組合機(jī)床上下料機(jī)械手控制系統(tǒng)的的設(shè)計

本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 <論 文>組合機(jī)床上下料機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計Control System Design for Loading and Unloading Manipulator in Modular Machine Tool畢業(yè)設(shè)計論文中文摘要組合機(jī)床上下料機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計摘要:在機(jī)械制造業(yè)中,機(jī)械手己被廣泛應(yīng)用,大大地改善了工人的勞動條件,顯著地提高勞動生產(chǎn)率,加快了實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。機(jī)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(yùn)物件或操作工具的自動操作裝置。本文介紹了一種組合機(jī)床上下料機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。本文的機(jī)械手由液壓系統(tǒng)驅(qū)動,選擇用PLC進(jìn)行控制。液壓傳動系統(tǒng)的特點(diǎn)是運(yùn)行平穩(wěn),壽命長；容易實現(xiàn)自動化；布置較靈活。PLC控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)；配套齊全,功能完善,適用性強(qiáng)；易學(xué)易用,深受工程技術(shù)人員歡迎；建造工作量小,維護(hù)方便,容易改造；體積小重量輕,能耗低。本文選定拖動方案為液壓傳動,對液壓傳動系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行了分析,介紹了本題所用的液壓系統(tǒng)的組成,擬定了液壓原理圖。運(yùn)用了FX系列可編程序控制器PLC對上下料機(jī)械手進(jìn)行控制,根據(jù)工藝流程和控制要求,選定了控制方案,編寫了I/O地址表和控制程序,畫出了系統(tǒng)的主電路圖和梯形圖,并編寫了語句表。通過本次的設(shè)計,我對液壓傳動系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)有了更深層的了解,為以后這方面的工作與學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞:機(jī)械手,液壓缸,可編程序控制器畢業(yè)設(shè)計論文外文摘要Control System Design for Loading and Unloading Manipulator in Modular Machine ToolAbstract: In mechanical manufacturing industry,manipulator has been applied extensively so that the labor condition of worker has been greatly improved,labor productivity raised notably,the step of industrial production mechanization and automation realized rapidly. The mechanical hand, is also called from begins, auto hand can imitate the manpower and arm's certain holding function, with by presses the fixed routine to capture, the transporting thing 'OR' operation tool's automatic operation installment.The paper introduces a loading and un loading manipalutor in modular machine tool. The mechnical hand of this paper driven by hydraulic system,select and control withPLC.Hydraulic system characteristics:smoothly,long life;realize automation easily;layout flexibly.PLC characteristics:reliability is high,antijamming ability;necessary complete,the function is perfect,serviceable;easy to study to use,the depth is welcome the engineers and technicians;easy to study easily to use,the depth is welcome the engineers and technicians;the devolume is small,the weight is light,the energy consumption is low.The paper selects the scheme of pulling to analyze the characteristic of the hydraulic transmission as hydraulic transmission,introduce the hydraulic and systematic composition that the subject under discussion uses, provide the hydraulic principle picture. The paper illustrates that the control of the upper and lower material by means of the PLC ,According to the technological process and control request, select the scheme of controlling, write I/O address form and control procedure, draw the sub wiring diagram of end of main circuit diagram and ladder diagram,and write statement table.Through this design,I get a deeper understanding of hydraulic transmission system and PLC control system,and lay a good foundation for study and work.Key word: manipulator,hydraulic cylinder,PLC目 錄1 緒論在工業(yè)生產(chǎn)線中,機(jī)械手具有很廣泛的用途。