自動(dòng)澆注機(jī)械手控制系統(tǒng)2015.6.4

1、信息工程學(xué)院 自動(dòng)澆注機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)編號(hào)：20150105014 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)自動(dòng)澆注機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Design of automatic pouring manipulator control system姓 名許其禹學(xué) 院信息工程學(xué)院專 業(yè)自動(dòng)化班 級(jí)一班學(xué) 號(hào)0102110114指導(dǎo)教師胡貞 教授2015年6月2日摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動(dòng)化程度要求越來(lái)越高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈、人工成本上漲，以往人工操作的搬運(yùn)和固定式輸送帶為主的傳統(tǒng)物件搬運(yùn)方式，不但占用空間也不容易更變生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)，加上需要人力監(jiān)督操作，更增加生產(chǎn)成本，原有的生產(chǎn)裝料裝置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前高度自動(dòng)化的

2、需要。減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保障生產(chǎn)的可靠性、安全性，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染、提高產(chǎn)品的質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益是企業(yè)生成所必須面臨的重大問(wèn)題。本論文可編程控制器(PLC)選用西門子（SIEMENS）公司S7-200系列的CPU224.機(jī)械手的開(kāi)關(guān)量信號(hào)直接輸入PLC，PLC通過(guò)中間繼電器對(duì)電磁閥加以控制,而電磁閥通過(guò)控制相應(yīng)的汽缸，完成倆個(gè)工作臺(tái)之間的工件搬運(yùn)，包括左右，上下及工件的夾緊和放松六個(gè)動(dòng)作過(guò)程，并可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)兩個(gè)操作過(guò)程?！娟P(guān)鍵詞】PLC 可編程控制器 機(jī)械手信息工程學(xué)院 自動(dòng)澆注機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Abstract With advances in science and technolo

3、gy, requirement is higher and higher degree of automation, market competition is intense, labor costs rise, previous manual operation of traditional object moving and stationary belt transporting way, not only occupy the space structure is not easy to become more production line, plus the need of hu

4、man supervision operation, increased the cost of production, the original production feeding device far cannot satisfy the needs of the highly automated. Reduce labor intensity and ensure the security and reliability of production, reduce production costs, reduce environmental pollution, improve pro

5、duct quality and economic benefit is the enterprise to generate major issues to be faced with.Flexible configuration, easy configurationProgrammable controller (PLC) this paper selects the SIEMENS (SIEMENS) S7-200 series CPU224. Manipulator switch signal input directly and PLC, PLC controlled throug

6、h intermediate relay of electromagnetic valve, electromagnetic valve and by controlling the corresponding cylinder, completed two workbench between workpiece handling, including the left and right sides, top and bottom and workpiece clamping and relaxation of six action process, and can achieve both

7、 manual and automatic operation.Keywords PLC programmable controller manipulator目 錄第1章 引 言11.1 PLC的控制系統(tǒng)11.2 PLC的主要功能11.2 選題背景5第2章 機(jī)械手的整體設(shè)計(jì)82.1 機(jī)械手的控制過(guò)程82.2 PLC選型92.3 可編程控制器控制盤面板102.4 機(jī)械手的整體設(shè)計(jì)11第3章 機(jī)械手的程序設(shè)計(jì)153.1 機(jī)械手動(dòng)作過(guò)程的實(shí)現(xiàn)153.2 機(jī)械手的手動(dòng)單步操作程序163.3 自動(dòng)控制程序17第4章 PLC機(jī)械手的程序調(diào)試234.1 控制系統(tǒng)的程序調(diào)試步驟234.2 調(diào)試過(guò)程中要注意的

8、事項(xiàng)23結(jié) 束 語(yǔ)24參考文獻(xiàn)25致 謝26 第1章 引 言1.1 PLC的控制系統(tǒng)1.1.1 PLC的概述PLC是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的。自1836年繼電器問(wèn)世，人們就開(kāi)始用導(dǎo)線將它同開(kāi)關(guān)器件巧妙地連接，構(gòu)成用途各異的邏輯控制或順序控制。上世紀(jì)60年代末，它不斷吸收微計(jì)算機(jī)技術(shù)使之功能不斷增強(qiáng)，逐漸適合復(fù)雜的控制任務(wù)。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的飛速發(fā)展、微處理器的出現(xiàn)，以及流程加工行業(yè)（如汽車制造業(yè)）對(duì)生產(chǎn)流程迅速、頻繁變更的需求，PLC技術(shù)出現(xiàn)并快速發(fā)展。目前，PLC在小型化、大型化、大容量、強(qiáng)功能等方面有了質(zhì)的飛躍，使早期的PLC從最初的邏輯控制、順序控制，

9、發(fā)展成為具有邏輯判斷、定時(shí)、計(jì)數(shù)、記憶和算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信及PID回路調(diào)節(jié)等功能的現(xiàn)代PLC。但是，仍然沿用著順序掃描、程序控制等基本模式及CPU+通信+I/O的基本結(jié)構(gòu)。 PLC之所以有生命力，在于它更加適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和市場(chǎng)的要求：高可靠性、強(qiáng)抗各種干擾的能力、編程安裝使用簡(jiǎn)便、低價(jià)格長(zhǎng)壽命。它的輸入輸出端更接近現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，不需添加太多的中間部件或需要更多的接口，這樣節(jié)省了用戶時(shí)間和成本。PLC的下端(輸入端)為繼電器、晶體管和晶閘管等控制部件，而上端一般是面向用戶的微型計(jì)算機(jī)。人們?cè)趹?yīng)用它時(shí)，可以不必進(jìn)行計(jì)算機(jī)方面的專門培訓(xùn)，就能對(duì)可編程控制器進(jìn)行操作及編程?？傊?，可編程控制器是一臺(tái)

