搬运用液压机械手控制系统设计

第为系统达到最高速度的时间，一般选取0.03~0.5s；K3——方位系数，根据手指与工件位置不同进行选择；G——被抓取工件所受重力(N)。计算：假设a=2b，；机械手达到的最高响应时间为0.5s，求夹紧力FN和驱动力F。取K1=1.5；；K3=0.5根据公式（3.7），将已知数据条件代入得：夹紧力：根据图3.3受力分析，驱动力计算式为：取η=0.85；设夹紧时弹簧的回复力为50N，因此夹紧缸夹紧工件时，夹紧缸的负载为：F=255.686N。图3.3手爪受力分析3.1.4手臂摆动缸载荷转矩的计算手臂回转的回转驱动力矩Tw,应该与手臂运动时所产生的惯性力矩Ta及各密封装置处的摩擦阻力矩Tf相平衡。（1）工作载荷力矩Tg=0（2）惯性力矩Ta（3.8）式中——角加速度(rad／s2)；J——手臂回转部件(包括工件)对回转轴线的转动惯量(kg·m2)；——角速度变化量(rad／s)；——起动或制动时间(s)；(3.9）式中P——手臂回转零件的重心与回转轴的距离(P=O.37m)；J0——回转部件的重心的转动惯量。（3.10）回转部件可以等效为一个长为400mm,直径为100mm，质量为44Kg的圆柱体。由于最大搬运速度为5m/min，最大工作距离600mm，转速n=0.265r/s,则启动角速度ω=513rad/s，启动时间设计为0.2s。将数据分别代入公式（3.8-3.10）有：（3）轴径摩擦阻力力矩Tf密封处的摩擦阻力矩可以粗略估算下Tf=0.03T，由于回油背差一般很小，故在这里忽略不计。马达载荷转矩：(3.11)取（4）外载荷受力分析启动加速时：稳态运动时：减速制动时：3.2液压系统主要参数的确定3.2.1初选液压系统工作压力机械手的液压系统属于低压系统，且本机械手设计为单步工作，载荷最大时为机械手夹取工件后大臂伸缩缸上升的工况。由于F大臂max=926.775N，因此选择液压缸压力油工作压力P1=1.0MPa。表3.1液压缸工作压力作用在活塞上的外力（N）液压缸工作压力（MPa）作用在活塞上的外力（N）液压缸工作压力（MPa）＜50000.8～120000～300002.0～4.05000～100001.5～230000～500004.0～5.010000～200002.5～3＞500005.0～7.03.2.2液压缸的主要尺寸的确定（1）确定升降液压缸的内径D和活塞杆直径d:受力分析如图3.3所示。(3.12)P2为回油路中的背压力根据《机械设计手册4》表23.4.4，在轻载节流调速系统中背压力P2=0.2-0.5Mpa；根据《机械设计手册4》表23.4.5，选取活塞杆直径d=0.5D。图3.4升降缸将数据代入公式(3.12)有：根据《机械设计手册4》表23.6-33，选取液压缸内径为：D=32mm。则活塞杆内径为：d=32×0.5=16mm，根据《机械设计手册4》表23.6-34，选取d=16mm。（2）确定小臂伸缩液压缸的内径D和活塞杆直径d：液压缸内径D和活塞杆直径d的计算(如图3.5所示)图3.5双作用液压缸示意图当油进入无杆腔:F=P1A1-P2A2，回油路中的压力P2可忽略不记。(3.13）当油进入有杆腔中:(3.14）F=926.775N，根据《机械设计手册4》表23.4-2，选择液压缸压力油工作压力P1=1.0MPa；根据《机械设计手册4》表23.4-4，在轻载节流调速系统中背压力P2=0.2-0.5Mpa；根据《机械设计手册4》表23.4-5，选取活塞杆直径d=0.5D。将有关数据代入公式(3.14):根据《机械设计手册4》表23.6-33，选取液内径为:D=40mm活塞杆直径d=40×0.5=20mm。根据《机械设计手册4》表23.6-34,选取d=20mm。