打开和关闭的状态。控制阀改变演员的行为或状态，通常分为两类:反向控制阀和反馈阀。（1）单向型控制阀止回阀是一种阀，其中

41、气流只能沿一个方向流动而不能沿相反方向流动。这是这个系统中最简单的闭塞阀，单向阀单独使用，通常是单向阀形成的通量、装配和压力阀。反向控制阀是并行和螺纹的。单向控制阀将阀门的核心分为两部分:上控制阀和下控制阀。当液体向前流动时，节流过程与调节阀的节流过程相同。节流间隙的大小可以通过手柄调节;当流体以相反方向流动时，阀芯被流体压力压下，下阀芯作为止回阀。止回阀打开以允许流体自由反向流动。当向前流动时，它通过节流阀节流。当向相反方向流动时，单向阀打开，不节流。（2）换向型控制阀控制阀按控制方法分类，分类为轮胎、电磁阀和手动阀。不同管道之间的开关之间的通信使用了核心和主体的相对位置。可开，关闭或改变流

42、体方向的阀门。它的用途很广，种类也很多。换向阀性能的主要要求是：1）油流过换向阀时的压力损失小;2）未相互连接的端口之间的泄漏很小; 3）换向可靠，迅速且平稳无冲击。阀门的作用包括手持、移动、电磁、液压、电动液压。根据工作位置的数量和受控通道的数量：双位双向阀，三速阀，四速阀，五速阀，三速阀，三速阀等等。本设计选用三位四通电磁换向阀理由如下：(1)电磁闭塞阀使用电磁吸力将阀门的核心带到工作地点。这个系统被广泛使用，因为它是自动化的。(2)当三速电磁阀两端的电磁铁失效时，阀门的核心处于中间位置，门不会连接。3)三次电磁放电可以迅速提供气缸前后的运动。3.3.4 辅助元件辅助部件是为了确保压缩空气

43、的净化，部件的润滑，必须连接和静音组件。可分为两类气源净化装置和其他辅助部件。1、气源净化装置过滤器、压力调节器和油干涉仪的组合称为空气。三种硬币压缩空气含有多种杂质，其存在降低了其耐久性和性能。空气处理器被用来从压缩空气中去除杂质。提高空气质量的元件。2、消声器当压缩空气完成驾驶后，会议服务将压缩空气通过封闭阀的排气排气排出到大气中。然而，由于压力的突然变化，大气中压缩空气进入大气层的速率正在迅速下降。需要使用消音器来改善工作条件。消声器有三种类型的吸收、膨胀和吸收。消音器使用声波吸收材料。沉默膨胀的设计相对简单，与大排气管道的部分相对应，这允许空气在通量时在管道中传播和传播。消除冲击壁垒吸

44、收膨胀消声器是这两种类型的组合。空气通过倾斜的洞进入，气流相互碰撞，干扰进一步减慢，然后物质在消音器表面默默地吸收。大气模型的最后一个入口使用了膨胀消音器。3.3.5 真空发生器真空发生器的功能主要是使吸盘的橡胶杯是一种真空吸附成分。真空发生器与高速压缩空气一起工作。当你离开管道时，你会形成一个喷射器来创建一个夹带流。在夹带流动的作用下，喷嘴出口周围的空气不断被吸走。吸附室中的压力降低到低于大气压以形成一定程度的真空。3.3.6 吸盘吸盘是一个直接的吸附结，通常是橡胶制品。环境压力(大气压力)超过了吸尘器和艺术品之间的压力，因为真空吸尘器可以被吸引到艺术品中。这个真空吸尘器与真空发生器相连，真

45、空吸尘器在空气中。当吸盘接触工件时，在大气和吸盘之间形成密封。材料被吸起，吸入的大小与大气压力和吸盘内部空间之间的压力差成比例。3.4 回路的工作原理机械手的工作循环是：摆动气缸的右旋水平手臂的伸出垂直手臂的下降吸物垂直手臂的上升水平手臂的缩回摆动气缸的左旋垂直手臂的下降放物垂直手臂的上升回到初始位置。系统中选用电磁换向阀，限位开关，实现气缸的往复运动。二位二通电磁阀实现吸盘的吸物和放物。实现工作循环的工作原理如下：控制装置的工作周期如下:右转、水平伸长、垂直落地、垂直下降、垂直落地、垂直伸出、垂直下降、垂直落地、垂直左旋、手垂直下降、放物手垂直落地、手回到原来的位置。在这个系统中，选择电磁密

