机械手安装单元说明书（最终） - 图文

2017年1月9日 河北科技大学机械学院 个性化教育

课题名称：MPS分类单元课程设计

成员：黄钰凯13L0501810 李富钰 13L0501812 齐文祥 13L0501818 杨永涛 13L05018 田建鹏 13L05018

班级：机械L138

指导教师：任有志 范世奇

日期：2017年1月9号

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目录

1.1 特点和作用?????????????????????3

1.2 系统的组成?????????????????????4 1.3 物流过程???????????????????????8

一. 模块化生产系统的简介??????????????3

二. 安装单元的设计及构 ??????????????8

2.1 安装单元的功能???????????????????8 2.2 安装搬运单元组合的式????????????????8 2.3 安装单元系统组成模块????????????????9 2.4安装搬运单元的机械结构???????????????9

三、电机的执行机构?????????????????10

3.1 S7-200PLC系列的介绍????????????????10 3.2传感器的分类和选型?????????????????12 3.3传感器的工作原理及其应用??????????????13 3.4控制面板连线????????????????????14 3.5气动元件的特点以及选型???????????????14 3.6真空吸盘的概述以及选型???????????????16

四、安装单元电气控制???????????????17

4.1 安装单元气动原理图?????????????????17 4.2 安装单元输入输出电气原理图????????????18 4.3安装单元各部分电气控制图??????????????18 4.4安装单元总体电气原理图??????????????22

五、安装单元程序框图???????????????24 六、安装搬运单元程序???????????????25

总 结 ???????????????????26 参考文献???????????????????26 致 谢 ???????????????????26

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一.模块化生产系统的简介

1.1特点和作用

模块化生产培训系统 Modular Production Training System,简称 MPS。 模块化生产培训系统是应用于机电一体化、自动化等相关专业的专业技术职业培训和继续教育的模块化教学培训系统。模块化生产培训系统可以从基础部分的简单功能及加工顺序，逐步扩展到复杂的集成控制系统。

模块化生产培训系统是为提高学生动手能力和实践技能而设计、生产的一套实用性实验设备。该装置由多套各自独立而又紧密相连的工作站组成。各个功能站分别为：上料站、检测站、上料检测站、搬运站、加工检测站、安装站操作手站、传送单元、搬运分拣站和分类存储站。

该实验装置的一大显著特点是：它具有综合性、模块化以及易扩充等特点。它针对学员不同的技术基础进行培训，具有良好的适用性。具有较好的柔性，即每站各有一套PLC控制系统独立控制将各个模块分开培训可以容纳较多的学员同时学习。在基本单元模块培训完成以后，又可以将相邻的两站、三站??直至八站连在一起学习复杂系统的控制、编程、装配和调试技术。

由于该系统囊括了机电一体化专业学习中所涉及的诸如电机驱动、气动、PLC（可编程控制器）、传感器等多种技术，给学员提供了一个典型的综合科技环境，使学生将学过的诸多单科专业知识在这里得到全面认识、综合训练和相互提升。

因此该套装置非常适合对在校学生和初上岗位的工程技术人员进行培训，是培养机电一体化人才的理想设备。系统的实体图如下：

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1.2系统的组成

MPS系统的类型有三站到九站不等，此次设计的是八站系统，其组成如下：

1）上料检测单元

功能简介：完成整个系统的上料工作，将大工件输出，判断出其颜色，并将其信息发给后一站。此站可配合触摸屏或组态控制而为整个系统的主站。

主机：可采用三菱系列、西门子系列，此次设计采用的是西门子S7-200系列。

扩展模块：485 PPI MPI Profibus网络

组成模块：回转料斗（采用齿

轮减速电动机控制）、提升装置（采用气缸控制）、光电识别组件（光电传感器 行程开关）

2）供料单元

功能简介：作用是为加工过程逐一提供加工工由双作用气缸从料仓中逐一推出工件，转换模块上的真空吸盘将工件吸起，在旋转缸的驱动下将工件移动至下一个工作站的传输位置。 主机：三菱系列、西门子系列。 扩展模块：485 PPI MPI Profibus

