PLC機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制0001

1、1 引言機(jī)械手： mechanical hand，也被稱為自動手， auto hand 能模仿人手和臂的某些動作功能， 用以按固定程序抓取、 搬運(yùn)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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化， 能在有害 環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原 子能等部門。機(jī)械手主要由手部、 運(yùn)動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。 手部是用來抓持工 件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而 有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn) 動（擺動）、移動或復(fù)合運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動作， 改變被抓持物件

2、的位置和姿勢。 運(yùn)動機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動方式，稱為機(jī)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 個自由度。自由度是機(jī) 械手設(shè)計的關(guān) 鍵 參數(shù)。自由 度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一 般專用機(jī)械手有 2 3 個自由度。機(jī)械手的種類， 按驅(qū)動方式可分為液壓式、 氣動式、電動式、機(jī)械式機(jī)械手； 按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種； 按運(yùn)動軌跡控制方式可分為點(diǎn) 位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置， 如在自動機(jī)床或自動生產(chǎn)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(dú)立的控制裝置。 有些操

3、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(jī)械手。 機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力， 改 善熱、累等勞動條件。機(jī)械手首先是從美國開始研制的。 1958 年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺 機(jī)械手。機(jī)械手自二十世紀(jì)六十年代初問世以來，經(jīng)過 40 多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成 為制造業(yè)生產(chǎn)自動化中重要的機(jī)電設(shè)備。 目前，正式投入使用的絕大部分機(jī)械手 屬于第一代機(jī)械手，即程序控制機(jī)械手。這代機(jī)械手基本上采用點(diǎn)位控制系統(tǒng)， 沒有感覺外界環(huán)境信息的感覺器官， 主要用于焊接、 噴漆和上下料。 第二代機(jī)械 手具有感覺器官， 仍然以程序控制為基礎(chǔ)， 但可以根據(jù)

4、外界環(huán)境信息對控制程序 進(jìn)行校正。這代機(jī)械手通常采用接觸傳感器一類的簡單傳感裝置和相應(yīng)的適應(yīng)性 算法?，F(xiàn)在，第三代機(jī)械手正在第一、第二代機(jī)械手的基礎(chǔ)上蓬勃發(fā)展起來，它 是能感知外界環(huán)境與對象物， 并具有對復(fù)雜信息進(jìn)行準(zhǔn)確處理， 對自己行為做出 自主決策能力的智能化機(jī)械手。它能識別景物，具有觸覺、視覺、力覺、聽覺、 味覺等多種感覺， 能實(shí)現(xiàn)搜索、 追蹤、辨色識圖等多種仿生動作， 具有專家知識、 語音功能和自學(xué)能力等人工智能。目前機(jī)械手技術(shù)有了新的發(fā)展： 出現(xiàn)了仿人型機(jī)械手、 微型機(jī)械手和微操作 系統(tǒng)（如細(xì)小工業(yè)管道機(jī)械手移動探測系統(tǒng)、微型飛行器等） 、機(jī)械手化機(jī)器、 智能機(jī)械手（不僅可以進(jìn)行事先

5、設(shè)定的動作， 還可按照工作狀況相應(yīng)地進(jìn)行動作， 如回避障礙物的移動，作業(yè)順序的規(guī)劃，有效的動態(tài)學(xué)習(xí)等） 。機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng) 域正在向非制造業(yè)和服務(wù)業(yè)方向擴(kuò)展， 并且蓬勃發(fā)展的軍用機(jī)械手也將越來越多 地裝備部隊(duì)。國外方面： 近幾年國外工業(yè)機(jī)械手領(lǐng)域有如下幾個發(fā)展趨勢。 機(jī)械手性能不 斷提高，而單機(jī)價格不斷下降；機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展；控制系統(tǒng)向 基于 PC 機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展；傳感器作用日益重要；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī) 械手中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制。 國內(nèi)方面：目前在一些機(jī)種方面，如噴涂機(jī)械手、弧焊機(jī)械手、點(diǎn)焊機(jī)械手、搬 運(yùn)機(jī)械手、裝配機(jī)械手、特種機(jī)械手（水下、爬壁、管道、