活塞杆的强度校核：活塞杆的尺寸要满足活塞(或液压缸)运动的要求和强度要求。对于杆长L大于直径d的15倍以上，按拉、压强度计算：（3.15）设计中活塞杆取材料为碳钢，故=100～120MPa，活塞直径d=20mm，L=400mm，现在将数据代入公式(3.15)进行校核。结论：活塞杆的强度足够。（3）确定手爪夹紧液压缸的内径D和活塞杆直径d．(3.16)根据《机械设计手册4》表23.6-33，选取液压姑内径为：D=20mm，则活塞杆内径为：d=20×0.5=10mm，根据《机械设计手册4》表23.6-34，选取d=10mm。3.2.3液压马达的排量的计算（1）手臂摆动液压马达的排量为:(3.17)式中T——液压马达的载荷转矩（N.m）；——液压马达的进出口压力差（Pa）。将T=21.504N.m，P1=1MPa，P2=0.2MPa代入得：故根据《机械设计手册4》p23-17()表23.6-29选择YMD200摆动液压马达。其理论排量200mL/r，额定压力14MPa，额定理论转矩445N.m。3.3液压缸和液压马达所需流量的确定（1）液压缸工作时所需流量：(3.18)式中A——液压缸有效作用面积(m2)；V——活塞与缸体的相对速度(m/s)。（2）液压马达的流量：（3.19）式中q——液压马达的排量(m3/r)；nm——液压马达的转速(r/s)。根据公式（3.18）和（3.19）计算，各执行缸所需流量见表3.2。表3.2各执行元件工作所需流量执行元件名称工况运动速度结构参数流量（ml/s）大臂升降缸上升0.06m/sA1=0.000804m248.24下降0.06m/sA2=0.000603m236.18小臂伸缩缸伸出0.2m/sA1=0.00126m2252缩回0.2m/sA2=0.000942m2188.4夹紧缸夹紧0.035m/sA=0.000314m210.995摆动缸摆动0.265r/sq=168.892m3/r44.7563.4各液压缸执行元件实际工作压力的确定3.4.1液压缸的实际工作压力(3.20)式中F——液压缸的实际工作载荷(KN)；P2——回路背压力(MPa)；（1）升降液压缸的实际工作压力。将前面计算的数据代入公式(3.20)有:启动加速时:（2）伸缩缸的实际工作压力启动加速时:（3）夹紧缸的实际工作压力夹紧时：3.4.2液压马达的实际工作压力旳确定（3.21）式中T——液压马达的实际负载转矩(N.m)；q——液压马达的排量(m3/r)；P2——回路背压力(MPa)。3.5液压元件的选择3.5.1液压泵的选择（1）确定液压泵的最大工作压力：（3.22）式中P1是液压执行元件的最高工作压力，最高压力是液压马达的压力，是液压泵到执行元件间的管路损失。由系统图可知，从泵到升降赶之间串接有一个单向节流阀和一个换向阀,取=0.5MPa。（2）液压泵流量的确定：（3.23）式中K是系统泄漏系数，取K=1.2；是同时动作的执行元件的最大总流量。由工况图看出，系统最大流量发生在伸缩缸伸出工况,，Q=0.252L/s，同时由于在工作过程中有节流调速系统，还需加上溢流阀的最小溢流量，一般取0.5×l0-4m3/s。（3）选择液压泵的规格为使液压泵有一定的压力储备，所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大。根据《机械设计手册4》P23-70表23.5-8，选：齿轮泵：CB-B25，Q=25L/min，n=1450r/min，容积效率90%。3.5.2电动机的选用取电动机的额定转速n=1430r/min，则泵的实际流量为：取泵的总效率=0.65，则电动机的功率：根据此数值查电动机产品样本，选取Y90S-4电动机，额定功率P=1.1KW，额定转速n=1400r/min。3.5.3液压元件的选择根据系统中的液体流量和压力，选择的液压元件如表3.3所示。