1、第一章 緒論21.1機械手的概述 21.2設計要求2第二章分析JS01工業機械手液壓系統的特點及工作原理32.1液壓系統的特點 32.2液壓系統的分析 42.3液壓系統工作原理 4第三章 PLC控制系統103.1可編程控制器簡介及應用 103.2可編程控制器的特點 103.3繼電器-接觸器控制線路的設計 113.4繼電器一一接觸器控制線路 123.5 一些低壓電器的選擇 16第四章 可編程控制器PLC控制系統的設計 194.1可編程控制器控制系統設計的基本原則 194.2可編程控制器系統設計的步驟 19總結22參考文獻23機械手的概念和分類機械手，英文名mechanical hand是指能模仿

2、人手和臂的某些動作功能， 用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重 勞動以實現生產的機械化和自動化，能在有害環境下操作以保護人身安全，因而 廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。機械手主要由手部和運動機構組成。 手部是用來抓持工件（或工具）的部件, 根據被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業要求而有多種結構形式，如夾 持型、托持型和吸附型等。運動機構，使手部完成各種轉動（擺動）、移動或復合運動來實現規定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構的升降、伸縮、 旋轉等獨立運動方式，稱為機械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的 物體，需有6個自

3、由度。自由度是機械手設計的關鍵參數。自由度越多，機械手 的靈活性越大，通用性越廣，其結構也越復雜。一般專用機械手有26個自由度。機械手的種類，按驅動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械 手；按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種；按運動軌跡控制方式可分 為點位控制和連續軌跡控制機械手等。機械手通常用作機床或其他機器的附加裝置，如在自動機床或自動生產線 上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨立的控制裝置。有些 操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險物品的主從式操作手也 常稱為機械手。第一章 緒論1.1機械手的概述機械手是模仿人的手部動作，按給定程序、軌跡和要

4、求實現自動抓取、搬運 和操作的自動裝置。它特別是在高溫、高壓、多粉塵、易燃、易爆、放射性等惡 劣環境中，以及笨重、單調、頻繁的操作中能代替人作業，因此獲得日益廣泛的 應用。機械手一般由執行機構、驅動系統、控制系統及檢測裝置三大部分組成，智 能機械手還具有感覺系統和智能系統。驅動系統多數采用電液（氣）機聯合傳動。1.2設計要求本節介紹的Js01工業機械手屬于圓柱坐標式、全液壓驅動機械手，具有手臂 升降、伸縮、回轉和手腕回轉四個自由度。執行機構相應由手部、手腕、手臂伸 縮機構、手臂升降機構、手臂回轉機構和回轉定位裝置等組成，每 -部分均由液壓 缸驅動與控制。它完成的動作循環為：插定位銷一手臂前伸一

5、手指張開一手指夾緊抓料一手臂上升一手臂縮回一手 腕回轉180°-拔定位銷一手臂回 95°-插定位銷一手臂前伸一手臂中停（此時 主機的夾頭下降夾料）手指松開（此時主機夾頭夾著料上升）手指閉合手臂 縮回-手臂下降-手腕回轉復位-撥定位銷-手臂回轉夏位-待料，泵卸載。第二章 分析JS01工業機械手液壓系統的特點及工作原理JS01工業機械手液壓系統圖如圖1所示。各執行機構的動作均由電控系統發 信號控制相應的電磁換向閥，按程序依次步進動作。電磁鐵動作順序見表1。手臂伸縮缸手臂回轉缸手指夾緊缸手腕回轉缸定位缸曰圖1 JS01工業機械手液壓系統2.1液壓系統的特點該液壓系統的特點歸納如下

6、:1）系統采用了雙聯泵供油，額定壓力為 6.3MPa,手臂升降及伸縮時由兩個 泵同時供油，流量為（35+18） L/min，手臂及手腕回轉，手指松緊及定位缸工作 時，只由小流量泵2供油，大流量泵1自動卸載。由于定位缸和控制油路所需壓 力較低，在定位缸去路上串聯有減壓閥 8,使之獲得穩定的1.51.8MPa壓力。2） 手臂的伸縮和升降采用單桿雙作用液壓缸驅動，手臂的伸出和升降速度分別由單向調整閥15、13和11實現回油節流調速；手臂及手腕的回轉由擺動液壓 缸驅動，其正反向運動亦采用單向調速閥17和18、23和24回油節流調速。3）執行機構的定位和緩沖是機械手工作平穩可靠的關鍵。 從提高生產率來說

