【基于PLC的機械手控制設(shè)計8900字（論文）】

基于PLC的機械手控制設(shè)計TOC\o"1-3"\h\u205041緒論 1255601.1課題背景 1323881.2研究意義 1310851.3主要研究內(nèi)容 24712系統(tǒng)總體方案設(shè)計 3121172.1系統(tǒng)工作流程 3317682.2系統(tǒng)的基本功能 3229833PLC的概述以及選型 4270743.1PLC概述 481743.2PLC的發(fā)展狀況及前景 4265013.3PLC的選型 5156484系統(tǒng)硬件設(shè)計 7141134.1結(jié)構(gòu)框圖 763594.2元件選擇 810174.2.1萬能轉(zhuǎn)換開關(guān) 8213644.2.2按鈕開關(guān) 9115984.2.3氣動電磁閥 956494.2.4接近開關(guān) 10192674.2.5氣動氣缸 1097104.3系統(tǒng)電氣原理圖 1133544.4I/O分配 12625系統(tǒng)軟件設(shè)計 14169735.1GXWorks2編程軟件簡介 14105885.2機械手控制系統(tǒng)程序 14116285.3控制程序梯形圖設(shè)計 15293646仿真與調(diào)試 17304386.1軟件監(jiān)控 17217296.1.1仿真軟件介紹 1718356.1.2觸摸屏界面制作 17101926.1.3軟件仿真 1927576.2軟件仿真調(diào)試 2043296.2.1單次搬運模式 20144306.2.2循環(huán)搬運模式 22326526.2.3急停 23286196.2.4復(fù)位 2447067結(jié)論 2517042參考文獻 261緒論1.1課題背景現(xiàn)代工業(yè)機械和工程自動化生產(chǎn)設(shè)備的一個重要組成部件便是機械手，它是當前工業(yè)機械制造業(yè)領(lǐng)域里比較新的一項技術(shù)，也是目前廣泛應(yīng)用于各種大型現(xiàn)代機械工業(yè)生產(chǎn)的重要工程技術(shù)關(guān)鍵零部件。自20世紀90年代初以來，在全國的高科學技術(shù)項目中有所發(fā)展規(guī)劃，機械手的技術(shù)設(shè)計、研究和機械手制造工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)逐漸發(fā)展成為當代我國在高性能技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展壯大起來的一門新興工業(yè)技術(shù)，將機器人參與其他設(shè)備的應(yīng)用融入到機械化和工業(yè)自動化生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)合中，同時促使其可以在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。目前我國現(xiàn)代機械工業(yè)和制造工業(yè)快速進步，此方面的科學技術(shù)也在不斷發(fā)展創(chuàng)新，機械工業(yè)方面的自動化應(yīng)用也是水平逐漸攀升，但是在某些方面的機械生產(chǎn)和制造的條件卻越來越惡劣，因此需要勞動者有更好的機械操作技術(shù)和更多的必備技能。在此情況下，許多制造方面的勞動者身體會受到不同程度的損害，安全可能無法保證。因此部分工人工作條件和工作內(nèi)容要做到無接觸化。因此現(xiàn)在許多制造業(yè)開始著手使用機械手幫助工人完成操作。機械手能夠總動控制完成往復(fù)運動并受到遙控隨時改變工作過程。這可以防止一些身體無法接觸的物質(zhì)對人體造成傷害。