自动装配生产线上机械手PLC控制系统的设计_机械制造-工业自动化.pdf

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1、.专业 .第 1 章 绪论 1.1 本课题在国外研究现状 1.1.1 国研究综述 在我国，汽车工业仍然是工业机械手主要的使用领域。但我国在工业机械手生产企业中，年产销量在 100 台以上、产值过 5000 万元的规模企业非常少，国外大型公司年产量都达 5000 到 10000 台，销售额为数十亿美元。目前国机械手的保有量在 4000 台左右，井将以每年 8001000 台左右的速度快速增长。工业机械手应用前景极为广阔。虽然目前国生产工业机械手的企业并不多，很多产品的生产技术还主要依靠进口，高科技的技术主要还掌握在国际龙头厂商手里。国机械手厂家主要还是受到控制系统的困扰,没有比较成熟稳定的伺服系

2、统,所以不能生产高端机器。我国本土企业生产的机械手产品还主要流通在中低端市场，因此决定了很多本土生产企业在争夺市场时主要还是采取价格战。随着技术的进步，日臻成熟，会有更多的厂商加入此行业。我国国家“863机械手技术主题自成立以来一直重视机械手技术在产业中的推广和应用和推进机械手技术以提升传统产业，利用机械手技术发展高新产业。目前，政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额，井提供优惠措施鼓励更多企业使用机械手及技术以提升技术水平。国越来越多的企业在生产中采用了工业机械手，各种机械手生产厂家的销售量都有大幅度的提高。1.1.2 国外研究综述 目前世界高端工业机械手均有高精化，高速化

3、，多轴化，轻量化的发展趋势。.专业 .定位精度可以满足微米及亚微米级要求，运行速度可以达到 3M/S，量产产品达到 6 轴，负载 2KG 的产品系统总重已突破 100KG。现代式工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。采用全自动化机械手进行装配更是目前研究的重点，国外已研究采用摄像机和力传感装置和微型计算机连在一起，能确定零件的方位达到镶装的目的。但在 机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。因此，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。工业机械手主要用于机床加工、铸造、热处理等方面，动作灵活多样，适用

4、于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。1.2 本课题的研究目的和意义 随着社会的发展和工业技术水平的不断进步，机械手在生产中得到广泛应用，促进了工业生产的自动化。自动生产线是由工件传送系统和控制系统，将一组自动机床和辅助设备按照工艺顺序联结起来，自动完成产品全部或部分制造过程的生产系统，简称自动线。机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一，其中的工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，它能部分地代替人工操作；能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸和装配从而大大改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快

5、实现工业生产机械化和自动化的步伐。PLC（可编程逻辑控制器），它采用一类可编程的存储器，用于其部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入手生产企业中年产销量在台以上产值过万元的规模企业非常少国外大型公司年产量都达到台销售额为数十亿美元目前国机械手的保有量在台左右井将以每年台左右的速度快速增长工业机械手应用前景极为广阔虽然目前国生产工业机家主要还是受到控制系统的困扰没有比较成稳定的伺服系统所以不能生产高端机器我国本土企业生产的机械手产品还主要流通在中低端市场因此决定了很多本土生产企业在争夺市场时主要还是采取价格战随着技术的进步日臻成会有械手技

6、术以提升传统产业利用机械手技术发展高新产业目前政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额井提供优惠措施鼓励更多企业使用机械手及技术以提升技术水平国越来越多的企业在生产中采用了工业机械.专业 ./输出控制各种类型的机械或生产过程。理论上，本课题是对于大入学里面学到的课程，例如可编程控制器、机械设计基础、控制电器及应用等课程的加强巩固。实践上，本课题将 PLC 应用于机械手的控制电路中，具有很强的 PLC 系统设计上意义。1.3 本课题的主要研究容 本课题的最终目的是利用可编程控制器作为载体设计一套程序驱动机械手进行预订动作，在装配生产线上实现自动抓取、搬运等操作。其中包含了根据调研