6、遙控等機(jī)械手）基本 掌握了機(jī)械手操作機(jī)的設(shè)計制造技術(shù)， 解決了控制驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計和配置， 軟件 的設(shè)計和編制等關(guān)鍵技術(shù)， 還掌握了自動化噴漆線、 弧焊自動線及其周邊配套設(shè) 備的全套自動通信、協(xié)調(diào)控制技術(shù)；在基礎(chǔ)元件方面，諧波減速器、機(jī)械手焊接 電源、焊縫自動跟蹤裝置也有了突破。 從技術(shù)方面來說， 我國已經(jīng)具備了獨(dú)立自 主發(fā)展中國機(jī)械手技術(shù)的基礎(chǔ)。本課題主要研究的是基于 PLC 的機(jī)械手模型控制系統(tǒng)的設(shè)計，包括硬件的 設(shè)計和軟件的設(shè)計。通過設(shè)計編制 PLC 程序?qū)崿F(xiàn)機(jī)械手模型控制系統(tǒng)的自動控 制。利用組態(tài)軟件 MCGS 設(shè)計出人機(jī)界面，進(jìn)行設(shè)備和數(shù)據(jù)對象的連接，實(shí)現(xiàn) 動畫連接，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的監(jiān)控。

7、通過 MCGS 將機(jī)械手的動作過程進(jìn)行動畫演示， 使機(jī)械手的動作形象化。提供較為直觀、清晰、準(zhǔn)確的機(jī)械手運(yùn)行狀態(tài)，為維修 和故障診斷提供多方面的可能性，充分提高系統(tǒng)的工作效率。2 設(shè)計任務(wù)及要求、工藝流程分析2.1 控制要求（1）如圖 1 所示，有兩部機(jī)械對工作物進(jìn)行加工，對象由輸送帶 A 送到加 工位置，然后由機(jī)械手臂將加工物送至工作臺 1 的位置進(jìn)行第一步驟加工。 當(dāng)?shù)?一步驟加工完成后，機(jī)械手臂將工作物夾起再送至工作臺 2 進(jìn)行第二步驟加工； 當(dāng)?shù)诙襟E加工完成后，機(jī)械手臂將工作物放到輸送帶 B 送走，然后由 7 段數(shù) 碼管顯示加工完成的數(shù)量。（2）假設(shè)使用氣壓機(jī)械手臂，一開始手臂先下降

8、，碰到下限開關(guān)開始做夾 起動作， 然后開始上升碰到上限開關(guān)后， 手臂開始往右， 當(dāng)碰到第一工作站的極 限開關(guān)時，機(jī)械手臂下降將工作物放置工作臺 l 然后上升等待機(jī)械對工作物加工； 當(dāng)工作物第一加工步驟完成時， 機(jī)械手臂再依進(jìn)行下降一夾住一上升一往右一下 降一釋放等流程，將工件放置工作臺 2 上進(jìn)行第二加工步驟。（3）當(dāng)?shù)诙庸げ襟E完成時，機(jī)械手臂再依進(jìn)行下降一夾住一上升一往右 一下降一釋放等流程，將工件放置輸送帶 B 送出，并由 7 段數(shù)碼管顯示出加工 完成的數(shù)次。圖 1 機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制過程示意圖2.2 機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制工藝分析 機(jī)械手能模仿人手和臂的某些動作功能， 用以按固

9、定程序抓取、 搬運(yùn)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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動 化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電 子、輕工和原子能等部門。目前機(jī)械手的主要發(fā)展經(jīng)歷可以分為三代： 第一代機(jī)械手主要是靠人工進(jìn)行 控制，控制方式為開環(huán)式， 沒有識別能力； 改進(jìn)的方向主要是將低成本和提高精 度；第二代機(jī)械手設(shè)有電子計算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想 的能力。研究安裝各種傳感器，把接收到的信息反饋，使機(jī)械手具有感覺機(jī)能； 第三代機(jī)械手能獨(dú)立完成工作過程中的任務(wù)。 它與電子計算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián) 系，并逐步發(fā)展成為柔性系統(tǒng) FMS 和柔性制

10、造單元 FMC 中重要的環(huán)節(jié)。機(jī)械手主要由手部、 運(yùn)動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。 手部是用來抓持工 件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而 有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn) 動（擺動）、移動或復(fù)合運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動作， 改變被抓持物件的位置和姿勢。 運(yùn)動機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動方式，稱為機(jī)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 個自由度。自由度是機(jī)械手設(shè)計的關(guān)鍵參 數(shù)。機(jī)械手的運(yùn)動機(jī)構(gòu)主要包括由兩個電磁閥控制的液壓鋼來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的上 升下降運(yùn)動及夾緊工件的動作， 兩個轉(zhuǎn)速不同的電動機(jī)分別通過

11、兩線圈控制電動 機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)小車的快進(jìn)、慢進(jìn)、快退、慢退的運(yùn)動運(yùn)動；其動作轉(zhuǎn)換 靠設(shè)置在各個不同部位的行程開關(guān)產(chǎn)生的通斷信號傳輸?shù)?PLC控制器，通過 PLC 內(nèi)部程序輸出不同的信號， 從而驅(qū)動外部線圈來控制電動機(jī)或電磁閥產(chǎn)生不同的 動作，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的精確定位；其動作過程包括：下降、夾緊、上升、慢進(jìn)、 快進(jìn)、慢進(jìn)、延時、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式包括： 回原位、手動、單步、單周期、連續(xù)；來滿足生產(chǎn)中的各種操作要求。本次設(shè)計使用氣壓機(jī)械手臂， 一開始手臂先下降， 碰到下限開關(guān)開始做夾起 動作，然后開始上升碰到上限開關(guān)后， 手臂開始往右， 當(dāng)碰到第一工作站的極限 開關(guān)

12、時，機(jī)械手臂下降將工作物放置工作臺 l 然后上升等待機(jī)械對工作物加工； 當(dāng)工作物第一加工步驟完成時， 機(jī)械手臂再依進(jìn)行下降一夾住一上升一往右一下 降一釋放等流程， 將工件放置工作臺 2 上進(jìn)行第二加工步驟。 當(dāng)?shù)诙庸げ襟E完 成時，機(jī)械手臂再依進(jìn)行下降一夾住一上升一往右一下降一釋放等流程， 將工件 放置輸送帶 B送出，并由 7段數(shù)碼管顯示出加工完成的數(shù)次。 動作示意圖如圖 2 所示。圖2 機(jī)械手控制動作示意圖3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)置3.1 機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制系統(tǒng)硬件組成本設(shè)計中采用的機(jī)械手，水平（ X ）軸、垂直（ Y ）軸采用步進(jìn)電機(jī)控制， 底盤的旋轉(zhuǎn)采用直流電機(jī)控制， 抓取物體的電磁閥采

13、用氣動形式。 步進(jìn)電機(jī)的控 制，由對應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器電路完成。完成本設(shè)計需要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備有： （1）機(jī) 械手模型 （2）計算機(jī) （3）導(dǎo)線 （ 4）氣泵 （5）晶體管輸出型可編程控制器機(jī)械手的控制面板分以下幾個模塊：（1）步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器電流設(shè)定為 0.63A，細(xì)分設(shè)定為 8 細(xì)分，將 24V 電源接入驅(qū)動器， 此時驅(qū)動器的電源指示燈應(yīng)點(diǎn)亮；將 24V 與 OPTO 端（驅(qū)動器使能端）連接起 來；PUL 端是脈沖輸入端； DIR 是方向控制輸入端。（2）直流電機(jī)本設(shè)計用的氣夾電機(jī)和底座電機(jī)均是 24V 直流電機(jī)， PLC 控制兩個直流繼 電器的吸合來控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。（3）旋轉(zhuǎn)