它是工作抓取和裝配系統(tǒng)中的一個重要組成部分。它的基本作用是從指定位置抓取工件運(yùn)送到另一個指定的位置進(jìn)行裝配。機(jī)械手臂代替了人土的繁雜勞動,并且操作精度高,提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。1.1 課題簡介1.1.1 機(jī)械手概述圖1-1 自動上下料機(jī)械手機(jī)械手的組成: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(yùn)物件或操作工具的自動操作裝置。如圖1-1它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化,能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全,因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕上和原子能等部門。機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。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(yùn)動機(jī)構(gòu),使手部完成各種轉(zhuǎn)動<擺動>、移動或復(fù)合運(yùn)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(yùn)動機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動方式,稱為機(jī)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(jī)械手設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多,機(jī)械手的靈活性越大,通用性越廣在工業(yè)生產(chǎn)線中,機(jī)械手具有很廣泛的用途。它是工作抓取和裝配系統(tǒng)中的一個重要組成部分。它的基本作用是從指定位置抓取工件運(yùn)送到另一個指定的位置進(jìn)行裝配。機(jī)械手臂代替了人土的繁雜勞動,并且操作精度高,提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。機(jī)械手的組成: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(yùn)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(jī)械化和自動化,能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全,因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕上和原子能等部門。1.1.2 國外機(jī)械手的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 目前工業(yè)機(jī)械手主要用于機(jī)床加工、鑄造、熱處理等方面,無論數(shù)量、品種和性能方而還是不能滿足工業(yè)發(fā)展的需要。 在國主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用圍,重點(diǎn)發(fā)展鑄造、熱處理方而的機(jī)械手,以減輕勞動強(qiáng)度,改善作業(yè)條件,在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時,相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手,有條件的還要研制示教式機(jī)械手、計算機(jī)控制機(jī)械手和組合機(jī)械手等。將機(jī)械手各運(yùn)動構(gòu)件,如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)以及根據(jù)不同類型的加緊機(jī)構(gòu),設(shè)計成典型的通用機(jī)構(gòu),所以便根據(jù)不同的作業(yè)要求選擇不同類型的基加緊機(jī)構(gòu),即可組成不同用途的機(jī)械手。既便于設(shè)計制造,有便于更換上件,擴(kuò)大應(yīng)用圍。同時要提高速度,減少沖擊,正確定位,以便更好的發(fā)揮機(jī)械手的作用。 此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型,以及具有觸覺、視覺等性能的機(jī)械手,并考慮與計算機(jī)連用,逐步成為整個機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個基本單元。 在國外機(jī)械制造業(yè)中工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用較多,發(fā)展較快。目前主要用于機(jī)床、橫鍛壓力機(jī)的上下料,以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè),它可按照事先指定的作業(yè)程序來完成規(guī)定的操作。 此外,國外機(jī)械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機(jī)械手。使它具有一定的傳感能力,能反饋外界條件的變化,作相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍許偏差時,即能更正井自行檢測,重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能。目前已經(jīng)取得一定成績。 視覺功能即在機(jī)械手上安裝有電視照相機(jī)和光學(xué)測距儀<即距離傳感器>以及微型計算機(jī)。工作是電視照相機(jī)將物體形象變成視頻信號,然后送給計算機(jī),以便分析物體的種類、大小、顏色和位置,并發(fā)出指令控制機(jī)械手進(jìn)行工作。 觸覺功能即是在機(jī)械手上安裝有觸覺反饋控制裝置。工作時機(jī)械手首先伸出手指尋找工作,通過安裝在手指的壓力敏感元件產(chǎn)生觸覺作用,然后伸向前方,抓住工件。手的抓力大小通過裝在手指的敏感元件來控制,達(dá)到自動調(diào)整握力的大小?？傊?隨著傳感技術(shù)的發(fā)展機(jī)械手裝配作業(yè)的能力也將進(jìn)一步提高。 更重要的是將機(jī)械手、柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合,從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。1.1.3 基本工作過程如圖為機(jī)械手運(yùn)動圖,機(jī)械手的動作過程：手臂順時針旋轉(zhuǎn)手臂下降手臂右行手腕順時針旋轉(zhuǎn)夾緊工件手臂左行手臂上升手臂逆時針旋轉(zhuǎn)手腕逆時針旋轉(zhuǎn)松開工件回原點(diǎn)手腕順時針旋轉(zhuǎn)手臂左行手臂上升手臂順時針旋轉(zhuǎn)1.3 課題的意義1.3.1 PLC的特點(diǎn)：1.