46、封阀和限制开关，以确保气缸的反向运动。双点电磁阀吸收和移除分支。完成周期的原理如下:（1）摆动气缸的右旋按下开始按钮，右手按钮打开，电磁密封阀12 - 3po瓣膜右转，摆动缸执行右手指令。这时的气路是：输入通道:2个空气处理单元，3个气罐，12个电磁阀，19个单向速度控制阀，移动c - D缸。排气通道:有一个发电机孔，20个单向阀门控制速度，12个三维电磁开关，8个阀门控制速度，9个离合器，排气管。（2）水平气缸的伸出当曲轴从右转到指定位置(90度)时，按右边的按钮，使电磁开关5ya电流从5个位置关闭。浮动气缸的运动将停止，中间传输将被推迟。电磁放电阀10网格通电，10网格核心向右移动。把你的

47、手伸出来，煤气管道:输入通道:2个空气处理模块，3个容器，3个三维电磁阀，10个左右，15个单向速度控制阀，1个没有杆的气缸。排气管道: 气缸a型气缸，16速止回阀，电磁阀10，速度控制阀4，汽化器5，排气口。（3）垂直手臂的下降当水平伸缩缸A突出到指定位置时，它将撞击前限位开关。当三位四通电磁换向阀10的1YA关闭时，臂伸展操作停止。时间继电器延迟后，手臂下降的按钮打开了。电磁反射阀11 3ya被激活，11个阀门的核心向右移动。执行小臂的下降动作。这时的气路是：输入通道:2个空气单位，3个容器，11个3维电磁阀左，17个单向速度控制阀，一个没有空气缸的气缸。排气通道:气缸B，回车阀18，电磁

48、开启阀11，速度控制阀6,muffler 7，排气口。（4）吸物当斗杆油缸处于正确位置时，它就撞击下限开关。电磁阀3 YA, 3个网格11被关闭，手臂停止工作。在时间继电器延迟之后，2/2路电磁阀13的7YA通电。真空发生器22开始工作，真空度由真空开关24检测，信号被发送到控制器，并且真空吸盘26吸收材料。这时的气路是：（5）垂直手臂的上升当传感器检测到材料被吸起时，它会发出信号。三位四通电磁阀11的电磁铁4YA通电，阀11的阀芯向左侧移动。执行小臂的上升动作。这时的气路是：输入通道:2个空气单位，3个容器，11个右三维电磁闭塞阀，18个速度反馈阀，带腔气缸。排气管道:无棒B，单向调节阀17

49、，电磁释放阀11，速度控制阀6,7，出口。（6）水平手臂的回缩当斗杆油缸上升到指定位置时，这影响了顶部的电磁阀11号，3号电磁关闭电源，阻止了吊杆上升。在时间继电器延迟后，电磁2YA被激活，电磁阀3 - 4 10.10，阀杆向左移动，执行水平臂向后移动。这时的气路是：输入通道:2个空气处理设备，3个容器，3个三维电磁阀，10个右转，16个空心A缸。排气通道:汽缸a没有气缸，15个单侧速度阀，10个三维电磁阀，4个排气阀，5个消声器，排气气。（7）摆动气缸的左旋当水平臂的圆柱体进入特定位置时，它会按下限制按钮。在时间继电器延迟之后，三位四通电磁阀12的电磁铁6YA通电。阀12的阀芯向左移动，并且

50、执行摆动缸的向左旋转。这时的气路是：输入通道:两个空气处理单元，三个容器，一个向右12度的三维电磁密封阀，20个单向速度调节阀和一个移动缸c - e。排气通道:d洞c, 19回火阀，3 - 4电磁阀，12电磁阀，8速阀，9速阀，排气管。（8）垂直手臂的下降将圆柱体移到指定的位置(90度)，然后按左边的按钮。6ya电磁铁电磁阀，12个四边形中的3个关闭，气缸向左停止运动。在时间继电器延迟后，激活四个磁阀11。阀11的阀芯向右移动，并且执行臂的下降运动。这时的气路是：进气路径：2个空气处理单元储气罐3双位双向电磁阀14速度调节阀23过滤器25吸盘26。排气路径：2个空气处理单元储气罐3双位双向电磁