10、計(jì)算機(jī)，它是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不是針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，某硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。1.1.2 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(dòng)化裝置，在工廠自動(dòng)化(FA)和計(jì)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：多種控制功能；數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與處理功能；通信聯(lián)網(wǎng)功能；輸入、輸出接口調(diào)理功能；人機(jī)界面功能；編程、調(diào)試功能。PLC的重量、體積、功耗和硬件價(jià)格一直在降低，雖然軟件價(jià)格占的比重有所增加，但是各廠商為

11、了競(jìng)爭(zhēng)也相應(yīng)地降低了價(jià)格。另外，采用PLC還可以大大縮短設(shè)計(jì)、編程和投產(chǎn)周期，使總價(jià)格進(jìn)一步降低。PLC產(chǎn)品面臨現(xiàn)場(chǎng)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。1.1.3 PLC的經(jīng)濟(jì)分析綜上所述，在各種環(huán)境中，使用PLC控制機(jī)構(gòu)設(shè)備，生產(chǎn)流水線和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制將越來(lái)越廣泛。對(duì)PLC的經(jīng)濟(jì)分析，應(yīng)從以下幾方面考慮：1、從影響成本的各個(gè)因素綜合考慮對(duì)目前生產(chǎn)設(shè)備控制裝置來(lái)說(shuō)，有三種類型： 繼電器控制； 半導(dǎo)體器件控制； PLC控制。價(jià)格僅是選擇PLC品牌的一個(gè)因素，而可靠性是選擇控制裝置時(shí)需要考慮的又一個(gè)重要因素。2、從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)周期長(zhǎng)短考慮不論是對(duì)舊設(shè)備進(jìn)行改造，還是設(shè)計(jì)新的生

12、產(chǎn)機(jī)械設(shè)備。毫無(wú)疑問(wèn)，生產(chǎn)、設(shè)計(jì)周期越短越好，甚至希望邊設(shè)計(jì)、邊安裝、邊調(diào)試和邊生產(chǎn)，特別是產(chǎn)品更新?lián)Q代，生產(chǎn)工藝改造，不需改動(dòng)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備及其外部接線，就能馬上組織生產(chǎn)，這不僅節(jié)約了勞動(dòng)力，而且新產(chǎn)品能盡快投入市場(chǎng)。這無(wú)疑給企業(yè)增加了活力，提高了經(jīng)濟(jì)效益。如果把這些要求得以實(shí)現(xiàn)，繼電器或半導(dǎo)體都不能滿足，而PLC則完全可以實(shí)現(xiàn)。這是因?yàn)槭褂肞LC不必改動(dòng)外部設(shè)備接線，只要對(duì)軟件進(jìn)行一些改變就可以了。也就是說(shuō)只要改變梯形圖，按照新工藝要求重新輸入新程序或修改原程序即可。這既經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)捷，可以達(dá)到事半功倍的效果。據(jù)調(diào)查，目前我國(guó)70%的機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備，都是采用繼電器進(jìn)行控制的，除了可靠性差外，程序設(shè)

13、計(jì)也很繁雜。從方案的確立到技術(shù)條件的設(shè)計(jì)以及施工的設(shè)計(jì)，圖面的工作量很大，這勢(shì)必造成設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)。而采用PLC控制可以大大縮短設(shè)計(jì)周期，甚至有些文件資料也不必繪制成圖。設(shè)計(jì)人員完全可以利用編程器上屏幕顯示來(lái)輸入，或修改程序使得梯形圖能準(zhǔn)確無(wú)誤地反映生產(chǎn)要求。編程人員也可根據(jù)新產(chǎn)品對(duì)生產(chǎn)提出的新工藝要求，重新編寫程序并把它存儲(chǔ)在EEPROM模塊中去，需要加工哪種產(chǎn)品的程序，操作人員可以隨時(shí)調(diào)用，這既簡(jiǎn)單、方便又保密。1.1.4 PLC的基本組成現(xiàn)場(chǎng)控制或檢測(cè)元件輸入給PLC各種控制信號(hào)，如限位開(kāi)關(guān)、操作按鈕、選擇開(kāi)關(guān)以及其他一些傳感器輸出的開(kāi)關(guān)量或模擬量等，通過(guò)輸入接口電路將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU能

14、夠接收和處理的信號(hào)。輸出接口電路將CPU送出的弱電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出，以驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。輸入接口輸入接口用于接收和采集兩種類型的輸入信號(hào)，一類是由按鈕、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、繼電器觸頭等開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)；另一類是由電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變換器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號(hào)。輸出接口輸出接口電路向被控對(duì)象的各種執(zhí)行元件輸出控制信號(hào)。常用執(zhí)行元件有接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥(模擬量)、調(diào)速裝置(模擬量)、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等。輸出接口電路一般由微電腦輸出接口電路和功率放大電路組成，與輸入接口電路類似，內(nèi)部電路與輸出接口電路之間采用光電耦合器進(jìn)行抗干擾

15、電隔離。微電腦輸出接口電路一般由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求邏輯電路集成在芯片上，CPU通過(guò)數(shù)據(jù)總線將輸出信號(hào)送到輸出數(shù)據(jù)寄存器中，功率放大電路是為了適應(yīng)工業(yè)控制要求，將微電腦的輸出信號(hào)放大。其它接口若主機(jī)單元的I/O數(shù)量不夠用，可通過(guò)I/O擴(kuò)展接口電纜與I/O擴(kuò)展單元(不帶CPU)相接進(jìn)行擴(kuò)充。PLC還常配置連接各種外圍設(shè)備的接口，可通過(guò)電纜實(shí)現(xiàn)串行通信、EPROM寫入等功能。編程器編程器作用是將用戶編寫的程序下載至PLC的用戶程序存儲(chǔ)器，并利用編程器檢查、修改和調(diào)試用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行過(guò)程，顯示PLC狀態(tài)、內(nèi)部器件及系統(tǒng)的參數(shù)等。編程器有簡(jiǎn)易編程器和圖形編程器兩種。簡(jiǎn)易編程器