可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)2應(yīng)用靈活3功能完善,適用性強(qiáng)4易于安裝、調(diào)試、維修5體積小、質(zhì)量小、能耗低1.3.2 液壓控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1 液壓元件的布置不受嚴(yán)格的空間位置限制,系統(tǒng)中各部分用管道連接,布局安裝有很大的靈活性,能構(gòu)成用其他方法難以組成的復(fù)雜系統(tǒng)。2 可以在運(yùn)動過程中實現(xiàn)大圍的無級調(diào)速。3 液壓傳動運(yùn)動均勻平穩(wěn),易于實現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁的換向。4 操作控制方便、省力,易于實現(xiàn)自動控制、中遠(yuǎn)程距離控制、過載保護(hù)。5 液壓元件標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化程度較高,有利于縮短機(jī)器的設(shè)計、制造周期和降低制造成本。1.4 方案的確定驅(qū)動系統(tǒng)方案選擇驅(qū)動系統(tǒng)按照動力源分為液壓、氣壓和電動三大類,根據(jù)需要,也可以將這三種基本類型組合成復(fù)合式的驅(qū)動系統(tǒng)。液壓驅(qū)動 液壓技術(shù)比較成熟,具有動力大、力慣量比大、快速響應(yīng)高、易于實現(xiàn)直接驅(qū)動等特點(diǎn),適用于承載能力大、慣量大以及在防爆環(huán)境中工作的機(jī)械手。氣壓驅(qū)動 具有速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、維修方便價格低等特點(diǎn),適用于中小負(fù)載的系統(tǒng)中。難于實現(xiàn)伺服控制,多用于程序控制的機(jī)械手中,在上下料和沖壓機(jī)械手中應(yīng)用較多。電動驅(qū)動 隨著低慣量、直流伺服電機(jī)及配套的伺服驅(qū)動器的廣泛采用,這種驅(qū)動系統(tǒng)被大量選用。本課題為上下料機(jī)械手的設(shè)計,故用液壓進(jìn)行驅(qū)動是最合理的選擇,能夠滿足機(jī)械手靈活運(yùn)動,順利完成物料的上下搬運(yùn)。電氣控制系統(tǒng)的選擇三菱FX系列PLC價錢便宜,性能好,編程方便,容易學(xué)習(xí)。本課題是研究機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計,機(jī)械手輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)不多,工作流程較簡單,選擇三菱FX系列的PLC足以滿足設(shè)計要求,比起西門子等其他高端可編程控制器,性價比更高。2 液壓控制系統(tǒng)設(shè)計2.1 液壓系統(tǒng)簡介機(jī)械手的液壓傳動是以有壓力的油液作為傳遞動力的工作介質(zhì)。電動機(jī)帶動油泵輸出壓力油,是將電動機(jī)供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液的壓力能。壓力油經(jīng)過管道及一些控制調(diào)節(jié)裝置等進(jìn)入油缸,推動活塞桿運(yùn)動,從而使手臂作伸縮、升降等運(yùn)動,將油液的壓力能又轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。手臂在運(yùn)動時所能克服的摩擦阻力大小,以及夾持式手部夾緊工件時所需保持的握力大小,均與油液的壓力和活塞的有效工作面積有關(guān)。手臂做各種運(yùn)動的速度決定于流入密封油缸中油液容積的多少。這種借助于運(yùn)動著的壓力油的容積變化來傳遞動力的液壓傳動稱為容積式液壓傳動,機(jī)械手的液壓傳動系統(tǒng)都屬于容積式液壓傳動。2.2液壓系統(tǒng)的組成液壓傳動系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成： 油泵 它供給液壓系統(tǒng)壓力油,將電動機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能,用這壓力油驅(qū)動整個液壓系統(tǒng)工作。 液動機(jī) 壓力油驅(qū)動運(yùn)動部件對外工作部分。手臂做直線運(yùn)動,液動機(jī)就是手臂伸縮油缸。也有回轉(zhuǎn)運(yùn)動的液動機(jī)一般叫作油馬達(dá),回轉(zhuǎn)角小于360°的液動機(jī),一般叫作回轉(zhuǎn)油缸或稱擺動油缸。 控制調(diào)節(jié)裝置 各種閥類,如單向閥、溢流閥、節(jié)流閥、調(diào)速閥、減壓閥、順序閥等,各起一定作用,使機(jī)械手的手臂、手腕、手指等能夠完成所要求的運(yùn)動。2.3 液壓系統(tǒng)原理它是由兩個大小不同的液缸組成的,在液缸里充滿水或油。充水的叫"水壓機(jī)"；充油的稱"油壓機(jī)"。兩個液缸里各有一個可以滑動的活塞,如果在小活塞上加一定值的壓力,根據(jù)帕斯卡定律,小活塞將這一壓力通過液體的壓力傳遞給大活塞,將大活塞頂上去。設(shè)小活塞的橫截面積是S1,加在小活塞上的向下的壓力是F1。于是,小活塞對液體的壓強(qiáng)為P=F1/SI,能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞。大活塞所受到的壓強(qiáng)必然也等于P。若大活塞的橫截面積是S2,壓強(qiáng)P在大活塞上所產(chǎn)生的向上的壓力F2=PxS2,截面積是小活塞橫截面積的倍數(shù)。從上式知,在小活塞上加一較小的力,則在大活塞上會得到很大的力,為此用液壓機(jī)來壓制膠合板、榨油、提取重物、鍛壓鋼材等。2.4 液壓系統(tǒng)的工況分析機(jī)械手的自動工作循環(huán)是由控制線路控制液壓系統(tǒng)來實現(xiàn)的。圖2-1是一次工作進(jìn)給液壓系統(tǒng)圖,工作循環(huán)包括快進(jìn)、工進(jìn)、快退,可以完成機(jī)械手的機(jī)座旋轉(zhuǎn),腰部升降,手臂伸縮,手腕旋轉(zhuǎn),手爪夾緊等運(yùn)動,從而實現(xiàn)上下料的目的。整個過程由plc系統(tǒng)控制,可實現(xiàn)手動、半自動、自動3種循環(huán)方式。圖2-1液壓工藝控制裝置要求2.5 機(jī)械手液壓系統(tǒng)的控制回路 機(jī)械手的液壓系統(tǒng),根據(jù)機(jī)械手自由度的多少,液壓系統(tǒng)可繁可簡,但是總不外乎由一些基本控制回路組成。這些基本控制回路具有各種功能,如工作壓力的調(diào)整、油泵的卸荷、運(yùn)動的換向、工作速度的調(diào)節(jié)以及同步運(yùn)動等。2.5.1壓力控制回路 卸荷回路的作用和方法：在機(jī)械手各油缸不工作時或短時間不工作時,油泵電機(jī)又不停止工作的情況下,為減少油泵的功率損耗,節(jié)省動力,降低系統(tǒng)的發(fā)熱,使油泵在低負(fù)荷下工作。因為泵的輸出功率等于壓力和流量的乘積,因此卸載的方法有兩種,一種是將泵的出口直接接回油箱,泵在零壓或接近零壓下工作；一種是使泵在零流量或接近零流量下工作。