26、止停止運(yùn)動(dòng)后因外界因素而發(fā)生竄動(dòng)。 本設(shè)計(jì)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(zhǎng)期鎖緊,不會(huì)因外界原因而竄動(dòng)。 2.6 擬定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖 圖2-6為機(jī)械手的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖。它由液壓油通過(guò)過(guò)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(dòng)作。 圖2-2 機(jī)械手液壓原理圖 1.油箱 2.過(guò)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(kāi)關(guān) 9.溢流閥 10.背壓閥 液壓系統(tǒng)說(shuō)明如下： 元件設(shè)計(jì)說(shuō)明：在機(jī)械手

27、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(gè)為小流量泵,另一個(gè)為大流量泵。設(shè)置過(guò)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(shí)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(guò)程說(shuō)明：?jiǎn)?dòng) 按啟動(dòng)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(dòng),從油箱1中抽油,通過(guò)過(guò)濾器2將油過(guò)濾,再經(jīng)過(guò)單向閥,油液進(jìn)入各電磁換向閥。 ⒈手臂左旋轉(zhuǎn)

28、時(shí),YA2得電油液經(jīng)過(guò)單向調(diào)速閥,液壓馬達(dá)左旋,當(dāng)碰到行程開(kāi)關(guān)SQ5時(shí),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(shí),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(kāi)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。 ⒉手臂上升時(shí),YA6得電油液經(jīng)過(guò)單向調(diào)速閥,液壓活塞桿伸出〔上升〕,當(dāng)碰到行程開(kāi)關(guān)SQ3時(shí),YA6失電油液封閉,保持不動(dòng)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(shí),

29、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(kāi)關(guān)時(shí)液壓缸停止運(yùn)動(dòng)。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。 ⒊手臂伸出時(shí),YA8得電,油液經(jīng)過(guò)單向調(diào)速閥,液壓活塞桿伸出,當(dāng)碰到行程開(kāi)關(guān)SQ2時(shí),YA8失電油液封閉,保持不動(dòng)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(shí),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(kāi)關(guān)時(shí)液壓缸停止運(yùn)動(dòng)。進(jìn)油路：泵—液控單向閥—換向閥—活塞液壓缸?；赜吐罚夯钊簤焊住獑蜗蛘{(diào)速閥—

30、換向閥—油箱。 ⒋手腕左旋轉(zhuǎn)時(shí),YA4得電油液經(jīng)過(guò)單向調(diào)速閥,液壓旋轉(zhuǎn)缸左旋,當(dāng)碰到行程開(kāi)關(guān)SQ8時(shí),YA4失電油液封閉,保持不動(dòng)狀態(tài)。進(jìn)油路,回油路同手臂回轉(zhuǎn)。右旋時(shí),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(kāi)關(guān)停止旋轉(zhuǎn)。 ⒌夾緊和松開(kāi)只有一個(gè)線圈的二位二通電磁閥經(jīng)由液壓系統(tǒng)完成驅(qū)動(dòng),線圈通電時(shí)工件被夾住,線圈斷開(kāi)時(shí)工件被松開(kāi)。 2.7 液壓元件簡(jiǎn)介和選型 2.7.1 液壓元件簡(jiǎn)介 ⑴液壓元件分類 動(dòng)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(dòng)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

31、馬達(dá)、柱塞液壓馬達(dá)。 控制元件-方向控制閥：?jiǎn)蜗蜷y、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(guò)濾器、冷卻器、加熱器、油管、管接頭、油箱、壓力計(jì)、流量計(jì)、密封裝置等。 ⑵液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 液壓系統(tǒng)主要由：動(dòng)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(dòng)力元件〔油泵〕它的作用是把液體利用原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓力能；是液壓傳動(dòng)中的動(dòng)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(dòng),馬達(dá)做旋