7、, 希望機械手正常工作速度越快越好，但工作速度越高，啟動和停止時的慣性力就 越大，振動和沖擊就越大，這不僅會影響到機械手的定位精度，嚴重時還會損傷 機件。因此為達到機械手的定位精度和運動平穩性的要求，一般在定位前要采取 緩沖措施。該機械手手臂伸出、手腕回轉由死擋鐵定位保證精度，端點到達前發信號切 斷油路，滑行緩沖；手臂縮回和手臂上升由行程開關適時發信號，提前切斷油路 滑行緩沖并定位。此外，手臂伸縮缸和升降缸采用了電液換向閥換向，調節換向 時間，亦增加緩沖效果。由于手臂的回轉部分質量圈套，轉速較高，運動慣性矩 圈套，系統的手臂回轉缸除采用單向調速閥回油節流調速外，還在回油路上安裝 有行程和節流閥

8、19進行減速緩沖，最后由定位缸插銷定位，滿足定位精度要求。4） 為使手指夾緊缸夾緊工件后不受系統壓力波動的影響，保證牢固地夾緊工 件，采用了液控單向閥21的鎖緊回路。5）手臂升降缸為立式液壓缸，為支承平衡手臂運動部件的自重， 采用了單向 順序閥12的平衡回路。2.2液壓系統的分析JS01工業機械手液壓系統電磁鐵、壓力繼電器動作順序表如表1所示。表1 JS01工業機械手液壓系統電磁鐵、壓力繼電器動作順序表動作順序1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9Y10Y11Y12YK26插銷定位+手臂前伸+手指張開+手指抓料+手臂上升+手臂縮回+手腕回轉+拔定位銷+手臂回轉+插定位銷+手臂前伸+手臂中停+手指張

9、開+手指閉合+手臂縮回+手臂下降+手腕反轉+拔定位銷+手臂反轉+待料卸載+2.3液壓系統工作原理1、插定位銷（1、12 '）按下油泵起動按鈕后，雙聯葉片泵 1、2同時供油，電磁鐵1Y、2Y帶電，油 液經溢流閥3和4至油箱，機械手處于待料卸荷狀態。當棒料到達待上料位置，啟動程序動作。電磁鐵1Y帶電，2丫不帶電，使泵1 繼續卸荷，而泵2停止卸荷，同時12Y通電，液壓油流入定位缸左腔，定位銷定 位。進油路：泵2-單向閥6-減壓閥8-單向閥9一二位二通閥25 （右）一定位 缸左腔。回油路：此時，插定位銷以保證初始位置準確。定位缸沒有回油路，它是依 靠彈簧復位的。2、手臂前伸（5 一 、12 &

10、#39;）插定位銷后，此支路系統油壓升高，使繼電器 K26發訊，接通電磁鐵5丫，泵 1和泵2經相應的單向閥匯流到電液換向閥 14左位，進入手臂伸縮缸油腔。進油路：泵1-單向閥5-三位四通電液換向閥14 （左）一手臂伸縮缸右腔 泵2-單向閥6-單向閥7-三位四通電液換向閥14（左）-手臂伸縮缸 右腔回油路：手臂伸縮缸左腔15的調速閥三位四通電液換向閥14 （左）油 箱3、手指張開（仁、9廠、12廠）手臂前伸至適當位置，行程開關發訊，電磁鐵 1丫、9Y帶電，泵1卸載，泵2 供油，經單向閥6,電磁閥20左位，進入手指夾緊缸右腔。當系統的液壓壓力到 了打開液控單向閥21后，油從左腔通過液控單向閥21及

11、電磁閥20左位進入油箱。進油路：泵2單向閥6電磁閥20 （左）手指夾緊缸右腔回油路：手指夾緊缸左腔液控單向閥 21 電磁閥20 （左）油箱4、手指抓料（仁、12）手指張開后，時間繼電器延時。待棒料由送料機構送到手指區域時，繼電起 器發訊使9Y斷電，泵2的壓力油通過電磁閥20 （右位）進入缸的左腔，使手指 夾緊棒料。進油路：泵2單向閥6電磁閥20 （右）液控單向閥21手指夾緊缸左 腔回油路：手指夾緊缸右腔-電磁閥 20 （右）-油箱5、 手臂上升（、12）當手指抓料后，手臂上升。此時，泵1和泵2同時供油通過電液換向閥10（左） 進入手臂升降缸。進油路：泵1單向閥5三位四通換向閥10 （左）11的

12、單向閥12的單 向閥-手臂升降缸下腔泵2單向閥6單向閥7電液換向閥10 （左）11的單向閥12 的單向閥手臂升降缸下腔回油路：手臂升降缸上腔13的調速閥三位四通換向閥10 （左）油箱 &手臂縮回（6- '、12）手臂上升至預定位置，碰行程開關，3Y斷電，電液換向閥10復位，6Y帶電。 泵1和泵2 一起供油至電液換向閥14右端，壓力油通過15的單向調速閥進入伸 縮缸左腔，而右腔油液經閥14右端回油箱。進油路：泵1單向閥5電液換向閥14 （右）15的單向調速閥手臂伸 縮缸左腔泵2單向閥6單向閥7電液換向閥14 （右）15的單向調速 閥手臂伸縮缸左腔回油路：手臂伸縮缸右腔電液換向閥

13、14 （右）油箱7、手腕回轉（r 、10、12）當手臂上的碰塊碰到行程開關時，6Y斷電，電液換向閥14復位，1Y、10Y 通電。此時，泵2單獨供油至電液換向閥22左端，通過24的單向閥進入手腕回 轉油缸，使手腕回轉1；。進油路：泵2單向閥6電液換向閥22 （左）24的單向閥手腕回轉缸 回油路：手腕回轉缸23的調速閥電液換向閥22 （左）油箱8、拔定位銷（1；）當手腕上的碰塊碰到行程開關時，10Y、12Y斷電，電液換向閥22和二位二 通換向25復位，定位缸油液經閥25左端回油箱，彈簧作用拔定位銷。進油路：定位缸沒有進油路，它是在彈簧作用下前進的 回油路：定位缸左腔閥25 （左）油箱9、手臂回轉（

14、仁'、r 1）定位缸支路無油壓后，壓力繼電器 K26發訊，接通7Y。泵2的壓力油進入閥6經換向閥16左端通過單向調速閥18最后進入手臂回轉缸，使手臂回轉一。 進油路：泵2單向閥6換向閥16 （左）單向調速閥18手臂回轉缸 回油路：手臂回轉缸單向調速閥 17換向閥16 （左）行程節流閥19 油箱10、插定位銷（仁、12）當手臂回轉碰到行程開關時，7Y斷電，12Y重又通電，液壓油流入定位缸左 腔，定位銷定位。進油路：泵2單向閥6減壓閥8單向閥9二位二通閥25 （右）定位 缸左腔。此時，插定位銷以保證初始位置準確。定位缸沒有回油路，它是依靠彈簧復位的。11、手臂前伸（5、12一）插定位銷后，

15、此支路系統油壓升高，使繼電器 K26發訊，接通電磁鐵5丫，泵 1和泵2經相應的單向閥匯流到電液換向閥 14左位，進入手臂伸縮缸油腔。進油路：泵1單向閥5三位四通電液換向閥14 （左）手臂伸縮缸右腔 泵2單向閥6單向閥7三位四通電液換向閥14（左）手臂伸縮缸 右腔回油路：手臂伸縮缸左腔15的調速閥三位四通電液換向閥14 （左）油 箱12、手臂中停（ 12- ）當手臂前伸碰到行程開關后，5Y斷電，伸縮缸停止動作，確保手臂將棒料送 到準確位置處，“手臂中停”等主機夾頭夾緊棒料，夾頭夾緊棒料后，時間繼電 器發訊。13、手指張開（仁、9、12）接到繼電器信號后，1Y、9Y通電，手指張開同3。并啟動時間繼

16、電器延時， 主機夾頭移走棒料后，繼電器發訊。14、手指閉合（仁、12 J）接繼電器信號，9Y斷電，手指閉合，泵2的壓力油通過電磁閥20 （右位）進 入缸的左腔，使手指夾緊棒料。進油路：泵2單向閥6電磁閥20 （右）液控單向閥21手指夾緊缸左 腔回油路：手指夾緊缸右腔電磁閥 20 （右）油箱15、手臂縮回（6一 、12廠）當手指閉喝后，1Y斷電，使泵1和泵2 起供油，同時6Y通電，泵1和泵2 一起供油至電液換向閥14右端，壓力油通過15的單向調速閥進入伸縮缸左腔， 而右腔油液經閥14右端回油箱。進油路：泵1單向閥5電液換向閥14 （右）15的單向調速閥手臂伸 縮缸左腔泵2單向閥6單向閥7電液換向

17、閥14 （右）15的單向調速 閥手臂伸縮缸左腔回油路：手臂伸縮缸右腔電液換向閥 14 （右）油箱16、手臂下降（4 、12-）手臂縮回碰到行程開關，6Y斷電，4Y通電。此時，電液換向閥10右端動作， 壓力油經閥10和單向調速閥13進入升降缸上腔。進油路：泵1單向閥5閥10 （右）閥13手臂升降缸上腔 泵2閥6閥7T回油路：手臂升降缸下腔閥12閥11閥10 （右）油箱17、手腕反轉（ 仁、1仁、12 '）當升降導套上的碰鐵碰到行程開關時，4Y斷電，1Y、11Y通電。泵2供油至 閥22右端，壓力油通過單向調速閥23進入手腕回轉缸的另一腔，并使手腕 反轉丄-。進油路：泵2閥6閥22 （右）單

