【正文】 自動程序流程圖 三江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 圖 自動程序步進梯形圖 三江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 圖 自動程序步進梯形圖（續(xù)） 三江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 結(jié)束語 大四的最后一學(xué)期進行了畢業(yè)設(shè)計。 表 脈沖計數(shù)存儲區(qū) D200 D327 D201 D202 D203 D204 D205 D206 X 方向脈沖信息 Y 方向脈沖信息 旋轉(zhuǎn)脈沖信息 統(tǒng)計區(qū) 暫存區(qū) 三江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 1 D207 D208 D209 D210 D211 D212 X 方向脈沖信息 Y 方向脈沖信息 旋轉(zhuǎn)脈沖信息 存儲區(qū) 2 D213 D214 D215 D216 D217 D218 X 方向脈沖信息 Y 方向脈沖信息 旋轉(zhuǎn)脈沖信息 存儲區(qū) 3 D219 D220 D221 D222 D223 D224 X 方向脈沖信息 Y 方向脈沖信息 旋轉(zhuǎn)脈沖信息 存儲區(qū) 其他存儲區(qū)：運動方向存儲和機械手手爪狀態(tài)。長期存儲自動程序數(shù)據(jù)值。 統(tǒng)計區(qū)：對保存數(shù)據(jù)的組數(shù)進行統(tǒng)計，確定有效區(qū)域范圍，配備 16 位斷電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器 D200 和 D327。 缺點：價格略高。 （ 2）程序簡單，無需添置編碼、解碼張芯片及其抗干擾設(shè)施。 （ 3）適當(dāng)?shù)姆椒ü?jié)約 I/O 點數(shù)。如表 所示。繼電器的每分鐘開關(guān)次數(shù)也有限制的，而晶體管則沒有。 晶體管輸出型原理是 CPU 通過光耦合使晶體管通斷，以控制外部直流負載，響應(yīng)時間快（約 甚至更?。?。 電壓：晶體管可接直流 24V（繼電器可以接直流 24V 或交流 220V）。就功能而言， FX2N系列是不錯之選，選配 3 個 FX2N1PGE 脈沖輸出模塊給步進電機啟動設(shè)備提供穩(wěn)定信號，同時模塊程序簡化了 PLC 程序的結(jié)構(gòu)。 FX1PG 脈沖輸出模塊是一種根據(jù) FROM/TO 指令進行與 FX FX2C 系列 PLC數(shù)據(jù)交換的特殊功能模塊。 利用 PLC 模塊實現(xiàn)位置控制的優(yōu)點： （ 1）在實現(xiàn)位置控制的時候，可充分利用 PLC 系統(tǒng)的硬件和軟件資源。主單元可配置 8 個特殊功能模塊。 （ 4）寄存器容量擴展。 （ 2）靈活的配置。在系統(tǒng)要求精度控制時使用 PID 指令。 （ 2） EEPROM 寄存器更大，達 8000 步。 FX1N 系列 PLC 增加了特殊功能模塊或擴展板。 （ 11）密碼保護。 （ 8）電源使用范圍很寬。 （ 6）具有實時時鐘功能?；局噶钍? s/指令～ s/指令；應(yīng)用指令是 μ s/指令至幾百μ s/指令。 SFX1 體積雖小，但功能強大： （ 1）主機點數(shù) 10/14/20/30，分為晶體管輸出 /繼電器輸出，交流電源 /直流電源。各型號的 PLC 在性能上都有所區(qū)別。 在國內(nèi)，日本三菱公司生產(chǎn)的 FX 系列小型 PLC 以其良好的性能得到了廣泛的應(yīng)用，同時各大高校、職業(yè)技術(shù)學(xué)校，也為其提供了專業(yè)技術(shù)人才的支持。在小型 PLC 方面，他已是青出于藍而勝于藍，日本產(chǎn) 品在世界小型 PLC 市場上占 70%的份額。 日本的微型小型 PLC 產(chǎn)品是非常有特色的，他對梯形圖、語句表并重，而且配置了包括功能指令在內(nèi)的功能很強的指令系統(tǒng)用戶常常會發(fā)現(xiàn)，同一個應(yīng)用問題，選用日本的小型 PLC 產(chǎn)品就能解決，而用歐美產(chǎn)品常要選用中型乃至大型PLC 才行。 圖 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計步驟流程圖 三菱 PLC 品牌選擇 世界上生產(chǎn) PLC 的廠商有數(shù)百家，構(gòu)成美國、歐洲和日本三大技術(shù)陣營，其代表機型有美國羅克韋爾 (Rockwell)自動化公司所屬的 AB(AllenBradley)公司生產(chǎn)的 PLC5 系列 PLC、 GEFanuc 公司生產(chǎn)的 90TM30 系列和 90YM70 系列的PLC、德國西門子 (Siemens)公司生產(chǎn)的 S5 系列 PLC 和 S7 系列 PLC，日本三菱公司生產(chǎn)的 FX 系列、 A 系列、 Q 系列 PLC、歐姆龍公司生產(chǎn)的 CS 系列、從 200 系列、 CPM 系列 PLC。 程序設(shè)計，繪制工作循環(huán)圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。 三菱 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計步驟 分析被控對象，提出控制要求。 三菱 PLC的選擇 三菱 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 滿足被控制 對象的控制要求考慮將來的發(fā)展的需要， PLC 選用功能較強的新產(chǎn)品，并留有適當(dāng)?shù)挠嗔俊? 用戶在手動原點狀態(tài)下，控制機械手至 A 點位 (到 A 點的路徑可制定中間點實現(xiàn)繞行 )，按下保存，記錄該店重要參數(shù)。實現(xiàn)手動模式下 點位輸入，自動模式查表“ 仿行”運動。該按鈕使用來接通或斷開 PLC 外部負載的電源。 單周期：旋鈕旋轉(zhuǎn)單周期工作，按動一次啟動按鈕，進行一個周期。 