16、體積小，攜帶方便，但只能用語(yǔ)句形式進(jìn)行聯(lián)機(jī)編程，適合小型PLC的編程及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。圖形編程器既可用語(yǔ)句形式編程，又可用梯形圖編程，同時(shí)還能進(jìn)行脫機(jī)編程。目前PLC制造廠家大都開(kāi)發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助PLC編程支持軟件，當(dāng)個(gè)人計(jì)算機(jī)安裝了PLC編程支持軟件后，可用作圖形編程器，進(jìn)行用戶程序的編輯、修改，并通過(guò)個(gè)人計(jì)算機(jī)和PLC之間的通信接口實(shí)現(xiàn)用戶程序的雙向傳送、監(jiān)控PLC運(yùn)行狀態(tài)等。電源PLC的電源將外部供給的交流電轉(zhuǎn)換成供CPU、存儲(chǔ)器等所需的直流電，是整個(gè)PLC的能源供給中心。PLC大都采用高質(zhì)量的工作穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，許多PLC電源還可向外部提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于向輸入接

17、口上的接入電氣元件供電，從而簡(jiǎn)化外圍配置。1.1.5 PLC的優(yōu)點(diǎn)(1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器

18、件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。(2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。(3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它

19、接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門。(4）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。(5）體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于

20、150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。1.1.6 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。(1) 開(kāi)關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。(2) 模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為

21、了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。(3) 運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。(4) 過(guò)程控制過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種

22、各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。1.2 選題背景1.2.1 機(jī)械手簡(jiǎn)介及發(fā)展前景我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 12643-90)對(duì)機(jī)械手的定義:“具有和人手臂相似的動(dòng)作功能，可在空間抓放物體，或進(jìn)行其它操作的機(jī)械裝置?！睓C(jī)械手可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩大類。專用機(jī)械手:它作為整機(jī)的附屬部分，動(dòng)作簡(jiǎn)單，工作對(duì)象單一，具有固定(有時(shí)可調(diào))程序，使用大批量的自動(dòng)生產(chǎn)。如自動(dòng)生產(chǎn)線上的上料機(jī)械手，自動(dòng)換刀機(jī)械手，裝配焊接機(jī)械手等裝置。通用機(jī)械手:它是一種具有獨(dú)立的控制系統(tǒng)、程序可變、動(dòng)作靈

23、活多樣的機(jī)械手。它適用于可變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化生產(chǎn)。它的工作范圍大，定位精度高，通用性強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于柔性自動(dòng)線。機(jī)械手最早應(yīng)用在汽車制造工業(yè)，常用于焊接、噴漆、上下料和搬運(yùn)。機(jī)械手延伸和擴(kuò)大了人的手足和大腦功能，它可替代人從事危險(xiǎn)、有害、有毒、低溫和高熱等惡劣環(huán)境中的工作;代替人完成繁重、單調(diào)重復(fù)勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。目前主要應(yīng)用于制造業(yè)中，特別是電器制造、汽車制造、塑料加工、通用機(jī)械制造及金屬加工等工業(yè)。機(jī)械手與數(shù)控加工中心，自動(dòng)搬運(yùn)小車與自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng)(FMS )和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS )，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。目前工業(yè)機(jī)械手主要用于機(jī)床加工、鑄造、

24、熱處理等方面，無(wú)論數(shù)量、品種和性能方面還是不能滿足工業(yè)發(fā)展的需要。在國(guó)內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄造、熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)條件，在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合機(jī)械手等。將機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，如伸縮、擺動(dòng)、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)以及根據(jù)不同類型的加緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，所以便根據(jù)不同的作業(yè)要求選擇不同類型的基加緊機(jī)構(gòu)，即可組成不同用途的機(jī)械手。既便于設(shè)計(jì)制造，有便于更換工件，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。同時(shí)要提高速度，減少?zèng)_擊，正確定位，以便更好的發(fā)揮機(jī)械手的作用。在國(guó)外機(jī)械制造業(yè)中工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用較多，發(fā)

25、展較快。目前主要用于機(jī)床、橫鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先指定的作業(yè)程序來(lái)完成規(guī)定的操作。此外，國(guó)外機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)是大力研制具有某種智能的機(jī)械手。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍許偏差時(shí)，即能更正并自行檢測(cè)，重點(diǎn)是研究視覺(jué)功能和觸覺(jué)功能。目前已經(jīng)取得一定成績(jī)。視覺(jué)功能即在機(jī)械手上安裝有電視照相機(jī)和光學(xué)測(cè)距儀（即距離傳感器）以及微型計(jì)算機(jī)。工作是電視照相機(jī)將物體形象變成視頻信號(hào)，然后送給計(jì)算機(jī)，以便分析物體的種類、大小、顏色和位置，并發(fā)出指令控制機(jī)械手進(jìn)行工作。總之，隨著PLC傳感技術(shù)的發(fā)展機(jī)械手裝配作業(yè)的能力也將進(jìn)一步提高，更重要