18、向調速閥23手腕回轉缸 回油路：手腕回轉缸單向調速閥 24閥22 （右）油箱18、拔定位銷（仁）手腕反轉碰到行程開關后，11丫、12Y斷電。動作順序同 &19、手臂反轉（1： > 8：'）拔定位銷，壓力繼電器發信號，8Y接通。換向閥16右端動作，壓力油進入 手臂回轉缸的另一腔，手臂反轉，機械手復位。進油路：泵2閥6換向閥16 （右）f單向調速閥17手臂回轉缸回油路：手臂回轉缸f單向調速閥 18換向閥16 （右）行程節流閥19 油箱20、待料卸載（r、2）手臂反轉到位后，啟動行程開關，8Y斷電，2Y接通。此時，兩油泵同時卸荷。 機械手動作循環結束，等待下一個循環。機械手的動

19、作也可由微機程序控制，與相關主機聯為一體，其動作順序相同。第三章 PLC控制系統3.1可編程控制器簡介及應用可編程控制器（PROGRAMMABLE CONTROLLER PC。與個人計算機的 PC相區別，用PLC表示。可編程控制器是由微機控制的電子裝置，不僅能完成各種程序控制，而且還 有數字運算、數據處理、模擬量調節、操作顯示、聯網通信等功能，在工業控制 當中發揮著越來越大的作用。暫時可把它看作是繼電器、定時器和計數器的集合。PLC是在傳統的順序控制器的基礎上引入了微電子技術、計算機技術、自動 控制技術和通訊技術而形成的一代新型工業控制裝置，目的是用來取代繼電器、 執行邏輯、記時、計數等順序控

20、制功能，建立柔性的程控系統。國際電工委員會（IEC）頒布了對PLC的規定：可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統， 專 為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執行 邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字的、模 擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關設 備，都應按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。在氣壓傳動系統中的控制部分經常采用氣控和電控兩種控制方法。前者由氣 動邏輯元件、氣壓控制換向閥等組成；后者由電氣開關元件、各種繼電器、電磁 控制換向閥等組成。3.2可編程控制器的特點1）應用靈活

21、不僅可以適應大小不同、功能繁雜的控制要求，而且可以適應各種工藝流程 經常變更的場合。由于它的邏輯功能與控制要求是通過軟件來完成的，從而縮短 了開發周期，現場安裝與接線簡便，可以按積木方式擴充和刪減其規模。2）簡單易學，操作方便PLC繼承了傳統繼電器控制理論，采用電氣操作人員習慣的梯形圖式編程方 法,能方便的讀懂和編寫、修改應用程序。另外PC帶有比較完善的監視和診斷功 能，對其內部工作狀態、I/O點狀態和異常現象均有醒目的顯示，因此操作人員 可以及時準確了解和排除故障。3）功能齊全PLC不僅有邏輯運算功能，而且還有定時計數功能、四則運算、比較、跳轉 和強制輸入輸出狀態等功能。增加智能接口后，還具

22、有處理模擬量等功能。4）穩定可靠PLC可以適應惡劣的工業環境，抗干擾能力強。耐熱、防潮、抗震等性能也 很好。5）PLC控制系統的設計、安裝、調試、維護方便由于PLC已實現了產品系列化、標注化和通用化，用 PLC組成控制系統在 設 計、安裝、和維修等方面，表現了明顯的優越性。設計部門能在規格繁多、 品種齊全的系列化PLC產品中，精選他們所需的類型，使選定的 PLC具有較高的 性能價格比。6）體積小、重量輕、功耗低由于PLC是將微電子技術運用于工業控制設備的新型產品，因而PLC的結構緊湊、堅固、重量輕、功耗低。3.3繼電器-接觸器控制線路的設計控制線路的設計選用控制線路的設計方法大體可分為二種，分

23、別為經驗設計 法和邏輯設計法。一、經驗設計法1、經驗設計法的基本步驟（1）收集分析國內外現有同類設備的相關資料，使所設計的控制系統合理， 滿足設計要求。（2）控制線路設計，一般的壓力機控制線路設計包括主電路，控制電路 輔助電路的設計。首先進行主電路設計：主要是考慮從電源到執行元件（例如電動機）之間的 線路設計。然后進行控制線路設計：主要考慮如何滿足電動機的各種運動功能及 生產工藝要求，包括實現加工過程自動化或半自動化的控制等，也就是完成正確 地“選擇”和有機地“組合”的任務；最后考慮如何完善整個控制電路的設計，各種保護，聯瑣以及信號，照明等 輔助電路的設計。（3）全面檢查所設計電路，有條件時，

24、可以進行模擬試驗，以進一步完善 設計。2、經驗設計法的基本特點（1）設計過程是逐步完善的，一般不易獲得最佳的設計方案。但該方法簡 單易行，應用很廣。（2）需反復修改，這樣會影響設計速度。（3）需要一定的經驗，設計中往往會因考慮不周而影響電路的可靠性。（4）一般需要進行模擬試驗。二邏輯設計法1、邏輯設計法的基本概念邏輯設計法，主要是根據生產工藝的要求（工作循環，液壓系統圖等），將 控制線路中的接觸器，繼電器線圈的通電與斷電，觸點的閉合與斷開，以及主令 元件的接通和斷開等看成邏輯變量，并將這些邏輯變量關系表示為邏輯函數的關 系式，再運用邏輯函數基本公式和運算規律，對邏輯函數式進行簡化，然后根據 簡

25、化的邏輯函數式畫出相應的線路原理圖，最后再進一步檢查，化簡和完善，以 期獲得既滿足工藝要求，又經濟合理的最佳設計方案。2、邏輯設計法的一般步驟（1）按工藝要求作出工作循環圖。（2）確定執行元件與檢測元件，并作出執行元件節拍表和檢測元件狀態表。（3）根據檢測元件狀態表寫出各程序的特征數，并確定分組，設置中間記 憶元件，各分組所有程序能區分開。（4）列寫中間記憶元件開關函數及其執行元件動作邏輯函數表達式，并畫 出相應的電路圖。（5）對按邏輯函數表達式畫出的控制邏輯電路圖進行檢查，化簡和完善。三、經驗設計法和邏輯設計法的比較邏輯設計法與經驗設計法相比，采用邏輯設計的電路較為合理，能節省所用 元件的數

26、量，能獲得某種邏輯功能的最簡電路，但是邏輯設計法整個設計過程較 為復雜，對于一些復雜的控制要求，還必須設計許多新的條件，同時對電路競爭 問題也較難處理。因此，在一般的電器控制線路設計中，邏輯設計法僅為經驗設 計法的輔助和補充。3.4繼電器一一接觸器控制線路對于線路的設計我們采用的是邏輯設計法，根據JS01工業機械手液壓系統圖 和機械手的動作要求，我作出了其繼電器電氣原理圖，見圖 2。這里我們對其繼 電器電氣原理圖進行說明。圖中SB2實現開機功能，按下SB2能KM線圈得電，啟動電動機，為下面的順 序動作做準備。當要進行順序動作時，繼電器工作順序如下：1 插定位銷按下SB3中間繼電器K1線圈得電并

27、自鎖；1Y，12Y，K26得電，機械手的定 位缸右移，到達極限位置時，插上定位銷。2 手臂前伸當定位缸到達極限位置時，同時會觸動行程開關ST1,中間繼電器K2得電并抽定唾銷手臀前伸手指張開手指乳科手臂上升手曾縮冋手腕回轉拔定卷銷手臂回轉 插定位銷 于臂前伸 宇臂中停 手指張開 手指閉合 手臂縮回 手臂下降 手腕反轉 拔定位銷 手臂反轉 待料卸載主電路控制電路自鎖，中間繼電器K2的輔助動斷點斷開，1Y失電，同時5Y得電，手臂伸縮缸開 始前伸，實現手臂前能。3 手指張開當手臂伸縮缸伸到一定位置時觸動行程開關 ST2,中間繼電器K3得電并自鎖， 中間繼電器K3的輔助動斷點斷開，5Y失電；同時9丫得電

28、，手指夾緊缸向右滑動， 實現手指張開功能。4 .手指抓料當手指夾緊缸向右滑動到一定位置時觸動行程開關ST3,中間繼電器K4得電并自鎖，中間繼電器 K4的輔助動斷點斷開，9Y失電；手指夾緊缸向左滑動，從 而實現手指抓料功能。5. 手臂上升當手指夾緊缸向左滑動到一定位置時觸動行程開關 ST4,中間繼電器K5得電 并自鎖，中間繼電器K5的輔助動斷點斷開，1丫失電；同時3Y得電，手臂升降缸 開始上升，從而實現手臂上升功能。6. 手臂縮回當手臂升降缸上升到一定位置時觸動行程開關 ST5,中間繼電器K6得電并自 鎖，中間繼電器K6的輔助動斷點斷開，3Y失電；同時6Y得電，手臂伸縮缸開始 向右滑動，從而實現

29、手臂縮回功能7. 手腕回轉當手臂伸縮缸向右縮到一定位置時觸動行程開關 ST6,中間繼電器K7得電并 自鎖，中間繼電器K7的輔助動斷點斷開，6Y失電；同時10Y得電，手腕回轉缸 開始轉動，從而實現手腕回轉功能8. 拔定位銷當手腕回轉缸轉動到一定位置時觸動行程開關 ST7,中間繼電器K8得電并自 鎖，中間繼電器K8的輔助動斷點斷開，12Y失電，K26失電，10Y失電；拔出定 位銷。9. 手臂回轉當定位缸向左滑動到一定位置時會觸動行程開關ST8,電磁閥7Y得電并自鎖，手臂回轉缸開始轉動，實現手臂回轉功能。10. 插定位銷當手臂回轉缸轉動到一定位置時會觸動行程開關ST9,中間繼電器K10得電并自鎖，其

30、輔助動斷點斷開，7Y失電；中間繼電器K9得電，其輔助動合點關閉， 12Y得電，K26得電，機械手的定位缸右移，觸動行程開關 ST11時，插上定位銷。 11 .手臂前伸當定位缸觸動行程開關ST10,中間繼電器K13得電并自鎖，中間繼電器 K11 得電，其動合觸點關閉，5Y得電；中間繼電器 K12得電，其動斷觸點斷開，1Y 失電；手臂伸縮缸開始前伸，實現手臂前伸功能。12手臂中停當手臂伸縮缸觸動行程開關ST11,中間繼電器K14得電并自鎖，同時其動斷 中間繼電器K11得電，其動合觸點關閉，5Y失電；同時6Y時間繼電器KT0得電， 開始延時。13. 手指張開延時1S,延時開關KT0閉合，中間繼電器K

31、15得電，其動短觸點斷開，此時， 中間繼電器K12失電，其動斷觸點閉合，1Y得電；中間繼電器K16得電，其動合 觸點閉合，9丫得電；手指夾緊缸向右滑動，實現手指張開功能。14. 手指閉合當手指夾緊缸向右滑動到一定位置時，觸動行程開關ST12中間繼電器K17得電并自鎖，其動斷觸點斷開，9丫失電；手指夾緊缸向左滑動，實現手指閉合。15. 手臂縮回當手指夾緊缸向左滑動到一定位置時，觸動行程開關 ST13中間繼電器K20 得電并自鎖，中間繼電器 K18得電，其動斷觸點斷開，1丫失電；中間繼電器K19 得電，其動合觸點閉合，6Y得電，手臂伸縮缸向右滑動實現縮回功能。16. 手臂下降當手臂伸縮缸向右滑動到

32、一定位置時，觸動行程開關ST14中間繼電器K21得電并自鎖，其動斷觸點斷開，6Y失電；同時4Y得電，手臂升降缸開始下降實 現手臂下降功能。17. 手腕反轉當手臂升降缸下降到一定位置時， 觸動行程開關ST15中間繼電器K22得電 并自鎖，其動斷觸點斷開，4Y失電；同時11丫得電。手腕回轉缸開始轉動，實現 反轉功能。18. 拔定位銷當手腕回轉缸轉到一定位置時，觸動行程開關ST16,中間繼電器K23得電并 自鎖，其動斷觸點斷開，11丫失電，12丫失電，壓力繼電器K26失電。定位缸開始 向左滑動，拔下定位銷。19. 手臂反轉：當定位缸向左滑動到一定位置時， 觸動行程開關ST17,中間繼電器K24得電

33、并自鎖；同時8Y得電。手臂回轉缸開始轉動，實現手臂反轉動。20. 待料卸載當手臂回轉缸轉到一定位置時，觸動行程開關ST18,2Y得電，實現待料卸載。 KT1得電開始計時，延時3S后，中間繼電器K25得電，所有動作結束。3.5 一些低壓電器的選擇在設備電氣控制線路中，為了滿足生產工藝及電力拖動的需要，電動機要經 常地起動、制動、改變運動方向、調節轉速；當電路發生過載、短路、欠壓或失 壓等情況時，控制電路的保護環節還應當自動切斷電路，保護線路和設備。所有 這些要求都需要借助于電器來完成。由于各類電器在設備電氣控制系統中所處的位置和所起的作用不同，其因此 選用的方法也不盡相同。生產機械常用低壓電器的

34、選擇，主要依據是電器產品目 錄上的各項指標或數據。正確合理地選擇低壓電器是電氣系統安全運行、可靠工 作的保證。對于電氣元件的選擇，在選擇時我們應注意以下幾點：根據對控制元件功能的要求，確定電氣元件功能的要求，確定電氣元件 類型。如繼電器與接觸器，當元件用于通，斷功率較大的主電路時，應選擇交流 接觸器；若元件用于切換功率較小的電路（如控制電路）時，則應選擇中間繼電 器；若伴有延時要求時，則應選用時間繼電器。根據電氣控制的電壓，電流及功率的大小來確定元件的規格，滿足元器件 的負載能力及使用壽命。掌握元器件預期的工作環境及供應情況，如防油，防塵，貨源等。為了保證一定的可靠性，采用相應的降額系數，并進

35、行一些必要的技術和 校核。1 、按鈕按鈕通常是用來短時間接通或斷開小電流控制電路的開關。目前按鈕在結構上有多種形式：旋鈕式一一手動旋轉進行操作；指示燈一一 按鈕內裝入了信號指示燈；緊急式一一裝有蘑菇形式旋帽，用于緊急操作；等等。 一般來說，停止按鈕采用紅色。按鈕主要根據所需要的觸點數，使用場合及顏色 來選擇。2、低壓開關低壓開關主要包括如下幾種。1）刀開關刀開關主要用于接通或切斷長期改組設備的電源。一般刀開關的額定電壓不 超過500V額定電流為10A到上千安多種等級。有些刀開關附有熔斷器。不帶熔斷 器式刀開關主要有HD型及HS型，帶熔斷器式開關有HK HR3系列等。刀開關主 要根據電源種類，電