网络。 组成模块：真空组件、旋转模块、供料模块。

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3）加工单元

功能简介：工件将在旋转平台上被检测及加工。通过具有四个工位的加工旋转平台，进行加工模拟，并进行加工质量的模拟检测。 主机：三菱系列、西门子S系列。 扩展模块：485 PPI MPI Profibus网络

组成模块：平台、模拟钻孔模块、模拟检测组件

4）安装单元

功能简介：该单元提供两色小工件，并能将其输入大工件的空腔中。气缸将料仓中的两色小工件交替推出，由真空吸盘吸取，通过转臂输入到大工件的空腔中。

主机：三菱FX系列、西门子S系列。

扩展模块：：485 PPI MPI Profibus网络。

组成模块：送料模块、旋转模块、真空组件。

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5）搬运单元

功能简介：该搬运单元由无杆气缸、椭圆形活塞气缸和夹爪等部件组成，通过移动、上下伸缩、抓取等动作，将前一单元上的工件传入下一执行单元。

主机：三菱FX系列、西门子S系列。

扩展模块：：485 PPI MPI Profibus网络。

组成模块：提升模块、气动夹爪组件、直线运动无杆缸。

6）安装搬运单元

功能简介：将工件从前一站搬运至下一站，并可在本站上完成大、小工件的组成。

主机：三菱FX系列、西门子S系列。

扩展模块：485 PPI MPI Profibus网络。

组成模块：直线转旋转运动模块、气动夹爪装置。

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7）操作手单元

功能简介：操作手单元由不同的气动执行部件组成，通过摆动、伸缩、气动抓取等动作，将前一单元上的工件传入下一执行单元的输入工位。

主机：三菱FX系列、西门子S系列。

扩展模块：485 PPI MPI Profibus网络。

组成模块：伸出及提升模块、旋转模块、气动夹爪组件。

8）立体存储单元

功能简介：该站为仓库存储的模拟，它将系统加工完成的合格产品，按照不同类别，进行分类立体存放。

主机：三菱FX系列、西门子S系列。

扩展模块：485 PPI MPI Profibus网络。

步进电机及驱动器：Start 组成模块：步进电机控制模块、滚珠丝杆模块、工件推出组件、立体仓库。

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1.3物流过程

在明白了系统的组成之后，通过下图可以了解系统的工作过程

上料检测单元 操作手单元 加工单元

安装搬运单元 传送带单元 搬运单元

安装单元

立体存储单元 二.安装单元的设计与结构

2.1 安装单元的功能

气动安装机械手是较复杂的一个控制系统，主要体现在它的机械动作复杂，电气控制联锁关系较多。采用PLC 对气动安装机械手进行自动控制，既解决了本系统上料模块和安装模块、推料气缸和平移气缸之间的互锁关系，也解决了本系统与其他机械单元之间的协同作业，很好地实现了气动安装机械手的上料、吸料、安装和联络等功能。控制系统经过运行调试，设备动作顺畅、性能稳定、可靠性高。

2.2 安装搬运单元组合的形式

气动安装机械手的气动控制回路如图2 所示。气动系统由气源、气动三联件OZ、电磁阀、节流阀、真空发生器和各种气缸组成。气源工作压力：最小6bar，最大8bar。翻转、平移换向阀采用二位五通双电控电磁阀，推料、吸料电磁阀采用二位五通单电控电磁阀。电磁阀均选用AIRTAC 公司型号为4V110-M5 的产品。气缸选用SMC 公司的产品，翻转气缸1A选用CDM2B20-45 型， 平移气缸2A 选用CDJ2B16-60-B 型，推料气缸3A 选用CDJ2B10-60-B 型。为了使各执行元件运动平稳，各气缸2个气口装有单向节流阀。翻转前限/ 后限、平移左限/ 右限、推料伸限/ 收限的行程位置用气缸开关检测，气缸开关选用SMC 公司的D-C73 产品。真空发生器选用SMC 公司的ZU07L 型。

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2.3 安装单元系统组成模块

序号 1 2 3 4 5 6 模块名称 料仓模块 转运模块 小工件平台 气动处理组件 I/O接线端子 阀组 2.4安装搬运单元的机械结构

机械手安装单元的结构示意如图1 所示。系统主要组成部分有：上料模块和安装模块。上料模块主要由2 个圆桶料仓、推料装置、料仓平移气缸和支架组成。上料模块主要用于依次将2 个料仓中的工件2 推放到吸料工作台上，等待吸盘机械手取料。在两个气缸的两端都安装有磁性开关，分别用于判断两个气缸运动的极限位置。推料气缸和平移气缸的配合靠延时来实现。安装模块主要由真空发生器、吸盘、机械手、翻转气缸和翻转装置等组成。真空吸盘用于抓取工件2。吸盘内腔的负压(真空)是靠真空发生器产生的。安装模块工作过程：吸料→机械手向前翻转→安装(放料)→机械手向后翻转

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三、电机的执行机构

3.1 S7-200PLC系列的介绍

德国的西门子（SIEMENS）公司是欧洲最大的电子和电气设备制造商，生产的SIMATIC可编程序控制器欧洲处于领先地位。其第一代可编程控制器是1975年投放市场的SIMATIC S3 系列的控制系统。在1979年，微处理器技术被应用到可编程控制器中，产生了SIMATIC S5 系列，取代了S3系列，之后在二十世纪末又推出了S7系列产品。最新的SIMATIC产品为SIMATIC S7、M7和C7等几大系列。 从CPU模块的功能来看，SIMATIC S7-200系列小型PLC发展经历了两代： 第一代产品其CPU模块为CPU 21X，主机都可以进行扩展，它具有四种不同结构配置的CPU单元：CPU212，CPU214，CPU215和CPU216。 第二代产品其CPU模块为CPU 22X，是在二十一世纪初投放市场的，速度快，具有较强的通讯能力，它具有四种不同结构配置的CPU单元：CPU221，CPU222，CPU224和CPU226，除CPU221之外，其他都可以加扩展模块。 SIMATIC S7-200系统由硬件和工业软件两大部分组成如图2.4所示

1）硬件

基本单元、扩展单元、特殊功能模块、相关设备

2）工业软件

工业软件是为更好的管理和使用这些设备而开发的与之配套的程序、文档及其规则的总和，它主要由标准工具、工程工具、运行软件和人机接口等几类构成。 a． CPU介绍及I/O系统（如表2.1）

b． 主机外形

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SIMATIC S7-200系统CPU22X系列PLC主机（CPU模块）的外形如图2.5所示。

c． 基本结构特点

CPU各有晶体管输出(直流输出)和继电器输出（交、直流输出）两种类型，具有不同电源电压和控制电压。各类型的型号如表2.2所示

表2.2各种CPU输出电压、电流的对比

d． 扩展模块及基本功能 （1）功能模块扩展

当需要完成某些特殊功能的控制系统，CPU主机可以扩展特殊功能模块，一般是特殊功能模块有SM253位置控制模块，EM241调制解调器模块等。 （2）输入输出扩展

S7-200PLC的CPU所提供的本机I/O点和I/O地址是固定的，进行扩展时可以在CPU右边连接多个扩展模块连接。每个扩展模块的组态地址编号取决于各模块的类型和该模块在I/O链中所处的位置。编制方法就是同种类型输入或输出

点的模块在链中按与主机的位置而递增，其他类型模块的有无及所处的位置不影响本类型模块的编号。

最大I/O配置的预算需考虑映像寄存器数量及电流提供能力。各CPU能提供的最大5VDC电流如2.3表

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表2.3 CPU的最大扩展电流

e． S7-200之间的PPI通信

PPI协议是专门为S7-200开发的通信协议。S7-200CPU的通信口（Port0、Port1）支持PPI通信协议，S7-200的一些通信模块也支持PPI协议。Micro/WIN与CPU进行编辑通信也通过PPI协议。S7-200CPU的PPI网络通信是建立在RS-485网络的硬件基础上，因此其连接属性和需要的网络硬件设备与其它RS-485网络一致。

S7-200 CPU之间的PPI网络通信只需要两条简单的指令，它们是网络读（NETR）和网络写（NETW）指令。在网络读/写通信中，只有主站需要调用NETR/NETW指令，从站只需编辑处理数据缓冲区（取用或准备数据）。在S7-200系统中，无论是组成PPI、MPI、还是Profibus-DP网络用到的主要部件都是一样的。