前者稱為壓力卸載,后者稱為流量卸載。此機(jī)械手采用二位二通電磁閥控制先導(dǎo)型溢流閥的卸載回路。當(dāng)先導(dǎo)型溢流閥通過二位二通電磁閥接通油箱時,泵輸出地油液以很低的壓力經(jīng)溢流閥回油箱,實現(xiàn)卸載。圖2-3 卸荷回路 平衡回路的功能在于使執(zhí)行元件的回游路上保持一定的背壓值,以平衡重力負(fù)載,使之不會因自重而自行下落。本設(shè)計采用單向順序閥的平衡回路,調(diào)整順序閥,使其開啟壓力與液壓缸下腔作用面積的乘積稍微大于垂直運(yùn)動部件的重力。活塞下行時,由于回油路上存在一定背壓支承重力負(fù)載,活塞將平穩(wěn)下落；換向閥處于中位,活塞停止運(yùn)動,不再繼續(xù)下行。此處的順序閥又被稱作平衡閥。在這種平衡回路中,順序閥調(diào)整壓力調(diào)定后,若工作負(fù)載變小,系統(tǒng)的功率損失將增大。又由于滑閥結(jié)構(gòu)的順序閥和換向閥存在泄漏,活塞不可能長時間停在任意位置,故這種回路適用于工作負(fù)載固定且活塞閉鎖要求不高的場合。速度控制回路 速度控制回路是討論液壓執(zhí)行元件速度的調(diào)節(jié)和變換的問題。單向節(jié)流閥見圖2-4是簡易的流量控制閥,在定量泵液壓系統(tǒng)中,節(jié)流閥和溢流閥配合,可組成三種節(jié)流調(diào)速系統(tǒng),即進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)、回油路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)和旁路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)。節(jié)流閥沒有流量負(fù)反饋功能,不能補(bǔ)償由負(fù)載變化所造成的速度不穩(wěn)定,一般僅用于負(fù)載變化不大或?qū)λ俣确€(wěn)定性要求不高的場合。圖2-4 方向控制回路1換向回路在機(jī)械手液壓系統(tǒng)中,為控制各油缸、馬達(dá)的運(yùn)動方向和接通或關(guān)閉油路,通常采用二位二通、二位三通、二位四通、三位四通電磁閥和電液動滑閥,由電控系統(tǒng)發(fā)出電信號,控制電磁鐵操縱閥芯換向,使油缸及油馬達(dá)的油路換向,實現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動和正反向轉(zhuǎn)動。這里選用二位四通如圖2-5b、三位四通如圖2-5a的換向閥。二位閥智能使執(zhí)行元件正反向運(yùn)動,而三位有中位,不同中位滑閥機(jī)能可使系統(tǒng)獲得不同性能。 a <b>圖2-5 方向控制回路2鎖緊回路鎖緊回路的功能是通過切斷執(zhí)行元件的進(jìn)油、出油通道來使停在任意位置,并防止停止運(yùn)動后因外界因素而發(fā)生竄動。本設(shè)計采用的是在液壓缸兩側(cè)油路上都串聯(lián)一液控單向閥形成互鎖,活塞可以在行程的任何位置上長期鎖緊,不會因外界原因而竄動。2.6 擬定液壓傳動系統(tǒng)工作原理圖圖2-6為機(jī)械手的液壓傳動系統(tǒng)工作原理圖。它由液壓油通過過濾器,液壓泵,溢流閥,壓力繼電器,進(jìn)入各并聯(lián)液路上的電磁閥,以控制液壓缸和手部動作。圖2-2 機(jī)械手液壓原理圖1.油箱 2.過濾器 3.液壓泵 4.三位四通電磁換向閥 5.二位四通電磁換向閥 6.單向節(jié)流閥 7.液壓馬達(dá) 8.行程開關(guān) 9.溢流閥 10.背壓閥液壓系統(tǒng)說明如下：元件設(shè)計說明：在機(jī)械手工作中,立柱升降頻繁,為了節(jié)省能量,減少系統(tǒng)發(fā)熱,故選用雙聯(lián)齒輪泵,其中一個為小流量泵,另一個為大流量泵。設(shè)置過濾器,濾去油液中的雜質(zhì),防止油液的清潔,保證液壓系統(tǒng)正常工作。設(shè)置單向閥,防止系統(tǒng)的壓力沖擊,在泵不工作時防止系統(tǒng)的油液倒流經(jīng)泵回油箱。設(shè)置溢流閥,保證系統(tǒng)壓力恒定,限制其最高壓力。設(shè)置換向閥,使油箱接通或切斷而改變油流的方向。設(shè)置調(diào)速閥,保持液流速度的穩(wěn)定。設(shè)置背壓閥,防止液壓缸突然失去負(fù)載向前沖。系統(tǒng)工作過程說明：啟動 按啟動按鈕,電磁鐵全部處于失電狀態(tài),三位電磁閥處于中位。液壓泵啟動,從油箱1中抽油,通過過濾器2將油過濾,再經(jīng)過單向閥,油液進(jìn)入各電磁換向閥。手臂左旋轉(zhuǎn)時,YA2得電油液經(jīng)過單向調(diào)速閥,液壓馬達(dá)左旋,當(dāng)碰到行程開關(guān)SQ5時,YA2失電油液封閉。進(jìn)油路：泵液控單向閥換向閥單向調(diào)速閥液壓馬達(dá),回油路：液壓馬達(dá)單向調(diào)速閥油箱。右旋時,YA3得電,換向閥換至右位,液壓馬達(dá)右旋,當(dāng)碰到SQ6行程開關(guān)停止旋轉(zhuǎn)。進(jìn)油路：泵液控單向閥換向閥單向調(diào)速閥液壓馬達(dá)?；赜吐罚阂簤厚R達(dá)單向調(diào)速閥油箱。手臂上升時,YA6得電油液經(jīng)過單向調(diào)速閥,液壓活塞桿伸出上升,當(dāng)碰到行程開關(guān)SQ3時,YA6失電油液封閉,保持不動狀態(tài)。進(jìn)油路：泵液控單向閥換向閥單向調(diào)速閥活塞液壓缸,回油路：活塞液壓缸背壓閥單向調(diào)速閥換向閥油箱。下降時,YA7得電,換向閥換至右位,油液從右端進(jìn)入,液壓缸活塞桿收回,當(dāng)碰到SQ4行程開關(guān)時液壓缸停止運(yùn)動。進(jìn)油路：泵液控單向閥換向閥單向調(diào)速閥活塞液壓缸,回油路：活塞液壓缸單向調(diào)速閥換向閥油箱。手臂伸出時,YA8得電,油液經(jīng)過單向調(diào)速閥,液壓活塞桿伸出,當(dāng)碰到行程開關(guān)SQ2時,YA8失電油液封閉,保持不動狀態(tài)。進(jìn)油路：泵液控單向閥換向閥單向調(diào)速閥活塞液壓缸。回油路：活塞液壓缸換向閥油箱。收縮時,YA9得電,換向閥換至右位,油液從右端進(jìn)入,液壓缸活塞缸收縮,當(dāng)碰到SQ1行程開關(guān)時液壓缸停止運(yùn)動。進(jìn)油路：泵液控單向閥換向閥活塞液壓缸。回油路：活塞液壓缸單向調(diào)速閥換向閥油箱。手腕左旋轉(zhuǎn)時,YA4得電油液經(jīng)過單向調(diào)速閥,液壓旋轉(zhuǎn)缸左旋,當(dāng)碰到行程開關(guān)SQ8時,YA4失電油液封閉,保持不動狀態(tài)。進(jìn)油路,回油路同手臂回轉(zhuǎn)。右旋時,YA5得電,油液從右端進(jìn)入,液壓旋轉(zhuǎn)缸右旋,當(dāng)碰到SQ7形成開關(guān)停止旋轉(zhuǎn)。夾緊和松開只有一個線圈的二位二通電磁閥經(jīng)由液壓系統(tǒng)完成驅(qū)動,線圈通電時工件被夾住,線圈斷開時工件被松開。 2.7 液壓元件簡介和選型2.7.1 液壓元件簡介液壓元件分類動力元件：齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、螺桿泵。