PAGEPAGE17摘要機(jī)械手是能夠模仿人手動(dòng)作，并按設(shè)定程序、軌跡和要求代替人手抓（吸）取、搬運(yùn)工件或工具或進(jìn)行操作的自動(dòng)化裝置，它能部分的代替人的手工勞動(dòng)。較高級(jí)型式的機(jī)械手，還能模擬人的手臂動(dòng)作，完成較復(fù)雜的作業(yè)。在機(jī)械制造業(yè)中，機(jī)械手已被廣泛應(yīng)用，從而大大地改善了工人的勞動(dòng)條件，顯著的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。

工業(yè)機(jī)械手可以代替人手的繁重勞動(dòng)，顯著減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和自動(dòng)化水平。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的笨重工件的搬運(yùn)和長期頻繁，單調(diào)的操作，如果沒有機(jī)械手那么工人的勞動(dòng)強(qiáng)度是很高的，有時(shí)候還要用行車員工件，生產(chǎn)速度大大延緩，這種情況采用機(jī)械手是很有效的。此外，它能在高溫、低溫、深水、宇宙、反射性和其他有毒、有污染環(huán)境條件上進(jìn)行操作。更顯其優(yōu)越性，有著廣闊的發(fā)展前途。關(guān)鍵機(jī)械化自動(dòng)化有效勞動(dòng)強(qiáng)度AbstractManipulatoristobeabletoimitatemanpowermovement,andaccordingtosetprogram,locusandrequirementsubstitutemanpowertograb(inhale),takethingsortoolortheautomationinstallationthatoperated，itcanbepartialto.replacethehandworklaborofperson.Themanipulatorofhigherleveltypecanstillimitatethearmmovementofperson，completesmorecomplexwork.Inmechanicalmanufacturingindustry,manipulatorhasbeenappliedextensively，soimprovedthelaborconditionofworkergreatly,

raisinglaborproductivitynotably,quicklyrealizethestepofindustrialproductionmechanizationandautomation.Themovementofarminstraightlinerealizeswithcylinder,revolvingmovementrealizeswiththemotorofatmosphericpressure.Walkingarmdonotmove,whenthearmmoving,walkpartstopsport.

Industrialrobotscanreplacethehandsofheavylabor,significantlyreducelaborintensity,andimprovelaborproductivityandautomationlevel.Industrialproductionoftenappearsintheheavyworkfrequently,handlingandlong-termoperation,ifnotdrabrobotsthatlaborintensityishigh,sometimesevenwithemployees,drivingspeedgreatlyretard,thiskindofcircumstanceusingmanipulatorisveryeffective.Inaddition,itcanbeinhightemperature,lowtemperature,water,theuniverse,reflectiveandothertoxic,environmentalpollutionconditionontheoperation.Moreshowitssuperiority,hasbroadprospects.Keywords：ImprovementMechanizationAutomationLaborintensityEffective目錄摘要……………Ⅰ緒論……………1第1章機(jī)械手基本知識(shí)第一節(jié)機(jī)械手的基本概念………2第二節(jié)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)………………2第三節(jié)plc的歷史與發(fā)展趨勢(shì)……………………3第四節(jié)可編程控制器的基本功能和特點(diǎn)…………4第五節(jié)plc的分類……………7第2章機(jī)械手的設(shè)計(jì)第一節(jié)機(jī)械手設(shè)計(jì)的目的………8第二節(jié)機(jī)械手設(shè)計(jì)的原理………8第三節(jié)機(jī)械手的用途………………9第3章機(jī)械手分選大小球設(shè)計(jì)第一節(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)原始資料………10第二節(jié)主接線圖…………………12第三節(jié)PLC電氣元件明細(xì)表和I/O分配表……13第四節(jié)外部接線圖……………14第五節(jié)PLC工序圖………………15第六節(jié)完整程序指令表…………16第七節(jié)操作原理簡要說明………20第八節(jié)電氣元件明細(xì)表………22第四章總結(jié)第一節(jié)結(jié)束語……………23第二節(jié)致謝………………25附錄附錄A電氣元件明細(xì)表……………………26附錄B梯形圖………………27參考文獻(xiàn)……………………33緒論工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手的是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)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(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。