近20年以來，氣動技術(shù)在我國工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域得到了持續(xù)擴大，尤其是在各類自動化行業(yè)領(lǐng)域中已經(jīng)得到了廣泛的運用。機械手自動生產(chǎn)線的飛速發(fā)展、更新，需要氣動技術(shù)滿足更為嚴謹高標準的要求。微電子技術(shù)的引入，促進了傳統(tǒng)電氣式比例伺服技術(shù)的不斷發(fā)展。氣動式機械手是一種集機械、電氣、氣動控制為一體的典型機電結(jié)構(gòu)產(chǎn)品。近年來，工業(yè)機械手應(yīng)用于自動化工業(yè)領(lǐng)域，可以避免具有有毒、放射、易燃、容易爆炸的危險。1.2研究意義工業(yè)機械手的運用，非常利于提高企業(yè)的勞動生產(chǎn)率，降低企業(yè)的人力資源成本。因為運用機械手，能加快流水線中對加工物料的及時運輸，提高流水線工作效率，同時刀具、火器之類的安裝拆卸以及維護修理能遠距離操作，不會使工人受到安全方面的危險。能夠使的企業(yè)快速實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)方面的機械化和企業(yè)的生產(chǎn)自動化。在實際使用機械手工作時，并非死板的使用一類機械手，而是能靈活的選擇所需的類型。機械手可以方便快速的完成所有預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在對計算機系統(tǒng)設(shè)定好一系列參數(shù)后便能準確實現(xiàn)，在系統(tǒng)構(gòu)建上體現(xiàn)人靈活的優(yōu)勢，而實際操作上體現(xiàn)為機器精確執(zhí)行的優(yōu)勢，整體上更加體現(xiàn)人的只能和多變性。機械手能適應(yīng)環(huán)境并在各種惡劣的條件下完成設(shè)定的任務(wù)，例如極高或極低溫度、粉塵多導(dǎo)致人體不適、易燃易爆品多和有毒氣體彌漫的危險環(huán)境。同時機械手的工作精準度非常高也能代替人工完成一些比較細致的工作例如五金產(chǎn)品的拋光打磨。機械手如今在我國社會主義經(jīng)濟的各個領(lǐng)域都有使用，對于改善企業(yè)員工的日常勞動會產(chǎn)生非常有利的影響。機械手仍然有非常大的發(fā)展前景，值得我們深入地探討。1.3主要研究內(nèi)容（1）查閱有關(guān)資料，了解機械手控制系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展起源和其應(yīng)用研究的起源及發(fā)展史和其研究的重要意義，了解機器人手臂搬運的工作模式及其對控制系統(tǒng)的要求；（2）詳細的理論分析了機械手控制系統(tǒng)的控制方案以及所選用的硬件設(shè)備，簡單羅列了系統(tǒng)所需的硬件設(shè)備，并對其簡單介紹；（3）對PLC的軟件結(jié)構(gòu)與硬件結(jié)構(gòu)簡單介紹，并將PLC做主控芯片與其他控制器做主控芯片進行了比較，列出各自性能的優(yōu)缺點，確定出適合本系統(tǒng)設(shè)計的中央控制器；（4）對于該系統(tǒng)軟件所需的設(shè)計，先理出了系統(tǒng)軟件設(shè)計的整體思路，畫出系統(tǒng)軟件具體的工作流程圖，根據(jù)工作流程圖在仿真軟件制作PLC驅(qū)動梯形圖程序，最終在組態(tài)軟件上監(jiān)視，通過觸摸屏控制仿真。2系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1系統(tǒng)工作流程本設(shè)計研究機械手的工作流程，由PLC中央控制，控制機械手工作過程中的各個動作：機械手水平伸出、機械手垂直下降、機械手抓取工件，機械手垂直上升，機械手底座旋轉(zhuǎn)、機械手水平縮回、機械手松開工件。