執(zhí)行元件-液壓缸：活塞液壓缸、柱塞液壓缸、擺動液壓缸、組合液壓缸。液壓馬達(dá)：齒輪式液壓馬達(dá)、葉片液壓馬達(dá)、柱塞液壓馬達(dá)。控制元件-方向控制閥：單向閥、換向閥。壓力控制閥：溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等。流量控制閥：節(jié)流閥、調(diào)速閥、分流閥。輔助元件：蓄能器、過濾器、冷卻器、加熱器、油管、管接頭、油箱、壓力計、流量計、密封裝置等。 液壓傳動系統(tǒng)的組成液壓系統(tǒng)主要由：動力元件油泵、執(zhí)行元件油缸或液壓馬達(dá)、控制元件各種閥、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。 1、動力元件油泵它的作用是把液體利用原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓力能；是液壓傳動中的動力部分。 2、執(zhí)行元件油缸、液壓馬達(dá)它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。其中,油缸做直線運(yùn)動,馬達(dá)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。 3、控制元件包括壓力閥、流量閥和方向閥等。它們的作用是根據(jù)需要無級調(diào)節(jié)液動機(jī)的速度,并對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。 4、輔助元件除上述三部分以外的其它元件,包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件主要包括:各種管接頭<擴(kuò)口式、焊接式、卡套式,法蘭、高壓球閥、快換接頭、軟管總成、測壓接頭、管夾等及油箱等,它們同樣十分重要。 5、工作介質(zhì)工作介質(zhì)是指各類液壓傳動中的液壓油或乳化液,它經(jīng)過油泵和液動機(jī)實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。2.7.2 液壓元件的選型液壓缸參數(shù)的計算夾緊液壓缸的參數(shù)計算夾緊力及驅(qū)動力的計算手指加在工件上的夾緊力,是設(shè)計手部的主要依據(jù)。一般來說,需要克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運(yùn)動狀態(tài)變化的慣性力產(chǎn)生的載荷,以便工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。手指對工件的夾緊力可按公式計算：式中：K安全系數(shù),通常1.2-2.0;軸向力 av形手爪的開合角工件和手爪間的摩擦系數(shù)計算：設(shè)K=1.5,=mg,=0.31根據(jù)公式,將已知條件帶入：2根據(jù)驅(qū)動力公式得：由于實際采用的液壓缸驅(qū)動力大于計算,把手抓的機(jī)械效率考慮在,一般取=0.88-0.93取=0.91、液壓缸工作壓力的確定由資料取液壓缸工作壓力P=0.4MPa2、液壓缸徑D和活塞桿直徑d的確定確定液壓缸的徑DF實際=<->預(yù)設(shè)活塞桿直徑d=0.5D,液壓缸工作壓力P=0.4M所以=0.0396根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊液壓傳動分冊,選取液壓缸徑為：D=40mm,則活塞桿徑為d=40.5=20mm,選取d=18mm伸縮液壓缸的參數(shù)計算液壓缸徑和活塞桿直徑的確定根據(jù)設(shè)計要求,結(jié)合末端執(zhí)行器的尺寸,采用單活塞缸雙作用液壓缸,初定徑為,可得活塞桿直徑：圓整后,取活塞桿直徑d=18mm由液壓設(shè)計手冊,取液壓缸工作壓力P=0.4MPa由公式：升降液壓缸的參數(shù)計算液壓缸徑和活塞桿直徑的確定根據(jù)設(shè)計要求,結(jié)合末端執(zhí)行器的尺寸以及升降液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸,采用但活塞桿雙作用液壓缸,初定徑為可得活塞桿直徑圓整后,取活塞桿直徑d=32mm查手冊取液壓缸工作壓力p=0.4MPa由公式：計入載荷率就能保證液壓缸工作時的動態(tài)特性。若液壓缸動態(tài)參數(shù)要求較高,且工作頻率高,其載荷率一般取,速度高時取小值,速度低時取大值。若液壓缸動態(tài)參數(shù)要求一般,且工作頻率低,基本是勻速運(yùn)動,其載荷率可取。得F1=2198N,F2=1972.92N回轉(zhuǎn)液壓缸的參數(shù)計算設(shè)b=60mm,工作壓力p=4Mpa,d=50mm則由得m取液壓缸徑40mm液壓泵的選型由于回轉(zhuǎn)階段液壓缸工作壓力最大,若取進(jìn)油路總壓力損失,壓力繼電器可靠動作需要壓力差,則液壓泵最高工作壓力可按式算出因此泵的額定壓力可取Pr升降時所需流量最小是3L/min,設(shè)溢流閥最小溢流量為14.5L/min,則小流量泵的流量應(yīng)為,回轉(zhuǎn)時液壓缸所需的最大流量是129L/min,則泵的總流量為即大流量泵的流量。根據(jù)計算出的壓力和流量,可選用CBZ型的液壓泵：大泵的額定流量為125L/min,額定工作壓力2.5MPa;小泵的額定流量為18L/min,額定工作壓力2.5MPa,其消耗功率6.8KW,轉(zhuǎn)速為1450r/min。 電動機(jī)的選擇查表選用J02-51-4型電機(jī),屬于籠型異步電動機(jī),采用B級絕緣,外殼防護(hù)級為IP44,冷卻方式為I014即全封閉自扇冷卻,額定功率為7.5KW,額定電壓380v,額定功率50Hz,如表Y90S4電動機(jī)數(shù)據(jù)所示表2-1 型號額定功率kw滿載時堵轉(zhuǎn)電流堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩電流A轉(zhuǎn)速r/min效率%功率因素額定電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩J02-51-47.527140079078652222其它元件的選型表2-2 其它液壓元件的選型型號名稱數(shù)量DBDH6G10/1溢流閥1行程開關(guān)8KF3E6L壓力表4QLA-L3單向節(jié)流閥5Q22DX-1二位三通電磁閥1Q25DC-3二位五通電磁閥4TK-10平衡閥1液壓泵1XU-1380-100過濾器1油箱13 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計31 電氣控制系統(tǒng)的拖動控制要求機(jī)械手的運(yùn)動選用一臺三相交流異步電動機(jī)M拖動,32 主電路的設(shè)計與元件的選用設(shè)計過程選用組合開關(guān)將三相電源引入,FU為電動機(jī)M的短路保護(hù)熔斷器,KR為M電動機(jī)過載保護(hù)用熱繼電器,接觸器KM為M電動機(jī)起動用接觸器,并接地線保護(hù)電動機(jī)。主電路元件的選用開關(guān)選擇用組合開關(guān),組合開關(guān)主要是作為電源引入開關(guān),它也可以啟停5KW以下的異步電動機(jī),適合該電路的應(yīng)用。