26、的是機(jī)械手的安全性高，節(jié)省人工，提高效率和品質(zhì)，延長(zhǎng)機(jī)器壽命，防模具損壞，降低產(chǎn)品不良率，節(jié)省原料，降低成本，節(jié)省人力，從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。1.2.2 機(jī)械手的行業(yè)狀況機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，其應(yīng)用也日益廣泛，各種類型機(jī)械手是自動(dòng)化生產(chǎn)中必不可少的重要設(shè)備。尤其是在危險(xiǎn)場(chǎng)合，在嚴(yán)重威脅人們安全和健康的環(huán)境下，采用機(jī)械手代替人，具有十分重要的意義。珠江三角洲地區(qū)塑膠工業(yè)是十分發(fā)達(dá)的，在國(guó)內(nèi)居龍頭地位，在國(guó)際上珠三角也有世界工廠之稱。目前，該行業(yè)使用的注射機(jī)專用機(jī)械手以臺(tái)灣生產(chǎn)的居多，如臺(tái)灣勁力公司生產(chǎn)的勁力牌機(jī)械手、臺(tái)灣威得客國(guó)際股份有限公司生產(chǎn)的“威得客”w255系列

27、注射機(jī)專用機(jī)械手,等等。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，功能和性能的不斷改善和提高，主要包括以下幾方面：1.機(jī)床加工工件的裝卸，特別是在自動(dòng)化車床、組合機(jī)床上使用較為普遍。2.在裝配作業(yè)中應(yīng)用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來(lái)裝配印制電路板，在機(jī)械行業(yè)中它可以用來(lái)組裝零部件。3.可在勞動(dòng)條件差，單調(diào)重復(fù)易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動(dòng)。 4.可在危險(xiǎn)場(chǎng)合下工作，如軍工品的裝卸、危險(xiǎn)品及有害物的搬運(yùn)等。5.宇宙及海洋的開(kāi)發(fā)，軍事工程及生物醫(yī)學(xué)方面的研究和試驗(yàn)。第2章 機(jī)械手的整體設(shè)計(jì)2.1 機(jī)械手的控制過(guò)程如圖2-1所示，機(jī)械手的全部動(dòng)作由汽缸驅(qū)動(dòng)，而汽缸是由相應(yīng)的電磁閥控制。其中，上升/下降和左移/右移分別有

28、雙線圈兩位電磁閥控制。首先夾緊電磁閥通電，機(jī)械手夾緊工件，接著上升電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手上升，當(dāng)碰到上限限位開(kāi)關(guān)，上升電磁閥斷電時(shí)，機(jī)械手上升停止，此時(shí)右移電磁閥通電，機(jī)械手向右移動(dòng)，直到碰到右限限位開(kāi)關(guān)，右移電磁閥斷電，機(jī)械手停止右移，然后下降電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手下降；當(dāng)碰到下限限位開(kāi)關(guān)，下降電磁閥斷電，機(jī)械手下降停止，最后夾緊電磁閥斷電，機(jī)械手放松工件。圖 2-1機(jī)械手示意圖當(dāng)下降電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手下降；當(dāng)下降電磁閥斷電時(shí)，機(jī)械手下降停止。只有當(dāng)上升電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手才上升；當(dāng)上升電磁閥斷電時(shí)，機(jī)械手上升停止。同樣，左移/右移分別由左移電磁閥和右移電磁閥控制。機(jī)械手的放松/夾緊由一個(gè)單線

29、圈兩位置電磁閥（稱為夾緊電磁閥）控制。當(dāng)該線圈通電時(shí)，機(jī)械手夾緊；當(dāng)該線圈斷電時(shí)，機(jī)械手放松。當(dāng)機(jī)械手右移到位并準(zhǔn)備下降時(shí)，為了確保安全，必須在右工作臺(tái)無(wú)工件時(shí)才允許機(jī)械手下降。也就時(shí)說(shuō)，若上一次搬運(yùn)到右工作臺(tái)上的工件尚未搬走時(shí)，機(jī)械手應(yīng)自動(dòng)停止下降，用光電開(kāi)關(guān)I0.5進(jìn)行無(wú)工件檢測(cè)。2.1.1PLC機(jī)械手的原理及流程圖1機(jī)械手在原始位置時(shí)（右旋到位）動(dòng)作，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手臂開(kāi)始上升，機(jī)械手放松，機(jī)械手開(kāi)始前進(jìn)。2機(jī)械手上升到上限位置，狀態(tài)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，上升動(dòng)作結(jié)束，機(jī)械手開(kāi)始左旋。3機(jī)械手左旋到左限位置，狀態(tài)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，左旋動(dòng)作結(jié)束，機(jī)械手開(kāi)始抓緊。4機(jī)械手抓緊到抓緊位置，狀態(tài)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，抓緊動(dòng)

30、作結(jié)束，機(jī)械手開(kāi)始右旋。5機(jī)械手開(kāi)始右旋，狀態(tài)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，抓緊動(dòng)作結(jié)束，機(jī)械手開(kāi)始下降。6機(jī)械手下升到下降位置，狀態(tài)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，下降動(dòng)作結(jié)束，機(jī)械手開(kāi)始后退。7機(jī)械手右旋到右限位置，狀態(tài)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，右旋動(dòng)作結(jié)束，機(jī)械手開(kāi)始下降。8機(jī)械手后退到后退位置，機(jī)械手開(kāi)始放松，一個(gè)工作循環(huán)過(guò)程完畢。9機(jī)械手的工作方式為：?jiǎn)尾?。機(jī)械手的動(dòng)作順序如下：機(jī)械手初始位置是后退、下降、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)均到底部，機(jī)械手成放松狀態(tài)。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后，機(jī)械手開(kāi)始前進(jìn)，前進(jìn)到底碰到限位開(kāi)關(guān)，前進(jìn)動(dòng)作停止，機(jī)械手開(kāi)始上升，上升到頂端，碰到限位開(kāi)關(guān)，上升動(dòng)作停止，機(jī)械手開(kāi)始執(zhí)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底，碰到限位開(kāi)關(guān)，旋轉(zhuǎn)動(dòng)作停止，