表3.3液压元件型号表序号元件名称型号5溢流阀Y-25B6、21二位二通换向阀22E1-10B8、14、18三位四通O型换向阀34E1-25B9、10、15、16单向节流阀LI-25B11单向顺序阀XI-B25B19、20可调节流阀L-25B23减压阀J-25B24节流阀L-10B25二位三通换向阀23E1-25B26液控单向阀IY-25B7单向阀I-25B4压力表Y-602滤油器XU-B50X10027压力继电器HED203.6液压系统的性能验算3.6.1液压系统压力损失计算本系统有多个液压执行元件动作回路，其中伸缩缸和升降缸的进油管路压力损失较大。故只分析伸缩缸和升降缸的压力损失。压力损失包括沿程压力损失，管路的局部压力损失和阀类元件的局部压力损失。总的压力损失为:(3.24)1.升降缸的压力损失（1）沿程压力损失 此管路长L=1.5m，管径d=0.006m，快速时通过流量为Q=0.04824L/S，油选用L-HL型矿物油型液压，油的密度=900kg/m3，运动粘度=22x10—6mm/s。油在管路中的实际流速为：雷诺数：油在管路中呈层流流动状态，其沿程阻力系数为：沿程压力损失：（3.25）（2）局部压力损失局部压力损失包括管路的局部压力损失和阀类元件的局部压力损失，由上面计算可知V=1.71m/s，油的密度=900kg/m3，根据《机械设计手册》P23-25表23.2-3，局部阻力系数取。(3.26)阀类元件的局部压力损失：(3.27)式中Qn——阀的额定流量(m3/s)；Q——通过阀的实际流量(m3/s)；——阀的额定压力损失(MPa)。参看液压系统图，从泵出口到伸缩缸进油口，要经过单向阀7，电磁换向阀8，单向节流阀10，单向顺序阀11。单向阀7的额定流量为25L/min，额定压力损失为0.2MPa，电磁换向阀8的额定流量为25L/min，额定压力损失为0.35MPa，单向节流阀10的额定流量为25L/min，额定压力损失为0.3MPa，单向顺序阔11的额定流量为25L/min，额定压力损失为0.3MPa。将以上计算数据代入公式(3.27)，通过各阀的局部压力损失之和为：将以上计算数据代入公式(4.1)，总的压力损失为：液压泵的出口压力为：2.伸缩缸的压力损失（1）沿程压力损失 此管路长L=1.5m，管径d=0.01m，快速时通过流量为Q=0.252L/S，油选用L-HL型矿物油型液压，油的密度=900kg/m3，运动粘度=22x10—6mm/s。油在管路中的实际流速为：雷诺数：油在管路中呈层流流动状态，其沿程阻力系数为:沿程压力损失：（2）局部压力损失局部压力损失包括管路的局部压力损失和阀类元件的局部压力损失，由上面计算可知V=3.21m/s，油的密度=900kg/m3，根据《机械设计手册》P23-25表23.2-3，局部阻力系数取。阀类元件的局部压力损失：参看液压系统图，从泵出口到伸缩缸进油口，要经过单向阀7，电磁换向阀18，节流阀19。单向阀7的额定流量为25L/min，额定压力损失为0.2MPa，电磁换向阀18的额定流量为25L/min，额定压力损失为0.35MPa，节流阀19的额定流量为25L/min，额定压力损失为0.3MPa。将以上计算数据代入公式(3.27)，通过各阀的局部压力损失之和为：将以上计算数据代入公式(3.24)，总的压力损失为：液压泵的出口压力为：由计算结果来看，泵的实际出口压力距泵的额定压力还有一定的压力裕度，所选泵是合适的。由于泵的实际出口压力要比以上计算值小一些，故综合考虑各工况的需要，确定系统的最高工作压力为0.95MPa。3.6.2液压系统发热温升计算1.液压系统发热功率的计算液压系统的功率损失全部转化为热量。发热功率计算如下：（3.28）对本系统来说，Pr是整个工作循环中泵的总输入功率，Pc是输出的有效功率。