接觸器KM主要控制對象就是電動機(jī),能實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制,并具有欠電壓保護(hù)。熱繼電器KR是專門用來對連續(xù)運(yùn)行的電動機(jī)進(jìn)行過載及斷相保護(hù),以防止電動機(jī)過熱而燒毀的保護(hù)電器。熔斷器結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉的保護(hù)電器,廣泛用于電氣設(shè)備的短路保護(hù)。表3-1 機(jī)械手電氣元件表符號名稱型號規(guī)格數(shù)量QF組合開關(guān)HZ10-25/133極 55V 25A1KM交流接觸器CJ10-4040A 線圈電壓127V1FU熔斷器RL1-15500V 熔體10A1KR熱繼電器JR10-10熱元件1號 額定電流19.9A13.3 PLC簡介可編程控制器Programmable Logic Controller簡稱PLC或PC,是從早期的繼電器邏輯控制 系統(tǒng)發(fā)展而來,它不斷吸收微計算機(jī)技術(shù)使之功能不斷增強(qiáng),逐漸適合復(fù)雜的控制任務(wù) 。PLC之所以有生命力,在于它更加適合工業(yè)現(xiàn)場和市場的要求：高可靠性、強(qiáng)抗各種干擾的 能力、編程安裝使用簡便、低價格長壽命。比之單片機(jī),它的輸入輸出端更接近現(xiàn)場設(shè)備,不需添加太多的中間部件或需要更多的接口,這樣節(jié)省了用戶時間和成本。PLC的下端<輸入端>為繼電器、晶體管和晶閘管等控制部件,而上端一般是面向用戶的微型計算機(jī)。人們在應(yīng)用它時,可以不必進(jìn)行計算機(jī)方面的專門培訓(xùn),就能對可編程控制器進(jìn)行操作及編程。用來完成各種各樣的復(fù)雜程度不同的工業(yè)控制任務(wù)。PLC是應(yīng)用面很廣,發(fā)展非常迅速的工業(yè)自動化裝置,在工廠自動化<FA>和計算機(jī)集成制造系統(tǒng)<CIMS>占重要地位。今天的PLC功能,遠(yuǎn)不僅是替代傳統(tǒng)的繼電器邏輯。3.4 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計3.4.1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計方法1. 系統(tǒng)的設(shè)計確定被控對象的工作原理,控制要求,動作及動作對象。2. I/O分配確定哪些信號是送到可編程控制器的,并分配給相應(yīng)的輸入端號；哪些信號是由可編程控制器送到被控對象的,并分配相應(yīng)的輸出端口。此外,對用到的可編程序控制器部的計數(shù)器、定時器等也要進(jìn)行分配?？删幊绦蚩刂破魇峭ㄟ^編號來識別信號的。3. 畫梯形圖它與繼電器控制邏輯的梯形圖概念相同,表達(dá)了系統(tǒng)中全部動作的相互關(guān)系。如果使用圖形編輯器,則畫出梯形圖相當(dāng)于編制出了程序,可將梯形圖直接送入可編程序控制器。4 編制程序3.4.2 PLC控制系統(tǒng)的控制要求為了滿足生產(chǎn)需要,機(jī)械手應(yīng)設(shè)置手動工作方式、單動工作方式和自動工作方式。<1>手動工作方式便于對設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和檢修,設(shè)置手動工作方式。用按鈕對機(jī)械手每一動作單獨(dú)進(jìn)行控制。2單動工作方式從原點(diǎn)開始,按照自動工作循環(huán)的步序,每按下一次起動按鈕,機(jī)械手完成一步的工作后,自動停止。3自動工作方式按下起動按鈕,機(jī)械手從原點(diǎn)開始,按工序自動反復(fù)連續(xù)工作,直到按下停止按鈕,機(jī)械手在完成最后一個周期的動作后,返回原點(diǎn)自動停機(jī)。3.4.3 PLC的選型PLC的選型包括對PLC的機(jī)型,容量、I/O模塊、電源等的選擇。I/O點(diǎn)的計算根據(jù)工作流程可以了解到,該設(shè)計的PLC的輸入信號有22個,均為開關(guān)量。其中操作按鈕12個,行程開關(guān)8個,自動手動選擇兩個占兩個輸入接點(diǎn)。該設(shè)備的PLC控制系統(tǒng)的輸出信號有10個,其中9個用于動作輸出,一個用于指示燈的照明。也就是說,在該機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中統(tǒng)計的I/O點(diǎn)數(shù)為輸入點(diǎn)數(shù)22個,輸出點(diǎn)數(shù)10個。通常I/O點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對象的輸入、輸出信號的實際需要,在加上10%-15%的裕度來確定的。PLC容量選擇用戶程序所需的存儲容量大小不僅與PLC系統(tǒng)的功能有關(guān),而且還與功能實現(xiàn)的方法、程序編寫水平有關(guān)。一個有經(jīng)驗的程序員和一個初學(xué)者,在完成同一復(fù)雜功能時,其程序量可能相差25%之多,所以對于初學(xué)者應(yīng)該在存儲容量估算時多留裕量。PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的多少,在很大程序上反映了PLC系統(tǒng)的功能要求,因此可在I/O點(diǎn)數(shù)確定的基礎(chǔ)上,按下式估算存儲容量后,再加20%-30%的裕量。存儲容量字節(jié)=開關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)*10+模擬量I/O通道數(shù)*100。PLC機(jī)型的選擇PLC的選擇在PLC的應(yīng)用設(shè)計中十分關(guān)鍵,目前市場上的PLC種類很多,選擇適合的PLC應(yīng)當(dāng)考慮一下幾點(diǎn)：功能、結(jié)構(gòu)要合理對于以開關(guān)量進(jìn)行控制的系統(tǒng),一般的低檔機(jī)就可以滿足需要。對于以開關(guān)量控制為主,帶少量模擬控制的系統(tǒng),應(yīng)選擇帶A/D,D/A轉(zhuǎn)換,加減運(yùn)算,數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡蜋n機(jī)。對于控制復(fù)雜,控制性能較高的系統(tǒng),選擇中高檔的機(jī)器。規(guī)模要適當(dāng)要有足夠多的輸入輸出點(diǎn)數(shù),并留有一定的裕量。若只需要實現(xiàn)單機(jī)自動化,則可選用小型的PLC。若控制系統(tǒng)較大,輸入輸出點(diǎn)數(shù)較多,則可選擇大中型的PLC.根據(jù)以上各項要求,再對照本機(jī)械手的控制系統(tǒng)設(shè)計的要求分析,可選用三菱公司FX系列FX2N-64MR。三菱FX系列FX2N-64MR PLC型號特性：1. 主機(jī)點(diǎn)數(shù)： 322. 最大I/O點(diǎn)數(shù)：256點(diǎn) 3. 程序容量：4K Steps 4. 通訊端口：置RS-232與RS-485,兼容MODBUS ASCII / RTU通訊協(xié)議。 