2.2系統(tǒng)的基本功能（1）能自動控制手臂進行搬運工作。機器人手臂能進行提升，夾緊，松開，下降，旋轉(zhuǎn)一系列操作。通過兩個電機的轉(zhuǎn)動控制機器人手臂的升降和抓取，豎向控制機器人手臂上升下降，橫向控制機器人手臂夾緊松開。通過底盤電動機控制機器人的轉(zhuǎn)動達到搬運的目的。（2）具有單次搬運和循環(huán)搬運功能兩種工作模式。通過兩個按鈕分別控制兩種工作模式。單次搬運后機器人手臂返回初始位置，若想繼續(xù)進行單次搬運，需重新按下單次搬運啟動按鈕。循環(huán)搬運即一次循環(huán)搬運完成后，延時1s后自動進入下一次搬運。按下循環(huán)搬運啟動按鈕可進入循環(huán)搬運模式。（3）正常工作時亮綠燈。（4）光電開關(guān)能檢測到搬運的物品，若按下啟動按鈕或上一個物品搬運完5s后未檢測到搬運物品，蜂鳴器報警并閃紅燈，同時機械手臂停止工作。（5）具有停止復(fù)位功能，即按下停止復(fù)位按鈕，機器人手臂回到初始位置。（6）具有斷電保持功能。（7）具有緊急停止的功能，若在工作過程出現(xiàn)問題，按下緊急停止按鈕，機器人手臂立即停止工作并保持當前狀態(tài)。（8）通過組態(tài)控制機械手的運動，顯示機械手當前工作狀態(tài)，顯示機械手的工作正常與否。3PLC的概述以及選型3.1PLC概述1987年，國際電工委員會IEC正式批準頒布了可編程控制器標準草案第三稿，將可編程序控制器定義為數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)。它是一種自動化控制元件，在工業(yè)控制中被廣泛應(yīng)用，是一種采用自動化和可編程序的數(shù)據(jù)庫的存儲裝置，在內(nèi)部完成許多復(fù)雜的如執(zhí)行邏輯運算等操作。與工業(yè)控制系統(tǒng)相容并且易于完善和擴展功能的設(shè)計理念將引導(dǎo)出PLC和其相關(guān)設(shè)施的研究設(shè)計。隨著電子微處理器、計算機和無線數(shù)字通訊等信息技術(shù)的不斷進步和工業(yè)飛速發(fā)展，計算機遠程控制在現(xiàn)代我國已經(jīng)逐漸拓寬至幾乎整個電子工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域?，F(xiàn)代經(jīng)濟社會的快速發(fā)展的新要求促使我國裝備制造業(yè)盡快地積極響應(yīng)國際市場的發(fā)展需求，生產(chǎn)開發(fā)出各種新型小批量、多功能品種、多功能規(guī)格、低價位的工業(yè)產(chǎn)品，為了更好適應(yīng)這一市場需求，生產(chǎn)線的設(shè)備和各種全套工業(yè)自動化設(shè)備生產(chǎn)線上的過程控制處理系統(tǒng)都必須設(shè)計要做到具有很大的工作可靠性和操作靈活度，PLC的微編程也許就正是在此這一過程中為了順應(yīng)其應(yīng)用要求而發(fā)展誕生的，它們都必須是以通用微處理器設(shè)計為主要技術(shù)基礎(chǔ)的一種具有通用型號的工業(yè)過程控制系統(tǒng)設(shè)備。3.2PLC的發(fā)展狀況及前景盡管PLC技術(shù)沒有問世很長時間，但由于新一代數(shù)字微處理器的大量引入，大規(guī)模、超級和高規(guī)格的數(shù)字集成電路設(shè)計技術(shù)的快速進步發(fā)展和海量數(shù)據(jù)以及通信處理技術(shù)的不斷進步，PLC也迅速發(fā)展得到了巨大發(fā)展，其技術(shù)產(chǎn)生和應(yīng)用發(fā)展歷程主要分為有三個歷史階段。（1）早期原型PLC（20世紀60年代后期至70年代中期）都會被我們用來稱之為一種完全且可以獨立進行編程的高級邏輯式微控制器。