32、轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 　　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(wú)級(jí)調(diào)節(jié)液動(dòng)機(jī)的速度,并對(duì)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(cè)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(dòng)中的液壓油或乳化液,它經(jīng)過(guò)油泵和液動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。 2.7.2 液壓元件的選型 ①液壓缸參數(shù)的計(jì)算 ㈠夾緊液壓缸的參數(shù)計(jì)算 夾緊力及驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 手指加在工件上的

33、夾緊力,是設(shè)計(jì)手部的主要依據(jù)。一般來(lái)說(shuō),需要克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運(yùn)動(dòng)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(duì)工件的夾緊力可按公式計(jì)算： 式中：K——安全系數(shù),通常1.2-2.0; ——軸向力 a——v形手爪的開(kāi)合角 ——工件和手爪間的摩擦系數(shù) 計(jì)算：設(shè)K=1.5,=mg,=0.3 1．根據(jù)公式,將已知條件帶入： 2．根據(jù)驅(qū)動(dòng)力公式得： 由于實(shí)際采用的液壓缸驅(qū)動(dòng)力大于計(jì)算,把手抓的機(jī)械效率考慮在,一般取=0.88-0.9 3．取=0.9 1、液壓缸工作壓力的確定 由資料取液壓缸工作壓力P=0.4MPa

34、 2、液壓缸徑D和活塞桿直徑d的確定 確定液壓缸的徑D F實(shí)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(jì)手冊(cè)液壓傳動(dòng)分冊(cè), 選取液壓缸徑為：D=40mm, 則活塞桿徑為d=40.5=20mm,選取d=18mm ㈡伸縮液壓缸的參數(shù)計(jì)算 液壓缸徑和活塞桿直徑的確定 根據(jù)設(shè)計(jì)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(jì)手冊(cè),取液壓缸工作壓力P=0.4MPa 由公式： ㈢升降液壓缸的參數(shù)計(jì)算 液壓缸徑和活塞桿直徑的確定 根

35、據(jù)設(shè)計(jì)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(cè)取液壓缸工作壓力p=0.4MPa 由公式： 計(jì)入載荷率就能保證液壓缸工作時(shí)的動(dòng)態(tài)特性。若液壓缸動(dòng)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(shí)取小值,速度低時(shí)取大值。若液壓缸動(dòng)態(tài)參數(shù)要求一般,且工作頻率低,基本是勻速運(yùn)動(dòng),其載荷率可取。得F1=2198N,F2=1972.92N ㈣回轉(zhuǎn)液壓缸的參數(shù)計(jì)算 設(shè)b=60mm,工作壓力p=4Mpa,d=50mm 則由得 m 取液壓缸徑40mm ②液壓泵的選型 由于回

36、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(dòng)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(shí)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(shí)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(jì)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。 ③電動(dòng)機(jī)的選擇 查表選用J02-51-4型電機(jī),屬于籠型

37、異步電動(dòng)機(jī),采用B級(jí)絕緣,外殼防護(hù)級(jí)為IP44,冷卻方式為I〔014〕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Y90S—4電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)所示 表2-1 型號(hào) 額定功率kw 滿載時(shí) 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 J02-51-4 7.5 2．7 1400 79 0．78 6．5 2．2 2．2 ④其它元件的選型 表2-2 其它液壓元件的選型 型號(hào) 名稱 數(shù)量 DBDH6G10/1 溢流閥 1 行程開(kāi)關(guān) 8 KF3

38、E6L 壓力表 4 QLA-L3 單向節(jié)流閥 5 Q22DX-1 二位三通電磁閥 1 Q25DC-3 二位五通電磁閥 4 TK-10 平衡閥 1 液壓泵 1 XU-1380-100 過(guò)濾器 1 油箱 1 3 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3．1 電氣控制系統(tǒng)的拖動(dòng)控制要求 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)選用一臺(tái)三相交流異步電動(dòng)機(jī)M拖動(dòng), 3．2 主電路的設(shè)計(jì)與元件的選用 ①設(shè)計(jì)過(guò)程 選用組合開(kāi)關(guān)將三相電源引入,FU為電動(dòng)機(jī)M的短路保護(hù)熔斷器,KR為M電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)用熱繼電器,接觸器KM為M電動(dòng)機(jī)起動(dòng)用接觸器,并接地線保護(hù)電動(dòng)