7、提出工艺要求。根据装配线机械手的执行结构和驱动部分，构思控制部分的整体方案，提出控制系统的运动方式。根据工艺结构和机械结构设计出控制系统的硬件结构，包括功能的设计、电机和PLC 的选型、PLC 硬件电路的设计等。设计控制系统的软件部分，包括 I/O 分配表和梯形图。第 2 章 机械手的工艺设计及其流程 2.1 工艺设计 此次 PLC 控制机械手系统从硬件和软件设计两方面进行了设计，主要表现在：（1）硬件方面 采用液压缸来驱动机械手，其结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，手生产企业中年产销量在台以上产值过万元的规模企业非常少国外大型公司年产量都达到台销售额为数十亿美元目前国机械手的保有量在

8、台左右井将以每年台左右的速度快速增长工业机械手应用前景极为广阔虽然目前国生产工业机家主要还是受到控制系统的困扰没有比较成稳定的伺服系统所以不能生产高端机器我国本土企业生产的机械手产品还主要流通在中低端市场因此决定了很多本土生产企业在争夺市场时主要还是采取价格战随着技术的进步日臻成会有械手技术以提升传统产业利用机械手技术发展高新产业目前政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额井提供优惠措施鼓励更多企业使用机械手及技术以提升技术水平国越来越多的企业在生产中采用了工业机械.专业 .可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳。采用传感器来提高机械手装配成功的概率，提高系统的精度，在自动

9、生产线上有货物时执行动作，而无货物是停止运行。（2）软件方面 采用 PLC 有许多优点如可以通过改变控制程序就可轻易改变逻辑或增加功能，这样可以更好的适应不同特性的自动生产线，而 PLC 的电脑软件易学易懂，具有很高的柔性，而且其设备容易操作，便于维护。（3）系统的工作原理 本此设计主要研究 PLC 控制机械手执行特定运动环节。物体由传送带送至机械手执行围后，传感器接收信号，经数据处理后送至控制单元，PLC 开始控制机械手进行抓取等特定运动。其中控制单元由PLC 等硬件组成。PLC 作为控制系统的核心，完成各种数据的交换和处理。电机运转控制机械手相关速度。2.2 工艺流程 机械手最终目的是将传

10、送带 A 上的工件抓起来送到 B 传送带上，而其中传送带 B 保持连续传送，但传送带 A 并不是连续的，而是当其要传送一个工件时，机械手抓取之前是停止运动的，当机械手拿走工件后才会传送下一个工件。机械手要完成一个工作过程要经过上升下降，左旋右旋，抓紧放松，其中抓紧、放松工序会停顿一定的时间。机械手实物图如下所示 手生产企业中年产销量在台以上产值过万元的规模企业非常少国外大型公司年产量都达到台销售额为数十亿美元目前国机械手的保有量在台左右井将以每年台左右的速度快速增长工业机械手应用前景极为广阔虽然目前国生产工业机家主要还是受到控制系统的困扰没有比较成稳定的伺服系统所以不能生产高端机器我国本土企业

11、生产的机械手产品还主要流通在中低端市场因此决定了很多本土生产企业在争夺市场时主要还是采取价格战随着技术的进步日臻成会有械手技术以提升传统产业利用机械手技术发展高新产业目前政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额井提供优惠措施鼓励更多企业使用机械手及技术以提升技术水平国越来越多的企业在生产中采用了工业机械.专业 .手生产企业中年产销量在台以上产值过万元的规模企业非常少国外大型公司年产量都达到台销售额为数十亿美元目前国机械手的保有量在台左右井将以每年台左右的速度快速增长工业机械手应用前景极为广阔虽然目前国生产工业机家主要还是受到控制系统的困扰没有比较成稳定的伺服系统所以不能生产高端

12、机器我国本土企业生产的机械手产品还主要流通在中低端市场因此决定了很多本土生产企业在争夺市场时主要还是采取价格战随着技术的进步日臻成会有械手技术以提升传统产业利用机械手技术发展高新产业目前政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额井提供优惠措施鼓励更多企业使用机械手及技术以提升技术水平国越来越多的企业在生产中采用了工业机械.专业 .其具体运动描述为当开始工作时，机械手对抓手进行整体下降运动，达到下降极限，机械手开始抓物体，此时延时 3 秒，时间到机械手抓取到工件保持上升，达到上升极限，机械手开始向左移，达到左极限，机械手开始下降，达到下降极限，机械手开始放物体，延时 3 秒，时间到

13、机械手放开工件保持上升,达到上升极限，机械手开始向右移，达到右极限完成一个工作周期，重复运行。若发生紧急事故、停电等情况后，可以在系统启动时可继续完成突然停止时的任务，这样工作可以继续，也可完成单周期，又能手动运行，具体系统工艺流程如下：手生产企业中年产销量在台以上产值过万元的规模企业非常少国外大型公司年产量都达到台销售额为数十亿美元目前国机械手的保有量在台左右井将以每年台左右的速度快速增长工业机械手应用前景极为广阔虽然目前国生产工业机家主要还是受到控制系统的困扰没有比较成稳定的伺服系统所以不能生产高端机器我国本土企业生产的机械手产品还主要流通在中低端市场因此决定了很多本土生产企业在争夺市场时

14、主要还是采取价格战随着技术的进步日臻成会有械手技术以提升传统产业利用机械手技术发展高新产业目前政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额井提供优惠措施鼓励更多企业使用机械手及技术以提升技术水平国越来越多的企业在生产中采用了工业机械.专业 .根据以上工艺设计和工艺流程的相关容作出本次课题的系统总体框架图如下所示：计算机 按钮输入端（4 个按钮）可编程控制器 机械手夹紧或松开 自动输入端（7 个限位开关）PLC 液压缸 机械手上升或下降 FX2N-48MR 机械手左旋或右旋 手动输入端（6 个按钮）第 3 章 机械手系统元器件的选型 3.1 PLC 的选型 3.1.1 PLC 的选择

15、 手生产企业中年产销量在台以上产值过万元的规模企业非常少国外大型公司年产量都达到台销售额为数十亿美元目前国机械手的保有量在台左右井将以每年台左右的速度快速增长工业机械手应用前景极为广阔虽然目前国生产工业机家主要还是受到控制系统的困扰没有比较成稳定的伺服系统所以不能生产高端机器我国本土企业生产的机械手产品还主要流通在中低端市场因此决定了很多本土生产企业在争夺市场时主要还是采取价格战随着技术的进步日臻成会有械手技术以提升传统产业利用机械手技术发展高新产业目前政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额井提供优惠措施鼓励更多企业使用机械手及技术以提升技术水平国越来越多的企业在生产中采用了

16、工业机械.专业 .本系统中，PLC 是整个控制单元的核心部分，通过上级的输出信号经处理后以通信的形式向下级变频器发送指令，同时协调完成系统的其它控制。I/O 点数是衡量 PLC 规模大小的重要指标。根据被控对象的输入信号与输出信号的总点数，选择相应规模的 PLC 可编程控制器并留有 10%15%的 I/O 裕量。估算出被控对象上 I/O 分配点数后，就可选择点数相当的可编程控制器。本控制系统有 17 个输入量，分别为：输入量 备注 机械手的启动(连续）按钮 1 个 负责机械手的启动 机械手的停止按钮 1 个 负责机械手的停止 机械手单周期启动按钮 1 个 负责机械手进行一个周期运动 机械手手动

17、启动按钮 1 个 负责机械手进行单步骤运动 上升启动按钮 1 个 A 负责机械手进行上升运动 下降启动按钮 1 个 B 负责机械手进行下降运动 夹紧启动按钮 1 个 C 负责机械手进行夹紧运动 松开启动按钮 1 个 D 负责机械手进行松开运动 左旋启动按钮 1 个 E 负责机械手进行左旋运动 右旋启动按钮 1 个 F 负责机械手进行右旋运动 物品检测开关 1 个 负责检测自动生产线上是否有物品 手生产企业中年产销量在台以上产值过万元的规模企业非常少国外大型公司年产量都达到台销售额为数十亿美元目前国机械手的保有量在台左右井将以每年台左右的速度快速增长工业机械手应用前景极为广阔虽然目前国生产工业机