此時的PLC多少也就是有點繼電器的微控制器是設(shè)備的一種替換品之意，其主要的控制功能通常僅限于對單個繼電過程的進行自動控制。它在控制硬件上也是通過一種標準驅(qū)動計算機的控制方式首次出現(xiàn)，在驅(qū)動輸入和控制輸出的兩種接口控制電路上也分別做了一定的技術(shù)革新，以此來滿足工業(yè)控制過程的要求。設(shè)備安裝中的電子部件的主要電路是分立的單獨元件和中、小規(guī)模的軟件集成電路，存儲設(shè)備則一般是主要采用小型磁芯式的存儲器。此外還對該軟件系統(tǒng)主機采取了一些安全防護控制措施，以大大增強其主機對抗網(wǎng)絡(luò)干擾的穩(wěn)定性能。（2）中期時代PLC（20世紀70年代中期至80年代中后期）隨著微處理器的迅速發(fā)展，使PLC系列產(chǎn)品正在迅速地不斷改變。近年來，一些國際廠商如德國、美國等，都大量引入這種微處理器，來作為一個可編程序控制器的數(shù)據(jù)中心信號處理控制單位。從而就大幅增強了該機PLC的使用性能。在電子系統(tǒng)軟件設(shè)計功能方面，通過保留其他子系統(tǒng)本身的系統(tǒng)功能如計時計數(shù)外還繼續(xù)創(chuàng)新增加了邏輯運算，數(shù)據(jù)處理和電子信息網(wǎng)絡(luò)傳輸、通訊等系統(tǒng)功能。（3）近期產(chǎn)品PLC（20世紀80年代中后期至今）由于目前我國超大規(guī)模范圍的應(yīng)用集成電路和國內(nèi)外市場微處理器應(yīng)用技術(shù)的不斷快速更新發(fā)展，目前國際應(yīng)用市場上微處理器的產(chǎn)品價格已經(jīng)有了較大幅度的下降，國際采用的各種類型的微處理器產(chǎn)品的檔次也隨著微處理器廣泛使用的普遍性而不斷升級提高。此外，為了使可編程控制器的處理器速率更高，各個射頻制造商和企業(yè)都深入研究并自主開發(fā)生產(chǎn)出了專門設(shè)計用于射頻邏輯信號處理的芯片。這樣，PLC轉(zhuǎn)換器硬件的驅(qū)動功能沒有很大變化?？缛?1世紀后，就目前我國的企業(yè)整體而言，不論是企業(yè)硬件或者操作系統(tǒng)還是軟件，以至于還是互聯(lián)網(wǎng)或者通訊，PLC都正在前進，并向著企業(yè)標準化的管理方向快速發(fā)展，以便于不斷謀求在類似企業(yè)資源計劃、制造企業(yè)生產(chǎn)過程執(zhí)行管理系統(tǒng)和過程控制系統(tǒng)的3層企業(yè)管理體系基礎(chǔ)架構(gòu)中立于不敗之地，更好的適應(yīng)和不斷完善現(xiàn)有的現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，管理及日常運行企業(yè)經(jīng)營的管理系統(tǒng)，以便于達到最佳的管理目標，真正實現(xiàn)管理效果。加強綜合性和應(yīng)用整體高效，從而可以達到不斷提升我國企業(yè)技術(shù)產(chǎn)品綜合競爭力的戰(zhàn)略目標。3.3PLC的選型在進行PLC選型時要特別考慮到：所有輸入和控住輸出（I/O）點數(shù)、存儲器容量、輸入輸出模塊的選擇。最終選擇三菱的FX2N-48MR-001型。FX2N-48MR-001是一種采用日本大廠三菱公司自主研發(fā)和生產(chǎn)的高速可編程功能控制器(PLC)，繼電器的信號輸出電路及其信號輸入24點，輸出24點.FX2N系列是一種FX系列中一種功能最強、運行數(shù)據(jù)速度最高的小型PLC，內(nèi)置了一個高速用戶參數(shù)存儲器8kb，可以直接同時擴展至16kb，最大速度允許一個用戶參數(shù)可以直接同時擴展至256I/O點，可以同時具備多種專門的特殊功能控制拓寬，實現(xiàn)了多種專門的特殊功能控制拓寬功能（PID、高速自動計數(shù)、A/D、D/A、等）。