31、機(jī)械手開(kāi)始執(zhí)行夾緊動(dòng)作，碰到限位開(kāi)關(guān)，夾緊動(dòng)作停止，機(jī)械手開(kāi)始執(zhí)行逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底，碰到限位開(kāi)關(guān)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)動(dòng)作停止，機(jī)械手開(kāi)始下降，下降到底部時(shí)，碰到限位開(kāi)關(guān)，下降動(dòng)作停止，機(jī)械手執(zhí)行后退動(dòng)作，碰到限位開(kāi)關(guān)，后退停止，機(jī)械手放松，此時(shí)回到初始位置， 一個(gè)周期動(dòng)作完成。根據(jù)機(jī)械手的動(dòng)作順序，可以畫出如圖2-2所示的流程圖：圖2-2 機(jī)械手控制系統(tǒng)流程圖2.2 PLC選型根據(jù)被控對(duì)象要求將與PLC相連的全部輸入、輸出器件根據(jù)所需的電壓、電流的大小、種類分別列表統(tǒng)計(jì)，考慮將來(lái)發(fā)展的需要再相應(yīng)增加10%-15%的余量，估算PLC所需I/O總點(diǎn)數(shù)，I/O點(diǎn)數(shù)是衡量可編程控制器規(guī)模大小的依據(jù)。

32、根據(jù)輸入、輸出設(shè)備的類型和數(shù)量，確定了PLC的I/O點(diǎn)數(shù)，然后選擇相應(yīng)點(diǎn)數(shù)的PLC機(jī)型。世界上PLC產(chǎn)品可按地域分成三大流派：一個(gè)流派是美國(guó)產(chǎn)品，一個(gè)流派是歐洲產(chǎn)品，一個(gè)流派是日本產(chǎn)品。美國(guó)和歐洲的PLC技術(shù)是在相互隔離情況下獨(dú)立研究開(kāi)發(fā)的，因此美國(guó)和歐洲的PLC產(chǎn)品有明顯的差異性。而日本的PLC技術(shù)是由美國(guó)引進(jìn)的，對(duì)美國(guó)的PLC產(chǎn)品有一定的繼承性，但日本的主推產(chǎn)品定位在小型PLC上。美國(guó)和歐洲以大中型PLC而聞名，而日本則以小型PLC著稱。本論文首先應(yīng)明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，再通過(guò)PLC的類

33、型、輸入輸出模塊的選擇 、電源的選擇、存儲(chǔ)器的選擇、冗余功能的選擇和高性能價(jià)格比，再根據(jù)本課題I/O的點(diǎn)數(shù)，輸入為14和輸出為6個(gè)，考慮到將來(lái)發(fā)展的需要選I/O端子數(shù)多的PLC,故選擇德國(guó)西門子公司的S7-200CPU214其輸入/輸出信號(hào)詳見(jiàn)附錄1。S7-200 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1.極高的可靠性2.極豐富的指令集3.易于掌握4.便捷的操作5.豐富的內(nèi)置集成功能6.

34、實(shí)時(shí)特性7.強(qiáng)勁的通訊能力8.豐富的擴(kuò)展模塊S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。2.3 可編程控制器控制盤面板圖2-3時(shí)是可編程控制器控制盤面板布置圖，其中它包括加載選擇和自動(dòng)方式選擇，而加載選擇包括上/下、左/右、夾/松六個(gè)動(dòng)作；工作方式分為兩種，即自動(dòng)和手動(dòng)，其中自動(dòng)操作又分為步進(jìn)、單周期、連續(xù)操作方式。圖2-3 可

35、編程控制器控制盤面板布置接通I0.7是單操作方式。按加載選擇開(kāi)關(guān)的位置，用啟動(dòng)/停止按鈕選擇加載操作，當(dāng)加載選擇開(kāi)關(guān)打到左/右位置時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手右行；若按下停止按鈕，機(jī)械手左行。用上述操作可使機(jī)械手停在原點(diǎn)。接通I1.0是步進(jìn)方式。機(jī)械手在原點(diǎn)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，向前操作一步；每按啟動(dòng)按鈕一次，操作一步。接通I1.1是單周期操作方式。機(jī)械手在原點(diǎn)時(shí)，按啟動(dòng)按鈕，自動(dòng)操作一個(gè)周期。接通I1.2是連續(xù)操作方式。機(jī)械手在原點(diǎn)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，連續(xù)執(zhí)行自動(dòng)周期操作，當(dāng)按下停止按鈕，機(jī)械手完成此周期動(dòng)作后自動(dòng)回到原點(diǎn)并不再動(dòng)作。2.4 機(jī)械手的整體設(shè)計(jì)機(jī)械手的整體設(shè)計(jì)包括單操作程序、步進(jìn)操作程序

36、、自動(dòng)操作的設(shè)計(jì)。2.4.1 單操作程序如圖2-4所示，此操作為單操作方式，即用按鈕操作對(duì)機(jī)械手的每一步運(yùn)動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行控制。指令如下：圖2- 4 單操作方式 0 LDN I0.7 1 JMP 1 2 單操作程序 3 LBL 1 4 LDN I1.0 5 JMP 2若選擇單操作工作方式，I0.7斷開(kāi)，接著執(zhí)行單操作程序。單操作程序可以獨(dú)立于自動(dòng)操作程序，可另行設(shè)計(jì)。2.4.2 步進(jìn)操作程序如圖2-5所示，此操作為步進(jìn)操作圖，即每按一次啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手完成一步動(dòng)作后自動(dòng)停止。指令如下： 圖2-5 步進(jìn)操作方式 0 步進(jìn)操作程序 1 LBL 1 2 LDN I1.1 3 AN I1.2 4 JMP 3