5. 高速脈沖輸出：支持2點(diǎn)<Y0, Y1>獨(dú)立高速脈沖輸出功能,最高可達(dá)10kHz。 6. 置四點(diǎn)高速計數(shù)器：三菱FX2N-64MR系列PLC確定I/O分配表序號輸入代號功能序號輸出代號功能1X10SA方式選擇23Y1YA1夾緊2X1124Y2YA2機(jī)座順時針旋轉(zhuǎn)3X0SQ0機(jī)座順時針旋轉(zhuǎn)開關(guān)25Y3YA3機(jī)座逆時針旋轉(zhuǎn)4X1SQ1手臂左行開關(guān)26Y4YA4手腕順時針旋轉(zhuǎn)5X2SQ2手臂右行開關(guān)27Y5YA5手腕逆時針旋轉(zhuǎn)6X3SQ3腰部上升開關(guān)28Y6YA6腰部上升7X4SQ4腰部下降開關(guān)29Y7YA7腰部下降8X5SQ5手腕順時針旋轉(zhuǎn)開關(guān)30Y9YA9手臂右行9X6SQ6手腕逆時針旋轉(zhuǎn)開關(guān)31Y10YA10手臂左行10X7SQ7機(jī)座逆時針旋轉(zhuǎn)開關(guān)32Y11L1指示燈11X15SB1啟動12X17SB2停止13X20SB3腰部上升按鈕14X21SB4腰部下降按鈕15X22SB5手臂右行按鈕16X23SB6手臂左行按鈕17X24SB7手腕順時針旋轉(zhuǎn)按鈕18X25SB8手腕逆時針旋轉(zhuǎn)按鈕19X26SB9機(jī)座順時針旋轉(zhuǎn)按鈕20X27SB10機(jī)座逆時針旋轉(zhuǎn)按鈕21X30SB11夾緊按鈕22X31SB12松開按鈕3.5 擬定I/O接線圖根據(jù)系統(tǒng)輸入輸出點(diǎn)的數(shù)目,選擇三菱公司的FX2N系列FX2N-64MR,原理圖如圖所示。電磁鐵動作順序表自動電磁鐵機(jī)械手動作YA1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA9轉(zhuǎn)換指令手臂順轉(zhuǎn)-+-SQ0手臂下降-+-SQ4手臂右行-+-SQ2手臂順轉(zhuǎn)-+-SQ5夾緊+-SB11手臂左行+-+SQ1手臂上升+-+-SQ3手臂逆轉(zhuǎn)+-+-SQ7手腕逆轉(zhuǎn)+-+-SQ6松開-SB12電磁鐵動作順序表自動返回原點(diǎn)電磁鐵機(jī)械手動作YA1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA9YA10轉(zhuǎn)換指令手腕順轉(zhuǎn)-+-SQ5手臂左行-+SQ1手臂上升-+-SQ3手臂順轉(zhuǎn)-+-SQ5設(shè)計操作面板在操作時,要完成5個動作的手動控制。為區(qū)分上述各種操作且便于編程,可設(shè)置相應(yīng)的開關(guān)。這些開關(guān)集中安裝在操作面板上,設(shè)計的操作面板如圖所示。單周期操作：工作方式開關(guān)打到單周期,按一次起動鈕,自動運(yùn)行一個周期。連續(xù)操作：工作方式開關(guān)打到連續(xù)操作位,按一下起動鈕后,機(jī)械完成最后一個周期的工作下去,知道按過停止鈕后,機(jī)械完成最后一個周期后停到原位。單步操作：工作方式開關(guān)打到單操作方式,在加載開關(guān)選定相應(yīng)的動作后,就可用起動/停止按鈕控制完成相應(yīng)的動作。3.6 PLC控制程序設(shè)計梯形圖的設(shè)計STL指令簡介步進(jìn)梯形指令簡稱為STL指令,FX系列PLC還有一條使STL指令復(fù)位的RET指令。利用這兩條指令,可以很方便地編制順序控制梯形圖程序。STL指令使編程者可以生成流程和工作與順序功能圖非常接近的程序。順序功能圖中的每一步對應(yīng)一小段程序,每一步與其它步是完成隔離開的。使用者根據(jù)其使用要求將這些程序按一定的順序組合在一起,就可以完成控制任務(wù)。這種編程方法可以節(jié)約編程的時間,并能減少編程錯誤。2STL指令編制的順序控制梯形圖程序的特點(diǎn) STL指令使編程者可以生成流程和工作與順序功能圖很接近的程序。 順序功能圖中的每一步對應(yīng)一小段程序,每一步與其他步是完全隔離開的。 這種編程方法可以節(jié)約編程時間,并能減少編程錯誤。3用FX系列PLC的狀態(tài)繼電器編制順序控制程序時的要求： 狀態(tài)繼電器應(yīng)與STL指令一起使用。 S0S9用于初始步,S10S19用于自動返回原點(diǎn),S20S3071用于除此之外的其余各步。5STL程序的特點(diǎn) 當(dāng)某一步為活動步時,對應(yīng)的STL觸點(diǎn)接通,它右邊的電路被處理,該步的負(fù)載線圈被驅(qū)動。 某一STL觸點(diǎn)閉合后,當(dāng)該步后面的轉(zhuǎn)換條件滿足時,轉(zhuǎn)換實現(xiàn),即后續(xù)步對應(yīng)的狀態(tài)繼電器被SET或OUT指令置位,后續(xù)步變?yōu)榛顒硬?同時與原活動步對應(yīng)的狀態(tài)繼電器被系統(tǒng)程序自動復(fù)位,原活動步對應(yīng)的STL觸點(diǎn)斷開。 STL程序區(qū)可以使用標(biāo)準(zhǔn)梯形圖的絕大多數(shù)指令和結(jié)構(gòu),包括應(yīng)用指令。 6STL程序的編制要求 在PLC由STOP切換到RUN狀態(tài)時,應(yīng)當(dāng)用初始化脈沖M8002來將初始狀態(tài)繼電器置為ON,以便為后續(xù)步的活動狀態(tài)的轉(zhuǎn)換作好準(zhǔn)備。 需要從某一步返回初始步時,可以對初始步的狀態(tài)繼電器使用OUT指令或SET指令。 在PLC由STOPRUN狀態(tài)時,應(yīng)使用M8002的常開觸點(diǎn)和區(qū)間復(fù)位指令ZRST來將除初始步以外的其余各步的狀態(tài)繼電器復(fù)位。1. 初始化程序FX系列PLC的狀態(tài)初始化指令I(lǐng)ST<Initial State>的功能指令編號為FNC60,它與STL指令一起使用,專門用來設(shè)置具有多種工作方式的控制系統(tǒng)的初始狀態(tài),和設(shè)置有關(guān)的特殊輔助繼電器的狀態(tài),可以簡化復(fù)雜的順序控制程序的設(shè)計工作。IST指令只能使用一次,它應(yīng)放在程序開始的地方,被它控制的STL電路應(yīng)放在它的后面。 機(jī)械手控制系統(tǒng)的順序功能圖和梯形圖如圖5-37所示。該系統(tǒng)的初始化程序用來設(shè)置初始狀態(tài)和原點(diǎn)位置條件。IST指令中的S20和S27用來指定在自動操作中用到的最低和最高的狀態(tài)繼電器的元件號,IST中的源操作數(shù)可以取X、Y和M,圖5-37中IST指令的源操作數(shù)M30用來指定與工作方式有關(guān)的輔助繼電器的首元件,它實際上指定了M30M37具有以下的意義： M30<X10>：手動 M34<X14>：連續(xù)運(yùn)行<全自動> M31<X11>：回原點(diǎn) M35<X16>：回原點(diǎn)起動 M32<X12>：單步運(yùn)行 M36<X16>：自動操作起動M33<X13>：單周期運(yùn)行<半自動> M37<X17>：停止 IST指令的執(zhí)行條件滿足時,初始狀態(tài)繼電器S0S2和下列特殊輔助繼電器被自動指定為以下功能,以后即使IST指令的執(zhí)行條件變?yōu)镺FF,這些元件的功能仍保持不變： M8040：禁止轉(zhuǎn)換M8041：轉(zhuǎn)換起動<從初始狀態(tài)的轉(zhuǎn)換被允許>M8042：起動脈沖<按起動按鈕時的脈沖輸出>M8043：回原點(diǎn)完成M8044：原點(diǎn)條件M8047：STL監(jiān)控有效S0：手動操作的初始狀態(tài)繼電器S1：回原點(diǎn)操作的初始狀態(tài)繼電器S2：自動操作的初始狀態(tài)繼電器 如果改變了當(dāng)前選擇的工作方式,在"回原點(diǎn)完成"標(biāo)志M8043變?yōu)镺N之前,所有的輸出繼電器將變?yōu)镺FF。