【正文】 似的梯形圖作為主要編程語(yǔ)言，并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)元件都以繼電器命名。 20 世紀(jì) 80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得了廣泛的應(yīng)用。這個(gè)階段的另一個(gè)特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)家日益增多，產(chǎn)量日益上升。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、 石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都的到了長(zhǎng)足的發(fā)展 。從 PLC 的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)， 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，故障率也就大大降低。近年來(lái) PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)， PLC 通訊能力的增強(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)變的非常容易。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)控制提供了方便。使得 PLC 的重量越來(lái)越輕、功耗也越來(lái)越少。為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。 過(guò)程控制是指對(duì)連續(xù)變化的量進(jìn)行控制。 PLC 的主要技術(shù)指標(biāo) PLC 的性能指標(biāo)較多，主要介紹與組成 PLC 控制系統(tǒng)關(guān)系較直接的幾個(gè)。衡量指令功能強(qiáng)弱可看兩個(gè)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(shí)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(shí)，需要用到大量的寄存器來(lái)存放變量、中間結(jié)果、保持?jǐn)?shù)據(jù)、定時(shí)計(jì)數(shù)、模塊設(shè)置和各種標(biāo)志位等信息。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 2 章 機(jī) 械手 簡(jiǎn)介 多關(guān)節(jié)機(jī)械手指的是利用關(guān)節(jié)連接兩個(gè)相鄰的剛體，即連桿，關(guān)節(jié)提供連桿之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)機(jī)構(gòu)中，關(guān)節(jié)多是以其中一個(gè)特點(diǎn)，正是由于關(guān)節(jié)多，所以它的抓握功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于傳統(tǒng)的夾鉗式等機(jī)械手。 控制系統(tǒng)的功能要求 傳統(tǒng)的機(jī)械手采用繼電氣控制，由于其線路復(fù)雜、維護(hù)困難、可靠性差等缺點(diǎn)，無(wú)法滿足機(jī)械手控制的需求。圖 21 是某以生產(chǎn)線上機(jī)械手的工作示意圖。 ：使機(jī)械手相對(duì)于工作臺(tái)向下移動(dòng)，降低它的高度，以滿足放置工件的高度要求。 ：使機(jī)械手在不改變高度的情況下，相對(duì)于工作臺(tái)向右旋轉(zhuǎn)，以便完成再次抓取工件的要求。 在氣動(dòng)系統(tǒng)中，單向閥除單獨(dú)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(dāng)正向流動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)節(jié)流閥節(jié)流。在西門(mén)子 S7200系列 PLC中又有 CPU22CPU22 CPU22 CPU226 等之分。 由于需要測(cè)量每個(gè)手指的壓力值，需要將傳感器的值輸入到 PLC 中進(jìn)行判斷，所以擴(kuò)展兩個(gè)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(shè)備 輸入地址 輸入設(shè)備 高速脈沖輸入 自動(dòng)啟動(dòng) 急停按鈕 上升限位開(kāi)關(guān) 手動(dòng) /自動(dòng) 下降限位開(kāi)關(guān) 手臂上升 左旋限位開(kāi)關(guān) 手臂下降 右旋限位開(kāi)關(guān) 手臂左旋 傳送帶 1 光開(kāi)關(guān) 手臂右旋 傳送帶 2 光開(kāi)關(guān) 手爪抓緊 傳送帶 2 啟動(dòng) 手爪放松 壓蓋機(jī)啟動(dòng) 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 表 32 模擬量輸入地址分配 輸入地址 輸入設(shè)備 輸入地址 輸入設(shè)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(shè)備 輸出地址 輸出設(shè)備 高速脈沖輸出 抓緊電磁閥 上升電磁閥 松開(kāi)電磁閥 下降電磁閥 傳送帶 2 繼電器 左旋電磁閥 壓蓋機(jī)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(jī)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(gè)光電開(kāi)關(guān)，此開(kāi)關(guān)的作用主要是指示工件是否到位。