機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。

機(jī)械手是一種能自動(dòng)化定位控制并可重新編程序以變動(dòng)的多功能機(jī)器，它有多個(gè)自由度，可用來搬運(yùn)物體以完成在各個(gè)不同環(huán)境中工作。我設(shè)計(jì)的機(jī)械手則是簡單的前后上下運(yùn)動(dòng)而沒有多個(gè)自由度旋轉(zhuǎn)。機(jī)械手的設(shè)計(jì)構(gòu)想是以人的手為基礎(chǔ)，以機(jī)械拉來實(shí)現(xiàn)人的動(dòng)作，它的動(dòng)作由以下四部分來實(shí)現(xiàn)：1、肩的前后動(dòng)作2、肘的上下動(dòng)作3、腕(手)的動(dòng)作

控制系統(tǒng)采用施耐德PLC控制。運(yùn)動(dòng)形式:動(dòng)力前后、上下兩個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)，均由兩個(gè)液壓伺服系統(tǒng)控制兩個(gè)系統(tǒng)均為具有位置及動(dòng)壓反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)闡述了應(yīng)用微型可編程控制器施奈德系列PLC的自動(dòng)分揀大小球控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分利用了學(xué)習(xí)中講述的可編程控制器（PLC）的多方面的設(shè)計(jì)知識(shí)和方法，再加上步進(jìn)電機(jī)兩者巧妙的配合精確的實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手從原點(diǎn)的下降、判斷、吸球、上升、右行、下降、釋放、上升、左行、回原點(diǎn)等一系列的動(dòng)作完成這一工序。這一控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用，充分體現(xiàn)了PLC系統(tǒng)在工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用，以及根據(jù)設(shè)計(jì)和不同的需求改變數(shù)據(jù)和狀況，還可以使其應(yīng)用的范圍更加廣泛。其中本設(shè)計(jì)有回原點(diǎn)功能、手動(dòng)模式和自動(dòng)模式，在自動(dòng)模式中可以連續(xù)工作也可以回原點(diǎn)停止第1章機(jī)械手基本知識(shí)第一節(jié)機(jī)械手的基本概念一、機(jī)械手的概述機(jī)械手是在機(jī)械化、自動(dòng)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(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)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(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)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(dòng)、不知疲勞、不怕危險(xiǎn)、抓舉重物的力量比人手大等特點(diǎn)，因此，機(jī)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(jī)床加工工件的裝卸，特別是在自動(dòng)化車床、組合機(jī)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(jī)械行業(yè)中它可以用來組裝零部件。(3)可在勞動(dòng)條件差，單調(diào)重復(fù)易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動(dòng)。(4)可在危險(xiǎn)場合下工作，如軍工品的裝卸、危險(xiǎn)品及有害物的搬運(yùn)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(yàn)。第二節(jié)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)機(jī)械手由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)、智能系統(tǒng)、遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控系統(tǒng)五部分組成。驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)是相輔相成的，在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中可以分：機(jī)械式、電氣式、液壓式和復(fù)合式，其中液壓操作力最大。第三節(jié)可編程控制器（PLC）的歷史與發(fā)展趨勢(shì)一、可編程控制器(PLC)的歷史可編程控制器（ProgremmableController,PC）是進(jìn)幾年迅速發(fā)展并得廣泛應(yīng)用的新一代工業(yè)自動(dòng)化控制裝置。