18、家主要还是受到控制系统的困扰没有比较成稳定的伺服系统所以不能生产高端机器我国本土企业生产的机械手产品还主要流通在中低端市场因此决定了很多本土生产企业在争夺市场时主要还是采取价格战随着技术的进步日臻成会有械手技术以提升传统产业利用机械手技术发展高新产业目前政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额井提供优惠措施鼓励更多企业使用机械手及技术以提升技术水平国越来越多的企业在生产中采用了工业机械.专业 .夹紧限位开关 1 个 负责机械手是否夹紧物品的检测 松开限位开关 1 个 负责机械手是否松开物品的检测 下降限位开关 1 个 负责检测机械手到达最低位置 上升限位开关 1 个 负责检测机

19、械手到达最高位置 右旋限位开关 1 个 负责检测机械手是否右旋转到极限 左旋限位开关 1 个 负责检测机械手是否左旋转到极限（注：1.限位开关在实际机械手中为光电开关 2.只有当旋钮开关打到单步骤档上，A.B.C.D.E.F 才起作用。）本控制系统由 6 个输出量，分别为：输出量 备注 机械手夹紧拉伸液压缸 1 个 负责启动机械手夹紧物品 机械手松开收缩液压缸 1 个 负责启动机械手松开物品 机械手下降收缩液压缸 1 个 负责启动机械手的下降 机械手上升拉伸液压缸 1 个 负责启动机械手的上升 机械手右旋收缩液压缸 1 个 负责启动机械手的右旋 机械手左旋拉伸液压缸 1 个 负责启动机械手的左

20、旋 手生产企业中年产销量在台以上产值过万元的规模企业非常少国外大型公司年产量都达到台销售额为数十亿美元目前国机械手的保有量在台左右井将以每年台左右的速度快速增长工业机械手应用前景极为广阔虽然目前国生产工业机家主要还是受到控制系统的困扰没有比较成稳定的伺服系统所以不能生产高端机器我国本土企业生产的机械手产品还主要流通在中低端市场因此决定了很多本土生产企业在争夺市场时主要还是采取价格战随着技术的进步日臻成会有械手技术以提升传统产业利用机械手技术发展高新产业目前政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额井提供优惠措施鼓励更多企业使用机械手及技术以提升技术水平国越来越多的企业在生产中采用

21、了工业机械.专业 .本系统 PLC 接收一路传感器信号，另输出一路用于控制机械手的信号。所以在本系统中其所需的 I/O 点数不是很多，因此选择小型机即可。综上所述，本次设计选择由三菱公司生产的 FX2N 系列型号 FX2N-48MR 的可编程控制作为机械手的控制器 3.1.2 FX2N-48MR 系列 PLC 的主要参数 工作电源：24VDC 输入点数：24 输出点数：24 输入信号类型：直流或开关量 输入电流：24VDC 5mA 模拟输入：-10V10V（-20mA+20mA）输出晶体管允许电流 0.3A/点（1.2A/COM）输出电压规格：30VDC 最大负载：9W 输出反应时间：Off

22、On 20 s On Off 30 s 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 手生产企业中年产销量在台以上产值过万元的规模企业非常少国外大型公司年产量都达到台销售额为数十亿美元目前国机械手的保有量在台左右井将以每年台左右的速度快速增长工业机械手应用前景极为广阔虽然目前国生产工业机家主要还是受到控制系统的困扰没有比较成稳定的伺服系统所以不能生产高端机器我国本土企业生产的机械手产品还主要流通在中低端市场因此决定了很多本土生产企业在争夺市场时主要还是采取价格战随着技术的进步日臻成会有械手技术以提升传统产业利用机械手技术发展高新产业目前政府正在使用各

23、种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额井提供优惠措施鼓励更多企业使用机械手及技术以提升技术水平国越来越多的企业在生产中采用了工业机械.专业 .基本顺序指令：32 个（含步进梯形指令）应用指令：100 种 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（M000 M511+M768 M999）停电保持用 256 点（M512 M767）特殊用 280 点（M1000 M1279）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：一般用

24、 112 点（C000 C111，16 位计数器）停电保持用 16 点（C112 C127，16 位计数器）高速用 13 点 1 相 5kHz，2 相 2kHz（C235 C254，全部为停电保持 32 位计数器）数据寄存器：一般用 408 点（D000 D407）停电保持用 192 点（D408 D599）特殊用 144 点（D1000 D1143）指针/中断：P64 点；I4点（P0P63/I001、I101、I201、I301）手生产企业中年产销量在台以上产值过万元的规模企业非常少国外大型公司年产量都达到台销售额为数十亿美元目前国机械手的保有量在台左右井将以每年台左右的速度快速增长工业机