14、編碼盤 在本設(shè)計模型的底座上有一個旋轉(zhuǎn)編碼盤，在底座旋轉(zhuǎn)時，在此產(chǎn)生一個 VP-P為 24V 的方波信號，可以提供給 PLC 的高速計數(shù)器， 用于機(jī)械手的定位控 制。（4）接近開關(guān)在本設(shè)計模型中底座和氣夾的限位通過 4個電感式接近開關(guān)來完成。 接近開 關(guān)與觸頭接近時接近指示燈點(diǎn)亮、輸出低電平，否則為高電平。（5）行程開關(guān)在本設(shè)計模型中兩個滾珠絲桿的限位通過 4 個滾軸式行程開關(guān)來完成。 當(dāng)行 程開關(guān)壓下時，常開觸點(diǎn)閉合，給 PLC 一個控制信號。3.2 PLC 的簡介及選型可編程序控制器（ Programmable Logic Controller）簡稱 PLC 或 PC，是從早 期的繼電器邏

15、輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，它不斷吸收微計算機(jī)技術(shù)使之功能不斷增 強(qiáng)，逐漸適應(yīng)復(fù)雜的控制任務(wù) 。3.2.1 PLC 的結(jié)構(gòu)PLC和一般的微型計算機(jī)基本相同， 也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組 成的。 PLC的硬件系統(tǒng)由微處理器（ CPU）、存儲器（ EPROM，ROM）、輸入輸 出（ I/O）部件、電源部件、編程器、 I/O 擴(kuò)展單元和其他外圍設(shè)備組成。各部分 通過總線（電源總線、控制總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線）連接而成。其結(jié)構(gòu)簡圖 如圖 2 所示。圖 3 PLC 硬件結(jié)構(gòu)圖PLC 的軟件系統(tǒng)是指 PLC 所使用的各種程序的集合，通?？煞譃橄到y(tǒng)程序 和用戶程序兩大部分。系統(tǒng)程序是每一個 PLC成品必須

16、包括的部分，由 PLC 廠 家提供，用于控制 PLC 本身的運(yùn)行，系統(tǒng)程序固化在 EPROM 中。用戶程序是 由用戶根據(jù)控制需要而編寫的程序。 硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成了一個完整的 PLC系統(tǒng)，他們是相輔相成，缺一不可的3.2.2 PLC 的特點(diǎn)可編程序控制器是一種以微機(jī)處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置， 其實(shí) 質(zhì)是一種工業(yè)控制用的專用計算機(jī)。 國內(nèi)外現(xiàn)有的機(jī)械手系統(tǒng)， 它們的控制形式 大都采用可編程序控制器控制， 特別是在智能化要求程度高容量大的現(xiàn)代化工業(yè) 機(jī)械手系統(tǒng)中應(yīng)用更為普遍。其主要原因是因?yàn)?PLC 具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）靈活、通用2）可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)3）操作方便、維修容易4）功能

17、強(qiáng)5）體積小、重量輕和易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化同樣，可編程序控制器控制也有其不足的地方， 在性價比上要高于繼電器控 制和單片機(jī)控制， 其開發(fā)潛力要差于單片機(jī)， 并且通用性不好， 不同廠家的可編 程序控制器以及其附屬單元都是固定專用等等。3.2.3 PLC 的主要功能PLC 是一種應(yīng)用面很廣、 發(fā)展非常迅速的工業(yè)自動化裝置， 在工廠自動化 （FA） 和計算機(jī)集成制造系統(tǒng) （CIMS） 內(nèi)占重要地位。PLC 系統(tǒng)主要有以下功能：（1）多種控制功能；（2）數(shù)據(jù)采集、存儲與處理功能；（3）通信聯(lián)網(wǎng)功能；（4）輸入、輸出接口調(diào)理功能；（5）人機(jī)界面功能；（6）編程、調(diào)試功能。PLC 的重量、體積、功耗和硬件價

