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一、系统概述：
本公司为机械厂家做的16区单螺杆挤出机，其控制单元含主机加热系统，主机调速系统，牵引的控制系统，切割控制系统以及一些安全保护功能。其工作过程，螺筒，模具加热，到达设定温度后保温一定的时间，开启主机挤料，出料后开启牵引，在屏幕上设定切割长度，达到设定长度后启动切割机。
二、系统要求
（1）挤压系统
挤压系统包括螺杆、机筒、料斗、机头、和模具，塑料经过挤压系统而塑化成均匀的熔体，并在这一过程中所树立压力下，被螺杆连续的挤出经过模具形成制品。
（2）传动系统
传动系统的作用是驱动螺杆，提供螺杆在挤出过程中所需求的力矩和转速，通常由电动机、减速器和轴承等组成。目前用的多的驱动是变频器，变频器输出的稳定与否直接关系到挤出的稳定性。
（3）加热冷却系统
加热与冷却是塑料挤出过程中的必要条件：
1、如今挤塑机通常用的是电加热，分为电阻加热和感应加热，加热片装于机身、机脖、机头各局部。加热安装由外部加热筒内的塑料，使之升温，以到达工艺操作所需求的温度。
2、冷却安装是为了保证塑料处于工艺要求的温度范围而设置的。其作用是扫除螺杆旋转的剪切摩擦产生的多余热量，以防止温度过高使塑料合成、焦烧或定型艰难。机筒冷却分为水冷与风冷两种，普通中小型挤塑机采用风冷比较适宜，大型则多采用水冷或两种方式分离冷却；螺杆冷却主要采用中心油冷，目的是增加物料固体保送率，稳定出料量，提高产品质量；但在料斗处的冷却，一是为了增强对固体物料的输送作用，避免因升温使塑料粒发粘堵塞料口，二是保证传动局部正常工作。
（4）自控系统
自控系统包括触摸屏，plc，压力传感器，温度传感器及一些执行器件等。自控系统是人和机器的一个接口，机器的所有参数都要在这里设定，监控以及机器的启停。反应一个机器的自动化程度和可靠性就在这里体现。
图3—4 F1-40MR样图
控制电路设计主要是PLC输入、输出接线的设计，其I/O分配如图3—5所示。
电气接线图见附图
图3—5 PLC I/O接线控制图
第四章 搬运机械手的软件系统设计
机械手动控制属顺序控制，故其手动程序采用普通的PLC控制指令控制，自动程序采用步进梯形指令控制
4.1梯形图的总体设计
按照机械手控制和工艺流程的要求，在选择“手动方式”时应执行手动程序；在选择“回原位”时应执行回原 位程序；在选择自动程序时应执行自动程序。其中自动程序要在启动按钮按下时才执行。故梯形图的总体构成如图3—6所示。
图3—6搬运机械手PLC控制梯形图总体构成
PLC既可用于开关量的控制又可用于模拟量的控制；既可用单片机控制，又可用于组成多级控制系统；既可控制简单系统，又可控制复杂系统。PLC应用范围很广。
5）. 体积小、重量轻、功耗低
PLC采用了半导体集成电路，外形尺寸很小，重量轻，功耗也很低，空载功耗约1.2KW。
5.PLC在机械手中的应用
机械手通常应用于动作复杂的场合来代替人的反复的操作，从而节省人的劳动，普通继电器由于其体积和接口等各方面限制，经常被应用于动作简单的电气及流水线控制，而PLC以其可靠性高、抗干扰能力强;控制系统构成简单、通用性强;
编程简单、使用、维护方便;组合方便、功能强、应用范围广;体积小、重量轻、功耗低等有点被广泛应用于类似机械手的控制动作复杂的场合，本设计正是以PLC控制为基础从而实现机械手的各种动。
第二章 搬运机械手总体设计方案
2.1搬运机械手结构及其动作
本机械手用于生产线上工件的自动搬运，根据对机械手的工艺过程及控制要求分析，机械手的动作过程如图3—1所示：
图2—1机械手的动作周期
2.2机械手的控制过程
如图3—2所示由A、B两个液压缸完成工件的夹紧和提升的动作，A缸通过一个单电两位四通电磁换向阀控制工件的夹紧、放松，B缸通过一双电两位四通电磁阀控制机械手的升降；由小车实现机械手的移动。该小车由两台电动机驱动，一台是高速，一台是慢速。当小车前进时以慢—快—慢的形式进行，返回时按慢—快—慢的形式后退。当工件从传送带传输到机械手下方时，工件碰压行程开关SQ1，B缸活塞杆伸出，带动机械手下降，下降至终点碰压行程开关SQ3与机械手夹钳相连的A缸活塞杆收进，机械手将工件夹紧；当工件夹紧到位时，行程开关SQ5动作，B缸的活塞杆收进，把工件提升；当工件提升到高位置时碰压行程开关SQ4，启动小车慢速右行；当小车碰压行程开关SQ7时转为快速行走；接近终点时小车碰压行程开关SQ8，转为慢速行走；行至右端行程开关SQ9，小车停止前进；停留5秒后，B缸活塞杆外伸，机械手下降至终点，A缸活塞杆外伸带动夹钳松开，将工件放下；机械手上升，小车以慢—快—慢的形式沿原路返回，恢复到图示所示的原点位|<<<< < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >>>>| 置。
2.3机械手的控制要求
为了便于生产加工、维修、调整设置的工作方式选择开关。分为手动和自动操作，其中自动操作中包括了：单步、单周期、连续；手动操作包括手动和回原位的操作。