37、 5 LDI 1.2 6 O I0.6 7 S M1.0,1在連續(xù)操作方式下，可執(zhí)行自動(dòng)操作程序。在步進(jìn)操作程序，按一下啟動(dòng)按鈕執(zhí)行一個(gè)動(dòng)作，并按規(guī)定順序進(jìn)行。2.4.3 自動(dòng)操作如圖2-6所示，此操作為自動(dòng)操作，即按啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手會(huì)自動(dòng)完成所需完成的動(dòng)作。在需要自動(dòng)操作方式時(shí)，中間繼電器M1.0接通。步進(jìn)工作方式、單操作工作方式和自動(dòng)操作方式，都用同樣的輸出繼電器。指令如下： 圖2-6 自動(dòng)操作圖 0 自動(dòng)操作程序 1 LBL 3 2 LD SM0.0 3 END2.4.4 機(jī)械手的接線圖根據(jù)PLC機(jī)械手的輸入輸出點(diǎn)分配表，畫出如圖2-7所示的PLC控制系統(tǒng)I/O接線圖。圖2-7 PLC控

38、制系統(tǒng)I/O接線圖第3章 機(jī)械手的程序設(shè)計(jì)3.1 機(jī)械手動(dòng)作過(guò)程的實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程如圖3-1所示。從原點(diǎn)開(kāi)始，按下啟動(dòng)按鈕，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降。下降到底時(shí)，碰到下限位開(kāi)關(guān)，下降電磁閥斷電，下降停止；同時(shí)接通夾緊電磁閥，機(jī)械手夾緊。夾緊后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升。上升到頂時(shí)，碰到上限位開(kāi)關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時(shí)接通右移電磁閥，機(jī)械手右移。右移到位時(shí)，碰到右限位開(kāi)關(guān)，右移電磁閥斷電，右移停止。若此時(shí)右工作臺(tái)上無(wú)工件，則光電開(kāi)關(guān)接通，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降。下降到底時(shí)，碰到下限開(kāi)關(guān)，下降電磁閥斷電，下降停止；同時(shí)夾緊電磁閥斷電，機(jī)械手放松。放松后，上升電磁閥通電，機(jī)械手

39、上升。上升到頂時(shí)，碰到上限位開(kāi)關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時(shí)接通左移電磁閥，機(jī)械手左移，左移到原點(diǎn)時(shí)，碰到左限位開(kāi)關(guān)，左移電磁閥斷電，左移停止。至此，機(jī)械手經(jīng)過(guò)八部動(dòng)作完成了一個(gè)周期的動(dòng)作。圖3-1 機(jī)械手動(dòng)作過(guò)程3.2 機(jī)械手的手動(dòng)單步操作程序3.2.1 機(jī)械手左行/右行如圖3-2所示，I1.3為常開(kāi)觸點(diǎn),即左/右檔,I0.2為上限位置，它主要起上限安全連鎖保護(hù)的作用，而機(jī)械手左行/右行兩個(gè)動(dòng)作只能當(dāng)機(jī)械手處在上限位置時(shí)才能執(zhí)行。I0.0是啟動(dòng)按鈕，而I0.6為停止按鈕，將加載開(kāi)關(guān)扳到左/右檔，按下啟動(dòng)按鈕，通過(guò)控制右行電磁閥Q0.3，機(jī)械手向右行；按下停止按鈕，通過(guò)控制左行電磁閥Q0.

40、4，機(jī)械手向左行。程序指令如下：圖3-2 機(jī)械手左行/右行0 LD I1.3 1 A I0.22 LPS 3 A I0.04 AN Q0.4 5 = Q0.36 LPP 7 A I0.68 AN Q0.3 9 = Q0.43.2.2 機(jī)械手夾緊/松開(kāi)如圖3-3所示，I1.5為常開(kāi)觸點(diǎn)，即夾/松加載檔，將加載選擇開(kāi)關(guān)扳到“夾/松”檔，按啟動(dòng)按鈕I0.0，通過(guò)控制夾緊電磁閥，機(jī)械手執(zhí)行夾緊動(dòng)作；按停止按鈕I0.6，機(jī)械手執(zhí)行松開(kāi)動(dòng)作。程序指令如下:圖3-3 機(jī)械手夾緊/松開(kāi) 0 LD I1.5 1 A I0.02 S Q 0.2,1 3 LD I1.54 A I0.6 5 R Q0.2,13.2.

41、3 機(jī)械手上升/下降如圖3-4所示，I1.4為常開(kāi)觸點(diǎn)，即上升/下降加載檔，將加載選擇開(kāi)關(guān)扳到“上/下”檔，按啟動(dòng)按鈕I0.0，通過(guò)控制下降電磁閥，機(jī)械手執(zhí)行下降動(dòng)作；當(dāng)按下停止按鈕I0.6，通過(guò)控制上升電磁閥，機(jī)械手執(zhí)行上升動(dòng)作。程序指令如下：圖3-4 機(jī)械手上升/下降0 LD I1.4 1 A I0.02 AN Q0.1 3 = Q0.04 LD I1.4 5 A I0.66 AN Q0.0 7 = Q0.13.3 自動(dòng)控制程序3.3.1 機(jī)械手下降/夾緊如圖3-5所示，PLC由STOP轉(zhuǎn)為RUN時(shí)，初始脈沖SM0.1對(duì)狀態(tài)進(jìn)行初始復(fù)位，并執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令，當(dāng)EN有效時(shí)，把0輸出到SW0中。當(dāng)