25、械手应用前景极为广阔虽然目前国生产工业机家主要还是受到控制系统的困扰没有比较成稳定的伺服系统所以不能生产高端机器我国本土企业生产的机械手产品还主要流通在中低端市场因此决定了很多本土生产企业在争夺市场时主要还是采取价格战随着技术的进步日臻成会有械手技术以提升传统产业利用机械手技术发展高新产业目前政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额井提供优惠措施鼓励更多企业使用机械手及技术以提升技术水平国越来越多的企业在生产中采用了工业机械.专业 .串联通信口：程序写入/读出通讯口：RS232 一般功能通讯口：RS485 主机电源 220V AC FX2N-48MR 可编程控制器实物图 3.2

26、 电机的选型 考虑本次课题的工业生产情况可采用 Y2 系列三相异步电动机。此三相异步电动机具有结构新颖、造型美观、噪音低、振动小、绝缘等级高等特点，产品现已达到九十年代国际先进水平，是 Y系列电机的更新产品。外壳防护等级 IP54，它具有良好的起动性能和运行性能，结构简单，工作可靠，维修方便等特点，采用 E级或 B 级绝缘，外壳防护等级为 IP44，冷却方式为 ICO141。对于 Y2 型号有如下常见种类，它们之间数据参数见下所示：手生产企业中年产销量在台以上产值过万元的规模企业非常少国外大型公司年产量都达到台销售额为数十亿美元目前国机械手的保有量在台左右井将以每年台左右的速度快速增长工业机械

27、手应用前景极为广阔虽然目前国生产工业机家主要还是受到控制系统的困扰没有比较成稳定的伺服系统所以不能生产高端机器我国本土企业生产的机械手产品还主要流通在中低端市场因此决定了很多本土生产企业在争夺市场时主要还是采取价格战随着技术的进步日臻成会有械手技术以提升传统产业利用机械手技术发展高新产业目前政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额井提供优惠措施鼓励更多企业使用机械手及技术以提升技术水平国越来越多的企业在生产中采用了工业机械.专业 .型 号 额定功率 电流(安培)转速(转分）效率()功率 因数 最大转矩 堵转转矩 堵转电流 噪声 限值 振动 限值 重量（千克）千瓦 马力 额定转矩

28、 额定转矩 额定电流 Y263M1 2 O.18 O.25 O.53 2720 65.0 0.80 2.2 2.2 5.5 61 1.8 9 Y263M2 2 O.25 O.33 O.69 2720 68.0 O.81 2.2 2.2 5.5 61 1.8 1O Y271M1 2 O.37 O.50 O.99 2740 70.O O.81 2.2 2.2 6.1 64 1.8 14 Y271M2 2 O.55 0.75 1.40 2740 73.O O.82 2.3 2.2 6.1 64 1.8 15 Y280M1 2 O.75 1.O 1.83 2840 75.O O.83 2.3 2.2

29、6.1 67 1.8 18 Y280M2 2 1.1 1.5 2.58 2840 77.O O.84 2.3 2.2 7.O 67 1.8 19 本次课题中电机承载整个机械手的所有负载，需要功率较大，而机械手主要用于生产线夹持较轻便物体，所需功率又较小，而为了在实验过程中提高其准确性和稳定性以及安全性，电动机的转速较小为好。综合考虑采用 Y2 系列 Y2-63M2-2三相异步电动机可满足需要。此型号电动机的功率要求可达到所需并且转速不是特别的快速，是一个较好的选择。Y2 系列电机实物图 手生产企业中年产销量在台以上产值过万元的规模企业非常少国外大型公司年产量都达到台销售额为数十亿美元目前国机械

30、手的保有量在台左右井将以每年台左右的速度快速增长工业机械手应用前景极为广阔虽然目前国生产工业机家主要还是受到控制系统的困扰没有比较成稳定的伺服系统所以不能生产高端机器我国本土企业生产的机械手产品还主要流通在中低端市场因此决定了很多本土生产企业在争夺市场时主要还是采取价格战随着技术的进步日臻成会有械手技术以提升传统产业利用机械手技术发展高新产业目前政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额井提供优惠措施鼓励更多企业使用机械手及技术以提升技术水平国越来越多的企业在生产中采用了工业机械.专业 .3.3 传感器的选型 根据本系统，传感器是数据采集单元的核心。其性能直接影响到系统整体的精度

31、。在选择传感器时，测量精度是传感器最为重要的一个性能指标，同时也要综合考虑最大量程、稳定性和工作环境等因素，它关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器精度的精度越高，测量越准，但价格也越昂贵，因此所选传感器的精度只要满足整个测量系统的要求就可以。传感器量程的选择可依系统要求等因素综合考虑来确定，一般应使传感器工作在 30到 70量程，以保证传感器的使用安全和寿命。在本系统中它需要对机械手运动情况和自动生产线上物体进行检测，故采用光电传感器最为合适。综上所述，根据国家标准 GB/T7551 2008 中对光电传感器各项指标的详细规定，选择选择普邦传感器生产的型号为 EDAB-2DP 的光

32、电传感器。其检出方式为透过型，检测距离为 5m，检出物体不透明物体幅 16mm以上，指向角3-20，应答时间 7ms 以下输出电流 200mA以下。其相关参数较本次课题的所需要求如检测距离 5m 等正为合适，符合本课题中机械手系统的实际环境，是一个很好的选择。手生产企业中年产销量在台以上产值过万元的规模企业非常少国外大型公司年产量都达到台销售额为数十亿美元目前国机械手的保有量在台左右井将以每年台左右的速度快速增长工业机械手应用前景极为广阔虽然目前国生产工业机家主要还是受到控制系统的困扰没有比较成稳定的伺服系统所以不能生产高端机器我国本土企业生产的机械手产品还主要流通在中低端市场因此决定了很多本

33、土生产企业在争夺市场时主要还是采取价格战随着技术的进步日臻成会有械手技术以提升传统产业利用机械手技术发展高新产业目前政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额井提供优惠措施鼓励更多企业使用机械手及技术以提升技术水平国越来越多的企业在生产中采用了工业机械.专业 .EDAB-2DP 光电传感器实物图 3.4 液压缸的选型 液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。在各种机械的液压系统中得到广泛应用。在本系统过电机驱动液压缸使机械手进行运动是一种比较好的选择，它具有结构简单、工作可靠的特点，用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平

34、稳。结合本系统的实际情况可以选择永久电机设备的 RD-系列精密生产用液压缸，该液压缸设计成经久耐用型，是在自动生产线生产应用的比较好的选择，具有防尘环能够减少污染，延长液压缸使用寿命，双作用操作在两个方向产生力，提供各种多样性能等特点。RD 系列液压缸的型号和其参数如下所示：RD-41精密生产用液压缸 液压缸最大承载能力（kN）（进程/回程）：35/16行程（mm）：29 RD-46精密生产用液压缸 液压缸最大承载能力（kN）（进程/回程）：35/16行程（mm）：156 RD-91精密生产用液压缸 液压缸最大承载能力（kN）（进程/回程）：80/44行程（mm）：29 RD-96精密生产用液

35、压缸 液压缸最大承载能力（kN）（进程/回程）：80/44，行程（mm）：156 RD-910 精密生产用液压缸 液压缸最大承载能力（kN）（进程/回程）：80/44行程（mm）：257 手生产企业中年产销量在台以上产值过万元的规模企业非常少国外大型公司年产量都达到台销售额为数十亿美元目前国机械手的保有量在台左右井将以每年台左右的速度快速增长工业机械手应用前景极为广阔虽然目前国生产工业机家主要还是受到控制系统的困扰没有比较成稳定的伺服系统所以不能生产高端机器我国本土企业生产的机械手产品还主要流通在中低端市场因此决定了很多本土生产企业在争夺市场时主要还是采取价格战随着技术的进步日臻成会有械手技术