手动操作：供维修用，即用按钮对机械手的每一步动作单独控制。例如，当选择手动操作时，按下上升/下降按钮，机械手在满足条件情况下即执行相应的动作，其它动作以此类推。
回原位：当由于断电或其它原因导致机械手运行中途停止时，通电将操作方式选择置于回原位位置，按下复位按钮，机械手即可按短路径的原则返回到原点位置。
单步运行：供试用，即没按一次启动按钮机械手向前执行一个动作后停止。
单周期运行：供检验用，当机械手在原点时按下启动按钮，机械手自动执行一个周期后停止在原点位置
连续运行：正常使用，当机械手在原点并按下启动按钮时，机械手周而复始的执行各工步动作。
该机械手在自动工作状态时，应先将其工作方式选择开关放在“返回原位”，并按下返回原位按钮，对状态器进行置位，再将工作方式选择开关放置自动工作方式下。若自动工作状态解除，则硬件工作方式选择开关放置于“手从操作”位置。
4.2各部分梯形图的设计
1.通用部分梯形图设计
通用部分梯形图分为三部分：
1）.状态器的初始化。初始化状态器S600在手动方式下被置位、复位。当方式选择开关置于“返回原位”（X514接通）时，按下复位按钮（X507）时被置位，在“手动操作”（X510）接通时，S600复位。处于中间工步的状态器用手动做复位操作，即在方式选择开关位于“手动操作”或“返回原位”时，中间状态器同步复位。故初始化梯形图如图3—7所示，（如果状态器要在供电时从断电前条件开始继续工作，则不需要M71）。
图3—7 状态器初始化梯形图
2）.状态器转换启动。若机械手工作在自动工作方式下，当初始状态器S600被置位后按下启动按钮，辅助继电器M575工作，状态器的状态可以一步一步的向下传递，即可进行转换。在执行“连续程序”时，转换启动继电器M575一直保持到停机按钮按下为止。另一面采用M100检查机器是否处于原位。当M575和M100都接通时，从初始状态器开始进行转换，故其梯形图如图3—8所示。
图3—8状态器转换启动梯形图
3）.状态器转换禁止梯形图。激活特殊辅助继电器M574并用步进梯形指令控制状态器转换时，状态器的转换就被自动禁止。
在“单周期”工作期间，按下停止按钮时，M574应被激励并自保持，操作停止在现行工步。当按下停止按钮时，从现行工步重新开始工作，M574应复位，即重新允许新转换。
在“步进”工作方式时，M574应始终工作，此时，禁止任何状态转换。但没按下一次启动按钮时，M574断开一次，允许状态器转换一次。
在“手动”工作方式时禁止进行状态转换。在手动方式解除之后，按下启动按钮，则状态转换禁止解除，M574复位，
PLC在启动时，用初始化脉冲M71和M574自保持，以此禁止状态转换，直到按下启动按钮。故状态器转换禁止梯形图如图3—8所示。
图3—8 状态器转换禁止梯形图
通过对3—7和3—8的分析可得出：在执行“手动操作”和“返回原位”程序时，M575一直不能被接通，而M574长期被接通，（按下启动按钮时除外）；执行“步进”程序时没按一次启动按钮，M574断开一次，M575接通一次，状态器转换一次；在执行“单周期操作”程序时，按下启动按钮，M574断开，M575接通，状态器的转换可一步一步向下转换，直至按下停止按钮时，M574自锁，状态器的转换被禁止，操作停止在现行工序（按下启动按钮时从现行工序开始工作）；在执行“连续程序”时，M575一直接通到按下停止按钮，此时M574一直不能接通。
2.手动操作梯形图
手动操作方式由于不需要任何复杂的顺序控制，可以用常规继电器顺序方式来设计梯形图。“手动操作时”按下放松按钮时，机械手卡抓松开，当松开放松按钮时，机械手卡爪在液压缸作用下自动加紧并保持；按下上升按钮，上升输出Y435保持接通；按下下降按钮，Y436保持接通；在上限位按下慢进按钮，慢进输出Y430接通，至行程开关SQ7闭合，小车停止；快进、快退、慢退情况同慢进。
手动操作梯形图设置有互锁，只有在小车处于左限位（即X403闭合）或右限位（即X412闭合）时机械手的上升下降动作才能进行，只有当机械手处于下限位（即X404接通）机械手的加紧放松动作才可以手动控制；为了安全，同一个电动机的正反转线圈不能接通，设计中设计了自锁开关，防止线圈接通造成的短路。故手动操作时梯形图如图3—9所示。
图3—9 手动操作梯形图
3.返回原位梯形图 在“返回原位”状态下，“夹紧”与“下降”动作应被停止，上限位未动作时，应进行“上升”；上限位动作时，“右行”动作应停止，并左行至左限位位置。故返回原位梯形图如图3—10所示：
图3—10 返回原位梯形图
4.“自动”状态梯形图 图3—11表示了机械手自动工作时执行各工步的情况，表示了各工步的实现和转换的条件。在次下降工步中，下降电磁阀Y436接通。自下限位置时，X404接通，转换为“夹持”过程；夹持电磁阀Y434复位，至加紧限位X406接通，转换为上升动作；当上限为开关SQ4闭合，X405接通，小车开始慢进动作。快进、慢进、延时、下降、加紧、上升、慢退、快退、慢退动作依次类推，如上所述一步一步按顺序驱动各个负载动作，称为顺序控制或过程步进型控制。
图3—11搬运机械手自动工作流程图