【正文】 ......................................................................................... 20 ........................................................................................................................... 21 （二） PLC 程序 設(shè)計(jì) ................................................................................................................. 22 1. I/O 點(diǎn)數(shù)的確定及 PLC 類型的選擇 ................................................................................... 22 2. PLC 的 I/O 分配 ................................................................................................................ 22 ...................................................................................................... 23 程序的設(shè)計(jì) ................................................................................................................ 25 四、 PLC 機(jī)械手的程序調(diào)試 .................................................................. 31 （一） PLC 控制的安裝與布線 ................................................................................................... 31 ........................................................................................................................... 31 ........................................................................................................................... 31 .................................................................................................................................. 32 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） （二）機(jī)械手控制系 統(tǒng)的外部接線圖 ......................................................................................... 33 五、應(yīng)用組態(tài)王對機(jī)械手監(jiān)控過程 .......................................................... 34 （一）畫面繪制 ......................................................................................................................... 34 （二）數(shù)據(jù)變量的設(shè)置 ............................................................................................................... 35 （三）組態(tài)王與 PLC 的通訊設(shè)置 ............................................................................................... 35 （四）實(shí)際監(jiān)控 ......................................................................................................................... 36 六、小結(jié) ........................................................................................... 37 （一）設(shè)計(jì)和調(diào)試過程遇到的問題及解決方法 ........................................................................... 37 .................................................................................................................... 37 選型的問題 ................................................................................................................ 37 關(guān)使用 .................................................................................................................... 37 ........................................................................................................................... 38 M8029 的使用 .......................................................................................... 38 ............................................................................................................. 38 （二）心得體會 ......................................................................................................................... 39 七、致謝 ........................................................................................... 40 參考文獻(xiàn) ........................................................................................... 