多關(guān)節(jié)機(jī)械手手爪的抓緊和松開(kāi)共用了 4個(gè)電磁閥。 在此系統(tǒng)中，需要對(duì)機(jī)械手進(jìn)行精確定位，所以在手臂左右轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，要將電動(dòng)機(jī)反饋的信號(hào)同 PLC 發(fā)出的信號(hào)做比較，以檢測(cè)是否手臂準(zhǔn)確到位。采用模塊化的設(shè)計(jì)，調(diào)試時(shí)先調(diào)試摸個(gè)模塊的功能，可以及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，到最后聯(lián)調(diào)試 若出現(xiàn)問(wèn)題就可以很快找出原因及時(shí)解決。 圖 41 多關(guān)節(jié)機(jī)械手控制系統(tǒng)流程圖 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 43 多關(guān)節(jié)機(jī)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(duì)高速計(jì)數(shù)器和高速脈沖輸出進(jìn)行初始化。脈沖的輸出設(shè)置為多段管線輸出，本例中采用 3段輸出，寫(xiě)控制字到特定存儲(chǔ)器中，完成設(shè)置的功能為：時(shí)間基準(zhǔn)為μ s 級(jí)、不允許更新周期和脈沖數(shù)。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 圖 45 多關(guān)節(jié)機(jī)械手控制系統(tǒng)傳感器值 1 處理子程序梯形圖 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 圖 46 多關(guān)節(jié)機(jī)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(guān)節(jié)機(jī)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(guān)節(jié)機(jī)械手控制系統(tǒng)傳感器值 2 處理子程序梯形圖，都是針對(duì)傳感器采集到的值傳到 PLC 處理的子程序，由于機(jī)械手爪在每次加工過(guò)程中，都需要移動(dòng)兩個(gè)工件，對(duì)于不 同的工件，手爪的力度是不同的，為了防止抓緊力過(guò)大，對(duì)工件造成損壞，設(shè)置兩個(gè)不同的壓力對(duì)比值。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 總 結(jié) 機(jī)械手的出現(xiàn)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。因此在其應(yīng)用中，要對(duì)各參數(shù)進(jìn)行調(diào)定，以達(dá)到比較理想狀態(tài)。 本課題在完成了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)物料分揀機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 在氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方面存在一個(gè)固有的弱點(diǎn)，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(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 致 謝 本文是在孫穎 教授的悉心指導(dǎo)下完成的。在這段難忘的時(shí)光里，我不斷地汲取著知識(shí)的營(yíng)養(yǎng)，感受著校園濃厚的學(xué)術(shù)氛圍，不但在學(xué) 習(xí)上有很大的提高，在自身修養(yǎng)和綜合素質(zhì)上也有了明顯的進(jìn)步?？傊?，沒(méi)有孫教授的傾力的指導(dǎo)，支持和鼓勵(lì)，就沒(méi)有我現(xiàn)在的進(jìn)步和四年來(lái)的成長(zhǎng)。感謝我的學(xué)校，它記錄了我在這四年生活和學(xué)習(xí)的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，這是一片我深愛(ài)著的土地 。正是他們無(wú)私的幫助，我的設(shè)計(jì)才得以順利完成。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題選擇方面，孫教授根據(jù)我今后就業(yè)的實(shí)際情況，為我制定了設(shè)計(jì)方向。 孫穎 教授淵博的理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)，創(chuàng)造性的思維方式及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，一絲不茍的工作作風(fēng)給我?guī)?lái)很多的啟迪和教誨。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一大規(guī)模并行分布處理非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，適用于強(qiáng)非線性的氣動(dòng)機(jī)械手的控制。 本機(jī)械手結(jié)構(gòu)具有模塊式的特點(diǎn)，但由于考慮節(jié) 約成本等因素，采用標(biāo)準(zhǔn)的單活塞桿雙作用氣缸，加導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)。這使得機(jī)械設(shè)備更加靈活，動(dòng)作準(zhǔn)確，易于維護(hù)，勞動(dòng)生產(chǎn)率大大