【正文】 似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運算及處理的計算機存儲元件都以繼電器命名。 20 世紀 80年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得了廣泛的應用。這個階段的另一個特點是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。目前，可編程控制器在機械制造、 石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領域的應用都的到了長足的發(fā)展 。從 PLC 的機外電路來說， PLC 構成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障率也就大大降低。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)， PLC 通訊能力的增強及人機界面技術的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變的非常容易。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制提供了方便。使得 PLC 的重量越來越輕、功耗也越來越少。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（ Analog）和數(shù)字量（ Digital）之間的 A/D 轉換及 D/A 轉換。 過程控制是指對連續(xù)變化的量進行控制。 PLC 的主要技術指標 PLC 的性能指標較多，主要介紹與組成 PLC 控制系統(tǒng)關系較直接的幾個。衡量指令功能強弱可看兩個方面：一是指令條數(shù)多少；二是指令中有多少綜合性指令。 掃描速度數(shù)是指 PLC 掃描 1k（ 1k=1024）字用戶程序所需的時間，通常以 ms/k字為單位，掃描速度越快越好。在編制 PLC 程序時，需要用到大量的寄存器來存放變量、中間結果、保持數(shù)據(jù)、定時計數(shù)、模塊設置和各種標志位等信息。 長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 6 第 2 章 機 械手 簡介 多關節(jié)機械手指的是利用關節(jié)連接兩個相鄰的剛體，即連桿，關節(jié)提供連桿之間的相對運動，在這個機構中，關節(jié)多是以其中一個特點，正是由于關節(jié)多，所以它的抓握功能遠遠強于傳統(tǒng)的夾鉗式等機械手。 控制系統(tǒng)的功能要求 傳統(tǒng)的機械手采用繼電氣控制，由于其線路復雜、維護困難、可靠性差等缺點，無法滿足機械手控制的需求。圖 21 是某以生產(chǎn)線上機械手的工作示意圖。 ：使機械手相對于工作臺向下移動，降低它的高度，以滿足放置工件的高度要求。 ：使機械手在不改變高度的情況下，相對于工作臺向右旋轉，以便完成再次抓取工件的要求。 在氣動系統(tǒng)中，單向閥除單獨使用之外，經(jīng)常與流量閥、換向閥和壓力閥組合成只能單向控制的閥。當正向流動時，經(jīng)過節(jié)流閥節(jié)流。在西門子 S7200系列 PLC中又有 CPU22CPU22 CPU22 CPU226 等之分。 由于需要測量每個手指的壓力值，需要將傳感器的值輸入到 PLC 中進行判斷，所以擴展兩個模擬量模塊，全部選用 EM235 模塊。 表 31 數(shù)字量輸入地址分 配 輸入地址 輸入設備 輸入地址 輸入設備 高速脈沖輸入 自動啟動 急停按鈕 上升限位開關 手動 /自動 下降限位開關 手臂上升 左旋限位開關 手臂下降 右旋限位開關 手臂左旋 傳送帶 1 光開關 手臂右旋 傳送帶 2 光開關 手爪抓緊 傳送帶 2 啟動 手爪放松 壓蓋機啟動 長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 12 表 32 模擬量輸入地址分配 輸入地址 輸入設備 輸入地址 輸入設備 ATW0 傳感器 1 ATW0 傳感器 4 ATW0 傳感器 2 ATW0 傳感器 5 ATW0 傳感器 3 表 33 數(shù)字量輸出地址分配 輸出地址 輸出設備 輸出地址 輸出設備 高速脈沖輸出 抓緊電磁閥 上升電磁閥 松開電磁閥 下降電磁閥 傳送帶 2 繼電器 左旋電磁閥 壓蓋機繼電器 右旋電磁閥 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，硬件框圖及 I/O 分配情況，三自由度工業(yè)機械手控制系統(tǒng) PLC 控制部分的硬件接線如圖 32 所示。 在傳送帶 1 和傳送帶 2 上各有一個光電開關，此開關的作用主要是指示工件是否到位。多關節(jié)機械手手爪的抓緊和松開共用了 4個電磁閥。 在此系統(tǒng)中，需要對機械手進行精確定位，所以在手臂左右轉動的時候，要將電動機反饋的信號同 PLC 發(fā)出的信號做比較，以檢測是否手臂準確到位。