39、機(jī)。 ②主電路元件的選用 開(kāi)關(guān)選擇用組合開(kāi)關(guān),組合開(kāi)關(guān)主要是作為電源引入開(kāi)關(guān),它也可以啟停5KW以下的異步電動(dòng)機(jī),適合該電路的應(yīng)用。 接觸器KM主要控制對(duì)象就是電動(dòng)機(jī),能實(shí)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(lái)對(duì)連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載及斷相保護(hù),以防止電動(dòng)機(jī)過(guò)熱而燒毀的保護(hù)電器。 熔斷器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)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(hào) 名稱 型號(hào) 規(guī)格 數(shù)量 QF 組合開(kāi)關(guān) HZ10-25/13 3極 55V 25A 1 KM 交流接觸器 CJ10-40 40A 線圈電壓127V

40、 1 FU 熔斷器 RL1-15 500V 熔體10A 1 KR 熱繼電器 JR10-10 熱元件1號(hào) 額定電流19.9A 1 3.3 PLC簡(jiǎn)介 可編程控制器〔Programmable Logic Controller〕簡(jiǎn)稱PLC或PC,是從早期的繼電器邏輯控制 系統(tǒng)發(fā)展而來(lái),它不斷吸收微計(jì)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(chǎng)和市場(chǎng)的要求：高可靠性、強(qiáng)抗各種干擾的 能力、編程安裝使用簡(jiǎn)便、低價(jià)格長(zhǎng)壽命。比之單片機(jī),它的輸入輸出端更接近現(xiàn)場(chǎng)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(shí)間和成

41、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(jì)算機(jī)。人們?cè)趹?yīng)用它時(shí),可以不必進(jìn)行計(jì)算機(jī)方面的專門培訓(xùn),就能對(duì)可編程控制器進(jìn)行操作及編程。用來(lái)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(dòng)化裝置,在工廠自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)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(jì) 3.4.1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 1. 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 確定被控對(duì)象的工作原理,控制要求,動(dòng)作及動(dòng)作對(duì)象。 2. I/O分配 確定哪些信號(hào)是送到可編程控制器的,并分

42、配給相應(yīng)的輸入端號(hào)；哪些信號(hào)是由可編程控制器送到被控對(duì)象的,并分配相應(yīng)的輸出端口。此外,對(duì)用到的可編程序控制器部的計(jì)數(shù)器、定時(shí)器等也要進(jìn)行分配。可編程序控制器是通過(guò)編號(hào)來(lái)識(shí)別信號(hào)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(dòng)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(dòng)工作方式、單動(dòng)工作方式和自動(dòng)工作方式。 <1>手動(dòng)工作方式 便于對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和檢修,設(shè)置手動(dòng)工作方式。用按鈕對(duì)機(jī)械手每一動(dòng)作單獨(dú)進(jìn)行控制。

43、 〔2〕單動(dòng)工作方式 從原點(diǎn)開(kāi)始,按照自動(dòng)工作循環(huán)的步序,每按下一次起動(dòng)按鈕,機(jī)械手完成一步的工作后,自動(dòng)停止。 〔3〕自動(dòng)工作方式 按下起動(dòng)按鈕,機(jī)械手從原點(diǎn)開(kāi)始,按工序自動(dòng)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(gè)周期的動(dòng)作后,返回原點(diǎn)自動(dòng)停機(jī)。 3.4.3 PLC的選型 PLC的選型包括對(duì)PLC的機(jī)型,容量、I/O模塊、電源等的選擇。 ⑴I/O點(diǎn)的計(jì)算 根據(jù)工作流程可以了解到,該設(shè)計(jì)的PLC的輸入信號(hào)有22個(gè),均為開(kāi)關(guān)量。其中操作按鈕12個(gè),行程開(kāi)關(guān)8個(gè),自動(dòng)手動(dòng)選擇兩個(gè)〔占兩個(gè)輸入接點(diǎn)〕。 該設(shè)備的PLC控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)有10個(gè),其中9個(gè)用于動(dòng)作輸出,一個(gè)

44、用于指示燈的照明。 也就是說(shuō),在該機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中統(tǒng)計(jì)的I/O點(diǎn)數(shù)為輸入點(diǎn)數(shù)22個(gè),輸出點(diǎn)數(shù)10個(gè)。通常I/O點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對(duì)象的輸入、輸出信號(hào)的實(shí)際需要,在加上10%-15%的裕度來(lái)確定的。 ⑵PLC容量選擇 用戶程序所需的存儲(chǔ)容量大小不僅與PLC系統(tǒng)的功能有關(guān),而且還與功能實(shí)現(xiàn)的方法、程序編寫水平有關(guān)。一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的程序員和一個(gè)初學(xué)者,在完成同一復(fù)雜功能時(shí),其程序量可能相差25%之多,所以對(duì)于初學(xué)者應(yīng)該在存儲(chǔ)容量估算時(shí)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(chǔ)容量后,再加20%-30%的裕量。

45、 存儲(chǔ)容量〔字節(jié)〕=開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)*10+模擬量I/O通道數(shù)*100。 ⑶PLC機(jī)型的選擇 PLC的選擇在PLC的應(yīng)用設(shè)計(jì)中十分關(guān)鍵,目前市場(chǎng)上的PLC種類很多,選擇適合的PLC應(yīng)當(dāng)考慮一下幾點(diǎn)： ①功能、結(jié)構(gòu)要合理 對(duì)于以開(kāi)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(duì)于以開(kāi)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(duì)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。 ②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(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)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P

46、LC. 根據(jù)以上各項(xiàng)要求,再對(duì)照本機(jī)械手的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(hào)特性： 　　1. 主機(jī)點(diǎn)數(shù)： 32 　　2. 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)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(jì)數(shù)器： 三菱FX2N-64MR系列PLC ⑷確定I/O分配表 序號(hào) 輸入 代號(hào) 功能

47、 序號(hào) 輸出 代號(hào) 功能 1 X10 SA 方式選擇 23 Y1 YA1 夾緊 2 X11 24 Y2 YA2 機(jī)座順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 3 X0 SQ0 機(jī)座順時(shí)針旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān) 25 Y3 YA3 機(jī)座逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 4 X1 SQ1 手臂左行開(kāi)關(guān) 26 Y4 YA4 手腕順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 5 X2 SQ2 手臂右行開(kāi)關(guān) 27 Y5 YA5 手腕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 6 X3 SQ3 腰部上升開(kāi)關(guān) 28 Y6 YA6 腰部上升 7 X4 SQ4 腰部下降開(kāi)關(guān) 29 Y7 YA7 腰部下降 8 X5 SQ

48、5 手腕順時(shí)針旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān) 30 Y9 YA9 手臂右行 9 X6 SQ6 手腕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān) 31 Y10 YA10 手臂左行 10 X7 SQ7 機(jī)座逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān) 32 Y11 L1 指示燈 11 X15 SB1 啟動(dòng) 12 X17 SB2 停止 13 X20 SB3 腰部上升按鈕 14 X21 SB4 腰部下降按鈕 15 X22 SB5 手臂右行按鈕 16 X23 SB6 手臂左行按鈕 17 X24

49、SB7 手腕順時(shí)針旋轉(zhuǎn)按鈕 18 X25 SB8 手腕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)按鈕 19 X26 SB9 機(jī)座順時(shí)針旋轉(zhuǎn)按鈕 20 X27 SB10 機(jī)座逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)按鈕 21 X30 SB11 夾緊按鈕 22 X31 SB12 松開(kāi)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(dòng)作順序表〔自動(dòng)〕 電磁鐵 機(jī)械 手動(dòng)作 YA1 YA2