41 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 一、 緒論 （一） 課題研究目的及意義 機(jī)械手是工業(yè)自動化 領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對象。近年來隨著工業(yè)自動化的發(fā)展機(jī)械手逐漸成為一門新興學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。機(jī)械手廣泛地應(yīng)用與鍛壓、沖壓、鍛造、焊接、裝配、機(jī)加、噴漆、熱處理等各個行業(yè)。特別是在笨重、高溫、有毒、危險(xiǎn)、放射性、多粉塵等惡劣的勞動環(huán)境中，機(jī)械手由于其顯著的優(yōu)點(diǎn)而受到特別重視。總之，機(jī)械手是提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件，減輕工人勞動強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的一個重要手段。國內(nèi)外都十分重視它的應(yīng)用和發(fā)展。 對于機(jī)械手的了解和控制，能加深對所學(xué)知識的理解和鞏固，提高動手能力和解決實(shí)際問題的能力。接觸與生 產(chǎn)相關(guān)的東西，了解與實(shí)際工作有關(guān)的知識，對于之后的學(xué)習(xí)和工作都能有很多益處。 （二） 國內(nèi)外機(jī)械手研究概況 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、遙控等機(jī)械手）基本掌握了機(jī)械手操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，解決了控制驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和配置，軟件的設(shè)計(jì)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) 。 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 機(jī)械手首先是從美國開始研制的。 1954 年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機(jī)器人的概念，并申請了專利。該專利的要點(diǎn)是借助伺服技術(shù)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)，利用人手對機(jī)器人進(jìn)行動作示教，機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機(jī)器人?，F(xiàn)有的機(jī)器人差不多都采用這種控制方式。 1958 年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機(jī)械手鉚接機(jī)器人。作為機(jī)器人產(chǎn)品最早的實(shí)用機(jī)型（示教再現(xiàn)）是 1962 年美國 AMF 公司推出的 “VERSTRAN” 和 UNIMATION 公司推出的“UN IMATE” 。這些工業(yè)機(jī)器人主要由類似人的手和臂組成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。 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。 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 二、 機(jī)械手控制方式選擇 （一）機(jī)械手常用控制方法 1．控制方式的分類 1)單片機(jī) 單片機(jī)具有較高的集成度，特別是當(dāng)前比較流行的增強(qiáng)型單片機(jī)，一塊芯片上集成了 CPU、 RAM、 ROM(EEPROM 或 EPROM)、時鐘，定時器。外部中斷、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)模轉(zhuǎn)換、 SPI、 PWM、 PCA、 ISP、 IAP等諸多功能，價格從幾元到幾十元不等，但總體來說比較便宜。 其缺點(diǎn)是處理速度相對較慢，當(dāng)要處理的數(shù)據(jù)量特別是浮點(diǎn)運(yùn)算工作量比較大、實(shí)時性和精度要求比較高時運(yùn)用單片機(jī)開發(fā)控制系統(tǒng)就比較困難了。 2)ARM ARM 核處理器，是具有高性能、廉價、低功耗的租 SC 處理器，同時， ARM 處理器可以支持 8位、 16 位、 32位數(shù)據(jù)類型，采用流水線來增加處理器指令流的速度，鎖相環(huán)技術(shù)進(jìn)一步提高指令運(yùn)行速度?？梢郧度氩僮飨到y(tǒng)，運(yùn)用于更加復(fù)雜的操作對象。 其缺點(diǎn)是開發(fā)周期長，多用于嵌入式運(yùn)用。 3)DSP DSP器件具有很高的集成度，運(yùn)行速度更快，多級流水線和內(nèi)置的高速硬件乘法器，并且提供了高度專業(yè)化的指令集，這些都提高了 FFT 快速傅里葉變換和濾波器的運(yùn)算速度，所以 DSP器件多用于以算法為主的嵌入式系統(tǒng)。 其缺點(diǎn)是開發(fā)難度相對比較大，而且 DSP器件的價格也不便宜。 4） LabView(虛擬儀器 ) 虛擬儀器 通過軟件功能來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)處理與分析及數(shù)據(jù)的顯示這 3部分的物理功能 ， 將計(jì)算機(jī)資源與儀器硬件、 DSP 技術(shù)相結(jié)合，在系統(tǒng)內(nèi)共享軟硬件資源。虛擬儀器沒有常規(guī)儀器的 控制面板 ，而是利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形環(huán)境，采用可視化的圖形編程語言和平臺，以在計(jì)算機(jī)屏幕上建立圖形化的軟面**大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 板來替代常規(guī)的傳統(tǒng)儀器面板。 缺點(diǎn)有 操作內(nèi)存很難， 設(shè)計(jì)過于程式化且對于硬件的依賴型很強(qiáng)。 5） PLC(可編程控制器 ) 詳見下一節(jié) PLC 實(shí)現(xiàn)的自動控制系統(tǒng)，其控制功能基本都是通過設(shè)計(jì)軟件來實(shí)現(xiàn)的，這種軟件是利用 PLC 廠商提供的指令系統(tǒng)，根據(jù)機(jī)械設(shè)備的工藝流程來設(shè)計(jì)。 PLC 自問世以來，經(jīng)過 20 多年的發(fā) 展，在美國、歐洲、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家已成為重要產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前， PLC 在國際市場上已成為最受歡迎的工業(yè)控制暢銷產(chǎn)品，用 PLC 設(shè)計(jì)自動控制系統(tǒng)已成為世界潮流。 PLC 之所以有生命力，在于它更加適合工業(yè)現(xiàn)場和市場的要求：高可靠性、強(qiáng)抗各種干擾的能力。編程安裝使用簡便、低價格長壽命。比之單片機(jī)，它的輸入輸出端更接近現(xiàn)場設(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)。人們在應(yīng)用它時，可以不必進(jìn)行計(jì)算機(jī)方面的 專門培訓(xùn)，就能對可編程控制器進(jìn)行操作及編程，用來完成各種各樣的復(fù)雜程度不同的工業(yè)控制任務(wù)。 PLC 具有很多的優(yōu)點(diǎn)。機(jī)械手控制系統(tǒng)若采用 PLC 控制，體積小、重量輕、控制方