3.2传感器的分类和选型

传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 1） 传感器的组成

传感器的组成传感器的种类繁多，其工作原理、性能特点和应用领域各不相同，所以结构、组成差异很大。但总的来说，传感器通常由敏感器件、转换器件及测量电路组成，有时还加上电源电路。

a．敏感器件(sensing element)是指传感器中能直接感受被测量的变化，并输出与被测量成为确定关系的某一物理量的器件。敏感器件是传感器的核心，也是研究、设计和制作传感器的关键。这里膜盒就是敏感器件，其外部与大气压力相通，内部感受被测压力户。当压力户变化时，引起膜盒上半部移动，即输出相应的位移量。

b．转换器件( transduction element)是指传感器中能将敏感器件输出的物理量转换成适于传输或测量的电信号的部分。它把输入的位移量转换成电感的变化。需要指出的是，并不是所有的传。感器都能明显地区分敏感器件和转换器件两部分的，有的传感器转换器件不止一个，需要经过若干次的转换，有的传感器则是两者合二为一的。

c．测量电路(measuring CIRCUIT)又称转换电路或信号处理电路，它的作用是将转换器件输出的电信号进行进一步的转换和处理，如放大、滤波、线性化、补偿等，以获得更好的品质特性，便于后续电路实现显示、记录、处理及控制等功能。测量电路的类型视传感器的工作原理和转换器件的类型而定，一般有电桥电路、信号放大电路、阻抗变换电路、振荡电路等。

2） 传感器的分类

a．按传感器能量变换关系进行分类

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按能量变换关系，传感器分为发电型传感器和参量型传感器。 b．按传感器输入量(即被测参数)进行分类

按输入量分类，传感器以被测物理量命名，如位移传感器、速度传感器、温度传感器、压力传感器等。 c．按传感器的输出量进行分类

按输出量分类，传感器可分为模拟式传感器和数字式传感器两类。模拟式传感器是指传感器的输出信号为模拟量，数字式传感器是指传感器的输出信号为数字量。

d．按传感器工作原理进行分类

按传感器的工作原理为依据分类，可分为电阻应变式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、热电式传感器等。

3.3传感器的工作原理及其应用

1） 电感式接近开关

电感式传感器为信号发生器，它被用于在加工机械，机器人，生产线 以及传送带系统中检测和功能相关 的动作,并将检测结果转换成电信号。它是以非接触的方式工作的。当有金属物体接近规定的感应距离时，传感器会发出一个电信号。电感式接近开关就是利用电涡流效应制造的传感器。

a．高频振荡型电感式接近开关 它以高频振荡器（LC振荡器）中的电感线圈作为检测元件，利用被测金属物体接近电感线圈时产生的涡流效应，引起振荡器振幅或频率的变化，由传感器的信号调理电路将该变化转换成开关量输出，从而达到检测的目的。

b．差动线圈型电感式接近开关 它有两个电感线圈，由其中一个电感线圈作为检测线圈，另一个电感线圈作为比较线圈；由于被测金属物体接近检测线圈时会产生涡流效应，从而引起检测线圈中磁通的变化，检测线圈的磁通与比较线圈的磁通进行比较，然后利用比较后的磁通差，经由传感器的信号调理电路将该磁通差转换成电的开关量输出，从而达到检测的目的。 2） 电感式接近开关的通用符，如图3.3所示。

3） 电感式传感器的特点 无机械磨损和撕扯动作，因此使用寿命长；不会因灰尘或触点焊接在一起而出现故障；无触点反弹，因此无切换故障；切换频率高达3000Hz；抗震；安装位

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置随意；黄色LED显示切换状态；完全密闭，防护等级高。

3.4控制面板连线

控制面板有七个按键，分别是开始键、复位键、特殊键、“手/自”键、单联键、停止键、上电键和急停键。这七个按键一端共用24V电压，另一端依次接往CPU的I1.0，I1.1，I1.2，I1.3，I1.4，I1.5，I1.6，I1.7.其中，开始键和复位键上还接了两个灯，连线方法是灯的一端接零伏电压，另一端依次接往CPU的Q1.0，Q1.1。MPS的控制面板如图3.3所示。 各开关的控制功能定义为：

