【正文】 戶程序。無任哪種結(jié)構(gòu)類型的 PLC，都屬于溫州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 10 頁總線式開放型結(jié)構(gòu)，其 I/O 能力可按用戶需要進(jìn)行擴(kuò)展與組合。 PLC 的結(jié)構(gòu)及基本配置和繼電器控制系統(tǒng)類似，PLC 控制系統(tǒng)也是由輸入部分、邏輯部分和輸出部分組成。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 通用 PLC 應(yīng)用于專用設(shè)備時(shí)可以認(rèn)為它就是一個(gè)嵌入式控制器，但 PLC 相對(duì)一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。如果被控對(duì)象主要是設(shè)備連鎖、回路很少，采用 PLC 較為合適。把計(jì)算結(jié)果送給 PLC 的控制器。不同型號(hào)的 PLC，循環(huán)掃描周期在 1 微秒到幾十微秒之間。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入 PLC 的用戶程序存儲(chǔ)器中。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC 在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能。溫州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 8 頁第二章 PLC 及機(jī)械手的介紹及選擇 PLC 慨況可編程控制器（PROGRAMMABLE CONTROLLER，簡稱 PC） 。通過設(shè)計(jì)編制 PLC 程序?qū)崿F(xiàn)機(jī)械手模型控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制。機(jī)械手性能不斷提高，而單機(jī)價(jià)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。它能識(shí)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(shí)圖等多種仿生動(dòng)作，具有專家知識(shí)、語音功能和自學(xué)能力等人工智能 [3]。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。MCGS 是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于 Microsoft 的各種 32 位 Windows 平臺(tái)上運(yùn)行，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案，在自動(dòng)化領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用 [2]。機(jī)械手在美國、加拿大等國家應(yīng)用較多，如用果實(shí)采摘機(jī)械手來摘果實(shí)、裝配生產(chǎn)線上應(yīng)用智能機(jī)器人等。國內(nèi)外都十分重視它的應(yīng)用和發(fā)展。近年來隨著工業(yè)自動(dòng)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。 【關(guān)鍵詞】:材料搬運(yùn)。工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備。自從機(jī)械手問世以來，相應(yīng)的各種難題迎刃而解。機(jī)械手可在空間抓、放、搬運(yùn)物體，動(dòng)作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動(dòng)化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性自動(dòng)線?？删幊炭刂破魇抢^電器控制和計(jì)算機(jī)控制出上開發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展成以微器處理為核心把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。可編程控制器 PLC 。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(gè)行業(yè)?？删幊绦蚩刂破?PLC )是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)工業(yè)控制裝置。我國自動(dòng)化水平本身比較低，因此用 PLC 來控制的機(jī)械手還比較少。本設(shè)計(jì)通過 MCGS 組態(tài)軟件對(duì)機(jī)械手進(jìn)行監(jiān)控，將機(jī)械手的動(dòng)作過程進(jìn)行了動(dòng)畫顯示，使機(jī)械手的動(dòng)作過程更加形象化。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)外界環(huán)境信息對(duì)控制程序進(jìn)行校正。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(dòng)探測(cè)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)行事先設(shè)定的動(dòng)作，還可按照工作狀況相應(yīng)地進(jìn)行動(dòng)作，如回避障礙物的移動(dòng)，作業(yè)順序的規(guī)劃，有效的動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)等） 。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、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(dòng)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(dòng)化噴漆線、弧焊自動(dòng)線及其周邊配套設(shè)備的全套自動(dòng)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(dòng)跟蹤裝置也有了突破。利用組態(tài)軟件 MCGS 設(shè)計(jì)出人機(jī)界面，進(jìn)行設(shè)備和數(shù)據(jù)對(duì)象的連接，實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫連接，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的監(jiān)控。與個(gè)人計(jì)算機(jī)的 PC 相區(qū)別，用 PLC 表示。今天的 PLC 不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC 用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)，在微秒量級(jí)，解算 1K 邏輯程序不到 1 毫秒?！　∠嗤?I/O 點(diǎn)數(shù)的系統(tǒng)，用 PLC 比用 DCS，其成本要低一些（大約能省40%左右） 。PLC 由于采用通用監(jiān)控軟件，在設(shè)計(jì)企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。實(shí)際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器，現(xiàn)在正逐步用通用 PLC 或定制 PLC 取代嵌入式控制器PLC 是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。PLC 具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等特點(diǎn)。一般講，PLC 分為箱體式和模塊式兩種。CPU 的構(gòu)成 ：PLC 中的 CPU 是 PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺(tái)PLC 至少有一個(gè) CPU，它按 PLC 的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等。 功能存儲(chǔ)器（數(shù)據(jù)區(qū)）——存放用戶數(shù)據(jù)PC 的用戶存儲(chǔ)器通常以字（16 位/字）為單位來表示存儲(chǔ)容量。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少的組成單元。CPU 的寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。箱體式 PLC 的主箱體也有這些顯示。I/O 模塊集成了PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。