机械手动作的模拟控制

广东技术师范学院天河学院《PLC课程设计》报告机械手动作的模拟控制加工中心的模拟控制系别电气工程系班级本电气123班学号************学生姓名池文鑫指导老师任元吉组员吴梓润郑柱雄2015年3月内容摘要在现代工业中，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。

专用机床是大批量生产自动化的有效的办法；控制机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。

但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化,工业机械手就是为实现这些工序的自动化而生产的。

机械手是能够模仿人体上肢的部分功能，可以对其进行自动控制使其按照预定要求输送制品或操持工具进行生产操作的自动化生产设备。

自上世纪六十年代，PLC 设计的机械手被实现为一种产品后，对它的开发应用也在不断发展，它可以在减轻繁重的体力劳动、改善劳动条件和安全生产；提高生产效率、稳定产品质量、降低废品率、降低生产成本、增强企业的竞争力等方面起到及其重要的作用关键字：机械手 PLC 现代工业目录1. 概述 (1)2. 硬件电路设计和描述 (3)①模拟装置介绍 (3)②控制要求 (3)③I/O分配表 (4)3. 软件设计流程及描述 (5)4. 源程序代码 (6)①梯形图LAD (6)②指令表IL (11)5. 实训设计体会 (13)6. 参考文献 (13)1. 概述在现代工业中，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。

但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。

专用机床是大批量生产自动化的有效的办法；控制机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。

但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。

据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75%是小批量生产，金属加工生产批量中有四分之三有50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5%。

从这里看出，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生产的。

自上世纪六十年代，机械手被实现为一种产品后，对它的开发应用也在不断发展，最典型的发展是生产者将此产品大量应用于卫生行业（全自动生化分析仪），从而实现了卫生检验中急需短时间、大量样品数据的要求，但在卫生领域的机械手因采用样品品单一酶试剂显色法，且采用滤光片结构设计，造成试剂价格昂贵，限制了产品市场的发展。

随着技术的进步，机械手的设计已经实破了单一试剂、加热及滤光片的束缚。

比如美国OI 公司的产品，可针对单一项目，次序加4 种试剂，加热温度也提高到50 ℃，检测器则采用二极管陈列技术，这些进步为新领域的应用提供了强大支持。

有专家估计未来10 年，全自动流动分析仪的市场份额中，将有50 ％被全自动化学分析机械手取代。

通过了解上述两类产品的技术特点我们不难看出，机械手具有微升级试剂消耗，不受模板束缚，分析中不同检测项目可穿插完成，可完成研发性波长扫描优化检测条件，用户可自行设计新的检测项目，体积小，甚至可做现场快速分析等特点。

由此也不难看出，以前流动分析中不适合的用户群，如样品检测单一种类少而样品量多的情况，为机械手的应用提供了可能性。

对卫生行业的快速分析中，也因新型机械手的设计特点而使取代昂贵的试剂，降低分析成本成为可能。

机械手不能完全取代流动分析产品一个重要的理由是：一些特殊样品处理技术不能在线实现，如萃取、高温蒸馏，需要离线进行，相信随着技术的进步，这些方面的技术也会提高。

正如一句广告语所讲的“没有最好，只有更好”。

且现代化的注塑机常常配置有机械手，以提高生产效率。

注塑机械手是能够模仿人体上肢的部分功能，可以对其进行自动控制使其按照预定要求输送制品或操持工具进行生产操作的自动化生产设备。

注塑机械手是为注塑生产自动化专门配备的机械，它可以在减轻繁重的体力劳动、改善劳动条件和安全生产；提高注塑成型机的生产效率、稳定产品质量、降低废品率、降低生产成本、增强企业的竞争力等方面起到及其重要的作用。

随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的一些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。

近20年来，气动技术的应用领域迅速拓宽，尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。

电气可编程控制技术与气动技术相结合，使整个系统自动化程度更高，控制方式更灵活，性能更加可靠；气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展，对气动技术提出了更多更高的要求；微电子技术的引入，促进了电气比例伺服技术的发展，现代控制理论的发展，使气动技术从开关控制进入闭环比例伺服控制，控制精度不断提高；由于气动脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和成本低廉等特点，国内外都在大力开发研究。

从各国的行业统计资料来看，近30多年来，气动行业发展很快。

20世纪70年代，液压与气动元件的产值比约为9:1，而30多年后的今天，在工业技术发达的欧美、日本等国家，该比例已达到6:4，甚至接近5:5。

我国的气动行业起步较晚，但发展较快。

从20世纪80年代中期开始，气动元件产值的年递增率达20%以上，高于中国机械工业产值平均年递增率。

随着微电子技术、PLC技术、计算机技术、传感技术和现代控制技术的发展与应用，气动技术已成为实现现代传动与控制的关键技术之一。

由于气压传动系统使用安全、可靠，可以在高温、震动、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射等恶劣环境下工作”’。

