【正文】 平轉換板原理圖 機械臂的動作實現(xiàn)過程 機械臂的全部動作由步進電機和直流電機進行驅動控制。本模型所用輸入、輸出均為低電平有效。與 PLC之間的接線圖如下，當傳感器動作時，輸出端對地接通。 傳感器 天津理工大學自動化學院本科畢業(yè)設計 本裝置中使用的傳感器有接近開關和行程開關。 電機應具有大的較長時間的過載能力，以滿足低速大轉矩的要求。 伺服進給系統(tǒng)的要求 調(diào)速范圍寬 定位精度高 有足夠的傳動剛性和高的速度穩(wěn)定性 快速響應，無超調(diào) 為了保證生產(chǎn)率和加工質(zhì)量，除了要求有較高的定位精度外， 還要求有良好的快速響應特性，即要求跟蹤指令信號的響應要快，因為數(shù)控系統(tǒng)在啟動、制動時，要求加、減加速度足夠大，縮短進給系統(tǒng)的過渡過程時間，減小輪廓過渡誤差。功率驅動單元首先通過三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進行整流，得到相應的直流電。 天津理工大學自動化學院本科畢業(yè)設計 伺服放大器 伺服放大器 即伺服驅動器（ servo drives）又稱為 “伺服控制器 ”，是用來控制伺服電機的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應用于高精度的定位系統(tǒng)。 圖 32 PLC 控制器與步進電機驅動器連接及工作原理 伺服電機 伺服電機（ servo motor ）是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉的發(fā)動機，是一種補助馬達間接變速裝置。驅動器電源由面板上電源模塊提供，驅動器信號端采用 +24V 供電，需加 限流電阻（見圖 32 中 電阻）。本模型中采用串聯(lián)型接法，其電氣接線圖如圖31 所示： 天津理工大學自動化學院本科畢業(yè)設計 圖 31 步進電機電氣接線圖 步進電機驅動器 步進電機驅動器主要有電源輸入部分、信號輸入部分、輸出部分等。 第三章 機械臂模型控制系統(tǒng)的設計 機械臂控制系統(tǒng)構件概述 本課題設計使用的是校研究室啤酒生產(chