搬运机械手及PLC控制系统设计.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 01 0年 第 1 0期 搬运机械手及 P L C控制系统设计 王建 军 安徽机 电职业技术学院， 安徽芜湖2 4 1 0 0 0 摘要 通过对设计要求 的分析 ， 设计 出机械手的总体方案， 重点阐述 了手部结构的设计 以及控制 系统硬软件的设计 。 能够实现机械手 的基本搬运功能， 达到预期要求 ， 具有一定 的应用前景。 关键词 P L C ； 搬运机械手 ； 控制系统 ； 梯形 图 中图分类号 T H1 2 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 0 1 1 0 0 0 1 6 0 3 Th e De s i g n o f Tr a n s po r t M a n i pu l a t o r a n d P LC Co n t r o l S y s t e m W AN G J i a n - j u n A n h u i T e c h n i c a l C o l l e g e o f Me c h a n i c a l a n d E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ，Wu h u 2 4 1 0 0 0 C h i n a Ab s t r a c t Th rou g h t h e d e s i g n r e q u i r e me n t s a n a l y s i s ，d e s i g n e d a ma n i p u l a t o r d e s c r i b e d t h e s t r u c t u r e o f t h e h a n d d e s i g n a n d c o n t r o l s y s t e m h a r d wa r e a n d s o f t wa r e d e s i gn ，i mp l e me n t a t i o n o f t h e ma n i p u l a t o r s o f t h e b a s i c t r a n s p o r t f u n c t i o n s t o a t t a i n t h e d e s i r e d r e q u i r e me n t s ， h a v e a c e r t a i n a pp l i c a t i o n． Ke y W o r d s P L C ； t r a n s p o rt s ma n i p u l a t o r ； v i rt u a l p r o t o t y p e ； l a d d e r O 引言 机械手能模仿人手和臂的某些动作功能 ，用以按 固定程序抓取 、 搬运物件或操作工具的机械 电子装置。 它可代替人的繁重劳动 以实现生产 的机械化 和 自动 基 金项 目 2 0 0 9年 院级教科研 项 目， 2 0 1 0年高校省级优 秀青年 人才基 金项 目 2 0 1 0 S QR L 2 0 4 收稿 日期 2 0 1 0 0 3 2 5 作者简介 王建军 1 9 8 0 一 ， 男 ， 硕士 ， 河北衡水 人 ， 安徽机 电职业 技术学 院机械工程系讲师。 要从事液压与气压传动方 面的教学和研究。 调平过程 双轴倾角传感器检测是否达到设定的 水平状态 ， 若没有达到 ， 则 比较前后 X轴 左右 Y轴 中 最低的一侧进行调平 ； 重复第一步 ； 当 X、 Y轴两个调平 方 向均达到调平精度后 ， “ 水平” 状态指示灯亮 ； 智能调 平工作结束。 本系统采用“ 线” 式控制方式 ， 控制前 、 后 、 左 、 右侧 的两只支腿联动 ， 降低了控制系统的耦合强度 ， 提高了 调平精度 ． 缩短 了调平的时间。本文提到的控制方式及 基于此控制方式设计 的智能调平系统，具有较大的实 用价值 ． 具备进行广泛推广的条件 。 3 结论 本文介绍 了双 向动力单元在新型集成式液压支腿 智能调平系统中的应用 ， 及调平过程的设计。双向动力 单元的使用简化了阀块设计 ，减小 了油源的体积及重 量 ． 具有很大的实用价值 ， 为车载智能调平系统的设计 开辟了新的发展方向。 1 6 化 ， 能在有害环境下操作 以保护人身安全 ， 因而广泛应 用于机械制造 、 冶金 、 电子、 轻工和原子能等部门。本课 题设计 出一种用于搬运的机械手结构 。并对其进行 了 控制系统的设计 。 1 搬运机械手的结构 针对企业提 出机械手的工作要求 ，设计的搬运机 械手的手部和臂部是装在可移动的小车上 ，手部安装 于气缸的活塞杆上 ， 手部可以上下移动 ， 手部的抓紧动 作是 由一小气缸驱动。搬运机械手的功能是抓起储气 0 参 考 文 献 【 1 ] 姜 文刚 ， 等． 大 型平 台 自动 调平 研究 【 J 】 ． 电气传 动 ， 2 0 0 5 ， 3 5 1 2 ． 【 2 】 李光 ， 胡均平 ， 等． 静压桩 机 自动调平系统 的研制[ J 】 ． 建筑 机 械 ， 2 0 0 1 6 ． 『 3 】 褚新峰 ， 杨曙东． 车载雷达 电液 自动词平叨． 液压与气动 ， 2 0 0 7 5 ． f 4 】 李 国雄． 一种智能调平控制方式在汽车液压支腿系统上的应 用【 J ] ． 专用汽车 ， 2 0 0 7 6 ． [ 5 】 纪梅 ， 李英智． 汽车起重机支腿 自动调平控 制分析与策略研 究【 J 】 ． 建筑机械 ， 2 0 0 7 7 ． [ 6 】 倪江生 ， 翟羽健． 雷达天线底车调平 问题 的研究【 J ] ． 测控技术 ， 1 9 9 4 4 ． 【 7 ] 张芳． 高精度平 台调平 控制系统研 究【 D 】 ． 中北 大学硕士学位 论 文 ． 2 0 0 8 ． [ 8 】 张韬． 牙 钻机调平控 制系统研究【 D 】 ． 北京科技大 学硕士学位 论文， 2 0 0 8 ． Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ／ No ． 1 0 ． 2 0 1 0 罐运送至另一处装配并充气 ，然后移至水箱将储气罐 浸入水中检验其气密性 ，检查完毕再将储气罐运至指 定地点。 根据工作要求设计搬运机械手结构如图 1 所示。 ⋯I 气 _。 缸 手部 结 构 图 l 搬 运 机 城 手 结 构 不 葸 图 2 搬运机械手工作过程 电动小车用于承载机械手 ， 移动滚轮由电机带动 ， 机械手可以在小车和滚轮的驱动下前后左右移动。 小气缸用于抓取气罐 ， 大气缸用于提升和下降。整 个动作过程 大气缸伸出的同时小气缸伸出， 小气缸活 塞杆收回抓紧储气罐 ， 大气缸提升 ， 小车 通过 电动机 带动 移动到检测水池 ， 工人给储气罐充气 ， 充气后大 气缸下降储气罐浸入水 中， 工人观察气密性 ， 大气缸提 升 ， 合格的放一边 ， 不合格的放另一边。 3 控制 系统设计 由于机械手控制系统的输入／ 输出接点少 ，要求性 价比高， 编程简单 ， 维护方便 ， 机身小巧， 故选用三菱公 司的 F X 2 N 一 3 2 MR 一 0 0 1型号 。 根据设计要求 ， 可写出如下 I ／ O分配表见表 1 。 表 1 P L C的I ／ O 分配表 根据设计要求和 [ ／ 0分配表可写 出如下顺序功能 图． 如图 2所示 。 图 2 搬运机械手动作顺序功能图 控制按照一般继电器控制系统 的逻计 ，设计其梯 形图如图 3所示。 图 3 搬运机械手控制操作梯形图 4 结论 根据机械手动作和工作环境的要求 ，设计气电组 1 7 液 压 气动 与 密 封 ／ 2 0 1 0年 第 1 O期 深海采矿悬挂机构的液压系统设计 周水根 肖体兵 吴百海 广东工业大学机电工程学院 ， 广东广州5 1 0 0 9 0 摘要 本设计是用 于解决深海采矿水下设备下放和回收的 ， 所设计的液压缸采用复合缸的形式 ， 既提供 了下放和 回收所需的力， 又实 现 了在下放 和回收过程中在重力方 向上的运动补偿 关键词 深海采矿； 复合缸； 下放和回收； 补偿 中图分类号 T H1 3 7 ． 9 文献标识码 A 文章 编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 0 1 0 0 0 1 8 0 3 The Hy d r a l i c S y s t e m De s i g n o f S u s p e a s i o n M e c h a n i s m i n D e e p s e a M i n i n g Z HOU S h u i - g e n XI A0 T i b i n g W U Ba／ h a ／ G u a n g d o n g U n i v e r s i t y