【正文】 是通過執(zhí)行用戶程序來完成各種不同控制任務(wù)的。 可編程序控制器的輸入端子不是直接與主機相連， CPU 對輸入輸出狀態(tài)的詢問是針對輸入輸出狀態(tài)暫存器而言的。開機時， CPU 首先使 I/0 狀態(tài)表清零，然后進行自診斷。在同一掃描周期內(nèi)，各個輸入點的狀態(tài)在 I/0 狀態(tài)表中一直保持不變，不會受到各個輸入端子信號變化的影響，因此不能造成運算結(jié)果混亂，保證了本周期內(nèi)用戶程序的正確執(zhí)行。 第四階段是輸出處理階段。 可編程序控制器的使用 步驟 在可編程序控制器與被控對象 (機器、設(shè)備或生產(chǎn)過程 )構(gòu)成一個自動控制系 統(tǒng)時，通常以七個步驟進行 : 陜西航空職業(yè)技術(shù)學院機電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 (1)系統(tǒng)設(shè)計 即確定被控對象的動作及動作順序。 (3)畫梯形圖 它與繼電器控制邏輯的梯形圖概念相同，表達了系統(tǒng)中全部動作的相互關(guān)系。 (5)編制程序 即檢查程序中每條語法錯誤，若有則修改。如 IBMPC機，只要這個機器配有相應(yīng)的軟件。設(shè)計氣動機械手的原則是 :充分分析作業(yè)對象 (工件 )的作業(yè)技術(shù)要求，擬定最合理的作業(yè)工序和工藝，并滿足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件 。 手部的運動：夾緊和松開。 機械手的驅(qū)動方案設(shè)計 由于氣壓傳動系統(tǒng)的動作迅速，反應(yīng)靈敏，阻力損失和泄漏較小，成本低廉因此本機械手采用氣壓傳動方式。 (3）球坐標機械手 由回轉(zhuǎn)機座、俯仰鉸鏈和伸縮臂組成，手臂可作前后伸縮、上下擺動（俯仰和左右擺動三個動作，該結(jié)構(gòu)能以簡單的機構(gòu)得到較大的工作范圍。 機械手的控制方案設(shè)計 考慮到機械手的通用性，同時使用點位控制，因此我們采用可編程序控制器 (PLC)對機械手進行控制。例如三菱公司生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無故障時間高達 30 萬小時。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障 自診斷保護。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 機械手的技術(shù)參數(shù)列表 一、用途 : 用于自動輸送線的上下料。 手腕運動參數(shù) ： 回轉(zhuǎn)范圍 0176。它的手臂具有兩個自由度，即豎直方向的上、下 。其中旋轉(zhuǎn)運動用一組齒輪齒條，使氣缸的直線運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動。 當按下啟動按鈕之后，有如下動作 : 按啟動后，傳送帶 A 運行，直到觸動光電開關(guān)才停止，同時機械手下降。 3． I/0 分配 根據(jù)系統(tǒng)輸入輸出點的數(shù)目，選用 OMRONC 28P 型 PC，它 有 16 個輸入點， 標號為 0000^0015。要提高 PLC 控制系統(tǒng)的可靠性，就要從多方面提高系統(tǒng)的抗干擾能力。環(huán)境濕度一般應(yīng)小于85%，以保證 PLC 有良好的絕緣。通常，只能將 PLC 的電 源與系統(tǒng)的動力設(shè)備電源分開配線，對于電源線來的干擾，一般都有足夠強的抑制能力。為了抑制附加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應(yīng)給 PLC 接專用地線，并且接地點要與其它設(shè)備分開。 接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。在 PLC 控制系統(tǒng)中有許多懸浮的金屬架，它們是懼空中干擾的空中線，需要有決定電位的地線。數(shù)字地和模擬地的共點地最好置懸浮方式。以開關(guān)量輸入為例，按鈕、行陜西航空職業(yè)技術(shù)學院機電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 程開關(guān)的觸點接觸要保持在良好狀態(tài)，接線要牢固可靠。 對于開關(guān)量輸出來說， PLC 的輸出有繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出三種形式，具體選擇哪種形式的輸出應(yīng)根據(jù)負載要求來決定，選擇不當會使系統(tǒng)可靠性降低，嚴重時導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。