带灯按钮，绿色 开始 带灯按钮，蓝色 复位 带灯按钮，黄色 特殊

两位旋钮，黑色 自动/手动 两位旋钮，黑色 单站/联网  带灯按钮，红色 停止  带灯按钮，黄色 上电 急停按钮，红色 急停

当需要控制PLC的输入输出时，要将24 线插头从上料检测单元引导我们的实验板上来。以下是具体连线方法。首先将上料检测单元中执行面板连线端子排上的24 线插头和其对应的插座分开，然后将插头引入我们的板子上，在板子上已经焊好与之相对应的插座，可以完成从上料检测单元到控制面板的连接。在控制面板的另一侧，又有一个24线插座，通过一个两端是插头的连线连回到上料检测单元执行面板的插座里。上料检测单元中控制面板的插头也用上述方法，与控制板相连接。这样，当我们想要完成分类工作的时候，只需要将控制板上插座的24 跟线对应连接就可以完成了。

3.5气动元件的特点以及选型

气动元件通过气体的压强或膨胀产生的力来做功的元件，即将压缩空气的能量转换为动能的机件。如气缸，电磁阀，蒸汽机等。它是一种动力传动形式，亦为能量转换装置，利用气体压力来传递能量。 3.5.1 气动元件的特点：

1）气动装置结构简单、轻便、安装维护简单。压力等级低、故使用安全。 2）工作介质是取之不尽的空气、空气本身不花钱。排气处理简单，不污染环境，成本低。

3）输出力以及工作速度的调节非常容易。气缸的动作速度一般为50~500mm/s，比液压和电气方式的动作速度快。

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4）可靠性高，使用寿命长。电器元件的有效动作次数约为百万次，而SMC的一

般电磁阀的寿命大于3000万次，小型阀超过2亿次。

5）利用空气的压缩性，可贮存能量，实现集中供气。可短时间释放能量，以获

得间歇运动中的高速响应。可实现缓冲。对冲击负载和过负载有较强的适应能力。在一定条件下，可使气动装置有自保持能力。

6）全气动控制具有防火、防爆、防潮的能力。与液压方式相比，气动方式可在

高温场合使用。

7）由于空气流动损失小，压缩空气可集中供应，远距离输送。

气动技术是以压缩空气为介质来传动和控制机械的一门专业技术。由于它具有节能、无污染、高效、低成本、安全可靠、结构简单等优点，广泛应用于各种机械和生产线上。

3.5.2安装单元气动元件种类及结构符号 1）导向气缸

导向气缸的外形、结构及符号如图3.5和图3.6所示。

双作用双活塞式气缸，行程长度250mm，用于机械手单元X轴的左右伸缩，双活塞气缸是由两个活塞进行驱动的，因此在相同高度的情况下能产生2倍于标 准气缸的推力。

双作用双活塞式气缸，行程长度80mm，用于机械手单元Y轴的上下伸缩，其特点是该气缸结构简单，将导轨和气缸做于一体，如图3.7所示

2) 电磁换向阀

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电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动。电磁阀用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压钢控制，所以就会用到电磁阀。 气动电磁阀里有密闭的腔，在不同的位置开有通孔，气动电磁阀的每个孔都向不同的油管，腔中间有阀，两面是两块电磁铁，那面的电磁线圈通电阀体就会被吸引到那边；气动电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；气动电磁阀并不限于液压，气动电磁阀用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压钢或电磁阀来控制，如图3.8和图3.9所示。

3)双电控二位五通阀

如下图3.10为双电控二位五通阀的工作原理图。它有两个电磁铁，当右线圈通电、左线圈断电时，阀芯被推向右端，其通路状态是P与A、B与T2相通，A口进气、B口排气。当右线圈断电时，阀芯仍处于原有状态，即具有记忆性。当电磁左线圈通电、右断电时，阀芯被推向左端，其通路状态是P与B、A与T1相通，B口进气、A口排气。若电磁线圈断电，气流通路仍保持原状态。

3.6真空吸盘的概述以及选型

3.6.1真空吸盘的特点

真空吸附装置是依靠真空源产生的真空吸力来对物体进行起吊、搬运及夹持的一种省力机械。和机械、电磁起吊装置相比,具有以下特点:(1)结构简单、成本低;(2)安装方便、操作容易,(3)维修费用少;(4)不损伤工件;(5)吸附、放开工件迅速,(6)工件材料的种类不限,(7)最大吸附力有限,(8)难以得到准确的位置精度。真空吸盘是真空吸附装置的执行元件,它将真空能转化为机械能。真空吸盘设计的合理程度直接影响着真空吸附装置的工作性能。根据不同的应用场合,有效地选择、设计真空吸盘是成功地应用真空吸附技术的关键之一。

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3.6.2真空吸盘的结构和选型

图3.12(a)为普通型直进气吸盘,靠头部的螺纹可直接与真空发生器的抽吸口相连省掉接管道。图3.12(b)为普通型侧向进气吸盘,其中弹簧用来缓冲吸盘部件的运动惯性,减小对工件的撞击力。图3.12(c)为带支撑楔的吸盘,这种吸盘结构稳定,变形量小,并能在竖直{吸吊物体时产生更大的摩擦力。图3.12(d)为采用金属骨架,由橡胶压制而成的碟盘形大直径吸盘,吸盘作用面采用双重密封结构面,大径为轻吮启动面,小径为吸牢有效作用面。柔软的轻吮启动使得吸着

动作特别轻柔,不伤工件,且易于吸附。图3.12(e)为波纹型吸盘,利用波纹的变形来补偿高度的变化,往往用于工件的高度难以确定的场合。图3.12(f)为球铰式吸盘,吸盘可适应工件吸附表面的倾斜而自由转动,转动范围可达30°-50°,吸盘体普通型吸盘上的抽吸孔通过贯穿球节的孔,与安装在球节端部的吸盘相通。 在实际的教学实验当中一般会用到（a）型，因为结构简单，易于操作。

四、安装单元电气控制

4.1 安装单元气动原理图

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当该单元上电并通气之后，开关量的输入经PLC后输出，包括4个电磁阀，1Y,2Y,3Y是三位四通电磁换向阀，4Y为二位二通电磁换向阀，共同控制气缸的运动，以实现抬起，摆动，下降，夹紧，放松等动作。 4.2 安装单元输入输出电气原理图

安装单元输入I/O地址表

安装单元输出I/O地址表

4.3安装单元各部分电气控制图

PLC控制板布置

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端子排连线表

急停系统控制回路

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控制面板连线端子排

控制面板连线图

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控制面板示意图

系统电源连线图

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4.4安装单元总体电气原理图

将以上各部分连接起来，这便完成了安装单元的总体电气原理图

图a

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图b

由于图，图b看起来并不方便，所以可以将PLC的连线单独取出，画出简图以a更直观。

各个端子的连线

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五、安装单元程序框图

按照上述控制要求，绘制气动安装机械手的工艺流程如图3 所示。气动安装机械手的控制流程比较复杂。起动系统，进入安装等待步;单站方式或联络方式下有安装请求信号来后，吸料，吸料机械手向前翻转。放料控制和上料控制分支流程同时进行。上料控制分支流程又有左料仓上料和右料仓上料两种选择。上料完毕，吸料机械手向后翻转，此时气动安装机械手的机械返回到了原点。

为了能使程序流程不出错，必须使程序的步进状态也要正确地返回原点。在S27 步，发送安装完毕信号后，用第4 站的联络信号——搬取结束信号4C5B 作为程序步进状态返回原点的转换条件。

PLC 的程序用步进指令编程实现，控制程序分为：安装等待、吸料、机械手前翻、安装、安装结束等待、推料、料仓判断、料仓左移或右移、上料结束等待、机械手后翻、发送联络信号及复位等待，加上初始步共13 步动作。单站控制方式和联络控制方式的程序共用。在安装等待步，如果是单站工作方式，则延时后进入下一步，如果是联络工作方式，则等待安装请求信号，信号有效时，才进入下一步。为了避免两种控制方式冲突，在步进控制程序外的控制方式选择程序中，需设置两种控制方式的互锁。

