基于PLC控制的机械手设计

论文题目：基于PLC控制的机械手设计学科（专业）：机械工程及自动化摘要随着社会的不断进步，科技水平的不断发展，人们对时间的需求越来越大，所以在大规模的制造业中，通过人力来进行产品的生产，已经不足以支撑企业运转了，所以为了提高工作效率，同时也为了保证产品的质量，必须尽快实现机械自动化，这样一来，生产过程能不能自动化，已经成为了当前需要关注的首要问题。本文在对国内外机械手技术发展现状分析的基础上，针对某企业冲压生产线的实际需求，设计了一套自动上下料的机械手控制系统。系统由直角坐标式机械臂组装而成，采取天平式结构与电磁吸盘上下料方案，控制单元使用三菱FX3U-24MTPLC，控制步进电机完成动力输出。设计过程中，首先根据冲床的布局和工作参数，设计出机械后整体的结构方案。然后使用SolidWorks完成三维建模，并借助ANSYSWorkbench里的ShapeOptimization模块对端拾器结构进行了形状优化设计。随后使用ANSYSWorkbench对端拾器结构进行静力学仿真分析。在完成系统硬件计算选型后，对机械手动作与控制流程进行分析，使用GXWorks2完成PLC程序编写。此次设计机械手选用了普通的两指式夹钳手指，采用这种形式能够方便进行手指形式的更换。并且本系统具有较高的稳定性。关键词：控制系统；计算机辅助；机械手论文类型：应用研究目录TOC\o"1-3"\h\u123771绪论 。根据公式（3-3），我们可以计算出回转缸的流量：（3-3）由于机械原则是“可快不可慢”，所以我们需要“要向多选”，我们首先设定第一个回转缸供油的泵流量为，根据公式另一个为18-10=。综上所述，和分别为两个泵的流量。3.2.2工作压力的计算工作压力主要作用于伸缩夹紧缸，所以想要知道溢流阀的调定压力，就必须先对工作压力进行计算，然后在此基础上进行基数的增加。由（3-4）我们可计算出工作压力：（3-4）液压缸的额定压力——预设溢流阀的调定压力——QUOTE。4控制系统的设计4.1概述控制系统可以说是机械手的半个生命，占据着重要地位，它可以调控机械手的运动工作和协调动作。其中，动作轨迹，时间间隔，动作的循环顺序等，共同构成了控制系统的控制内容。机械手的控制方法各式各样，我们大致可以列出有以下四种：（1）继电器－接触器控制系统按钮开关、行程开关、继电器和接触器这四部分，共同组成了继电器－接触器控制系统。继电器－接触器控制系统的工作原理和结构都很简单，容易操作，且方便后期的维修处理，并且成本低。但是它的缺点也十分明显，例如：系统功能有限、无法进行连续的轮廓控制，工作程序变更困难。除此之外，它服务不了工作程序多、自动化要求高的设备，所以一般情况下，只有自动化程度不高的通用机床，才对其进行使用。（2）计算机控制系统通过计算机进行控制的机械手，不仅可以解决因运动轨迹复杂，不好操作的问题，更可以进行精准定位，但是使用计算机控制，成本要远远高于其他控制系统，并且我们当前的技术不足以完善计算机控制系统，会导致很多功能无法进行运行，并且计算机控制系统不能在恶劣的环境下进行工作，相对利用起来，没有那么方便。（3）单片机控制系统说到单片机，其实它的控制功能，和继电器－接触器控制功能基础上，增加了对高难度动作的控制，且性价比较高。单片机作为一种大众化控制系统，确实优于其他系统，但是它的通用性不强，操作起来也比较麻烦，不太适合于在工厂进行使用。（4）可编程控制器（PLC）控制系统虽然可编程控制器的普及率，和应用范围，赶不上单片机，但是它们在工业领域的控制作用，大致相同。可编程控制器可以代替继电器－接触器控制系统。所以在进行工作的时候，它不需要进行数据的运算。并且它的操作原理和代替继电器－接触器控制系统的操作原理相差无几，容易上手。机械手所需要控制的参数有动作时间、动作程序、运动轨迹、运动速度。此次设计，笔者采用液压、电气联合控制模式。其中，各部位动作的力和速度由液压控制；电气负责控制各部位动作的顺序。4.2梯形图以及程序的编制4.2.1动作的顺序与控制通过液压系统图，我们可以了解到，压力继电器只控制升起动作，其他动作都由行程开关进行控制，对于动作顺序，在第二章，笔者有进行详细的介绍。笔者以电控原理图为基点，由X400～X407输入压力继电器及行程开关，Y430～Y435输出各电磁铁，以此来完成对梯形图的编制。4.2.2梯形图的编制首先就是启动问题，在每一次启动的时候，都必须结束上一次动作过程，否则机械手很容易因为上一次动作的结束点不是终点，而不能回到初始位置，引发机器故障，为了杜绝此类事件，笔者在进行Y430～Y435的输出控制时，采用了M300～M305的六个保持继电器。这样一来再次启动使，如果上一次动作未完成，机械手会首先完成上一次动作，在进行下一轮动作的运行。其次，我们应该注意时间继电器的问题，通常我们都从机器开始运行，进行计时，但是如果有上一次动作未完成的情况，就会出现计时不准的情况，所以为了消灭这样的误差情况，我们给计时器添加了各个动作的长闭开关后再自锁功能。受机械手动作特殊性的限制，在机械手进行运动的时候，两个动作同时进行很容易引发事故，所以在机械手作业的时候，是不允许两个动作同时进行运行的，所以为了保证每个机器的独立性，给机器增加互锁装置图4-1为程序的梯形图：点动、停止计时点动、停止计时伸长、夹紧升起旋转松开、收回降落回转图4-1梯形图我们根据对照电控原理图来进行对图4-1分析。动作开始结束——从没有动作开始——伸长夹紧动作一个循环的初始SQ即X403带电升起动作SQ即X403带电ST2即X404带电旋转动作ST2即X404带电ST3即X405带电松开收回动作ST3即X405带电ST4即X406带电降落动作ST4即X406带电ST5即X407带电回转动作ST5即X407带电ST1即X402带电注：计时器的信号输出间隔为20s，需要有自锁功能，从一个动作也没有开始一个循环。结论综上所述，我们可以得出：（1）采用液压系统进行传动，主要有以下几点优点：一、反应灵活，并且作业时动作迅速；二、结构简单易懂，稳定性强；三、有过载保护装置，便于自动控制；四、可在任何环境下工作。（2）此次设计机械手选用了普通的两指式夹钳手指，采用这种形式能够方便进行手指形式的更换。（3）采用PLC进行机械手的自动控制，跟其它控制方式来比主要有以下几点优点：一、性价比高；二、可靠性强；三、实用性强；四、容易操作；五、程序可进行灵活改变，提高机械手的通用性。（4）根据情况需要，本次设计的机械手，也可以添加行走机构。参考文献[1]朱宇心.Z公司管理会计信息化应用研究[D].安徽大学,2018.[2]谢海艳.激励机制在企业管理中的应用[J].科技经济市场,2018(01):113-115.[3]李宇恒,唐綝,杨景海.大数据时代企业管理会计应用探讨[J].现代商贸工业,2018,39(04):99-100.[4]张先治,王兆楠,柳志南.基于管理会计的企业管理控制模式创新探讨[J].会计研究,2017(12):24-29+96.[5]张晖.德国企业管理会计职能浅析[J].财会学习,2017(23):87-88+91.[6]陈贤彬.企业管理会计信息系统构建研究[D].广东财经大学,2017.[7].德国企业在数字化竞争