早年的可編程控制器在功能上只能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，因此被稱為可編程順序邏輯控制器（ProgrammableLogyController）.這時(shí)的PLC基本上是（硬）繼電器控制裝置的替代物，主要用于實(shí)現(xiàn)原先由繼電器完成的順序控制、定時(shí)、記數(shù)等功能。國際電工委員會(huì)（IEC）與1987年2月在頒布的可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案中將其一步定義為：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過程。20世紀(jì)70年代，微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨變。美國、日本、德國等一些廠商先后開采用微處理器作為PLC的CPU，這樣使PLC的功能大大的增強(qiáng)。20世紀(jì)80年代，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展微處理器價(jià)格大幅下跌，使得各種類型的PLC所采用的CPU的檔次譜偏提高，一般采用16位和32位的CPU。目前，世界上約有200家PLC生產(chǎn)廠家。其中，美國的（Rockwell）、(GE)，德國的西門子（Siemems）,法國的施耐德（Schmeider）,日本的三菱，歐姆龍（Omron）還有我國江蘇嘉華，他們從只有幾十個(gè)點(diǎn)（I/O總點(diǎn)數(shù)）的微型PLC到上萬個(gè)點(diǎn)的巨型PLC。可以預(yù)見PLC將會(huì)是電氣控制裝置的主要控制元件。二、可編程控制器的發(fā)展與趨勢(shì)由于工業(yè)生產(chǎn)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的多樣性，今后幾年的PLC技術(shù)將圍繞如下幾個(gè)方面發(fā)展。1.進(jìn)一步加快CPU的處理速度。全面使用高速CPU芯片和24位、32位、64位RIST芯片；采用新型體系結(jié)構(gòu)，工作方式使掃描和中斷并存；各種模塊自能化，部分系統(tǒng)程序用門陣列電路固化，這樣可以使速度達(dá)到ns級(jí)。2.變革操作控制方式。大量使用中斷驅(qū)動(dòng)方式，以增加對(duì)輸入/輸出（I/O）的快速反應(yīng)能力。3.發(fā)展自能化模塊。自能化模塊主要有：通信模塊、位置控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊與控制模塊、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換模塊、PID控制模塊及一些自能化I/O模塊。4.進(jìn)一步提高可靠性。PLC將在硬件上采用多CPU的容錯(cuò)系統(tǒng)，軟件上開發(fā)更加高級(jí)的診斷程序，以及發(fā)展軟件的容錯(cuò)技術(shù)，增強(qiáng)PLC的自診斷和外部故障檢測(cè)功能等。在PLC線路中采用隔離技術(shù)防止外部高壓的竄入；采用濾波技術(shù)，可以有效抑制高頻干擾信號(hào)；還設(shè)置了“看門狗”電路，能把因干擾而飛走的程序拉回來，從而起到自動(dòng)恢復(fù)作用。第四節(jié)可編程控制器的基本功能和特點(diǎn)一、PLC的基本功能1.邏輯控制功能邏輯控制功能實(shí)際上就是位處理功能，是可編程控制器的最基本的功能之一。PLC設(shè)置有“與”、“或”、“非”等邏輯指令，利用這些指令，根據(jù)外部現(xiàn)場（開關(guān)、按扭或其他傳感器）的狀態(tài)，按照制定的邏輯進(jìn)行運(yùn)算處理后，將結(jié)果輸出到現(xiàn)場的被控對(duì)象（電磁閥、接觸器、繼電器、指示燈等）。因此PLC中一個(gè)邏輯位的狀態(tài)可以無限次地使用，邏輯關(guān)系的修改變更也十分方便。2.定時(shí)控制功能PLC中用戶提供使用的定時(shí)器，定時(shí)器的設(shè)定值（定時(shí)時(shí)間）可以在編程時(shí)設(shè)定，也可以在運(yùn)行過程中根據(jù)需要進(jìn)行修改，使用方便靈活。3.記數(shù)控制功能PLC為用戶提供了很多計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器到某一定值時(shí)（設(shè)定值），產(chǎn)生一個(gè)狀態(tài)信號(hào)，利用該信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)操作的記數(shù)控制。PLC將根據(jù)用戶用計(jì)數(shù)器指令指定的計(jì)數(shù)器對(duì)某個(gè)控制信號(hào)的狀態(tài)改變次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，以完成對(duì)某個(gè)工作過程的計(jì)數(shù)控制。4.步進(jìn)控制功能PLC為用戶提供了若干個(gè)狀態(tài)器，可以實(shí)現(xiàn)由時(shí)間、技術(shù)和其他指定邏輯信號(hào)為轉(zhuǎn)移條件的步進(jìn)控制，即在一道工序完成以后，在轉(zhuǎn)移條件滿足時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行下一道工序。5.數(shù)據(jù)處理功能大部分PLC都有數(shù)據(jù)處理功能，可實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、譯碼等操作。6.過程控制功能有些PLC具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能方便地對(duì)模擬量的控制調(diào)節(jié)。7.通信聯(lián)網(wǎng)功能有些PLC采用通信技術(shù)，可以多臺(tái)PLC之間的同位鏈接、PLC與計(jì)算機(jī)之間的通信等。