而气动机械手作为机械手的一种，它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境、容易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等优点。

所以，气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工，食品和药品的包装、精密仪器和军事工业等。

现代汽车制造工厂的生产线，尤其是主要工艺的焊接生产线，大多采用了气动机械手。

车身在每个工序的移动；车身外壳被真空吸盘吸起和放下，在指定工位的夹紧和定位；点焊机焊头的快速接近、减速软着陆后的变压控制点焊，都采用了各种特殊功能的气动机械手。

高频率的点焊、力控的准确性及完成整个工序过程的高度自动化，堪称是最有代表性的气动机械手应用之一。

在彩电、冰箱等家用电器产品的装配生产线上，在半导体芯片、印刷电路等各种电子产品的装配流水线上，不仅可以看到各种大小不一、形状不同的气缸、气爪，还可以看到许多灵巧的真空吸盘将一般气爪很难抓起的显像管、纸箱等物品轻轻地吸住，运送到指定目标位置。

对加速度限制十分严格的芯片搬运系统，采用了平稳加速的SIN气缸。

气动机械手用于对食品行业的粉状、粒状、块状物料的自动计量包装；用于烟草工业的自动卷烟和自动包装等许多工序。

如酒、油漆灌装气动机械手；自动加盖、安装和拧紧气动机械手，牛奶盒装箱气动机械手等。

此外，气动系统、气动机械手被广泛应用于制药与医疗器械上。

如：气动自动调节病床，Robodoc机器人，da Vinci外科手术机器人等。

2. 硬件电路设计和描述①模拟装置介绍和控制要求下图为一个将工件由A处传送到B处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。

当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止。

另外，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。

设备装有上、下限位开关和左、右限位开关，它的工作过程如图所示，有八个动作，即为：原位下降夹紧上升右移左移上升放松下降③I/O分配表3. 软件设计流程及描述4. 源程序代码①梯形图LAD②指令表ILTITLE=程序注释Network 1 // 网络标题// 网络注释LD I0.0AN Q0.0AN Q0.1AN Q0.2AN Q0.3AN Q0.4AN Q0.5S S0.1, 1 Network 2LSCR S0.1Network 3LD SM0.0AN T37TON T37, 30S Q0.5, 1 Network 4LD T37O Q0.0S Q0.0, 1 R Q0.5, 1 Network 5LD I0.1AN T38TON T38, 20R Q0.0, 1 Network 6LD T38O Q0.2S Q0.1, 1 S Q0.2, 1 R Q0.5, 1 Network 7LD I0.2AN T39A Q0.1TON T39, 20S Q0.5, 1 R Q0.2, 1 Network 8LD T39Network 9SCRENetwork 10LSCR S0.2 Network 11LD SM0.0S Q0.3, 1 S Q0.1, 1 R Q0.5, 1 Network 12LD I0.3A Q0.1S Q0.1, 1 R Q0.3, 1 SCRT S0.3 Network 13SCRENetwork 14LSCR S0.3 Network 15LD SM0.0A Q0.1S Q0.0, 1 Network 16LD I0.1A Q0.1 TON T40, 20 R Q0.0, 1 Network 17LD T40S Q0.2, 1 R Q0.1, 1 Network 18LD I0.2AN Q0.1R Q0.2, 1 SCRT S0.4 Network 19SCRENetwork 20LSCR S0.4 Network 21LD SM0.0S Q0.4, 1Network 22LD I0.4AN Q0.2S Q0.5, 1R Q0.4, 1Network 23LD I0.4A Q0.5AN Q0.4R S0.1, 4R Q0.0, 5Network 24SCRE5. 实训设计体会走出课程设计的千头万绪，接下来便是自然而然的蓦然回首。

于是，几多往事历历在目，一丝伤感轻轻划过，无限感动激荡心头。

诚然，更多的感激注定只能驻扎在心底，但还是禁不住尝试有些呆板的文字表述。

经过这次实训，我感受最深的，还有以下几点：其一、实训是对每个人综合能力的检验。

要想做好任何事，除了自己平时要有一定的功底外，我们还需要一定的实践动手能力，操作能力。

其二、此次实训，我深深体会到了积累知识的重要性。

俗话说：“要想为事业多添一把火，自己就得多添一捆材”。

我对此话深有感触，再次，“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行！”在短暂的实训过程中，让我深深的感觉到自己在实际运用中的专业知识的匮乏，刚开始的一段时间里，对一些设计感到无从下手，茫然不知所措，这让我感到非常的难过。

在学校里总以为自己学的不错，一旦接触到实际，才发现自己知道的是多么少，这时才真正领悟到“学无止境”的含义，这也许只是我一个人的感觉。