18、格一直在降低， 雖然軟件價格占的比重有 所增加，但是各廠商為了競爭也相應(yīng)地降低了價格。另外，采用 PLC 還可以大 大縮短設(shè)計、編程和投產(chǎn)周期， 使總價格進(jìn)一步降低。 PLC產(chǎn)品面臨現(xiàn)場總線的 發(fā)展，將再次革新，滿足工業(yè)與民用控制的更高需求。3.2.4 PLC 選型本次的設(shè)計使用的是 THWJX-1 型機(jī)械手實(shí)物教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。本裝置需采用 晶體管輸出型可編程控制器， 可同時輸出兩路脈沖到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器， 控制步進(jìn) 電機(jī)運(yùn)行。由于機(jī)械手系統(tǒng)的輸入 /輸出點(diǎn)少，要求電氣控制部分體積小，成本 低，并能夠用計算機(jī)對 PLC 進(jìn)行監(jiān)控和管理，該機(jī)械手的控制為純開關(guān)量控制， 且 I/O 點(diǎn)數(shù)不多， 考慮留

19、有一定的裕量， 故選用日本三菱公司生產(chǎn)的多功能小型 FX1N-24MT-D 主機(jī)。4 PLC 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制系統(tǒng)的 I/O 分配根據(jù)機(jī)械手動作的要求及機(jī)械手實(shí)物教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置說明指導(dǎo)， 輸入、輸出點(diǎn) 分配情況如表 1 所示。表1PLC 的 I/O 分配表名稱輸入名稱輸出氣夾正轉(zhuǎn)限位X0驅(qū)動器一 PULY0氣夾反轉(zhuǎn)限位X1驅(qū)動器二 PULY1基座正轉(zhuǎn)限位X2驅(qū)動器一 DIRY2基座反轉(zhuǎn)限位X3驅(qū)動器二 DIRY3旋轉(zhuǎn)脈沖X4氣夾正轉(zhuǎn)Y4X 軸前限位X5氣夾反轉(zhuǎn)Y5X 軸后限位X6基座反轉(zhuǎn)Y6Y 軸上限位X7基座正轉(zhuǎn)Y7Y 軸下限位X10氣夾電磁閥 YV+Y10啟動

20、按鈕X11復(fù)位按鈕X124.2 機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制系統(tǒng)接線圖設(shè)計本模型的接線設(shè)計如圖 4 所示。圖 4 PLC控制系統(tǒng)接線圖4.3 機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制程序流程圖設(shè)計 見附錄A。4.4 機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制程序梯形圖設(shè)計 見附錄 B。5 上位機(jī)組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計5.1 PLC 與上位監(jiān)控軟件通訊 機(jī)械手的全部動作由步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制。 步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動需 要驅(qū)動器， 有脈沖輸入時步進(jìn)電機(jī)才會動作， 且每當(dāng)脈沖由低變高時步進(jìn)電機(jī)走 一步；改變電機(jī)轉(zhuǎn)向時，需要加方向信號。機(jī)械手的上升 /下降、前伸 /后縮動作 就是通過控制這兩個步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)的?；D(zhuǎn) /反轉(zhuǎn)和氣夾

21、正轉(zhuǎn) /反 轉(zhuǎn)是通過兩個繼電器的吸合與斷開來控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向來實(shí)現(xiàn)的。 機(jī)械手 的放松 /夾緊由一個單線圈兩位置電磁閥控制。當(dāng)該線圈通電時，機(jī)械手放松； 該線圈斷電時，機(jī)械手夾緊。5.2 上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計根據(jù)控制和生產(chǎn)工藝的要求， 控制操作包括手動和自動， 手動又包括手動步 進(jìn)、回原位操作，自動控制包括單步、單周期、連續(xù)的操作。故操作方式選擇開 關(guān)設(shè)置有五個檔位。手動工作方式下，手動動作包括上升、下降、放松、快進(jìn)、 慢進(jìn)、快退、慢退和復(fù)位，故設(shè)置六個動作看官按鈕。各個動作進(jìn)行的同時均設(shè)有動作指示燈。另外設(shè)有啟動停止按鈕。其操作面板如圖 5 所示圖 5 機(jī)械手操作面板示意圖5.3 實(shí)現(xiàn)