51、阀14速度调节阀23过滤器25吸盘26。（9）放物当斗杆油缸下降到指定位置时，这影响了11个电磁阀的下断路器，11个断路器与3个电磁断路器断开，垂直肩膀停止。时间继电器延迟后，两边的磁场都被关闭了。两个双侧运动的电磁阀被激活，真空发生器停止工作。真空消失了，压缩空气进入26区，将物质从分部排出。这时气路为：进气路径：2个空气处理单元储气罐3双位双向电磁阀14速度调节阀23过滤器25吸盘26。排气路径：2个空气处理单元储气罐3双位双向电磁阀14速度调节阀23过滤器25吸盘26。（10）垂直手臂的上升传感器检测到材料已离开吸盘并发出信号。在时间继电器延迟之后，三位四通电磁阀11的4YA通电。阀11

52、的正确位置与工作连接，垂直臂升高。这时的气路是：进气路径：2个空气处理单元储气罐3双位双向电磁阀14速度调节阀23过滤器25吸盘26。排气路径：2个空气处理单元储气罐3双位双向电磁阀14速度调节阀23过滤器25吸盘26。（11）回到初始位置垂直臂上升到指定位置并撞击上限开关。打开重置按钮并返回初始位置以重复上述操作。第四章 PLC控制系统的分析设计机械手控制系统的设计是机械手整个项目的关键和核心。它的结构和功能是明智和微妙的。需要提高运营商的总体可靠性和可靠性。它也是降低生产成本和减少发展周期的有效工具。在这方面，本章分析了当前机械手广泛使用的控制器结构和PLC开发。提出了采用PLC的控制方法

53、。4.1 控制系统的组成结构操纵器的控制系统通常旨在协调操纵器的运动。包括高性能计算机和相应的系统硬件和控制软件。机械手的控制部分可分为4个部分：1）机械手及其传感器，环境，任务，控制器。机械手是一种由各种机制组成的设备，可以通过传感器探测和相互作用。2)环境即指机械手所处的周围环境；操作符执行的操作需要对编程语言的适当描述。并将它们存储在控制机器中，具体取决于系统，任务的输入可以是程序性的，也可以是文本，图形或声音;4）控制器由两个组件组成:软件和硬件，相当于机械手的大脑。通过计算机程序或专门控制器执行给定的任务。控制系统的硬件一般包括3个部分：（1）感知部分：用于收集机械手内外的信息，例如

54、，位置，速度和加速度传感器机械手的身体状况是可以接受的，例如视觉、感官和动力传感器，能够检测机械手的外部条件。（2）控制装置：用于处理各种信息并完成控制过程。生成必要的控制命令，包括计算机的相应接口。（3）驱动部分：为了使机械手能够完成操作和运动功能，机械手的关节可以通过液压，电气和其他方法驱动。4.2 控制系统的性能要求对于一般的控制系统有以下控制的要求：（1）稳定性稳定是系统在短暂扰动后恢复原始平衡状态的能力。稳定是一般自动控制必须满足的基本条件之一。稳定性研究是自动控制系统中的基本问题。 （2）过渡过程性能描述过渡过程的表现可以通过平衡和速度来衡量。平衡意味着，当系统从初始状态转移到新的

55、平衡状态时，系统的载荷和波动很少;系统从初始状态过渡到平衡状态的时间意味着系统转换的速度。（3）稳态误差静态错误是完成转换过程所需要的静态输出和实际静态输出之间的区别。控制系统中稳定的错误越少，控制的准确性越高，系统效率的重要指标就越高。设计控制系统的挑战之一是考虑其他活动指标。静态错误保持在尽可能低的水平，或低于允许的限度。4.3 传感器的选择传感器是一种转换器，其将待检测物体的各种物理变化转换成电信号。它主要用于检测系统本身和工作对象，工作环境的状态提供有效控制系统动作的信息。根据这项设计的要求，需要一个装置来确定位置，选择滑动传感器和视觉传感器，一个定位控制装置来确定控制装置的运动。滑动

56、传感器用于确定材料是否被稳定吸入，视觉传感器用于完成机械手对材料的识别。4.3.1位置检测装置在这种设计中，当机械手执行左手/右手时，当伸展/缩回，上升/下降等时，必须有一个适当的定位装置来测试操作是否正确。定位装置是一个开关。弹道学开关也被称为极限开关。这是一种电子设备，它根据运动部件的位置改变电路，以控制路径并限制机械装置的保护。实际上，当你将模块设置为机械移动的细节时，当你触摸到一个路由器时，你可以改变电路，在路由器中设置一个路由器。操作断路器可以按照其结构分裂和滚动。将行程开关安装在预先安排的位置行程开关的接触动作实现了电路的切换。组合该项目使用线性接触开关来确定控制设备的运动。当移动到指定位置时，它会到达行程开关并结束最后