50、 YA3 YA4 YA5 YA6 YA7 YA8 YA9 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 + - - -

51、 - + - - - SQ3 手臂逆轉(zhuǎn) + - + - - - - - - SQ7 手腕逆轉(zhuǎn) + - - - + - - - - SQ6 松開(kāi) - - - - - - - - - SB12 電磁鐵動(dòng)作順序表〔自動(dòng)返回原點(diǎn)〕 電磁鐵 機(jī)械 手動(dòng)作 YA1 YA2 YA3 YA4 YA5 YA6 YA7 YA9 YA10 轉(zhuǎn)換指令 手腕順轉(zhuǎn) - - - + - - - - - SQ5 手臂左行 - - - - - -

52、 - - + SQ1 手臂上升 - - - - - + - - - SQ3 手臂順轉(zhuǎn) - + - - - - - - - SQ5 設(shè)計(jì)操作面板 在操作時(shí),要完成5個(gè)動(dòng)作的手動(dòng)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(kāi)關(guān)。這些開(kāi)關(guān)集中安裝在操作面板上,設(shè)計(jì)的操作面板如圖所示。 單周期操作：工作方式開(kāi)關(guān)打到單周期,按一次起動(dòng)鈕,自動(dòng)運(yùn)行一個(gè)周期。 連續(xù)操作：工作方式開(kāi)關(guān)打到連續(xù)操作位,按一下起動(dòng)鈕后,機(jī)械完成最后一個(gè)周期的工作下去,知道按過(guò)停止鈕后,機(jī)械完成最后一個(gè)周期后停到原位。 單步操作：工作方式開(kāi)關(guān)打到單操作方式,在加載

53、開(kāi)關(guān)選定相應(yīng)的動(dòng)作后,就可用起動(dòng)/停止按鈕控制完成相應(yīng)的動(dòng)作。 3.6 PLC控制程序設(shè)計(jì) 梯形圖的設(shè)計(jì) STL指令簡(jiǎn)介 步進(jìn)梯形指令簡(jiǎn)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(duì)應(yīng)一小段程序,每一步與其它步是完成隔離開(kāi)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(shí)間,并能減少編程錯(cuò)誤。 〔2〕STL指令編制的順序控制梯形圖程序的特點(diǎn) ① STL指令使編程

54、者可以生成流程和工作與順序功能圖很接近的程序。 ② 順序功能圖中的每一步對(duì)應(yīng)一小段程序,每一步與其他步是完全隔離開(kāi)的。 ③ 這種編程方法可以節(jié)約編程時(shí)間,并能減少編程錯(cuò)誤。 〔3〕用FX系列PLC的狀態(tài)繼電器編制順序控制程序時(shí)的要求： ① 狀態(tài)繼電器應(yīng)與STL指令一起使用。 ② S0～S9用于初始步,S10～S19用于自動(dòng)返回原點(diǎn),S20～S3071用于除此之外的其余各步。 〔5〕STL程序的特點(diǎn) ① 當(dāng)某一步為活動(dòng)步時(shí),對(duì)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(dòng)。 ② 某一STL觸點(diǎn)閉合后,當(dāng)該步后面的轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí),轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn),即后續(xù)步對(duì)應(yīng)的狀態(tài)繼電器被S

55、ET或OUT指令置位,后續(xù)步變?yōu)榛顒?dòng)步,同時(shí)與原活動(dòng)步對(duì)應(yīng)的狀態(tài)繼電器被系統(tǒng)程序自動(dòng)復(fù)位,原活動(dòng)步對(duì)應(yīng)的STL觸點(diǎn)斷開(kāi)。 ③ 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。 〔6〕STL程序的編制要求 ① 在PLC由STOP切換到RUN狀態(tài)時(shí),應(yīng)當(dāng)用初始化脈沖M8002來(lái)將初始狀態(tài)繼電器置為ON,以便為后續(xù)步的活動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換作好準(zhǔn)備。 ② 需要從某一步返回初始步時(shí),可以對(duì)初始步的狀態(tài)繼電器使用OUT指令或SET指令。 ③ 在PLC由STOP→RUN狀態(tài)時(shí),應(yīng)使用M8002的常開(kāi)觸點(diǎn)和區(qū)間復(fù)位 指令〔ZRST〕來(lái)將除初始步以外的其余各步的狀態(tài)繼電器復(fù)位。

56、 1. 初始化程序 FX系列PLC的狀態(tài)初始化指令I(lǐng)ST的功能指令編號(hào)為FNC60,它與STL指令一起使用,專門用來(lái)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(jiǎn)化復(fù)雜的順序控制程序的設(shè)計(jì)工作。IST指令只能使用一次,它應(yīng)放在程序開(kāi)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(lái)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(lái)指定在自動(dòng)操作中用到的最低和最高的狀態(tài)繼電器的元件號(hào),IST中的源操作數(shù)可以取X、Y和M,圖

57、5-37中IST指令的源操作數(shù)M30用來(lái)指定與工作方式有關(guān)的輔助繼電器的首元件,它實(shí)際上指定了M30～M37具有以下的意義： M30：手動(dòng) M34：連續(xù)運(yùn)行<全自動(dòng)> M31：回原點(diǎn) M35：回原點(diǎn)起動(dòng) M32：?jiǎn)尾竭\(yùn)行 M36：自動(dòng)操作起動(dòng) M33：?jiǎn)沃芷谶\(yùn)行<半自動(dòng)> M37：停止 IST指令的執(zhí)行

58、條件滿足時(shí),初始狀態(tài)繼電器S0～S2和下列特殊輔助繼電器被自動(dòng)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(dòng)<從初始狀態(tài)的轉(zhuǎn)換被允許> M8042：起動(dòng)脈沖<按起動(dòng)按鈕時(shí)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(dòng)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(dòng)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。 ⑴手動(dòng)

59、程序 手動(dòng)操作時(shí)用X20—X27、X30、X31對(duì)應(yīng)的10個(gè)按鈕控制夾緊和松開(kāi)、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(dòng)程序程序中設(shè)置了必要的聯(lián)鎖,例如手臂順時(shí)針旋轉(zhuǎn)與逆時(shí)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(gè)輸出繼電器同時(shí)為ON。手臂順時(shí)針旋轉(zhuǎn)、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),手腕順時(shí)針旋轉(zhuǎn)、逆時(shí)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(dòng)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。 ⑵自動(dòng)返回原點(diǎn)程序 自動(dòng)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(shí),特殊輔助繼電器M8044〔原點(diǎn)條件〕為ON。自動(dòng)返回原點(diǎn)結(jié)束后,用SET指令將M

60、8043〔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(shí)針旋轉(zhuǎn),此時(shí)X7常開(kāi)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(shí)針旋轉(zhuǎn),此時(shí)X6常開(kāi)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(shí)X3常開(kāi)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Y1

61、0,即手臂左行,此時(shí)X1常開(kāi)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(kāi)。 ⑶自動(dòng)程序 用STL指令設(shè)計(jì)的自動(dòng)程序的梯形圖如圖所示,特殊輔助繼電器M8041<轉(zhuǎn)換起動(dòng)>和M8044<原點(diǎn)條件>是從自動(dòng)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(dòng)、自動(dòng)、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(dòng)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(hào)順序。 通過(guò)特殊輔助繼電器M8041和M8044,使初始步S2轉(zhuǎn)換到下一步S2

62、0,限位開(kāi)關(guān)X0閉合,機(jī)座順時(shí)針旋轉(zhuǎn),接著限位開(kāi)關(guān)X0斷開(kāi),S21執(zhí)行置位指令,由S20轉(zhuǎn)換到S21; 限位開(kāi)關(guān)X4閉合,腰部下降,接著限位開(kāi)關(guān)X4斷開(kāi),S22執(zhí)行置位指令,由S21轉(zhuǎn)換到S22; 限位開(kāi)關(guān)X2閉合,手臂右行,接著限位開(kāi)關(guān)X2斷開(kāi),S23執(zhí)行置位指令,由S22轉(zhuǎn)換到S23; 限位開(kāi)關(guān)X5閉合,手腕順時(shí)針旋轉(zhuǎn),接著限位開(kāi)關(guān)X5斷開(kāi),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(shí)間繼電器,此動(dòng)作持續(xù)5秒,之后時(shí)間繼電器T1斷開(kāi),轉(zhuǎn)換到S25；限位開(kāi)關(guān)X1閉合,手臂左行,接著限位開(kāi)關(guān)X1斷開(kāi),S26執(zhí)行置位指令,由S25轉(zhuǎn)換到S26; 限位開(kāi)關(guān)X3閉合

63、,腰部上升,接著限位開(kāi)關(guān)X3斷開(kāi),S27執(zhí)行置位指令,由S26轉(zhuǎn)換到S27; 限位開(kāi)關(guān)X7閉合,機(jī)座逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),接著限位開(kāi)關(guān)X7斷開(kāi),S28執(zhí)行置位指令,由S27轉(zhuǎn)換到S28; 限位開(kāi)關(guān)X4閉合,腰部下降,接著限位開(kāi)關(guān)X4斷開(kāi),S29執(zhí)行置位指令,由S28轉(zhuǎn)換到S29; 限位開(kāi)關(guān)X2閉合,手臂右行,接著限位開(kāi)關(guān)X2斷開(kāi),S30執(zhí)行置位指令,由S29轉(zhuǎn)換到S30; 限位開(kāi)關(guān)X6閉合,手腕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),接著限位開(kāi)關(guān)X6斷開(kāi),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(kāi)工件,T2為時(shí)間繼電器,此動(dòng)作持續(xù)5秒,之后時(shí)間繼電器T2斷開(kāi),轉(zhuǎn)換到S32；限位開(kāi)關(guān)X5閉合,手腕順時(shí)針旋轉(zhuǎn),

64、接著限位開(kāi)關(guān)X5斷開(kāi),S32執(zhí)行置位指令,由S32轉(zhuǎn)換到S33; 限位開(kāi)關(guān)X1閉合,手臂左行,接著限位開(kāi)關(guān)X1斷開(kāi),S34執(zhí)行置位指令,由S33轉(zhuǎn)換到S34; 限位開(kāi)關(guān)X3閉合,腰部上升,接著限位開(kāi)關(guān)X3斷開(kāi),S35執(zhí)行置位指令,由S34轉(zhuǎn)換到S35; 限位開(kāi)關(guān)X0閉合,機(jī)座順時(shí)針旋轉(zhuǎn),接著限位開(kāi)關(guān)X0斷開(kāi),轉(zhuǎn)換到S2,接著循環(huán)動(dòng)作。 機(jī)械手PLC程序語(yǔ)句表 程序語(yǔ)句表 序號(hào) 備注 0 LD X2 1 AND X10 2 AND X5 3 AND X3 4 ANI Y0

65、5 OUT M8004 M8004:特殊繼電器 6 LD M8000 M8000:特殊繼電器 7 IST M30 S20 S27 M30:手動(dòng) 8 LD S0 9 LD X24 10 OUT Y0 11 LD X25 12 RST Y0 13 LD X22 14 ANI X11 15 ANI Y2 16 LD X23 17 ANI X2 18 ANI Y1

66、 19 OUT Y2 20 LD X20 21 ANI X7 22 ANI Y4 23 OUT Y3 24 LD X21 25 ANI X10 26 ANI Y3 27 OUT Y4 28 LD X14 29 ANI X5 30 ANI Y6 31 OUT Y5 32 LD X15 33 ANI X6 34 ANI X10 35 OUT Y6 36 LD X16 37 ANI X4 38 ANI Y10 39 OUT Y7 40 LD X17 41 ANI X3 42 ANI Y7 43 OUT Y10 44 手動(dòng)程序 45