具有一定結(jié)構(gòu)功能性較強的典型數(shù)學邏輯指令集。通過無線通訊器的擴展接口模塊或者特別適配器，它們就這樣可以輕松實現(xiàn)各種不同的無線通訊與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線的連接。圖3-1三菱FX2N-48MR-001型4系統(tǒng)硬件設(shè)計4.1結(jié)構(gòu)框圖圖4-1結(jié)構(gòu)框圖（1）執(zhí)行機構(gòu)：執(zhí)行機構(gòu)包括手部、手腕、手臂、立柱和手架底座等部件。通過PLC程序設(shè)計控制操縱系統(tǒng)，來實現(xiàn)控制執(zhí)手部、手腕、手臂和身體立柱的協(xié)同動作。（2）驅(qū)動系統(tǒng)：這種機械驅(qū)動控制系統(tǒng)主要用途是用來驅(qū)動各種類型工業(yè)機械手在這個機械驅(qū)動器的位置上動并執(zhí)行各種傳動機構(gòu)的機械運動。這包括各種機械動力控制部件、調(diào)整控制裝置及各種輔助控制部件綜合。常見的驅(qū)動控制系統(tǒng)主要可以分為：液壓傳動，氣壓輪傳動和機械式傳動。機械傳動系統(tǒng)簡單易行，容易完成，但是由于工作粗略，無法良好緩沖，無法處理細節(jié)；氣壓式機械傳動系統(tǒng)優(yōu)點在于能緩沖，降低損耗，制作簡易；液壓式式傳動裝置傳動體積小方便靈活，通過微電子技術(shù)處理，系統(tǒng)本身易于小型控制系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)產(chǎn)品全程液壓自動化操作控制。但液壓式傳動裝置中油的泄露和液體可壓縮性大小會直接影響到執(zhí)行器元件移動的精度和準確率，故無法保障嚴格的傳動價值。本設(shè)計采用氣動傳動。（3）控制系統(tǒng)：這種自動控制指揮系統(tǒng)主要指的是對一個機械手進行操縱的自動指揮系統(tǒng)，它主要是一個控制部件驅(qū)動的操作系統(tǒng)，讓自動執(zhí)行機的部件按照系統(tǒng)規(guī)定操作自動控制并確認機械手的操作是否正確。一般常見的技術(shù)是家用電器等電子設(shè)備的自動控制電路，電腦監(jiān)視系統(tǒng)。由于其PLC兩種控制工藝系統(tǒng)產(chǎn)品能夠充分地同時滿足此種產(chǎn)品工藝生產(chǎn)流程中所有必需的各種控制性能條件，穩(wěn)定可靠且同時抵御電磁干擾能力相對較高，使用方便而市場適應(yīng)性較高，控制系統(tǒng)采用PLC控制。（4）檢測裝置：檢測裝置主要功能是專門負責四類控制信號的自動檢測，主要工作功能是感知按鈕輸入控制信號并輸出檢測，感知并輸出光電開關(guān)檢測信號，感知限位信號的輸入電路檢測，以及對電路故障報警信號的輸出檢測。用于輸入系統(tǒng)信號的自動檢測按鍵是一種由人工控制按鈕輸入系統(tǒng)進行的信號檢測，主要功能包括暫時啟動停止按鈕、暫停啟動按鍵和根據(jù)工作狀態(tài)模式自動轉(zhuǎn)換后的按鍵。光電開關(guān)檢測信號是泛指一個光電開關(guān)在一個國家規(guī)定的檢測時間段內(nèi)被規(guī)定檢測得信號達到或不到的檢測物品?？刂蒲b置發(fā)生故障時自動停止機械手則會亮起故障信號信號。4.2元件選擇4.2.1萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，主要功能特點是廣泛適用于額定交流50Hz、額定交流工作電壓380V及以下、直流工作電壓220V及以下，額定電流至160A的各類移動電氣控制設(shè)備線路中，萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)主要應(yīng)用于各類電氣控制線路的轉(zhuǎn)換、電壓測量儀器、\t"/item/%E4%B8%87%E8%83%BD%E8%BD%AC%E6%8D%A2%E5%BC%80%E5%85%B3/_blank"電流電壓計量器的換相測量控制、配電線路設(shè)備控制線路的轉(zhuǎn)換和遙控等。