底板或機(jī)架：大多數(shù)模塊式 PLC 使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使 CPU 能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在幾乎所有的 PLC 新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計(jì)算機(jī)一樣具有 RS232 接口，通過雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的范圍內(nèi)交換信息。三菱 FX2N 系列可編程控制器是小型化，高速度，高性能的產(chǎn)品，是 FX 系列中最高檔次的超小型程序裝置。通電后，消除各元件的隨機(jī)狀態(tài)，進(jìn)行清零或復(fù)位處理，檢查 I/O 單元的連接是否正確（I/O 總線） 。工作特點(diǎn)——集中輸入，集中輸出（小型 PLC）二、PLC 運(yùn)行過程 1. 四大類操作 （1）公共操作——故障診斷及處理（自檢） ，一般故障，只溫州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 14 頁報(bào)警，不停機(jī) （2）I/O 操作——聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)輸入及控制信號(hào)的輸出 （3）執(zhí)行用戶程序——順序循環(huán)掃描 （4）服務(wù)外設(shè) 2. I/O 處理過程——（教材 P63 Fig36） 輸入采樣 三個(gè)階段 執(zhí)行用戶程序 輸出刷新 沒有 CPU 的采樣“允許” ，外界的輸入信號(hào)是不能進(jìn)入內(nèi)存的。 這樣，是否會(huì)影響對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息的反應(yīng)速度？由于，PLC 掃描周期一般僅幾十 mS，兩次采樣之間的間隔時(shí)間很短，對(duì)一般的開關(guān)量而言，可以認(rèn)為采樣是連續(xù)的。注意：輸入狀態(tài)表——采樣時(shí)刷新 輸出狀態(tài)表——隨時(shí)刷新（中間值和最終結(jié)果） 輸出端子的接通或開斷——輸出鎖存器決定溫州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 16 頁（2） 執(zhí)行用戶程序 執(zhí)行 監(jiān)視a. 監(jiān)控定時(shí)器 WDT（WATCH DOG TIMER）——即監(jiān)控定時(shí)器 t1異常：因某些原因，程序進(jìn)入死循環(huán)，執(zhí)行程序時(shí)間超出 t1 值，WDT 發(fā)出警告，程序重新開始執(zhí)行，同時(shí)復(fù)位 t1。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)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。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自由度 。一般專用機(jī)械手有 2～3 個(gè)自由度。機(jī)械手是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。(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)。機(jī)械手簡述:機(jī)械手的形式是多種多樣的，有的較為簡單，有的較為復(fù)雜，但基本的組成形式是相同的，一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助裝置組成。簡單的機(jī)械手可以沒有手腕。機(jī)械手控制系統(tǒng)的主要作用是控制機(jī)械手按一定的程序、方向、位置、速度進(jìn)行動(dòng)作，簡單的機(jī)械手一般不設(shè)置專用的控制系統(tǒng)，只采用行程開關(guān)、繼電器、控制閥及電路便可實(shí)現(xiàn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求進(jìn)行動(dòng)作．動(dòng)作復(fù)雜的機(jī)械手則要采用可編程控制器、微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。而傳送帶 A 持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)傳送帶 B 上面的物體遮擋住光束時(shí)，光電接收開關(guān) SQ4 閉合，傳送帶 B 停止；機(jī)械手抓物開始夾緊。降至下限碰壓 SQ3,SQ3 閉時(shí)，下降動(dòng)作停止；并開始放松夾緊物。而傳送帶 A 持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)傳送帶 B 上面的物體遮擋住光束時(shí)，光電接收開關(guān) SQ4 閉合，傳送溫州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 26 頁帶 B 停止；機(jī)械手抓物開始夾緊。降至下限碰壓 SQ3,SQ3 閉時(shí)，下降動(dòng)作停止；并開始放松夾緊物。它能夠在基于 Microsoft 的各種32 位 Windows 平臺(tái)上運(yùn)行，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案，在自動(dòng)化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個(gè)數(shù)據(jù)庫文件，稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫。組態(tài)環(huán)境：組態(tài)生成應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境：解釋執(zhí)行組態(tài)結(jié)果組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫溫州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 28 頁圖 41 組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境關(guān)系圖由 MCGS 生成的用戶應(yīng)用系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五個(gè)部分組成，如圖 42 所示。（4）開放式結(jié)構(gòu)，廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。MCGS 用數(shù)據(jù)庫來管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，系統(tǒng)可靠性高。它是基于 WIN95/98/NT 視窗結(jié)構(gòu)，能夠快速構(gòu)造和生成數(shù)據(jù)管理、報(bào)警處理、流程控制、動(dòng)畫顯示、報(bào)表輸出等界面，輕松實(shí)現(xiàn)各種工程曲線、報(bào)表、數(shù)據(jù)瀏覽、遠(yuǎn)程通訊、遠(yuǎn)程采集、遠(yuǎn)程診斷等功能的先進(jìn)軟件。數(shù)據(jù)瀏覽構(gòu)件可同時(shí)以表格和曲線的形式顯示存盤數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)曲線可以動(dòng)態(tài)顯示當(dāng)前的數(shù)據(jù)，并可以設(shè)定上下限值和時(shí)間的長短，以便于用戶查詢，同時(shí)提供 EXCEL 報(bào)表和 MCGS 自由報(bào)表。它還具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持 TCP/IP、MODEM、485/422/232 等多種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方案，提供4 級(jí)安全保密機(jī)制。3) 選擇文件菜單中的“工程另存為”菜單項(xiàng)，彈出文件保存窗口。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是 MCGS 工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。本系統(tǒng)至少需要 10 個(gè)變量，見表 41。其中一部分為系統(tǒng)內(nèi)部建立的數(shù)據(jù)對(duì)象。圖 44 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫窗口圖 45 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫窗口溫州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 33 頁圖 46 數(shù)據(jù)對(duì)象屬性設(shè)置窗口4) 將“對(duì)象名稱”改為：啟動(dòng)按鈕；“對(duì)象初值”改為：0；“對(duì)象類型”選擇：開關(guān)型；在“對(duì)象內(nèi)容注釋輸入框”內(nèi)輸入：機(jī)械手啟動(dòng)信號(hào)，X11 輸入，1 有效。7) 單擊“保存”按鈕。4) 在可選設(shè)備列表中，雙擊“通用設(shè)備” 。8) 單擊“確認(rèn)