1、基于 PLC 控制搬运机械手研究一、PLC 控制搬运机械手的控制系统 1.机械手的组成。 所谓机械手，就是具有和人的手臂相似的动作，取放物体或进行其它操作的机械装置。在当今社会，机械手已经成为人类真正的“手臂” 。 机械手主要由执行结构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等组成。 （1）执行结构：包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还要增设行走机构。 A、手部即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为加持式和吸附式手部。 B、手腕是连接手臂和手部，起调整或改变工件方位的作用。 C、手臂是支撑手臂和手部的部件，用以改变工件的空间位置。 D、立柱是支撑手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部
2、分，手臂的回转运动和升降（或俯仰）运动均与立柱有密切的关系。 E、行走机构，机械手为了完成远距离操作和扩大使用范围，可以增设滚轮行走机构。滚轮式行走机构可分为有轨和无轨两种。 执行机构是机械手的基础部分，机械手执行机构的各个部件和驱动系统安装在基座上，起支撑和连接的作用。 （2）驱动系统。机械手的驱动系统是驱动执行机构运行的传动装置。常用的有液压传动、气压传动、电力传动和机械动等四种形式。 A、液压传动是以油液的压力来驱动执行机构运动。 B、气压传动是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动。其主要特点是介质来源方便、动作迅速、结构简单、成本低。但是，由于空气的可压缩性，故稳定性较低，气源压力较低。
3、适用于高速、轻载、高温和粉尘较大的工作环境。 C、机械传动是由机械传动机构（如凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇机构等）驱动。 D、电力传动是由特殊结构的感应电动机、直流电机、功率步进电机直接驱动执行机构运动。因为不需要中间转换机构，故机械结构简单。 （3）控制系统。 有电气控制和射流控制两种，常见的为电气控制。它是机械手的重要组成部分，它支配机械手按规定的程序运动，并记忆人们给机械手的指令信息（如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间） ，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时发出报警信号。 （4）位置检测装置。控制机械手执行机构的运动位置，
4、并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并不断的与设定位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而是执行机构以一定的进度达到设定位置。2.气动机械手。现在的自动化机械手在动力源上主要采用液压驱动和气压驱动，本课题设计的是近距离自动移动式机械手臂，所以选气压驱动。 （1）气动执行机构。气动机构由气缸和气动马达组成。气缸是把压缩空气的压力能转换为机械能能量的转换装置。它可以输出力，驱动工作部分做往复直线运动或往复摆动。气缸分为单向作用和双向作用。气动马达是把压缩空气的压力能量转换机械能能量的转换装置，其作用同于液压传动的油马达。它输出力矩，驱动机构做回转运动。 （2）空气控制阀 A、压力控制阀分
5、为：调压阀、安全阀、顺序阀。 B、流量控制阀是用来调节和控制压缩空气的流量、流速以改变执行机构的工作速度。其主要有节流阀、单向截流阀和排气节流阀等。 3.系统的控制要求 机械手的动作过程：从原点开始，按下启动按钮，下降电磁阀通电，机械手下降；碰到下限限位开关时，下降电磁阀断电，机械手下降停止；同时接通夹紧电磁阀，机械手夹紧；夹紧后，上升电磁阀通电，机械手上升；碰到上限限位开关时，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通左移电磁阀，机械手左移，碰到左限位开关时，左移电磁阀断电，左移停止；若此时桌面上无物料时，光电开关接通，下降电磁阀通电，机械手下降，碰到下限限位开关时，下降电磁阀断电，下降停止；同时夹
6、紧电磁阀断电，机械手放松；上升电磁阀通电，机械手上升，碰到上限限位开关时，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通右移电磁阀，右移电磁阀通电，机械手右移；碰到右限位开关时，机械手停止右移。机械手回到原点，完成一个周期的运动。 二、控制系统硬件的选择 1、PLC 的选择 （1）输入输出点数的估算。输入输出点的估算很重要，在估算时要考虑适当的余量，通常在统计的输入输出点数基础上增加 10%-20%的余量，这就有利于 PLC 有效的控制。 （2）存储器容量的估算。可编程序控制器本身的硬件存储单元就是存储器容量，它是存储器中用户应用项目所使用存储单元的大小，由此可以看出存储器的容量大于程序容量。 （3）PL
7、C 控制功能的选择。PLC 的控制功能有很多，包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等。本课题设计在控制功能选择上并没有包含 PLC 的所有功能，但有几项功能是这次设计所必须的。 （4）可编程控制器机型的选择。决定用三菱公司生产的 FX 系列的可编程控制器作为机械手的控制器。 2.传感器的选择。 本设计所选用的传感器是由深圳市联兴特传感技术有限公司生产的，其名称是 Anyload247 系列微型传感器。 3.I/O 接线图。 系统控制电路设计主要是 PLC 的输入、输出接线图设计，根据机械手的动作过程和控制要求，确定 PLC 的型号和传感器，合理分配输入、输出点，得到系统的 PLC 输入、输出接线图。