手動方式：各自的按鈕使各個負載單獨接通或斷開。 該機械手工作方式有手動、單步、單周期、連續(xù)工作 (自動 )四種形 式。 在初始位置添置限位開關(guān)，當(dāng)觸及時發(fā)出已達原點命令，停止遠動。 ST2HB02X 驅(qū)動器采用MicrosChip 芯片，采用新型的雙極性恒相流驅(qū)動技術(shù)，實現(xiàn)最大 64 細分高性能驅(qū)動，適合驅(qū)動 2A。 選擇步進電機需要進行以下計算： （ 1）計算電機的步距角比，根據(jù)所要求脈沖當(dāng)量，步距角θ 計算如下： ?????? 10 2 6 0S i3 6 0Δθ 三江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 式中： S絲杠螺距 (mm) Δ (mm/脈沖 ) i減速比 （ 2）計算電機負載轉(zhuǎn)矩 M NmFM 0 0 100 2 0 0i2 10 33 ???? ?????? ??πη△ 式中： F啟動單元負載 (N) η 傳動系統(tǒng)總效率 (此處先以 1 帶入 ) 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以選擇 17HS001 電機。在機械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當(dāng)量，一是可以改變絲杠導(dǎo)程，二是可以通過步進電機的細分驅(qū)動來完成。而在選用功率步進電機時，首先要計算機械系統(tǒng)的負載轉(zhuǎn)矩，電機的矩頻性能滿足機 械負載并有一定的余量保證其運行可靠。是永磁式步進電動機和反應(yīng)式步進電動機兩者的結(jié)合，并兼有兩者的優(yōu)點。這 種步進電動機步距角可做到 1176。 A 相繞組通電時，轉(zhuǎn)子磁鋼將轉(zhuǎn)向該相所確定的磁場方向； A 相斷電、 B 相繞組通電時，就產(chǎn)生一個新的磁場方向，這是，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動一個角度而位于新的磁場方向上，被激勵相的順序決定了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向。 三江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 機電式步進電機由鐵芯、線圈、齒輪機構(gòu)等組成。當(dāng)步進驅(qū)動器收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“布 距角” )，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。 三江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 圖 傳動系統(tǒng)的設(shè)計 電氣傳動使利用電動機直接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，以獲得機械手的各種運動。 為滿足自鎖要求，優(yōu)先選用絲杠螺母機構(gòu)。 矩形、梯形螺紋結(jié)構(gòu)，因傳動力大，應(yīng)用廣泛。主要結(jié)構(gòu)有伸縮式和關(guān)節(jié)式，本文優(yōu)選伸縮式。本設(shè)計中機座為落地固定式機座。由于夾緊的為剛性工件，為了提高安全性能，防止破壞工件，我們可以在夾持部分加上一層橡膠，這樣可以通過增大工件和手指之間的摩擦系數(shù)來增加安全性，通過橡膠的 彈性變形來緩沖對工件的沖擊，可以減輕乃至消除對工件的損壞。 假定被夾持工件為有凹槽回轉(zhuǎn)體，且自重不超過機械手允許安全負載，作以下結(jié)構(gòu)設(shè)計： 圖 機械手手爪示意圖 工作原理：杠桿原理 、胡克定律及安培定律。手指數(shù)量又可分為二指、三指、四指等，其中以二指用得較多。該設(shè)備可以應(yīng)用于中、小批量生產(chǎn)柔性制造自動化生產(chǎn)線，實現(xiàn)工件在兩工作臺間的搬移，大大的減輕工人的勞 動強度、減少人力資源的浪費，節(jié)省生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，減少因為人工疏忽造成的安全事故。可以設(shè)定中間點位避讓繞行。結(jié)構(gòu)中在極限位置采用行程開關(guān)進行超程保護，各極限位置保留了一定工作區(qū)域，不作為工作行程。機械手夾持部位采用電磁控制。 、重量輕、功耗低 PLC 采用了半導(dǎo)體集成電路，外形尺寸很小，重量輕，同時功耗也很低，空載功耗約 。 可編程序控制器的特點 、抗干擾能力強 PLC 能在惡劣的環(huán)境如電磁干擾、電源電壓波動、機械振動、溫度變化等中可靠地工作， PLC 的平均無故障間隔時間高，日本三菱公司的 F1 系列 PLC 平均無故障時間間隔長達 30 萬 h，這是一般微機所不能比擬的?，F(xiàn)代 PLC 具有很強的數(shù)據(jù)處理功能，它可以與機械加工中的數(shù)字控制（ NC）及計算機控制（ CNC）緊密結(jié)合，實現(xiàn)數(shù)字控制。例如機床的電氣控制、包裝機械的控制、自動電梯控制等。 可編程序控制器的應(yīng)用意義 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣，并在迅速擴大，對于而今的 PLC 幾乎可以說凡是需要控制系統(tǒng)存在的地方就需要 PLC，尤其近幾年來 PLC 的性價比不斷提高已被廣泛應(yīng)用在冶金、機械、石油、化工、輕功、電力等各行業(yè)。以其顯著的優(yōu)點在冶金、化工、交通、電力等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一。 綜上所述，有效地應(yīng)用機械手是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢。而應(yīng)用機械手即可部分或全部代替人安全地完成作業(yè)，大大地改善了工人的勞動條件。從這里可看出，裝卸