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六 安装搬运单元程序

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网络1是程序的初始化，将装置置于初始状态。

网络2部分的程序是将机械手抬高，按下开始，I0.0，I0.6，I0.2，I1.5端口的输入，使Q0.0，Q0.2端口输出，此输出端口由1Y1和2Y1控制，1Y1使1B1伸出，2Y1使2B2伸出，共同使机械手抬高。并实现自锁。

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网络3是使机械手摆动至传送带处，Q0.0输出后该程序开始执行，I0.3，I0.1，I0.6，I1.5端口输入使Q0.1，Q0.3端口输出。并实现自锁。

网络4是摆动到位后下降，Q0.1，Q0.3任何一个输出后执行该程序段，在I0.5，I1.5端口输入，由Q0.6输出。Q0.6电磁阀4Y2控制机械手的下降。并实现自锁。

网络5是机械手夹紧工件，Q0.6输出后执行该段程序，I0.4，I1.5端口输入，输出Q0.5端口，Q0.5由电磁阀3Y2控制3B1夹紧，从而夹紧工件。并实现自锁功能。

网络6是机械手夹带工件抬高，Q0.5输出后执行该段程序，I0.6，I1.5端口输入，Q0.6端口输出。Q0.6电磁阀4Y2控制机械手的下降。并实现自锁。

网络7是转回至高台处，I0.0，I0.2，I0.6，I1.5端口输入，Q0.1，Q0.3端口输出。Q0.1与Q0.3分别由电磁阀1Y2,2Y2控制1B1缩回、2B2缩回，使机械手转动至高台处。并实现自锁功能。

网络8是机械手下降，Q0.1，Q0.3任何一个输出后执行该程序段，在I0.5，I1.5端口输入，由Q0.6输出。Q0.6电磁阀4Y2控制机械手的下降。并实现自锁。

网络9是机械手放松以放下工件，Q0.4输出，由电磁阀3Y1控制3B1放松，放下工件，完成搬运过程。

在生产中，如此循环往复便可实现工件从传送带搬运至高台进行安装的全过程。

总结

这次个性化课程设计，对我来说很有意义，在课程设计的过程中我学到很多的关于机械手和PLC方面的知识，我以后会加强对它们的学习和应用。通过这一次设计，让我对MPS系统以及机械手站单元的功能和在系统中的作用都有了进一

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步的了解，同时让我熟悉了PLC的运作，对机械手的发展和应用有了很多认识。特别是对于机械手的控制，通过采用PLC控制机械手可以提高产品质量，降低工人的工作量。由于PLC控制具有机构简单、组合灵活、编程简单、功耗低和改造方便的特点，可以根据控制流程的不同，方便地改变控制顺序来满足工艺要求。采用电磁式感应开关对机械手的位置进行检测，使机械手在动作过程中实现精确定位。

本次设计详细讲解了机械手站单元的控制系统设计过程。采用西门S7-200系列的PLC作为控制器，进行编程，并采用气动装置进行气动设计，使用电感式接近开关对位置进行监控，实现机械手站单元的控制要求。

参考文献

［1］可编程序控制器［M］重庆大学出版社

［2］程子华 plc原理与编程实例分析 ［M］北京电子工业出版社 ［3］张齐单片机应用系统设计技术［M］电子工业出版社2014

［4］ 孟繁华 机器人应用技术 第1版［M］ 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1989.16 ［5］胡学林 可编程控制器教程 ［M］北京电子工业出版社，2003 ［6］田淑珍 S7-200PLC原理及应用 ［M］机械工业出版社，2004 ［7］李燕杰 S7-200PLC原理及应用开发指南 ［M］机械工业出版社 ［8］廖常初可编程序控制器［M］重庆大学出版社

［9］章国华、苏东 典型生产线原理、安装与调试 ［M］北京理工大学出版社，2009 ［10］王庭树 机器人运动学及动力学 第2版［M］ 西安：西安电子科技大学出版社，1990.12

致谢

本次的个性化课程设计工作是在范世奇老师亲切关怀和精心指导下完成的。老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大工作目标、掌握了基本的研究方法还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本个性化课程设计完成，离不开老师的耐心指导和指点。在此，谨向指导老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！ 在个性化课程设计期间，得到了老师的指导和同学的帮助，在此表示深深的感谢。

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