（3.29）式中P、Q、——泵的实际输出压力、流量、效率；T——系统工作周期(S)；t——泵的工作时间(S)。由系统分析可知，系统的工作周期和泵的工作时间是相同的，即T=t，泵的实际工作压力就等于溢流阀的设定压力，即P=0.95MPa，泵的实际流量Q=21.74L/min。代人上式(3.29)得：求系统的输出有效功率：（3.30）式中n、m——分别为液压缸、液压马达的数量；——液压缸外载荷及驱动此载荷的行程(N、m)；——液压马达的外载转矩、转速、工作时间(N.m、rad/s、s)。由前面计算结果所得的工况图和给定参数可知：T=51.08S；升降缸的外载荷为583.032N，升降行程0.3×2m；伸缩缸的外载荷为926.775N,伸缩行程0.4×2m；夹紧缸的外载荷为255.686N，行程0.05m；手臂摆动缸的外载转矩为21.504N.m，转速为1.67rad/s，工作时间为7.54s。代入公式(3.30)得：将计算数据代入公式(3.28)有总发热功率为：2.液压系统散热功率的计算液压系统的散热渠道主要是油箱表面，管路散热很小，在此就不作考虑。按下式来初步确定油箱的有效容积：式中QV——液压泵每分钟排出压力油的容积(m3)；a——经验系数，参见《机械设计手册4》P23-54表23.4-11，a=3。一般油面的高度为油箱高的0.8倍,由公式（3.31）求油箱各边之和：取a为0.4m，b为0.235m，h为1m，求得油箱的散热面积为：则油箱的散热功率为：(3.32)式中K1——油箱的散热系数，查《机械设计手册4》P23-56表23.4-12，取Kl=17W/(m2.℃)；——油温与环境温度之差，根据《机械设计手册4》P23-56表23.4-14，取=25℃。将数据代人公式(3.32)得：由此可见，油箱的散热远远满足系统散热的要求。3.7本章小结本小节对大臂升降缸、大臂摆动缸、小臂伸缩缸、夹紧缸进行了受力分析，算出了液压执行元件的载荷。根据算出的载荷，确定出液压缸的内径、活塞杆的直径和执行元件的流量。对计算结果进行了分析，选择液压系统所需的液压元件型号，并验算了液压系统的性能。

4搬运用机械手PLC控制方案4.1可编程控制器(PLC)概述4.1.1可编程控制器的概述ProgrammableLogicalController简称为PLC。但近年来，PLC采用微处理器作为中央处理单元，不仅有逻辑控制功能，还有算术运算、模拟量处理甚至通信联网功能，正确应称为PC，但为了与个人计算机有所区别，仍称为PLC。PLC有以下几大优点：可靠性高，抗干扰能力强

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。配套齐全，功能完善，适用性强

PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造

PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。体积小，重量轻，能耗低

以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。4.1.2可编程控制器系统组成可编程控制器虽然种类众多，但是其主要是由电源、存储器、中央处理单元、专门的输入输出接口等组成，并且其基本的工作原理都是将输入/输出的物理量通过一定的算法加以实现，以便实现其工业领域的应用。可编程控制器的结构图如图4.1所示，可编程控制器的外观图如图4.2所示(以S7-200为例)。图4.1PLC结构图图4.2PLC外观图可编程控制器的各个组成部分如下所示：1.