22、的效果打開電源，按下起動按鈕時，開機(jī)復(fù)位。機(jī)械手若不在原點(diǎn)則 PLC 向驅(qū)動 器一同時輸入脈沖信號和電平信號， 步進(jìn)電機(jī)一反轉(zhuǎn)， 橫軸后縮。 當(dāng)后縮到位時 碰到后限位開關(guān)， 然后主機(jī)向驅(qū)動器二輸入脈沖信號， 步進(jìn)電機(jī)二正轉(zhuǎn)， 機(jī)械手 上升。上升到底時碰到上限位開關(guān)，上升停止，回到原點(diǎn)。主機(jī)向驅(qū)動器二同時 輸入脈沖信號和電平信號， 步進(jìn)電機(jī)二反轉(zhuǎn)， 機(jī)械手下降。 降到底時碰到下限位 開關(guān)，下降停止，氣夾電磁閥斷電，機(jī)械手夾緊。夾緊后，主機(jī)向驅(qū)動器二只輸 入脈沖信號，步進(jìn)電機(jī)二正轉(zhuǎn)，機(jī)械手上升。上升到頂時，碰到上限位開關(guān)，上 升停止。PLC向驅(qū)動器一只輸入脈沖信號， 步進(jìn)電機(jī)一正轉(zhuǎn)， 機(jī)械手前伸，

23、前伸到位 時，碰到前限位開關(guān)前伸停止。主機(jī)向驅(qū)動器二同時輸入脈沖信號和電平信號， 步進(jìn)電機(jī)二反轉(zhuǎn)， 機(jī)械手下降。 降到底時碰到下限位開關(guān)下降停止， 同時夾緊電 磁閥斷電，機(jī)械手放松。放松后，主機(jī)向驅(qū)動器二只輸入脈沖信號，步進(jìn)電機(jī)二 正轉(zhuǎn)，機(jī)械手上升。上升到頂時，碰到上限位開關(guān)上升停止。上升到頂時，碰到 上限位開關(guān)， 上升停止。PLC 向驅(qū)動器一同時輸入脈沖信號和電平信號， 步進(jìn)電 機(jī)一反轉(zhuǎn)，橫軸后縮。機(jī)械手后縮，當(dāng)后縮到底時碰到后限位開關(guān)，然后主機(jī)向 驅(qū)動器二同時輸入脈沖信號和電平信號， 步進(jìn)電機(jī)二反轉(zhuǎn)， 機(jī)械手下降。 下降到 底時碰到下限位開關(guān)，下降停止，回到原點(diǎn)。至此，機(jī)械手經(jīng)過八步動作完

24、成一 個循環(huán)。6 機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析6.1 機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程控制系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題（1）編程指令的選擇 我們設(shè)計了三個方案 方案一：使用起保停電路的編程方式。 用輔助繼電器代表步， 僅僅使用與觸 電和線圈有關(guān)的指令。 編出程序規(guī)范， 具有易于閱讀和容易查錯的優(yōu)點(diǎn)， 但因?yàn)?存在大量的自保持觸點(diǎn)，使程序代碼較長。方案二：采用以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式。 這種編程方式與轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī) 則之間有著嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系， 用它編制復(fù)雜的順序功能圖的梯形圖時， 會有很大 幫助。方案三：采用 STL 指令的編程方式。 STL 指令（步進(jìn)梯形指令）是三菱廠 家設(shè)計的專門用于順序控制

25、的指令， 使用該指令可以使編制順序控制程序更加方 便，而且易于調(diào)試和維護(hù)，且代碼較短。（2）接地點(diǎn)的選擇 完善接地系統(tǒng)接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是 10 為了抑制 干擾。完善的接地系統(tǒng)是 PLC 控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。系統(tǒng)接地 方式有：浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。對 PLC 控制系統(tǒng)而言， 它屬高速低電平控制裝置，應(yīng)采用直接接地方式。6.2 結(jié)果分析經(jīng)過論證和老師講解，本設(shè)計采用的編程方式選用方案三。良好的接地是保證 PLC 可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖 擊危害。所以最后我們給 PLC 接上了專用接地線。搬運(yùn)機(jī)械手采用 PLC 控制，體積