8.監(jiān)控功能PLC設(shè)置了較強(qiáng)的監(jiān)控功能。操作人員利用編程器或監(jiān)視器可對(duì)PLC的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。利用編程器可以調(diào)整定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的設(shè)定值和當(dāng)前值，并根據(jù)需要改變PLC內(nèi)部邏輯信號(hào)的狀態(tài)及數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)內(nèi)容為調(diào)試和維護(hù)提供極大的方便。9.停電記憶功能PLC內(nèi)部的部分存儲(chǔ)器所使用的RAM設(shè)置了停電保持器件（如備用電池），以保證斷電后這部分存儲(chǔ)器中的信息不會(huì)丟失。10.故障診斷功能PLC可對(duì)系統(tǒng)組成、某些硬件狀態(tài)及指令的合法性等進(jìn)行自診斷，發(fā)現(xiàn)異常情況，發(fā)出報(bào)警并顯示錯(cuò)誤類型，如屬嚴(yán)重錯(cuò)誤則自動(dòng)終止運(yùn)行。二、PLC的特點(diǎn)PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，30年來，可編程控制器從無到有，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍，其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步，其領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備控制到勝任運(yùn)動(dòng)控制、過程控制、及集散控制等各種任務(wù)的跨越，今天的可編程控制器正在成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在世界各地發(fā)揮著越來越大的作用，主要特點(diǎn)有：可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，能適應(yīng)工廠環(huán)境（1）編程簡單、直觀，可邊學(xué)邊用（2）適應(yīng)性好，具有柔性（3）功能完善，接口多樣（4）易于操作，維護(hù)方便（5）體積小、功能強(qiáng)大、用途廣第五節(jié)PLC的分類PLC的種類很多，其實(shí)現(xiàn)的功能、內(nèi)存容量、控制規(guī)模、外型等方面均存在較大的差異。因此，PLC的分類并沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而是按結(jié)構(gòu)形式、控制規(guī)、實(shí)現(xiàn)的功能大致地分類。一、按結(jié)構(gòu)形式分類PLC按硬件的結(jié)構(gòu)形式可以分整體式和模塊式。1.整體式PLC整體式PLC的CPU、存儲(chǔ)器、I/O安裝在同一機(jī)體內(nèi)（如三菱的FX系列）。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價(jià)格低。適用于嵌入控制設(shè)備的內(nèi)部，常用于單機(jī)控制。2.模塊式PLC組合式PLC為總線結(jié)構(gòu)。其總線做成總線板，上面有若干個(gè)總線槽，每個(gè)總線槽上可安裝一個(gè)PLC模塊，不同的模塊實(shí)現(xiàn)不同的功能。配置靈活、組裝方便、擴(kuò)展容易。二、按I/O點(diǎn)數(shù)和功能分類I/O的點(diǎn)數(shù)是衡量PLC控制規(guī)模的重要參數(shù)。因此，按控制規(guī)?？煞譃樾⌒蚉LC、中型PLC和大型PLC.微型PLCI/O點(diǎn)數(shù)小于64點(diǎn)小型PLCI/O點(diǎn)數(shù)在64-256點(diǎn)之間。中型PLCI/O點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)—512點(diǎn)之間。大型PLCI/O點(diǎn)數(shù)在512—8192之間。超大型PLC大于8192點(diǎn)三、按控制實(shí)現(xiàn)的功能分類按照PLC所能實(shí)現(xiàn)的功能不同，可以把PLC大致地分為低檔PLC、中檔PLC和高檔PLC三類。第2章機(jī)械手的設(shè)計(jì)第一節(jié)機(jī)械手設(shè)計(jì)的目的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)是為了培養(yǎng)從事機(jī)械設(shè)計(jì)、制造行業(yè)的人才而開設(shè)的專業(yè)。而工業(yè)機(jī)械手課程設(shè)計(jì)不僅培養(yǎng)設(shè)計(jì)者對(duì)機(jī)械的認(rèn)識(shí)、運(yùn)用能力,而且-液壓、氣壓、電氣傳動(dòng)及單片機(jī)、PLC、可編程控制器等控制系統(tǒng)與基本理論知識(shí)。主要是通過培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力、擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和幫助學(xué)生培養(yǎng)綜合運(yùn)用能力，是課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充。第二節(jié)機(jī)械手設(shè)計(jì)的原理機(jī)械手的設(shè)計(jì)原理是以人的手為基礎(chǔ)，以機(jī)械拉來實(shí)現(xiàn)人的動(dòng)作，它的動(dòng)作由以下四部分來實(shí)現(xiàn)：自由度的旋轉(zhuǎn)、肩的前后動(dòng)作、肘的上下動(dòng)作、腕(手)的動(dòng)作。