42、機(jī)械手的上限限位開(kāi)關(guān)I0.2和左限限位開(kāi)關(guān)I0.4有效時(shí)，機(jī)械手在原點(diǎn)，且狀態(tài)S0.0置1，這是第一步。按下啟動(dòng)按鈕后，置位狀態(tài)S0.1，同時(shí)將原工作狀態(tài)S0.0清0，輸出繼電器下降電磁閥Q0.0得電，原點(diǎn)指示Q0.5復(fù)位，原點(diǎn)指示燈熄滅，機(jī)械手執(zhí)行下降動(dòng)作。當(dāng)機(jī)械手下降到底碰到下限位開(kāi)關(guān)時(shí)I0.1接通，置位狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S0.2，同時(shí)將狀態(tài)S0.1清0，輸出繼電器Q0.0復(fù)位置1，于是機(jī)械手停止下降，而此時(shí)輸出繼電器夾緊電磁閥Q0.2得電，機(jī)械手執(zhí)行夾緊動(dòng)作。程序指令如下：圖3-5 機(jī)械手下降和夾緊0 LD SM0.1 1 MOVW 0,SW02 LD I0.2 3 A I0.4 4 S S0.

43、0,1 5 LSCR S0.06 LD SM0.0 7 = Q0.58 LD I0.0 9 SCRT S0.110 LD SM0.1 11 = M2.012 LD I0.1 13 SCRT S0.214 SCRE 15 LSCR S0.2 16 LD SM0.0 17 S Q0.2,1 18 TON T37,173.3.2 機(jī)械手上升和右行如圖3-6所示，按照工作方式分類，定時(shí)器T37屬于通電延時(shí)型定時(shí)器，使能端（IN）輸入有效，定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。當(dāng)前值從0開(kāi)始遞增，當(dāng)大于或等于預(yù)置值（PT）17時(shí)，定時(shí)器輸出狀態(tài)位置1（輸出觸頭有效時(shí)），當(dāng)前值最大值為3276.7s。使能端無(wú)效（斷開(kāi)）時(shí)，定時(shí)

44、器復(fù)位。當(dāng)定時(shí)器T37開(kāi)始計(jì)時(shí)，延時(shí)1.87s后，接通T37常開(kāi)觸點(diǎn)將狀態(tài)S0.3置1，同時(shí)將工作狀態(tài)S0.2清0，而輸出繼電器上升電磁閥Q0.1得電，機(jī)械手執(zhí)行上升動(dòng)作。由于夾緊電磁閥Q0.2已被置1，夾緊動(dòng)作繼續(xù)執(zhí)行。當(dāng)上升到上限位時(shí)，I0.2接通，置位狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S0.4，同時(shí)將狀態(tài)S0.3清0，上升電磁閥Q0.1失電，不再上升，而右行電磁閥Q0.3得電，機(jī)械手執(zhí)行右行動(dòng)作。程序指令如下：圖3-6 機(jī)械手上升和右行0 LD T37 1 SCRT S0.32 SCRE 3 LSCR S0.34 LDS M0.0 5 = M2.26 LD I0.2 7 SCRT S0.48 LDS M0.0

45、9 AN I 0.3 10 = Q0.33.3.3 機(jī)械手的下降和松開(kāi)如圖3-7所示，當(dāng)機(jī)械手右行至右限限位開(kāi)關(guān)時(shí)，I0.3接通，Q0.3失電，機(jī)械手停止右行，若此時(shí)接通無(wú)工件檢測(cè)開(kāi)關(guān)I0.5，則狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S0.5，同時(shí)將狀態(tài)S0.4清0，而Q0.0再次得電，機(jī)械手執(zhí)行下降動(dòng)作，當(dāng)機(jī)械手下降到底碰到下限限位開(kāi)關(guān)時(shí)，I0.1接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S6.0，同時(shí)將狀態(tài)S0.5清0，輸出繼電器原點(diǎn)指示Q0.0復(fù)位，夾緊電磁閥Q0.2被復(fù)位，于是機(jī)械手停止下降，執(zhí)行松開(kāi)動(dòng)作。程序指令如下：圖3-7 機(jī)械手下降和松開(kāi)0 LD I0.3 1 A I0.5 2 SCRT S0.5 3 SCRE4 LSCR S0.

46、5 5 LDS M0.06 = M2.1 7 LD I0.1 8 SCRT S0.6 9 SCRE10 LSCR S0.6 11 LD SM0.0 12 R Q0.2,1 13 TON T38,153.3.4 機(jī)械手上升和左行如圖3-8所示，按照工作方式分類，定時(shí)器T38屬于通電延時(shí)型定時(shí)器，使能端（IN）輸入有效，定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。當(dāng)前值從0開(kāi)始遞增，當(dāng)大于或等于預(yù)置值（PT）15時(shí)，定時(shí)器輸出狀態(tài)位置1（輸出觸頭有效時(shí)），當(dāng)前值最大值為3276.7s。使能端無(wú)效（斷開(kāi)）時(shí)，定時(shí)器復(fù)位。定時(shí)器T38開(kāi)始計(jì)時(shí)，延時(shí)1.5s后，接通T38常開(kāi)觸點(diǎn)將狀態(tài)S0.7置1，同時(shí)將狀態(tài)S0.6清0，而輸出繼

47、電器下降電磁閥Q0.1再次得電，機(jī)械手執(zhí)行上升動(dòng)作。行至限位開(kāi)關(guān)位置，上限限位開(kāi)關(guān)I0.2接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S1.0,同時(shí)將狀態(tài)S0.7清0，下降電磁閥Q0.1失電，機(jī)械手停止上升，而此時(shí)左行電磁閥Q0.4得電，執(zhí)行左行動(dòng)作。程序指令如下：圖3-8 機(jī)械手的上升與左行0 LD T38 1 SCRT S0.72 SCRE 3 LSCR S0.74 LDS M0.0 5 = M2.36 LD I0.2 7 SCRT S1.08 SCRE 9 LSCR S1.010 LD I0.4 11 A M1.03.3.5 機(jī)械手回零如圖3-9所示，當(dāng)機(jī)械手行至上限位置，上限限位開(kāi)關(guān)I0.2接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S1.