26、小，重量輕，控制方式靈活，可靠性高， 操作簡單，維修容易。使用該機(jī)械手代替人工搬運(yùn)工件，既安全，又準(zhǔn)確，提高 了勞動生產(chǎn)率， 保證了工件的質(zhì)量， 降低了工人的勞動強(qiáng)度， 具有較好的經(jīng)濟(jì)效 益和社會效益。可編程控制器 PLC以其豐富的 I/O 接口模塊、高可靠性 ,在機(jī)械 手的控制系統(tǒng)的設(shè)計中起到了十分重要的作用。結(jié)束語這次的課程設(shè)計讓我學(xué)會了很多， 在老師和同學(xué)的指導(dǎo)學(xué)習(xí)下， 終于完成了 這一份課程設(shè)計。本來以為自己對可編程序控制器原理的知識掌握的還比較好， 但是到做課程設(shè)計的時候才發(fā)現(xiàn)自己存在著諸多不足， 其中就有很多基礎(chǔ)知識都 不是很完善，很多知識都掌握的不是很扎實(shí)。課程設(shè)計是一個理論與實(shí)

27、際結(jié)合的過程。 僅僅有理論是不夠的， 更重要的是 實(shí)際的，是我們所設(shè)計的實(shí)物，具有設(shè)計合理，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。這就需要我們 設(shè)計者考慮問題是要仔細(xì)、周密，不能有絲毫的大意。對設(shè)計方案的優(yōu)越化，也 需要我們綜合各方面的因素考慮， 尤其是實(shí)際。 設(shè)計的同時也加強(qiáng)了我和老師的 交流，認(rèn)識到知識的淵博度。再次向教育指導(dǎo)我的老師及同學(xué)表示誠摯的感謝！我很興奮，因?yàn)檎麄€過程都是我們自己去設(shè)計的。 設(shè)計過程中， 通過針對性 地查找資料， 了解有關(guān)電子方面的資料， 既增長了自己的知識面， 補(bǔ)充最新的專 業(yè)知識，又提高了自己的應(yīng)用能力和實(shí)踐能力。 對學(xué)過的課本理論知識起到了很 好的溫習(xí)作用。機(jī)械手臂搬運(yùn)加工采用

28、PLC 為控制核心結(jié)構(gòu)合理、測試方法可 靠，它具有較強(qiáng)的靈活性， 提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。 通過對機(jī)械手臂搬運(yùn)加工 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的設(shè)計，讓我很好的運(yùn)用了 PLC 的知識，對課本的知識進(jìn)一 步的消化和鞏固。 這次課程設(shè)計終于順利完成了，這個設(shè)計讓我獲益良多，只 要用心去學(xué)習(xí)，不怕困難，不管多么艱難，我們都能取得成功。鑒于學(xué)生所學(xué)知識有限， 經(jīng)驗(yàn)不足， 又是初次研究這種復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)， 在此過 程中難免存在一些錯誤和不足之處，懇請老師給予批評和指正。致謝在課程設(shè)計論文完成之際，我要忠心的感謝身邊給予過我莫大幫助的 老師、同學(xué)和朋友，致以他們最誠摯的謝意。本次課程設(shè)計是在戴老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán) 肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激 勵著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，戴老師都始終給予我細(xì)心的指 導(dǎo)和不懈的支持。戴老師多次詢問研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開 拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵，這讓我在整個論文的撰寫過程中學(xué)習(xí) 到了很多關(guān)于課題研究方面的知識。本文參考了大量的文獻(xiàn)資料，在此，向各學(xué)術(shù)界的前輩們致敬。最后 要感謝的是我的父母和家人，感謝他們多年來對我默默的