常見的故障有線圈短路、機械故障造成觸點不動或接觸不良。 濕度 為了保證 PLC的絕緣性，空氣的相對濕度應(yīng)小于 85%。 PLC 的輸入輸出最好分開走線，開關(guān)量與模擬量也要分開敷設(shè)。 急停電路：使 PLC 在發(fā)生故障時能將引起傷害的 負載電源可靠切斷。 陜西航空職業(yè)技術(shù)學院機電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 第四章 電、氣路的設(shè)計與調(diào)試 裝配單元的氣路設(shè)計與連接 警示燈： 本工作單元上安裝有紅、黃、綠三色警示燈，但它是作為整個系統(tǒng)警示用的。 圖 41 導(dǎo)桿氣缸 該汽缸由直線運動汽缸帶雙導(dǎo)桿和其它附件組成。具體調(diào)整方法是松開行程調(diào)整板上的緊定螺釘，讓行程調(diào)整 板在導(dǎo)桿上移動，當達到理想的伸出距離以后，再完全鎖緊緊定螺釘，完成行程的調(diào)節(jié)。 該機械手可以選擇配置普通的夾持手指，以抓取一般工件 。工作環(huán)境適應(yīng)性好，不會因環(huán)境變化影響傳動及控制性能。可以根據(jù)機械手的動作順序修改程序，使機械手的通用性更強。老師認真、負責的工作態(tài)度，讓我在此次設(shè)計路上走的更為平坦，以后的事業(yè)道路會更寬廣。在此，我首先向老師表示誠摯的感謝，并致以崇高的敬意。同時成本低廉。另外，該機械手既可以用于搬運小型零件，也可供教學、實驗使用。讓整個裝配單元的動作過程穩(wěn)定可靠，邏輯嚴謹， 與其他單元的配合井 然有序，滿足該自動生產(chǎn)線的需要。 圖 42 安裝支架用于導(dǎo)桿導(dǎo)向件的安裝和導(dǎo)桿汽缸整體的固定，連接件安裝板用于固定其它需要連接到該導(dǎo)桿汽缸上的物件，并將兩導(dǎo)桿和直線汽缸活塞桿的相對位置固定，當直線汽缸的一端接通壓縮空氣后，活塞被驅(qū)動作直線運動，合塞桿也一起移動，被連接件安裝板固定到一起的兩導(dǎo)桿也隨活塞桿伸出或縮回，從而實現(xiàn)導(dǎo)桿汽缸的整體功能。 氣動擺臺 它是由直線汽缸驅(qū)動齒輪齒條實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動，回轉(zhuǎn)角度能在 0— 180 度之間任意可調(diào)，而且可以安裝磁性開關(guān)，檢測旋轉(zhuǎn)到位信號，多用于方向和位置需要變換的機構(gòu)。 可編程控制器有監(jiān)視定時器等自檢功能，檢查出現(xiàn)異常時，輸出全部關(guān)閉。 交流輸出線和直流輸出線不要同一根電纜，輸出線應(yīng)盡量遠離高壓線和動力線，避免并行。 空氣 避免有腐蝕和易燃的氣體，可將 PLC 安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中，并安裝空氣凈化裝置。若 PLC 輸出端子接有感性元件，則應(yīng) 采取相應(yīng)的保護措施，以保護 PLC的輸出觸點。此外， PLC 的輸出端子帶負載能力是有限的，如果超過了規(guī)定的最大限值，必須外接繼電器或接觸器，才能正常工作。此外，按鈕觸點的選擇也影響到系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)地端子 (LG)是抗干擾的中性端子，通常不需要接地，可是，當電磁干擾比較嚴重時，這個端子需與接大地的端子 (GR)連接。這條回路上的電流、各種諧波電流等是個嚴重的干擾源。接地在消除干擾上起很大的作用。但是禁止采用串聯(lián)接地方式，因為它 會使各設(shè)備間產(chǎn)生電位差而引入干擾。如果一個系統(tǒng)中含有擴展單元，則其電源必須與基本單元共用一個開關(guān)控制，也就是說，它們的上電與斷電必須同時進行。此外，如果 PLC 安裝位置有強烈的振動源，系統(tǒng)的可靠性也會降低，所以應(yīng)采取相應(yīng)的減振措施。但是在 PLC 控制系統(tǒng)中，如果環(huán)境過于惡劣，或安裝使用不當，會降低系統(tǒng)的可靠性。 PLC 受到的干擾可分為外部干擾和內(nèi)部干擾。上升到位觸動行程開關(guān)后左轉(zhuǎn)，左轉(zhuǎn)到位后下降，下降到位機械手松開， 2s 后機械手上升。 另外 ，除抓放外，其余六個動作末端均放置 一個 限位開關(guān)，以檢測動作是否到位，如果某動作沒有到位，則出錯指示燈亮。另外，其末端執(zhí)行裝置機械手，還可完成抓、放功能。 回轉(zhuǎn)速度 180176。 ～ 180176。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。 