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四自由度气动机械手及其控制系统的设计

范文

林梓九

一、机械手电气控制系统的设计概述

机械手主要由手指、手腕、手臂等运动部件组成，其结构见图1。它有手臂升降气缸A、手臂伸缩气缸B、夹紧气缸C、手腕回转气缸D、手臂摆动气缸E气动元件及辅助元件。其工作方式的选择可以很方便地在操作板上表示出来，如图2。

1.现场器件与PLC内部等效继电器地址编号对照表(见表1)

2．动作顺序执行表

该机械手的控制要求：手动启动后，能从第一个动作开始自动延续到最后一个动作，动作顺序见表2。

3．可编程控制器的选型

由系统的输入输出选择可知，输入信号全部为开关量以“三菱”FX0N-40MR型可编程控制器为例，其输入点为24点，输出点为16点，继电器输出方式，电源为AC100～240V，50/60HZ，可直接采用原控制电源AC 24V，满足要求。

二、程序设计

1．系统的组成

操作系统包括回原点程序、手动单步操作程序和连续操作程序，如图4。

（1）回原位程序如图 5所示。用S10～S14作回零操作元件。应注意，当用S10～S19作回零操作时，在最后状态中在自我复位前应使特殊继电器M8043置1。

（2）手动单步操作程序如图6 所示。

（3）自动操作程序如图7所示。当机械手处于原位时，按启动X0接通，状态转移到S20，驱动上升Y0，当到达上限位使行程开关X1接通，状态转移到S21，而S20自动复位。S21驱动Y1手臂正摆，当到达正摆限位使行程开关X2接通，状态转移到S22，驱动Y2手臂伸出，当到达伸出限位使行程开关X3接通，状态转移到S23，驱动Y3置位夹紧，延时1秒，以使电磁力达到最大夹紧力，同时夹紧指示灯亮。当T0接通，状态转移到S24，驱动Y4手腕正转，当转到正转限位，X4接通，状态转移到S25，驱动Y3复位放松，夹紧指示灯灭，电磁力放松，为了使电磁力完全失掉，延时1秒。延时时间到，T1接通，状态转移到S26，驱动Y5手腕反转， X5接通，状态转移到S27，驱动Y5 手臂反摆。X6接通，状态转移到S30 驱动Y7缩进，X7接通，状态转移到S31驱动Y10下降， X10接通，返回初始状态。

2．PLC与现场器件的实际安装接线图

（I/O 端口分配接线图见图8）

（作者单位：广东省工业高级技工学校）

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