工業(yè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)是基于模組塊系統(tǒng)上的，模組塊系統(tǒng)適合于提高移動(dòng)的速度或特殊類型的工作。在設(shè)計(jì)上考慮維修的簡單性。維修的人員需要具備一定的資格，應(yīng)能處理一般的機(jī)械設(shè)備的問題或通常液壓件的安裝。該控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是可以給操作臂一個(gè)信號(hào)的動(dòng)力反饋系統(tǒng)。該工作臂類似一個(gè)伸縮儀。在方位、肩部和肘部上的三個(gè)軸直接控制位置，利用主臂控制速度。在機(jī)械手的操作柄有一個(gè)按鈕來控制工作頭（降低、翻轉(zhuǎn)、傾斜和抓住的裝置）?？刂葡到y(tǒng)的特性是可以使操縱器以一定的速度和精確性進(jìn)行工作。在工作過程中，當(dāng)工件過來后，將光擋住，此時(shí)相當(dāng)輸入一個(gè)信號(hào)系統(tǒng)，手開始抓。然后，機(jī)械手開始進(jìn)行上升，轉(zhuǎn)動(dòng)和下降運(yùn)動(dòng)。第三節(jié)機(jī)械手的用途可編程序邏輯控制器（ProgrammableLogicController，PLC）是一種適用性強(qiáng)的工業(yè)用控制器，廣泛應(yīng)用于各類工業(yè)生產(chǎn)線，移動(dòng)機(jī)械設(shè)備的控制等環(huán)境較惡劣的工業(yè)場合。其工作性能穩(wěn)定，可擴(kuò)展性強(qiáng)，應(yīng)用簡便。根據(jù)不同的模塊配置，可以進(jìn)行邏輯及算數(shù)運(yùn)算，對(duì)數(shù)字開關(guān)量、模擬量等進(jìn)行控制和采集，同時(shí)具有豐富的總線接口形式，可以利用公開的協(xié)議與不同設(shè)備構(gòu)成復(fù)雜的系統(tǒng)。在我們所研制的工業(yè)機(jī)械手中，各關(guān)節(jié)由比例閥或開關(guān)閥構(gòu)成開環(huán)液壓控制回路，實(shí)現(xiàn)比例調(diào)速或開關(guān)動(dòng)作，因此我們選用了施耐德系列PLC作為其控制器。

在一些環(huán)境復(fù)雜的應(yīng)用場合，尤其是對(duì)于移動(dòng)機(jī)械設(shè)備，控制系統(tǒng)的布線受到諸多限制，操作人員與控制系統(tǒng)的位置安排不方便。因此，具有高度靈活性的無線遙控操作系統(tǒng)的應(yīng)用得到了推廣。目前工業(yè)上應(yīng)用的無線遙控操作系統(tǒng)一般采用無線電數(shù)字傳輸方式。一些芯片廠商如Infineon、Micrel、RFMonolithics、Melexis、CML、ATMEL等也都推出了各種適應(yīng)于不同場合和要求的RF芯片。第3章機(jī)械手分選大小球設(shè)計(jì)第一節(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書——原始資料一、目的1.指導(dǎo)學(xué)生從做接線工作開始，最終基本能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)、組建、調(diào)試、維護(hù)一個(gè)典型的小型PLC應(yīng)用系統(tǒng)，為學(xué)生即將從事的專業(yè)工作奠定基礎(chǔ)。2.機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)是為了培養(yǎng)從事機(jī)械設(shè)計(jì)、制造行業(yè)的人才而開設(shè)的專業(yè)。而工業(yè)機(jī)械手課程設(shè)計(jì)不僅培養(yǎng)設(shè)計(jì)者對(duì)機(jī)械的認(rèn)識(shí)、運(yùn)用能力,而且也增進(jìn)了對(duì)機(jī)械工業(yè)發(fā)展的了解和認(rèn)知。工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)涉及：機(jī)械設(shè)計(jì)原理、液壓、氣壓、電氣傳動(dòng)及單片機(jī)、PLC、可編程控制器等控制系統(tǒng)與基本理論知識(shí)。提高學(xué)生對(duì)文獻(xiàn)資料的檢索和信息處理的能力。二、任務(wù)1.要求獨(dú)立完成用PLC對(duì)機(jī)械手大小球分選設(shè)備的控制。2.機(jī)械手大小球分選設(shè)備的控制要求如下：1）題意簡圖X1左限位X1左限位y2右行→y3左行←X2大球右限X3小球右限X4上限位X5下限位y0升↑y1降↓吸頭Y4大球小球(吸抵小球時(shí))X5動(dòng)作(吸抵大球時(shí))X5不動(dòng)作吸圖3.1控制系統(tǒng)圖2）主要工序要求如下：預(yù)備預(yù)備原點(diǎn)狀態(tài)降2sT0啟續(xù)吸起1sT1升X4上限右行X2大右限吸起1sT1升X4上限右行X3小右限降X5下限釋1sT2升X4上限左行X1左限X5呀大球X5哇小球T0T1T1T2圖3.2主要工序1.原點(diǎn)狀態(tài)=手臂位于左限位置處+右限位處+手爪釋放。2.要有手動(dòng)、回原點(diǎn)、多周等3種可選工作方式，多周為自動(dòng)方式。3.手臂回原點(diǎn)完成后，才能真正切換到自動(dòng)方式。