、建造工作量小，維護方便，容易改造 陜西航空職業(yè)技術(shù)學院機電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。從 PLC 的機外電路來說，使用 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，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。 ，抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 由于本機械手在上下料時手臂具有升降、收縮及回轉(zhuǎn)運動，因此，采用圓柱坐標型式。 按坐標系分類： （ 1)直角坐標機械手 陜西航空職業(yè)技術(shù)學院機電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 主機架由三個相互正交的平移軸組成，手臂可作 前后伸縮、上下升降和左右橫移三個動作，具有結(jié)構(gòu)簡單、定位精度高的特點。 機械手的每一個運 動，必須要配有一個原動件，當各原動件按一定的規(guī)律運動時，機械手各運動部件隨之作確定的運動，從而使機械手具有運動和位置的確定性。如圖 2所示，機械手通?？蓪崿F(xiàn)如下的基本動作： 手臂的運動：伸縮運動、回轉(zhuǎn)運動、上下擺動（即俯仰）、升降運動。 可編程序控制器的輸入輸出保護 類別 保護措施 直流輸入 在需要保護的輸入口反并接穩(wěn)壓二極管 ,穩(wěn)壓值低于輸入口的 電壓額定值 交流輸入 在需要保護的輸入口并接電阻與電容串聯(lián)的組合 陜西航空職業(yè)技術(shù)學院機電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 交流感性負載 在負載兩端并聯(lián)壓敏電阻 ,或并聯(lián)電阻與電容串聯(lián)的組合(C=。 (6)調(diào)試程序 即檢查程序是否能正確完成邏輯要求，不合要求，可以在編程器上修 改。對簡易編程器，則往往要經(jīng)過下一步的助記符程序轉(zhuǎn)換過程。哪些信號是由可編程序控制器送到被控對象的，并分配相應(yīng)的輸出端號 .此外，對用到的可編程序控制器內(nèi)部的計數(shù)器、定時器等也要進行分配。此時將輸入信號從輸出狀態(tài)暫存器中取出，送到輸出鎖存電路，驅(qū)動輸出繼電器線圈，控制被控設(shè)備進行各種相應(yīng)的動作。 當輸入狀態(tài)信息全部進入 I/0 狀態(tài)表后， CPU 工作進入到第三個階段。 第二階段是處理輸入信號階段。其中存放輸入狀態(tài)信息的存儲器叫輸入狀態(tài)暫存器 。具體的工作過程可分為 4個階段。 陜西航空職業(yè)技術(shù)學院機電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 （３）通信控制字符 ＦＸ系列ＰＬＣ采用面向字符的傳輸規(guī)程，用到５個通信控制字符。 2 、ＰＣ機及與ＦＸ系列ＰＬＣ的串行通訊 2． 1 硬件連接 ＰＣ機與ＦＸ系列ＰＬＣ不能直接連接，要經(jīng)過ＦＸ－２３２ＡＷ單元進行ＲＳ２３２Ｃ／ＲＳ－４２２的變換。還要求雙方采用的總線標準一致，否則要通過 “ 總線標準變換單元 ” 變換之后才能互聯(lián)。支持 RS422/RS485 差動輸出和漏極開路輸出。支持自動電話撥號等功能 CP2431：以太網(wǎng)模塊，帶 RJ45 接口，可連接到支持 TCP/IP 標準的以太網(wǎng)中，與西門子的其他 CP243 模塊、 CP343/CP443 模塊，或西門子軟件（ OPC Server）通信 CP2431 IT：帶因特網(wǎng)功能的以太網(wǎng)模塊，除 CP2431 的功能外，還支持 FTP、 HTTP、Email 等 IT功能 CP2432： ASInterface（執(zhí)行器－傳感器接口）主站模塊。 EM231： 4通道電源 /電流模擬量輸入 EM231 RTD： 2通道熱電阻溫度輸入模塊 EM231 TC： 4通道熱電偶溫度輸入模塊 EM235： 4通道電壓、電流輸入 /1通道電壓、電流 輸出模塊 四、通信模塊 除 CPU 本體上的通信口可以支持 PPI/MPI 和自由口通信之外， S7200 系列使用擴展模塊支持更多的通信模式。 S7200 的擴展模塊包括： 數(shù)字量 I/O 擴展模塊 模擬量 I/O 模塊 通信模塊 功能模塊 不同類型的模塊可以組合搭配，一起做 S7200 CPU 的擴展模塊。 PLC 引出線連接到面板上的安全插孔處。此外尚須考慮在需要時輸出信號到按鈕／指示燈模塊的指示燈、蜂鳴器等，以顯示本單元或系統(tǒng)的工作狀態(tài)。 PLC 一般可以通過三種方式進行編程。