萬能\t"/item/%E4%B8%87%E8%83%BD%E8%BD%AC%E6%8D%A2%E5%BC%80%E5%85%B3/_blank"轉(zhuǎn)換開關(guān)也是一種可以同時用來直接控制小容量\t"/item/%E4%B8%87%E8%83%BD%E8%BD%AC%E6%8D%A2%E5%BC%80%E5%85%B3/_blank"電動機的電壓起動、調(diào)速和換向。型號選用LW26-20，阻燃外殼保護，經(jīng)久耐用，使用壽命長，銀觸點性能更穩(wěn)定。圖4-2萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)4.2.2按鈕開關(guān)按鈕開關(guān)是指在電路工作時需要利用一個按鈕來控制或推動電路傳統(tǒng)的開關(guān)部件。按下按鈕，能接通或者斷開按鈕中的靜觸點或動觸點，從而實現(xiàn)電路運行狀態(tài)的改變。按鈕啟動方式用來啟動開關(guān)繼電器和開關(guān)啟動系統(tǒng)。它具有一個結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用普遍的主動按鈕和繼電器。在使用部分自動控制的開關(guān)電路中，手動發(fā)送控制信號以控制接觸器、繼電器等。可作為輸入元件為PLC發(fā)送操作指令，控制機械手的運行狀態(tài)。型號選用XB2BA11C，產(chǎn)品由按鈕頭和基座組合而成，拆卸方便、采用模塊式觸電，更換便捷、使用銅件銀點，使用更安全，壽命更長久。圖4-3按鈕開關(guān)4.2.3氣動電磁閥電磁閥主要用途是它作為機械傳動裝置，可以對各種動力流體用來進行控制的一種基礎(chǔ)控制元件，屬于一種傳統(tǒng)的自動執(zhí)行器，而氣動動力電磁閥則主要是其中的一種，它主要是通過對動力閥體運動方向上的移動進行控制作用，從而達到阻止動力閥門自動擋住或者漏出不同方向排水管油的一個小孔，此外，小的通孔油閥必須經(jīng)常處于打開狀態(tài)，油就會通過這類小孔進入排油的管道，然后通過油壓使空氣驅(qū)動電磁閥活塞進入氣缸，這樣通過控制氣動電磁閥的電磁鐵的電流就控制了整個電磁閥的機械運動。利用氣動電磁閥驅(qū)動氣動氣缸控制機械手運動。選用AIRTAC4V210-08，閥體采用全新鋁合金材料、抗腐蝕性能好、重量輕、強度打。采用進口密封圈，更耐用，使用壽命更長。圖4-4氣動電磁閥4.2.4接近開關(guān)接近開關(guān)是\t"/item/%E6%8E%A5%E8%BF%91%E5%BC%80%E5%85%B3/_blank"位置開關(guān)，可以不直接接觸其他機械運動部件而直接進行操作，當物體接近開關(guān)的感應(yīng)面的作用距離時，開關(guān)可以不必再對其他機械的任何接觸或在物體沒有壓力的狀態(tài)下運行，從而驅(qū)動直流電器或給計算機裝置提供\t"/item/%E6%8E%A5%E8%BF%91%E5%BC%80%E5%85%B3/_blank"控制指令?？墒褂媒咏_關(guān)檢測機械手運行位置。選用E3F-DS30C4，抗干擾強，精準度高，反應(yīng)靈敏，性能穩(wěn)定。圖4-5接近開關(guān)4.2.5氣動氣缸圓柱形金屬部件在氣缸內(nèi)通過直線運動誘導(dǎo)活塞，空氣在氣缸內(nèi)膨脹，將熱能轉(zhuǎn)化為機械能量驅(qū)動機器，氣體由于受到壓縮機氣缸中活塞的壓縮而提高壓力。