36、壓等級，電動機容量，所需極數及使用場來選擇。2）組合開關組合開關主要是作為電源引入開關，所以也稱電源隔離開關。它可以啟停5KW 以下的異步電動機，但每小時的接通次數不宜超過10次，開關的額定電流一般取 電動機額定電流的1.52.5倍。組合開關主要根據電源種類，電壓等級，所需觸點數及電動機容量進行選用。 常用的組合開關為HZ-10系列，額定電流10A, 25A, 60A和100A四種，適用于交 流電壓380V以下，支流電壓220V以下的電氣設備中。3）限位開關（行程開關）限位開關是依據生產機械運動的行程位置而動作的小電流開關。它的選用主 要根據機械位置對開關形式的要求，對觸點數目，電壓種類，電壓

37、與電流等級的 要求來確定。機床常用的有 LX2型，LX19型，JLXK1型，LXW11型和JLXK-111型 微動開關等。對于要求動作快，靈敏度高的行程控制，可采用接近開關。接近開 關也稱為無觸點限位開關，它是通過運動部件引起的電磁場變化而動作的。接近 開關壽命長，可靠性好，但精度和價格不如限位開關。4）自動開關自動開關又稱自動空氣斷路器，自動開關在壓力機上應用的很廣泛。這是因 為自動開關既接通或分斷正常工作電流，也能自動分斷過載或短路電流，分斷能 力強，有欠壓和過載短路保護作用。選擇自動開關應考慮其主要技術參數：額定電壓，額定電流和允許切斷的極 限電流等。自動開關拖扣器的額定電流應等于或大于

38、負載允許的長期平均電流； 自動開關的極限分斷能力要大于，至少要等于電路最大短路電流；自動開關拖扣 器電流整定應按下面的原則：欠電壓拖扣器額定電壓等于主電路等于主電路額定 電壓；熱拖扣器的整定電流與被控對象（負載）額定電流相等；電磁拖扣器的瞬 時拖扣器整定電流應大于負載正常工作時的尖峰電流；保護電動機時，電磁拖扣 器的瞬時拖扣電流為電動機啟動電流的 1.7倍。3接觸器的選用選擇接觸器主要依據以下數據：電源種類（直流或交流）；主觸點額定電流； 輔助觸點的種類、數量和觸點的額定電流；電磁線圈的電源種類、頻率和額定電 壓；額定操作頻率等。機床用的最多的是交流接觸器。交流接觸器的選擇主要考慮主觸點的額定

39、電流、額定電壓、線圈電壓等。交流接觸器主觸點的額定電壓一般按高于線路額定電壓來確定。根據控制回路的電壓決定接觸器的線圈電壓。為保證安全，一般接觸器吸引 線圈選擇較低的電壓。但如果在控制線路比較簡單的情況下，為了省去變壓器， 可選用380V電壓。值得注意的是，接觸器產品系列是按使用類別設計的，所以 要根據接觸器負擔的工作任務來選用相應的產品系列。接觸器輔助觸點的數量、 種類滿足線路的需要。4 繼電器的選用一般繼電器的選用一般繼電器是指具有相同電磁系統的繼電器，又稱電磁繼電器。選用時，除 滿足繼電器線圈電壓或線圈電流的要求外，還應按照控制需要分別選用過電流繼 電器、欠電流繼電器、過電壓繼電器、欠電

40、壓繼電器中間繼電器等。另外電壓、 電流繼電器還有交流、直流之分，選擇時也應當注意。時間繼電器的選擇時間繼電器是壓力機控制線路中常用電器之一。它的類型有：電磁式，空氣 阻尼式，電動式及電子式等。用的較多的是空氣阻尼式時間繼電器，它的特點是 工作可靠，結構簡單，延時整定范圍較寬(可達 0.4s180s)時間繼電器型式多樣，各具特點，選擇時應從以下幾方面考慮。(1) 根據控制線路的要求來選擇延時方式，即通電延時型或斷電延時型。(2) 根據延時準確度要求和延時時間的長短來選擇。(3) 根據使用場合、工作環境選擇合適的時間繼電器。熱繼電器的選擇熱繼電器的選擇應按電動機的工作環境、起動情況、負載性質等因素

41、來考慮。 一方面要充分發揮電動機的過載能力，另一方面，對電動機在短時過載與起動瞬 間不受影響。熱繼電器結構形式的選擇。星形連接的電動機可以選擇兩相或三相結構的熱 繼電器，三角形連接的電動機應當選擇帶斷相保護裝置的三相結構熱繼電器。根據以上步驟及參考資料的查找，制定了本課程設計中繼電器元件表。(見 表2)表2壓力機電氣元件表符號名稱型號規格數量M異步電動機JO2 21 - 41.1KW 380V 2.67A 1410R/MIN1FR1熱繼電器JR16B- 20額定電流3.5A整定電流2.67A1FU1熔斷器RL1 15熔體15A1K中間接觸器JZ7 44線圈電壓127V 5A25KM交流接觸器C