中央处理单元（CPU）中央处理单元（CPU）由集成在同一个芯片内的运算器、控制器及寄存器组成，并通过地址总线、数据总线与控制总线实现与输入/输出接口及存储器的连接。2.存储器可编程控制器分为：只读存储器、随机存取存储器、可电擦除的只读存储器与可编程的只读存储器四种，其存储器结构由用户存储器与系统存储器组成。用户存储器由用户数据存储器及用户程序存储器组成。前者用于存放用户程序中所用原件的数据、数值等信息；后者用于存放使用可编程控制器针对不同的命令所编写的用户程序。系统存储器主要由系统管理程序、用户指令解释程序、标准程序与系统调用组成。其中系统管理程序的质量对可编程控制器的性能的好坏起决定性作用。该存储器用于存放可编程控制器的系统程序，并且用户无法直接更改固化在只读存储器内的系统程序。4.输入/输出模块输入模块和输出模块都是由接口电路和映像寄存器两部分组成。前者主要用于处理数字量、模拟量等输入信号，并对其进行转换、隔离、滤波等处理，并将其平稳地传输至可编程控制器内部。而后者主要用于将程序的运算结果传输至可编程控制器的外部。除此之外，该模块还有隔离可编程控制器外部元件与内部电路及放大功率的作用。5.电源可编程控制器外部电源为220V的交流电源，而可编程控制器的内部元件则使用5V、12V、24V的直流电源。6.接口模块通过接口模块可以把可编程控制器的基本元件与其功能模块连接起来，以实现对不同系统的控制，从而使可编程控制器配置更加灵活。7.通信接口利用通信接口可编程控制器可实现与计算机、打印机或者其他可编程控制器等之间的连接，从而实现人机对话。8.编程器编程器供用户用于程序的编辑、调试、监视等操作，分为智能型和简易型两类。前者不仅可以实现联机的程序编制还支持脱机操作，同时还具备图形显示和对话功能。9.其他部分一部分可编程控制器还具有存储器、写入器等外部的设备。4.2PLC的选型迄今为止国内外生产可编程控制器的企业有两百多个，但总体来讲比较具有规模的主要有以下这些：美国的通用、AB公司、德国的西门子公司、日本的欧姆龙、三菱公司、韩国的LG、三星公司及法国的TE公司等。本文中选用的是德国西门子公司生产的小型S7-200可编程控制器，S7-200系列是性价比较高的小型可编程控制器，其功能十分强大，甚至达到了大中型可编程控制器的水平。特别是其中的S7-200CPU22系列可编程控制器，不仅系统集成方便，而且可轻松的组建可编程控制器网络，还具有许多功能模块及人机对话界面可供挑选。除此之外，其功能齐备的编程和控制组态软件使该系列的可编程控制器能够更加简单快捷的完成系统的设计，并且通信能力强，基本上可以完成所有的控制任务。S7-200CPU22系列可编程控制器具有以下五类结构不同的配置单元：S7-200CPU221可编程控制器：共10点，6点输入/4点输出，无扩展功能；S7-200CPU222可编程控制器：共14点，8点输入6点输出，能够完成一定模拟量的控制及两个模块的扩展功能；S7-200CPU224可编程控制器：共24点，14点输入/10点输出，能够完成七个模块的扩展功能，并且具有内置的时钟；S7-200CPU226可编程控制器：共40点，24点输入/16点输出，通信口数量更多，与此同时通信能力更加强大；S7-200CPU226XM可编程控制器：共40点，24点输入/16点输出，在数据的存储容量上有了更大的扩展。基于本文中所设计的可编程控制器22点输入8点输出的情况，选用德国西门子公司的S7-200系列的CPU226型可编程控制器。4.3机械手的动作要求及控制过程