采用模塊化的設計，調試時先調試摸個模塊的功能，可以及早發(fā)現(xiàn)問題，到最后聯(lián)調試 若出現(xiàn)問題就可以很快找出原因及時解決。 圖 41 多關節(jié)機械手控制系統(tǒng)流程圖 長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 18 長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 19 長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 20 長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 21 長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 22 長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 23 長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 24 圖 43 多關節(jié)機械手控制系統(tǒng)梯形圖 如圖 43所示的是控制系統(tǒng)的主程序，如圖 43（ a）所示中主要是對高速計數(shù)器和高速脈沖輸出進行初始化。脈沖的輸出設置為多段管線輸出，本例中采用 3段輸出，寫控制字到特定存儲器中，完成設置的功能為：時間基準為μ s 級、不允許更新周期和脈沖數(shù)。 長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 27 長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 28 長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 29 圖 45 多關節(jié)機械手控制系統(tǒng)傳感器值 1 處理子程序梯形圖 長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 30 圖 46 多關節(jié)機械手控制系統(tǒng)傳感器值 2 處理子程序梯形圖 如圖 45 所示多關節(jié)機械手控制系統(tǒng)傳感器值 1 處理子程序梯形圖和 46所示多關節(jié)機械手控制系統(tǒng)傳感器值 2 處理子程序梯形圖，都是針對傳感器采集到的值傳到 PLC 處理的子程序，由于機械手爪在每次加工過程中，都需要移動兩個工件，對于不 同的工件，手爪的力度是不同的，為了防止抓緊力過大，對工件造成損壞，設置兩個不同的壓力對比值。 長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 31 總 結 機械手的出現(xiàn)延伸和擴大了人的手足和大腦功能，它可替代人從事危險、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、單調重復勞動，提高勞動生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質量。因此在其應用中，要對各參數(shù)進行調定，以達到比較理想狀態(tài)。 本課題在完成了機械結構設計的基礎上，對物料分揀機械手的驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進行了設計。 在氣動驅動系統(tǒng)方面存在一個固有的弱點，僅采用古典的反饋控制很難得到高精度位置和力等的控制。 長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 33 致 謝 本文是在孫穎 教授的悉心指導下完成的。在這段難忘的時光里，我不斷地汲取著知識的營養(yǎng)，感受著校園濃厚的學術氛圍，不但在學 習上有很大的提高，在自身修養(yǎng)和綜合素質上也有了明顯的進步。總之，沒有孫教授的傾力的指導，支持和鼓勵，就沒有我現(xiàn)在的進步和四年來的成長。感謝我的學校，它記錄了我在這四年生活和學習的點點滴滴，這是一片我深愛著的土地 。正是他們無私的幫助，我的設計才得以順利完成。在畢業(yè)設計的課題選擇方面，孫教授根據(jù)我今后就業(yè)的實際情況，為我制定了設計方向。 孫穎 教授淵博的理論知識和實踐知識，創(chuàng)造性的思維方式及嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，一絲不茍的工作作風給我?guī)砗芏嗟膯⒌虾徒陶d。神經(jīng)網(wǎng)絡是一大規(guī)模并行分布處理非線性動力學系統(tǒng)，適用于強非線性的氣動機械手的控制。 本機械手結構具有模塊式的特點，但由于考慮節(jié) 約成本等因素，采用標準的單活塞桿雙作用氣缸，加導向裝置的結構。這使得機械設備更加靈活，動作準確，易于維護，勞動生產(chǎn)率大大