o f E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ， G u a n g z h o u 5 1 0 0 9 0 C h i n a Ab s t r a c t T h e d e s i g n i s u s e d f o r r e s o l v i n g t h e d e c e n t r a l i z a t i o n a n d r e c y c l i n g o f u n d e r wa t e r e q u i p me n t i n d e e p- s e a mi n i n g ． T h e c y l i n d e r i n t h i s d e s i g n a d o p t s c o mp o s i t e c y l i n d e r w h i c h c a n n o t o f f e r t h e f o r c e o f t h e d e c e n t r a l i z a t i o n a n d r e c y c l i n g b u t a l s o r e a l i z e t h e h e a v e c o mp e n s a t i o n i n t h e p r o c e s s o f d e c e n t r ali z a t i o n a n d r e c y c l i n g ． Ke y W o r d s d e e p - s e a mi n i n g ； c 0 mp 0 s i t e c y l i n d e r ； d e c e n t r ali z a t i o n a n d r e c y c l i n g ； c o mp e n s a t i o n U 日 IJ吾 随着陆地资源逐渐枯竭 ，开发 国际海底矿产资源 是大势所趋。为了维护我国开发 国际海底资源的应有 权益 ， 必须大力发展深海技术 。然而要使采矿作业能顺 利进行 ， 扬矿管等水下设备的安全下放和回收是前提 。 而要实现下放和 回收的工作 就需要 由悬挂机 构来 完 成 。由于受海浪的影响 ， 悬挂机构在 回收或下放 的过程 中采矿船会带着扬矿管一起随着海浪在重力方向上深 沉 ， 扬矿管的升沉易导致疲劳损坏 。因此 ， 为保证 回收 和下放水下设备正常进行 ，在 回收和下放过程中还需 进行重力方 向的升沉补偿 ，使扬矿管基本上保持匀加 速上升或下降。 1 悬挂机构 的回收原理 1 ． 1 悬挂机 构 的液压原 理 图 回收和下放是两个相似 的过程 ，在此 以回收为例 收稿 日期 2 0 1 0 0 3 1 5 作者简介 周水根 1 9 8 1 一 ， 男， 江西吉安人 ， 研究生学历 ， 研究方 向 机电液 智能控 制。 说明其工作和原理。考虑到系统的负载很高 ， 采用两个 相 同的悬挂机构并联而成 。本文就以单个悬挂机构的 液压系统为研究对象。它主要 由复合缸 由主动缸和被 动缸组成 ， 主动缸套在被动缸中 、 气液蓄能器、 电液 比 例方向阀、 溢流阀等组成 ， 其液压原理图如图 1 所示。 图 1 悬挂机构 的液压原理图 其 中被动缸尺寸 比较大主要用来提供上升所需的 力 ，主动缸尺寸比较小主要用来克服进行补偿时的负 载惯性 、 摩察力等。被动缸下油腔处安装了一个液控单 合式机械手 ， 机械手动作 由气压驱动 ， 搬运动作 由电动 机驱动 ， 结构简单 、 刚性好 、 体积小 、 寿命 长和维修方 便。用可编程控制器设计 的机械手 电气控制系统 ， 线路 简单 ， 系统的可靠性高 ， 功能强 ， 可 以实现储气罐搬运 的 自动化。 参 考 文 献 【 1 】 宋娟． 上 下料 机械手 P L C控 制系统 设计 【 J 】 ． 装备 制造 技术， 1 8 2 0 0 8 1 0 ． 『 2 】 黄伟 ， 胡青 龙． 机械 手 P L C控 制系统 的设计 [ J 】 ． 机电工 程技 术 ， 2 0 0 8 1 1 ． 【 3 ] 方传 青 ， 尹丽娟． 仿真设计 A D A MS 在农业 机械手设 计 中的 应用f J l1． 农 业装备 与车辆工程 ， 2 0 0 8 2 ． 『 4 ] 席思 文， 李伟光 ， 罗玮韬 ， 朱火美． 一种搬运 机械手的运动学 仿真研究【 J J ． 机 电工程技术 ， 2 0 0 9 2 ．