48、0,同時(shí)將狀態(tài)S0.7清0，上升電磁閥Q0.1失電，機(jī)械手停止上升，而左行電磁閥Q0.4得電，機(jī)械手執(zhí)行左行動(dòng)作。當(dāng)機(jī)械手到達(dá)左限限位開(kāi)關(guān)I0.4接通，將狀態(tài)S1.0清0.如果此時(shí)為連續(xù)工作狀態(tài)，M1.0置1，即狀態(tài)轉(zhuǎn)移回到S0.1，重復(fù)執(zhí)行自動(dòng)程序。若為單周期操作方式，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S0.0，則機(jī)械手停在原點(diǎn)。程序指令如下： 0 LD I0.4 1 SCRE2 LD M2.0 3 O M2.14 = Q0.0 5 LD M2.26 O M2.3 7 = Q0.1第4章 PLC機(jī)械手的程序調(diào)試4.1 控制系統(tǒng)的程序調(diào)試步驟1） 對(duì)于比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需要繪制系統(tǒng)流程圖，用以清楚的表明動(dòng)作的順序和

49、條件。2） 設(shè)計(jì)梯形圖。這是程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。3） 將程序輸入到PLC的用戶存儲(chǔ)器，并查找程序是否正確。4） 對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。4.2 調(diào)試過(guò)程中要注意的事項(xiàng)1）數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)的接口必須要與軟件的端口設(shè)置保持匹配，否則運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生通信錯(cuò)誤的問(wèn)題。本設(shè)計(jì)中采用的是COM4端口。2）連接PLC上的輸入輸出端口對(duì)應(yīng)的動(dòng)作必須與程序中的輸入輸出點(diǎn)的定義保動(dòng)作持一致，本設(shè)計(jì)中輸入端口X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X10分別定義為前進(jìn)、后退、下移、上移、順時(shí)針旋轉(zhuǎn)、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)、

50、放松、夾緊的動(dòng)作，X0為啟動(dòng)按鈕，X11為停止按鈕。輸出端Y4、Y5、Y6、Y7分別代表機(jī)械手左/右移、上/下移、順時(shí)針/逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)、夾/放物的動(dòng)作。3）連接PLC時(shí)，要清楚PLC的供電電壓是多少伏，如果實(shí)際電壓小于供電電壓則不能運(yùn)行，PLC上的Power燈就不會(huì)亮；如果實(shí)際電壓大于供電電壓，則PLC有可能會(huì)被燒壞。4）端口接線一定要牢固。5）切記上電時(shí)一定要注意安全。結(jié)束語(yǔ)畢業(yè)設(shè)計(jì)是考驗(yàn)我們大學(xué)這幾年來(lái)的所學(xué)，它要求我們將大學(xué)這幾年來(lái)所學(xué)到的知識(shí)能夠融會(huì)貫通、熟練應(yīng)用，并要求我能夠理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)我們的綜合運(yùn)用能力以及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。剛接到課題的時(shí)候，我們是一頭霧水，不知道該如何下手。

51、后來(lái)通過(guò)胡老師的講解，是我們對(duì)這個(gè)課題有了一個(gè)大體的理解。接下來(lái)我們就開(kāi)始畫原理圖，原理圖畫出來(lái)、正確之后，我們就開(kāi)始對(duì)硬件進(jìn)行連接。之后，就開(kāi)始跑線路，走一遍路線可以幫助我們更好的理解，為下面的軟件設(shè)計(jì)提供鋪墊。硬件的設(shè)計(jì)完成之后，就開(kāi)始我們的軟件設(shè)計(jì)了，選擇PLC的型號(hào)，選擇輸入輸出設(shè)備等等，其中最主要的還是編程。創(chuàng)建的程序可在串行系統(tǒng)中與PLC進(jìn)行通信、文件傳送、操作監(jiān)控以及完成各種測(cè)試功能。也可以將其存儲(chǔ)為文件，并用打印機(jī)打印輸出。在下面的程序編程中，我們遇到了很大的困難，因?yàn)槔锩嫔婕暗诫姶砰y的控制，所以對(duì)于這一部分的稱序搞不懂，后來(lái)在老師的幫助下，才知道在這里不需要用程序來(lái)控制電磁閥。開(kāi)始是我們自己編寫程序，然后去調(diào)試，通過(guò)模擬調(diào)試發(fā)現(xiàn)了很多問(wèn)題，根本就達(dá)不到要求，但是我們沒(méi)有放棄，之后又經(jīng)過(guò)了很多次的改寫、調(diào)試，最后在老師的指導(dǎo)下我們的聯(lián)機(jī)調(diào)試終于獲得了成功。一個(gè)人要不斷否定自己，不斷戰(zhàn)勝自己、不斷超越自己、不斷完善自己，這樣才能不斷進(jìn)步，總之，通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多東西，意外收獲也很大。不僅進(jìn)一步學(xué)習(xí)了PLC的一些重要知識(shí)，增強(qiáng)了自己動(dòng)手的能力，而且，還讓自己學(xué)到了平時(shí)所學(xué)不到的東西，那就是只要自己有信心，肯努力就一定能夠克服困難，做好任何事情都有可能。這次的PLC設(shè)計(jì),加深了我們對(duì)PLC軟硬件系統(tǒng)的理解與掌握,也使我深深體會(huì)到學(xué)習(xí)PLC的重要性