手動程序手動操作時用X20X27、X30、X31對應(yīng)的10個按鈕控制夾緊和松開、機(jī)械手的升、降、右行、左行、旋轉(zhuǎn)。為了保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行,在手動程序程序中設(shè)置了必要的聯(lián)鎖,例如手臂順時針旋轉(zhuǎn)與逆時針旋轉(zhuǎn)之間、手臂上升與下降之間的互鎖,以防止功能相反的兩個輸出繼電器同時為ON。手臂順時針旋轉(zhuǎn)、逆時針旋轉(zhuǎn),手腕順時針旋轉(zhuǎn)、逆時針旋轉(zhuǎn),手臂上升、下降,手臂右行、左行按鈕與機(jī)械手移動的Y2-Y10的線圈串聯(lián),以防止因機(jī)械手運(yùn)行超限出現(xiàn)事故。自動返回原點(diǎn)程序自動返回原點(diǎn)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖所示,當(dāng)原點(diǎn)條件滿足時,特殊輔助繼電器M8044原點(diǎn)條件為ON。自動返回原點(diǎn)結(jié)束后,用SET指令將M8043回原點(diǎn)完成置為ON,并用RST指令將回原點(diǎn)順序功能圖中的最后一步S16復(fù)位,返回原點(diǎn)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的步使用S10-S19。S10執(zhí)行置位指令,使S1步轉(zhuǎn)換到S10步,S10步變?yōu)镺N并自鎖,Y2執(zhí)行復(fù)位指令并執(zhí)行Y3,即機(jī)座逆時針旋轉(zhuǎn),此時X7常開觸點(diǎn)閉合,S11線圈得電,轉(zhuǎn)換到S11步；S11步變?yōu)镺N并自鎖,Y4執(zhí)行復(fù)位指令并執(zhí)行Y5,即手腕逆時針旋轉(zhuǎn),此時X6常開觸點(diǎn)閉合,S12線圈得電,轉(zhuǎn)換到S12步；S12步變?yōu)镺N并自鎖,Y7執(zhí)行復(fù)位指令并執(zhí)行Y6,即腰部上升,此時X3常開觸點(diǎn)閉合,S13線圈得電,轉(zhuǎn)換到S13步；S13步變?yōu)镺N并自鎖,Y1執(zhí)行復(fù)位指令并執(zhí)行Y10,即手臂左行,此時X1常開觸點(diǎn)閉合,S14線圈得電,轉(zhuǎn)換到S14步；S14步變?yōu)镺N并自鎖,置位回原點(diǎn)完成,松開。自動程序用STL指令設(shè)計的自動程序的梯形圖如圖所示,特殊輔助繼電器M8041<轉(zhuǎn)換起動>和M8044<原點(diǎn)條件>是從自動程序的初始步S2轉(zhuǎn)換到下一步S20的轉(zhuǎn)換條件。使用IST指令后,系統(tǒng)的手動、自動、單周期、單步、連續(xù)和回原點(diǎn)這幾種工作方式的切換是系統(tǒng)程序自動完成的,但是必須按照前述的規(guī)定,安排IST指令中指定的控制工作方式用的輔助繼電器M30-M37和輸入繼電器X10-X17的元件號順序。通過特殊輔助繼電器M8041和M8044,使初始步S2轉(zhuǎn)換到下一步S20,限位開關(guān)X0閉合,機(jī)座順時針旋轉(zhuǎn),接著限位開關(guān)X0斷開,S21執(zhí)行置位指令,由S20轉(zhuǎn)換到S21; 限位開關(guān)X4閉合,腰部下降,接著限位開關(guān)X4斷開,S22執(zhí)行置位指令,由S21轉(zhuǎn)換到S22; 限位開關(guān)X2閉合,手臂右行,接著限位開關(guān)X2斷開,S23執(zhí)行置位指令,由S22轉(zhuǎn)換到S23; 限位開關(guān)X5閉合,手腕順時針旋轉(zhuǎn),接著限位開關(guān)X5斷開,S24執(zhí)行置位指令,由S23轉(zhuǎn)換到S24;Y1執(zhí)行置位指令,夾緊工件,T1為時間繼電器,此動作持續(xù)5秒,之后時間繼電器T1斷開,轉(zhuǎn)換到S25；限位開關(guān)X1閉合,手臂左行,接著限位開關(guān)X1斷開,S26執(zhí)行置位指令,由S25轉(zhuǎn)換到S26; 限位開關(guān)X3閉合,腰部上升,接著限位開關(guān)X3斷開,S27執(zhí)行置位指令,由S26轉(zhuǎn)換到S27; 限位開關(guān)X7閉合,機(jī)座逆時針旋轉(zhuǎn),接著限位開關(guān)X7斷開,S28執(zhí)行置位指令,由S27轉(zhuǎn)換到S28; 限位開關(guān)X4閉合,腰部下降,接著限位開關(guān)X4斷開,S29執(zhí)行置位指令,由S28轉(zhuǎn)換到S29; 限位開關(guān)X2閉合,手臂右行,接著限位開關(guān)X2斷開,S30執(zhí)行置位指令,由S29轉(zhuǎn)換到S30; 限位開關(guān)X6閉合,手腕逆時針旋轉(zhuǎn),接著限位開關(guān)X6斷開,S31執(zhí)行置位指令,由S30轉(zhuǎn)換到S31; Y1執(zhí)行復(fù)位指令,松開工件,T2為時間繼電器,此動作持續(xù)5秒,之后時間繼電器T2斷開,轉(zhuǎn)換到S32；限位開關(guān)X5閉合,手腕順時針旋轉(zhuǎn),接著限位開關(guān)X5斷開,S32執(zhí)行置位指令,由S32轉(zhuǎn)換到S33; 限位開關(guān)X1閉合,手臂左行,接著限位開關(guān)X1斷開,S34執(zhí)行置位指令,由S33轉(zhuǎn)換到S34; 限位開關(guān)X3閉合,腰部上升,接著限位開關(guān)X3斷開,S35執(zhí)行置位指令,由S34轉(zhuǎn)換到S35; 限位開關(guān)X0閉合,機(jī)座順時針旋轉(zhuǎn),接著限位開關(guān)X0斷開,轉(zhuǎn)換到S2,接著循環(huán)動作。機(jī)械手PLC程序語句表程序語句表序號備注0LDX21ANDX102ANDX53ANDX34ANIY05OUTM8004M8004:特殊繼電器6LDM8000M8000:特殊繼電器7ISTM30S20S27M30:手動8LDS09LDX2410OUTY011LDX2512RSTY013LDX2214ANIX1115ANIY216LDX2317ANIX218ANIY119OUTY220LDX2021ANIX722ANIY423OUTY324LDX2125ANIX1026ANIY327OUTY428LDX1429ANIX530ANIY631OUTY532LDX1533ANIX634ANIX1035OUTY636LDX1637ANIX438ANIY1039OUTY740LDX1741ANIX342ANIY