氣壓傳動系統(tǒng)中將壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的\t"/item/%E6%B0%94%E7%BC%B8/_blank"氣動執(zhí)行元件。氣缸能實現(xiàn)來回輸送和來回擺動。機械手水平和垂直方向的位移以及旋轉(zhuǎn)、夾緊、松開的都可以使用氣動氣缸實現(xiàn)。型號選用SCJ50，硬質(zhì)合金，耐沖擊強，伸縮順暢，密封性好，穩(wěn)定性強。圖4-6氣動氣缸4.3系統(tǒng)電氣原理圖圖4-7PLC外部接線圖圖4-8主電路圖4.4I/O分配表4-1I/O分配表序號地址含義1X0單次搬運2X1循環(huán)搬運3X2物料光電4X3急停5X4復(fù)位6Y0升7Y1降8Y2夾9Y3松10Y4左轉(zhuǎn)11Y5右轉(zhuǎn)12Y6正常綠燈13Y7蜂鳴器紅燈14Y10搬運完成5系統(tǒng)軟件設(shè)計5.1GXWorks2編程軟件簡介GXWORKS2是日本三菱發(fā)動機公司推出的一款三菱綜合\t"/item/GX%20Works2/_blank"可編程控制器編程軟件。是一種設(shè)計、調(diào)試PLC系統(tǒng)的專用程序設(shè)計工具。與傳統(tǒng)的GXDeveloper軟件相比，提高了功能和可執(zhí)行的操作性能，變得更加簡單方便。5.2機械手控制系統(tǒng)程序本設(shè)計使用順序控制邏輯，通過按鈕控制機械手的操作過程，通過信號燈表示輸出動作的運行完成，首先要使光電信號檢測到物料，按下X2檢測物料。若沒有檢測到物料信號，則蜂鳴器響，并亮紅燈警告。如檢測到物料，則物料信號燈亮起，可繼續(xù)進行操作。此時按下X0，即單次搬運按鈕，機械手進入單次搬運模式，此時Y6燈亮，表示運行正常。初始狀態(tài)下機械手處于松開狀態(tài)，進入搬運模式后先夾緊物件Y2燈亮，然后上升Y0燈亮、左轉(zhuǎn)Y4燈亮，到設(shè)定位置后下降Y2燈亮、松開物件Y3燈亮，即完成一次搬運，將物件搬運到了指定位置。完成搬運后自動復(fù)位，先上升Y0燈亮，然后右轉(zhuǎn)Y5燈亮，再下降Y1燈亮，到原始位置后自動復(fù)位完成，Y10燈亮表示搬運完成。按下X1進入循環(huán)搬運模式，即單次搬運后立即進入下次搬運，可通過顯示屏的指示燈準確地指導(dǎo)當前機械手的工作狀態(tài)。按下X3按鈕急停，機械手立即停止工作，保留當前工作狀態(tài)，此時Y6運行指示燈滅。按下X0按鈕能繼續(xù)進行單次搬運工作再次按下X3即可急停。按下X1繼續(xù)進行循環(huán)搬運工作，若想再次急停，需按下X1退出循環(huán)搬運模式，再按X3按鈕即可急停。按下X4按鈕進行復(fù)位，可通過顯示屏上燈亮判斷當前機械手的位置狀態(tài)，顯示屏上復(fù)位中燈亮顯示機械手正在復(fù)位，復(fù)位完成燈亮即表示復(fù)位完成。5.3控制程序梯形圖設(shè)計M17為啟動條件，即需檢測到物料信號才能啟動，判斷檢測到物料信號才能正常啟動。按下X015即可復(fù)位按下物料按鈕，檢測到物料，才能繼續(xù)工作，此時按下M11單次搬運按鈕，即可工作，M20自鎖，M13常開閉合，M17得電，即滿足啟動條件，在顯示屏中顯示物料信號燈亮。若無物料光電信號，計時5秒后，M13常閉，此時按下M11，導(dǎo)致M8得電，蜂鳴器紅燈亮并警告，無法繼續(xù)工作。對應(yīng)的燈光顯示程序機械臂動作部分程序6仿真與調(diào)試6.1軟件監(jiān)控6.1.1仿真軟件介紹聯(lián)合仿真軟件使用GTDesigner3軟件是款三菱觸摸屏軟件進行開發(fā)推出的編程服務(wù)軟件，它可以和各種所需的PLC聯(lián)合使用，通過對觸摸屏的編程操作實現(xiàn)對PLC的監(jiān)視和控制，也可以對各種觸摸屏程序調(diào)試，本設(shè)計主要使用該軟件模擬仿真和觸摸屏功能。由于GTDesigner3集成有GTSimulator2仿真器，因此可以與GXWorks2聯(lián)合進行仿真，調(diào)試程序，在沒有PLC實物的情況下可以減少程序bug。6.1.2觸摸屏界面制作打開軟件，點擊新建，選擇GOT2000系列觸摸屏，制造商選擇三菱電機，機種選擇MELSEC-FX，其他選擇為默認圖6-1新工程建立圖6-2GTDesigner3主界面本設(shè)計使用指示燈表示機械手具體動作，左上角四個燈分別表示復(fù)位中、復(fù)位完成、運行中、運行完成，可以清楚知道當前機械手狀態(tài)。畫面中央為機械手的6個動作：左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、上升、下降、夾、松。分別用相應(yīng)指示燈亮滅表示。右邊也有動作的指示燈。動作指示燈的下面為按鈕指示燈：單次啟動、循環(huán)啟動、物料信號、急停、復(fù)位，表示按鈕按下后的機械手動作情況。右上角兩個大指示燈分別為運行正常的綠色指示燈和蜂鳴器報警的紅色指示燈。下方為5個按鈕，控制機械手的工作運行。制作完成后界面如下：圖6-3觸摸屏界面6.1.3軟件仿真程序編寫完成，畫面制作完畢后，可以進行聯(lián)合仿真。打開GXWorks2軟件，打開編寫完成的程序，點擊模擬開始，程序開始寫入。打開GTDesigner3軟件，打開制作好的畫面，點擊模擬器啟動，打開顯示屏，如圖6-4，開始兩款程序的聯(lián)合仿真。圖6-4觸摸屏界面6.2軟件仿真調(diào)試6.2.1單次搬運模式首先設(shè)置周期為30ms，即完成一次搬運的時間，時間可設(shè)置為30s到100s內(nèi)的任一時間然后模擬送入工件，物料光電感應(yīng)到工件，物料信號燈亮起，點擊觸摸屏中單次啟動按鈕，運行指示燈亮起，機械手開始工作。此時綠色運行指示燈亮起首先夾緊工件，然后上升，左轉(zhuǎn)，下降，松開工件，一次搬運完成一次搬運完成后會進行自動復(fù)位，即進行上升，右轉(zhuǎn)，下降動作，回到初始位置，此時左上角運行中指示燈滅，運行完成指示燈亮起。6.2.2循環(huán)搬運模式按下循環(huán)搬運模式，進入循環(huán)搬運，右側(cè)循環(huán)啟動指示燈亮，在完成一次搬運后立即進入下一次搬運6.2.3急停機械手工作過程中，按下急停按鈕，會立即停止工作，保持當前狀態(tài)，急停指示燈亮起，綠色運行指示燈滅，蜂鳴器報警。按下單次啟動或循環(huán)啟動會結(jié)束急停狀態(tài)，進入工作狀態(tài)。6.2.4復(fù)位工作過程中按下復(fù)位按鈕，機械手會進行復(fù)位動作，回到初始位置，左上角復(fù)位中指示燈亮起。當復(fù)位動作結(jié)束，機械手回到初始位置時，左上角復(fù)位完成指示燈亮起，表示已經(jīng)復(fù)位完成。7結(jié)論通過本次設(shè)計的制作，我學習了很多關(guān)于機械手的基礎(chǔ)知識，知道了現(xiàn)如今國內(nèi)外此項目研制的進展和狀況，了解了工業(yè)制造業(yè)中機械手的一些基本要求，對于此方面收獲頗多。通過完整的設(shè)計出一套機械手程序，對PLC的理解也更加深刻，同時也掌握了一定的機械設(shè)計方面的基礎(chǔ)。本次設(shè)計基于PLC的機械手，制作簡易，成本便宜，適用性強，可實現(xiàn)一些簡單的搬運工作。本次設(shè)計使用三菱公司FX系列PLC，對該系列PLC也進行簡單的闡述，簡單列出FX系列PLC的優(yōu)點，使用該系列PLC為主控制器控制機械手的好處。通過對該系列PLC的掌握，結(jié)合已有知識，來完成該設(shè)計，實現(xiàn)所做機械手工作移動的手動和自動控制。參考文獻[1]潘平盛.自動化生產(chǎn)線搬運