本机械手用于生产线上小型工件的自动搬运，其结构如图4.3所示。要执行的详细动作为：（1）原点（2）伸出（3）下降（4）夹紧（5）上升（6）右转（7）下降（8）放松（9）上升（10）左转（11）缩回（12）原点，完成一个工作循环如图5.3所示。图4.3机械手的动作过程当机械手工作时，机械手在上限、左限，即满足原点启动条件，然后按下启动按钮，机械手开始工作，当光电开关检测到工件时，机械手伸出，伸出到右限位时，右限位开关闭合，机械手下降，下降到下限位时，机械手夹紧工件，然后手机械手上升，上升到上限位，机械手右转，右转到右转限位处，机械手下降，下降到下限位处，机械手松开工件，同时等待20秒，然后机械手上升，上升到上限位处，机械手左转，左转到左转限位处，机械手缩回，缩回到左限位处，此时回到原点，开始下一个循环。4.4PLC的I/O分配表表4.1I/O分配表名称输入名称输出光电开关SQ1I0.0松开电磁阀YV1Q0.0夹紧开关SQ2I0.1夹紧电磁阀YV2Q0.1上限位行程开关SQ3I0.2上升电磁阀YV3Q0.2下限位行程开关SQ4I0.3下降电磁阀YV4Q0.3左转限位行程开关SQ5I0.4左转电磁阀YV5Q0.4右转限位行程开关SQ6I0.5右转电磁阀YV6Q0.5左移限位行程开关SQ7I0.6左移电磁阀YV7Q0.6右移限位行程开关SQ8I0.7右移电磁阀YV8Q0.7松开按钮SB1I1.0泵Q1.0夹紧按钮SB2I1.1上升按钮SB3I1.2下降按钮SB4I1.3左转按钮SB5I1.4右转按钮SB6I1.5缩回按钮SB7I1.6伸出按钮SB8I1.7启动按钮SB9I2.0续表4.1I/O分配表名称输入名称输出停止按钮SB10I2.1回原点操作方式选择开关SA1-1I2.2手动操作方式选择开关SA1-2I2.3单周期操作方式选择开关SA1-3I2.4连续操作方式选择开关SA1-4I2.54.5设计电气控制原理图4.5.1主电路设计根据任务书的设计要求和总体方案，绘制出的主电路如图4.4所示。泵的电机M1由接触器KM控制，由热继电器FR1实现过载保护，由断路器QF1实现电机的短路保护、电源开关控制，用一个电压表V监测电网供电电压，用一个电流表A来监测系统的电流。图4.4主电路图4.5.2控制电路设计PLC电源采用交流220V供电，直流输入，继电器输出。所有负载全部采用交流220V驱动。根据控制对象、控制面板和输入/输出继电器地址分配表绘制控制系统电路图如图4.5所示。熔断器FUO-FU2和急停按钮SB11用于电路保护。为了尽可能减少PLC点数、简化电路，将阀的驱动线圈与对应指示灯并联在同一输出点上。图4.5系统控制电路4.5.3辅助电路设计根据电路要求，电机必须有各自的工作指示灯，但为了尽可能不占或减少占用PLC点数，可将指示灯由其接触器的辅助触头控制，如图4.6所示。图4.6系统辅助电路4.6机械手的控制梯形图4.6.1手动操作方式初始时，机械手在上限（I0.2=1）、左限（I0.6=1）处。在梯形图中，有四种操作方式，即手动操作方式、单周期操作方式、连续操作方式、回原点操作方式，通过使用跳转指令JMP-LBL将这些操作方式的梯形图分开。梯形图中的I2.3常闭接点断开，执行JMP1-LBL1之间的回原位梯形图，如图4.7。图4.7跳转控制梯形图程序启动时，按下启动按钮I2.0，线圈Q1.0得电，形成自锁，启动泵。当操作方式选择为手动操作方式时，通过按钮来控制机械手的运动。在网络3中，当按下松开按钮I1.0时，此时夹紧开关I0.1若接通（即机械手有夹紧物块），则松开电磁阀Q0.0得电，机械手松开。在网络4中，当按下夹紧按钮I1.1时，夹紧开关I0.1进行检测此时机械手是否夹紧有物块，若夹紧开关I0.1断开，说明此时机械手没有夹紧物块，则夹紧电磁阀Q0.1得电，机械手夹紧物块。在网络3和网络4中，由于机械手夹紧和放松不能同时进行，所用使用松开按钮I1.0和夹紧按钮I1.1进行互锁。当I0.2和I1.3闭合时，按下按钮I1.2，Q0.2得电，机械手上升；当I0.3和I1.2闭合时，按下按钮I1.3，Q0.3得电，机械手下降。