36、以提升传统产业利用机械手技术发展高新产业目前政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额井提供优惠措施鼓励更多企业使用机械手及技术以提升技术水平国越来越多的企业在生产中采用了工业机械.专业 .RD-166 精密生产用液压缸 液压缸最大承载能力（kN）（进程/回程）：142/77，行程（mm）：159 RD-1610 精密生产用液压缸 液压缸最大承载能力（kN）（进程/回程）：142/77，行程（mm）：260 RD-2510 精密生产用液压缸 液压缸最大承载能力（kN）（进程/回程）：222/98，行程（mm）：260 RD-43精密生产用液压缸 液压缸最大承载能力（kN）（进程/

37、回程）：35/16 行程（mm）：80 RD-93精密生产用液压缸 液压缸最大承载能力（kN）（进程/回程）：80/44 行程（mm）：80 本次课题研究中电机带动液压缸使机械手进行相关运动，液压缸承载着整个运动的相关得力，所以其最大承载能力要尽可能得大，而机械手的运动围也比较大，所以要求液压缸行程也要大些才行。综上所述，结合本课题的实际要求选择型号为 RD-1610 是一个比较好的选择。RD 系列液压缸实物图 第 4 章 机械手硬件系统的设计 4.1 PLC 的地址分配 手生产企业中年产销量在台以上产值过万元的规模企业非常少国外大型公司年产量都达到台销售额为数十亿美元目前国机械手的保有量在台

38、左右井将以每年台左右的速度快速增长工业机械手应用前景极为广阔虽然目前国生产工业机家主要还是受到控制系统的困扰没有比较成稳定的伺服系统所以不能生产高端机器我国本土企业生产的机械手产品还主要流通在中低端市场因此决定了很多本土生产企业在争夺市场时主要还是采取价格战随着技术的进步日臻成会有械手技术以提升传统产业利用机械手技术发展高新产业目前政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额井提供优惠措施鼓励更多企业使用机械手及技术以提升技术水平国越来越多的企业在生产中采用了工业机械.专业 .根据机械手的输入信号 16 个，输出信号 6 个，建立 I/O 地址分配表。控制按钮输入分配表 控制元件

39、符号 输入点 连续启动按钮 SB1 X000 单周期启动按钮 SB2 X009 手动启动按钮 SB3 X010 停止按钮 SB4 X008 自动输入分配表 控制元件 符号 输入点 物体检测开关 SQ1 X001 上升限位开关 SQ2 X004 下降限位开关 SQ3 X002 左旋限位开关 SQ4 X005 右旋限位开关 SQ5 X007 夹紧限位开关 SQ6 X003 松开限位开关 SQ7 X006 手生产企业中年产销量在台以上产值过万元的规模企业非常少国外大型公司年产量都达到台销售额为数十亿美元目前国机械手的保有量在台左右井将以每年台左右的速度快速增长工业机械手应用前景极为广阔虽然目前国生产

40、工业机家主要还是受到控制系统的困扰没有比较成稳定的伺服系统所以不能生产高端机器我国本土企业生产的机械手产品还主要流通在中低端市场因此决定了很多本土生产企业在争夺市场时主要还是采取价格战随着技术的进步日臻成会有械手技术以提升传统产业利用机械手技术发展高新产业目前政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额井提供优惠措施鼓励更多企业使用机械手及技术以提升技术水平国越来越多的企业在生产中采用了工业机械.专业 .手动输入按钮分配表 控制元件 符号 输入点 上升按钮 SL1 X011 下降按钮 SL2 XO12 左旋按钮 SL3 X013 右旋按钮 SL4 X014 夹紧按钮 SL5 X01

41、5 松开按钮 SL6 X016 输出分配表 控制元件 符号 输入点 机械手夹紧拉伸液压缸 YV0 Y000 机械手松开收缩液压缸 YV1 Y001 机械手下降收缩液压缸 YV2 Y002 机械手上升拉伸液压缸 YV3 Y003 机械手右旋收缩液压缸 YV4 Y004 机械手左旋拉伸液压缸 YV5 Y005 手生产企业中年产销量在台以上产值过万元的规模企业非常少国外大型公司年产量都达到台销售额为数十亿美元目前国机械手的保有量在台左右井将以每年台左右的速度快速增长工业机械手应用前景极为广阔虽然目前国生产工业机家主要还是受到控制系统的困扰没有比较成稳定的伺服系统所以不能生产高端机器我国本土企业生产的