42、J10 5線圈電壓127V 40A1SB控制按鈕LA10黑色3KT0 KT1時間繼電器JZ7-1A5A 380V/1272ST行程開關JLXK1-311動作力大于20N18第四章可編程控制器PLC控制系統的設計4.1可編程控制器控制系統設計的基本原則在設計可編程控制器系統時，應遵循以下基本原則。1）最大限速地滿足控制要求充分發揮可編程控制器功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設計 中最重要的一條原則。設計人員要深入現場進行調查研究，收集資料。同時要注 意和現場工程管理和技術人員及操作人員緊密配合，共同解決重點問題和疑難問 題。2）保證系統安全可靠保證可編程控制器控制系統能夠長期安全，可靠

43、，穩定運行，是設計控制系 統的重要原則。3）力求簡單，經濟，使用與維修方便在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷擴大工程的效益，另一方面也 要注意不斷降低工程的成本，不宜盲目追求自動化和高指標。4）適應發展的需要適當考慮到今后控制系統發展和完善的需要。4.2可編程控制器系統設計的步驟1）分析被控對象并提出控制要求在設計繼電器-接觸器的時候我們已經對壓力機液壓系統的動作要求和功能 進行了詳細的分析，確定了其控制方案并擬訂了任務書。2）確定輸入/輸出設備根據壓力機液壓系統的控制要求，確定系統所需的全部輸入設備和輸出設備。輸入設備：開關SB1, SB2，SB3 18個行程開關輸出設備：手臂伸縮缸的

44、伸縮、手臂回轉缸的回轉、手指夾緊缸的夾緊與張 開、手腕回轉缸的轉動、定位缸的滑動、手臂升降缸升降。3）選擇可編程控制器本系統有輸入信號19個，輸出信號12個，均為開關量。根據輸入/輸出點數， 類型及控制要求，同時考慮到維護，改造和經濟性等諸多因素，由參考資料 1表 5-1選擇可編程控制器型號為丄二-001，共有24個輸入點，24個輸出 點，可滿足控制要求。4）軟件編制根據系統要求可知，繪制 PLC電氣原理圖如圖3,根據PLC電氣原理圖寫出指令表，見表3亶門二-inkio«ip-|5tT| 1T|insn| 口 &XI _I泊陶1|53 1>rer1鉅可汀|U1_Tfgg

45、gjjj|矗丁汀】心屮° |（呵血|S3LI4E llBiLIT一叫irlq列四 *Tiwvi,5卅t rnno廠巨訶則i“b irF| 口司cumET| 輕？ |H?| 曲浮2靄T|】¥氐 ifSTjgtT| 9Y E .二41rsEqiSj1F7|?Y J itmpg 4阿| 3Y fRn|益Sm1卅t|遼邁）Klfl1呵汕XU .TF注彌5 IS3S11n n ts?!14誦 ITmSTlTis5tT| SY» T| 5¥IsitTj wl 口耐1n_IT 叫L 41IT I CV11陽T|啊|+ '1 *15 11VEeSII j；IT|

46、 Llkl5T11 li T-4HE3 gg gg i伯i詞忖| ”i狀態轉移圖S25佃TprrIrelnt12 T1 朋 t|it£ |»_ _匚i-區丁 FFF|4Fi2百et| 孑丫 |0恬 El|£2 鐘|$ET話引步進梯形圖圖3 PLC原理圖表3系統指令表步序指令步序指令步序指令步序指令0LD M800228SET S2556STL S3084LD X151SET S2029STL S2557RST 1Y85SET S362STL S2030RST 3Y58SET 5Y86STL S363LD X131SET 6Y59LD X1187SET 1Y4SET

47、 S2132LD X660SET S3188SET 11Y5OR X033SET S2661STL S3189RST 4Y6SET 1Y34STL S2662RST 5Y90LD X167SET 12Y35SET 1Y63OUT T091SET S378SET K2636RST 6Y64K1092STL S379STL S2137SET 10Y65LD T093RST 11Y10RST 1Y38LD X766SET S3294RST 12Y11SET 5Y39SET S2767STL S3295RST K2612LD X240STL S2768SET 1Y96LD X1713SET S2241RST 10Y69SET 9Y97SET S3814STL S2242RST 12Y70LD X1298STL S3815SET 1Y43RST K2671SET S3399SET 8Y16RST 5Y44LD X872STL S33100LD X1817SET 9Y45SET S2873RST 9Y101SET S3918LD X346STL S2874LD X13102STL S3919SET S234