其他手动梯形图原理如上所述，网络5是机械手上升的动作，网络6是机械手下降的动作，网络7是机械手左转的动作，网络8是机械手右转的动作，网络9是机械手伸出的动作，网络10是机械手缩回的动作。图4.8手动模式梯形图程序4.6.2单周期操作方式和连续操作方式初始时，机械手在上限（I0.2=1）、左限（I0.6=1）处。选择开关打到单周期或者连续工作位置，I2.4或I2.5输入端接通，梯形图中的I2.4或I2.5常开接点闭合，JMP1-LBL1之间的手动工作梯形图被跳过。梯形图中的I2.4或I2.5常闭接点断开，执行JMP2-LBL2之间的回原位梯形图。启动时，按下启动按钮I2.0，选择单周期或者连续操作方式。初始状态步S0.0置位，当M0.0线圈得电S0.0复位，S0.1置位。Q0.7得电，机械手伸出，伸出后，右移限位开关I0.7动作，转移到S0.2状态步。Q0.3得电，机械手下降，下降到下限位，I0.3动作，转移到S0.3状态步。Q0.1得电，机械手夹紧物块，夹紧开关I0.1动作，转移到S0.4状态步。Q0.2得电，机械手上升，上升到上限位，I0.2动作，转移到S0.5状态步。图4.9机械手工作状态转移图Q0.5得电，机械手右转，旋转到右转限位开关处，I0.5动作，转移到S0.6状态步。Q0.3得电，机械手下降，下降到下限位，I0.3动作，转移到S0.7状态步。Q0.0得电，机械手放松，手指松开后，夹紧限位开关I0.1常闭接点断开，转移到S1.0状态步，且计时器T37开始计时。Q0.2得电，机械手上升，上升到上限位开关处，I0.2动作，转移到S1.1状态步。Q0.4得电，机械手左转，旋转到左转限位开关处，I0.4动作，转移到S1.2状态步。Q0.6得电，机械手缩回，缩回到左限位开关处，I0.6动作，如果光电开关检测到物块，在连续工作方式下I2.5接点闭合时转移到S0.1状态步，抓取下一个物块。在单周期工作方式下I2.4接点闭合，转移到S0.0状态步，结束。在连续工作方式下I2..5接点闭合，转移S0.1状态步，继续执行。图4.10连续模式梯形图程序4.6.3回原点操作方式选择开关打到回原点位置，I2.2输入端接通，梯形图中的I2.2常开接点闭合，JMP1-LBL1之间的手动工作梯形图被跳过，JMP2-LBL2之间的连续和单周期的工作梯形图也被跳过。梯形图中的I2.2常闭接点断开，执行JMP3-LBL3之间的回原位梯形图。如图4.11所示，I2.2的上升沿使Q0.0-Q0.7复位一下。此时，如果机械手不在上限位，则IO.2常闭接点闭合，Q0.2得电，机械手先上升，上升到上限位，IO.2常闭接点断开，Q0.2失电，IO.2常开接点闭合，Q0.6得电，机械手回到原位，限位开关IO.6动作，IO.6常闭接点断开，Q0.6失电，机械手回到原位停止。图4.11回原点模式梯形图程序4.7本章小结本小节介绍了可编程控制器的组成并对中央处理器、存储器、输入/输出模块、电源、接口模块等功能加以说明。在比较PLC不同型号特点的基础上，根据搬运用机械手控制要求选择了德国西门子公司生产的S7-200系列CPU226型可编程控制器。随后对搬运机械手控制系统的输入、输出进行了I/O配置，并设计了PLC电气接线图、控制面板，设计调试了控制程序。5总结首先，本文根据设计要求设计了机械手的液压驱动系统。然后对机械手的液压驱动系统进行计算和选择了各驱动元件的缸径、行程以及系统的配件型号。并对选型后的液压系统进行了性能验算。最后，根据机械手的控制要求和液压系统选择PLC的型号，并设计PLC接线电路、操作面板和控制程序。本论文结论如下：本论文设计了由一个旋转运动和两个直线运动的三自由度的搬运用液压机械手。机械手动作由四个液压缸完成，设计了液压缸的回路图、控制液压缸动作的电磁铁动作表，并对液压控制的原理