42、机械手产品还主要流通在中低端市场因此决定了很多本土生产企业在争夺市场时主要还是采取价格战随着技术的进步日臻成会有械手技术以提升传统产业利用机械手技术发展高新产业目前政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额井提供优惠措施鼓励更多企业使用机械手及技术以提升技术水平国越来越多的企业在生产中采用了工业机械.专业 .（注：其各个元件具体作用可见本文关于 PLC 的选型的相关容）4.2 PLC 外部接线图 详见电子版 CAD 4.3 电气控制总图 详见电子版 CAD 第 5 章 机械手系统的软件设计 5.1 PLC 梯形图 详见电子版 CAD 5.3 PLC 控制机械手系统的具体描述 接上

43、电源后，可编程控制器 PLC 开始运行，选择连续启动按钮后，其具体机械手运动情况过程如下：1）、按下连续启动按钮 SB1，机械手运送物体的自动生产线 A 上方处开始运行，机械手保持抓手松开下降（Y001 得电，Y002 得电）到下限位开关处，使下限位开关导通（X002 得电）。2）、下限位开关导通，机械手停止下降（Y002 失电），开始进行抓取运动（Y000得电），夹紧到夹紧限位开关处，延时后机械手保持抓紧上升（Y003 得电）到上移限位开关处，使上限位开关导通（X004 得电）。3）、上移限位开关导通，机械手停止上升（Y003 失电），开始进行左旋运动（Y005得电），左旋到左限位开关处，使

44、左限位开关导通（X005 得电）。手生产企业中年产销量在台以上产值过万元的规模企业非常少国外大型公司年产量都达到台销售额为数十亿美元目前国机械手的保有量在台左右井将以每年台左右的速度快速增长工业机械手应用前景极为广阔虽然目前国生产工业机家主要还是受到控制系统的困扰没有比较成稳定的伺服系统所以不能生产高端机器我国本土企业生产的机械手产品还主要流通在中低端市场因此决定了很多本土生产企业在争夺市场时主要还是采取价格战随着技术的进步日臻成会有械手技术以提升传统产业利用机械手技术发展高新产业目前政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额井提供优惠措施鼓励更多企业使用机械手及技术以提升技术水

45、平国越来越多的企业在生产中采用了工业机械.专业 .4）、左限位开关导通，机械手停止左旋（Y005 失电），开始进行下降运动（Y002得电），下降到下限位开关处，使下限位开关导通（X002 得电）。5）、下限位开关导通，机械手停止下降（Y002 失电），开始进行松开运动（Y001得电），松开到松开限位开关处，延时后机械手保持抓紧上升（Y003 得电）到上限位开关处，使上限位开关导通（X004 得电）。6）、上限位开关导通，机械手停止上升（Y001 失电），开始进行右旋运动（Y004得电），右旋到右限位开关处，使右移限位开关导通（X007 得电）。7）、右限位开关导通，机械手停止右移（Y004 失

46、电），开始进行下降运动（Y002得电。在此过程如果没有按停止按钮，机械手将重复运行，在此过程如按下停止按钮，机械手将停在当前运行状态，再次通电，机械手继续运行完成动作。在此过程中自动生产线 B 是一直运行的，由单独的开关控制。当按单周期启动按钮，机械手将会自动运行一周期后，停止运行。当按手动启动按钮后，需要人工手动按钮来控制机械手进行各部分运动。手生产企业中年产销量在台以上产值过万元的规模企业非常少国外大型公司年产量都达到台销售额为数十亿美元目前国机械手的保有量在台左右井将以每年台左右的速度快速增长工业机械手应用前景极为广阔虽然目前国生产工业机家主要还是受到控制系统的困扰没有比较成稳定的伺服系统所以不能生产高端机器我国本土企业生产的机械手产品还主要流通在中低端市场因此决定了很多本土生产企业在争夺市场时主要还是采取价格战随着技术的进步日臻成会有械手技术以提升传统产业利用机械手技术发展高新产业目前政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额井提供优惠措施鼓励更多企业使用机械手及技术以提升技术水平国越来越多的企业在生产中采用了工业机械