第二節(jié)主接線圖圖3.3電氣主接線圖第三節(jié)PLC電氣元件明細(xì)表和I/O分配表表3.4PLC電氣元件明細(xì)表分分類功能PLC器件規(guī)格TWDLCAA24DRF本設(shè)計(jì)編程所需要的數(shù)量輸入繼電器I14點(diǎn)I0~I1314點(diǎn)I0~I13輸出繼電器Q10點(diǎn)Q0~Q98點(diǎn)Q0~Q7輔助繼電器M512點(diǎn)M0~M51118點(diǎn)M0~M14定時(shí)器T32個(gè)%TMO~%TM313個(gè)%TMO~%TM2表3.5I/O分配表輸入分配輸出分配I口功能Q口功能I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I0.8I0.9I0.10I0.11I1.0I1.1I1.2自動(dòng)模式運(yùn)行X1左限位開關(guān)X2大球右限位開關(guān)X3小球右限位開關(guān)X4上限位開關(guān)X5下限位開關(guān)急停回原點(diǎn)停手動(dòng)模式運(yùn)行手動(dòng)模式下降運(yùn)行控制手動(dòng)運(yùn)行吸合狀態(tài)手動(dòng)模式上升運(yùn)行控制手動(dòng)模式右行運(yùn)行控制手動(dòng)運(yùn)行放開控制手動(dòng)模式行左運(yùn)行控制Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)（下降）電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)（上升）電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)（右行）電動(dòng)機(jī)M2反轉(zhuǎn)（左行）電磁閥吸合（通電）自動(dòng)模式指示燈（綠色）手動(dòng)模式指示燈（黃色）輸入共14口輸出共7口第四節(jié)外部接線圖圖3.6外部接線圖第五節(jié)PLC工序圖圖3.7PLC工序圖完整程序指令表(*自動(dòng)運(yùn)行*)LD%I0.0OR%M13ANDN%M20ANDN%I0.6ST%M13(*下降2S*)LD%M13OR%M0OR(%M7AND%I0.1)ANDN%M1ANDN%I0.6ANDN%M20ANDN%M12ST%M0(*吸小球*)LD%M0AND%I0.5AND%TM0.QOR%M1ANDN%M2ANDN%I0.6ANDN%M20ST%M1(*上升*)LD%M1AND%TM1.QOR%M2ANDN%M3ANDN%I0.6ANDN%M20ST%M2(*右行*)LD%M2AND%I0.4OR%M3ANDN%M4ANDN%I0.6ANDN%M20ST%M3(*下降*)LD%M3AND%I0.3OR(%M11AND%I0.2)OR%M4ANDN%M5ANDN%I0.6ANDN%M20ST%M4(*放球*)LD%M4AND%I0.5OR%M5ANDN%M6ANDN%I0.6ANDN%M20ST%M5(*上升*)LD%M5AND%TM2.QOR%M6ANDN%M7ANDN%I0.6ANDN%M20ST%M6(*左行*)LD%M6AND%I0.4OR%M7ANDN%M0ANDN%I0.6ANDN%M20ST%M7(*吸大球*)LD%M0ANDN%I0.5ANDN%TM0.QOR%M9ANDN%M10ANDN%I0.6ANDN%M20ST%M9(*上升*)LD%M9AND%TM1.QOR%M10ANDN%M11ANDN%I0.6ANDN%M20ST%M10(*右行*)LD%M10AND%I0.4OR%M11ANDN%M4ANDN%I0.6ANDN%M20ST%M11(*回原點(diǎn)停*)LD%I0.7OR%M12ANDN %I0.6ANDN %M20ANDN%M13ST%M12(*手動(dòng)運(yùn)行*)LD%I0.8OR%M20ANDN%M13ANDN%I0.6ST%M20(*手動(dòng)下降*)LD%I0.9OR%M21ANDN%I0.5ANDN%M13ANDN%M23ST%M21(*手動(dòng)吸放*)LD%I0.10OR%M22ANDN%I1.1ANDN%M13ST%M23(*手動(dòng)上升*)LD%I0.11OR%M23ANDN%I0.4ANDN%M13ANDN%M21ST%M24(*手動(dòng)右行*)LD%I1.0OR%M24ANDN%I0.2ANDN%M13ANDN%M25ANDN%I0.3ST%M25(*手動(dòng)左行*)LD%I1.2OR%M25ANDN%I0.1ANDN%M13ANDN%M24ST%M25BLK%TM0LD%M0INEND_BLKBLK%TM1LD%M1OR%M9INEND_BLKBLK%TM2LD%M5INEND_BLK(*上升輸出*)LD%M2OR%M6OR%M10OR%M23ST%Q0.0(*下降輸出*)LD%M0OR%M4OR%M21ST%Q0.1(*右行輸出*)LD%M3OR%M11OR%M24ST%Q0.2(*左行輸出*)LD%M7OR%M25ANDN%I0.1ST%Q0.3(*吸放球輸出*)LD%M1OR%M9OR%M22OR(%Q0.4AND%M20)ANDN%M5ST%Q0.4(*自動(dòng)運(yùn)行指示*)LD%I0.0OR%Q0.5ANDN%I0.6ANDN%M13ST%Q0.5(*手動(dòng)運(yùn)行指示*)LD%M20OR%Q0.6ANDN%I0.6ANDN%M13ST%Q0.6第七節(jié)操作原理簡要說明機(jī)械手的工作有兩種模式，第一種是自動(dòng)模式，第二種是手動(dòng)模式。自動(dòng)模式與手動(dòng)模式由旋鈕開關(guān)控制也就是說機(jī)械手的工作可以在自動(dòng)模式或手動(dòng)模式下工作，（同一時(shí)間不存在兩種帶點(diǎn)狀態(tài)同時(shí)運(yùn)行），也可以存在第三個(gè)狀態(tài)，系統(tǒng)全部停止。1、自動(dòng)模式工作時(shí)把旋鈕開關(guān)撥到自動(dòng)狀態(tài)，自動(dòng)模式指示燈Q0.5亮(綠燈)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)運(yùn)行(下降)，在兩秒內(nèi)若下限位行程開關(guān)未動(dòng)作，則機(jī)械手抓到大球，電動(dòng)機(jī)M1停止，電磁閥通電吸住大球，1秒后電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)運(yùn)行（上升），碰到上限位開關(guān)X4動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)M1停止，電動(dòng)機(jī)M2開始正轉(zhuǎn)運(yùn)行（右行）,碰到大球右限位開關(guān)X2動(dòng)作閉合，電動(dòng)機(jī)M2停止運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)通電運(yùn)行（下降），碰到下限位開關(guān)X5時(shí)，X5閉合，斷開電動(dòng)機(jī)M1和電磁閥，則機(jī)械手釋放大球，一秒后，電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)通電（上升），碰到上限位開關(guān)X4動(dòng)作，斷開電動(dòng)機(jī)M1，接通電動(dòng)機(jī)M2反轉(zhuǎn)運(yùn)行（左行），碰到左限位開關(guān)X1，電動(dòng)機(jī)M2停止，運(yùn)行開始循環(huán)上次動(dòng)作狀態(tài)。若自動(dòng)模式剛開始運(yùn)行時(shí)，動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)運(yùn)行(下降)，在2秒內(nèi)下限位行程開關(guān)動(dòng)作，則機(jī)械手抓到小球，電動(dòng)機(jī)M1停止，電磁閥通電吸住小球，1秒后電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)運(yùn)行（上升），碰到上限位開關(guān)X4動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)M1停止，電動(dòng)機(jī)M2開始正轉(zhuǎn)運(yùn)行（右行）,碰到小球右限位開關(guān)X3動(dòng)作閉合，電動(dòng)機(jī)M2停止運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)運(yùn)行（下降），碰到下限位開關(guān)X5時(shí)，X5閉合，斷開電動(dòng)機(jī)M1和電磁閥，則機(jī)械手釋放小球，1秒后，電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)運(yùn)行（上升），碰到上限位開關(guān)X4動(dòng)作，斷開電動(dòng)機(jī)M1，接通電動(dòng)機(jī)M2反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)行（左行），碰到左限位開關(guān)X1，電動(dòng)機(jī)M2停止，開始循環(huán)上次動(dòng)作狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)M2正反轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)分別由指示燈綠色、紅色指示；電動(dòng)機(jī)M1正反轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，分別由指示燈綠色，紅色指示，電磁閥通電由指示燈黃色指示。若自動(dòng)模式狀態(tài)運(yùn)行需要停止時(shí)，按下停止按鈕I0.7，則機(jī)械手會(huì)運(yùn)行到初始狀態(tài)時(shí)停止（初始狀態(tài)是左限位開關(guān)和上限位開關(guān)同時(shí)閉合）。2、即停若自動(dòng)模式狀態(tài)運(yùn)行和手動(dòng)運(yùn)行模式需要停止時(shí)，按下停止按鈕I0.6，則機(jī)械手會(huì)停止運(yùn)行到初始狀態(tài)時(shí)（初始狀態(tài)是左限位開關(guān)和上限位開關(guān)同時(shí)閉合）。3、手動(dòng)模式要運(yùn)行手動(dòng)模式時(shí)，先把旋鈕開關(guān)撥到手動(dòng)模式，此時(shí)指示燈Q0.6亮。由于考慮到機(jī)械手運(yùn)行時(shí)間不長，固采用點(diǎn)動(dòng)控制，在手動(dòng)模式下，按起動(dòng)按鈕I0.9,電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)運(yùn)行（下降），觀看機(jī)械手的位置而釋放按鈕；若按起動(dòng)按鈕I0.10,則電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)運(yùn)行（上升）；若按起動(dòng)按鈕I0.12，則電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)運(yùn)行（右行）；若按起動(dòng)按鈕I0.11則電動(dòng)機(jī)M2反轉(zhuǎn)運(yùn)行（左行）；若按起動(dòng)按鈕I0.12。4、在實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行模擬調(diào)試所需的補(bǔ)充材料由于受到實(shí)驗(yàn)室器件的限制，實(shí)驗(yàn)?zāi)M時(shí)只能運(yùn)行自動(dòng)模式的模擬而不能運(yùn)行手動(dòng)模式的模擬。在模擬時(shí)可通過自動(dòng)模式操作流程而進(jìn)行模擬驗(yàn)證。其中限位開關(guān)由點(diǎn)動(dòng)按鈕模擬，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行由指示燈指示。第八節(jié)電氣元件明細(xì)表表3.4電氣元件明細(xì)表代號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量備注KM交流接觸器CJ10-10主觸頭額定電流10A輔助觸頭額定電流5A吸引線圈電壓220V4SQ行程開關(guān)LX19-131額定電壓（交流）380V額定電流5A4QS膠蓋瓷底刀開關(guān)HK1-30/3極數(shù)3額定電壓380V額定電流30A最大分?jǐn)嚯娏?000A1FU螺旋式熔斷器RL1-100額定電壓380V熔斷器額定電流100A熔體額定電流60A額定分?jǐn)嗄芰?0KA2FR熱繼電器JR20-16額定電流16A整定電流調(diào)節(jié)范圍3.6-182SB控制按鈕（緊急）LA18-22JUi=500VIth=5A1紅色SB控制按鈕LA18Ui=380VIth=5A8紅色、綠色、黃色、黑色HL指示燈ND1-25/21交流電壓220V8紅色、綠色、黃色YA電磁鐵SYJ3000-5000-7000系列額定電壓220V1M三相交流異步電動(dòng)機(jī)Y112M-2UN=380VIN=8.4ARn=2890(r/min)2具有正反轉(zhuǎn)TWido施耐德TWDLCAA24DRF額定電壓220V額定輸出直流電壓24V1X端子排若干個(gè)導(dǎo)線BLV-380-1.5若干米黃色、綠色、紅色、黑色第四章總結(jié)第一節(jié)結(jié)束語

總結(jié)這五周來，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐。我學(xué)會(huì)了PLC的基本編程方法，對(duì)PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對(duì)理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對(duì)知道的撐握都是思想上的，對(duì)一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來的程序與到PLC中的時(shí)候，問題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能夠解決一個(gè)個(gè)在調(diào)試中出現(xiàn)的問題，我們對(duì)PLC的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。經(jīng)過五個(gè)星期的努力我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了，但是現(xiàn)在回想起來做畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，頗有心得。其中有苦有甜，艱辛同時(shí)又充滿樂趣，不過樂趣盡在其中!通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，沒有了剛開始覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，而是發(fā)現(xiàn)了畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)械手大小球分選設(shè)備控制系統(tǒng)，自行設(shè)計(jì)這對(duì)我將來踏上工作崗位是非常有幫助的。此次設(shè)計(jì)以分組的方式進(jìn)行，每組有一個(gè)題目。由于平時(shí)大家都是學(xué)理論，沒有過實(shí)際開發(fā)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，拿到的時(shí)候都不知道怎么做。但通過各方面的查資料并學(xué)習(xí)。我們基本學(xué)會(huì)了PLC設(shè)計(jì)的步聚和基本方法。分組工作的方式給了我與同學(xué)合作的機(jī)會(huì)，提高了與人合作的意識(shí)與能力。

通過合作，我們的合作意識(shí)得到加強(qiáng)。合作能力得到提高。上大學(xué)后，很多同學(xué)都沒有過深入的交流，在設(shè)計(jì)的過程中，我們用了分工與合作的方式，每個(gè)人互責(zé)一定的部分，同時(shí)在一定的階段共同討論，以解決分工中個(gè)人不能解決的問題，在交流中大家積極發(fā)言，和提出意見，同時(shí)我們還向別的同學(xué)請(qǐng)教。在此過程中，每個(gè)人都想自己的方案得到實(shí)現(xiàn)，積極向同學(xué)說明自己的想法。能夠比較選出最好的方案。在這過程也提高了我們的表過能力。第一周，我先找相關(guān)資料和理清頭緒設(shè)定計(jì)劃，然后按計(jì)劃先編程序，在設(shè)計(jì)中，由于基礎(chǔ)知識(shí)不牢固，我遇到重重困難。一周下來我的程序雖然有些進(jìn)展，但還是不完整。當(dāng)準(zhǔn)備要調(diào)試時(shí)卻接到通知：要去公司上班了。就這樣只能把設(shè)計(jì)帶到公司處繼續(xù)努力。第二周，由于上班較沒時(shí)間，只能盡量抽出晚上休息的一個(gè)半小時(shí)來做畢業(yè)設(shè)計(jì)。但是所帶資料不充足無法查閱，遇到問題無從解答。一些電器元件的選擇不全面，最后想到一個(gè)辦法通過手機(jī)跟同學(xué)上QQ來解答設(shè)計(jì)中的疑問。雖然有點(diǎn)麻煩但是為了設(shè)計(jì)的進(jìn)度不得不努力。第三周，我把會(huì)做的先做好，如主接線圖、外部接線圖、工序圖等，還做了簡單操作說明，一些操作步驟。設(shè)計(jì)差不多就完成了一小部分。第四周，由于回到學(xué)校，資料齊全，進(jìn)度自然加快了。不懂的可以上網(wǎng)查或查書，再者還可以問同學(xué)。都說集體的力量是無限的，的確每個(gè)人都有各自的想法與見解，我可以從中學(xué)到各種方法與技巧，然后選擇最好的。在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試時(shí)，本來很自信的覺得這程序一定沒問題，但往往很肯定的事卻是錯(cuò)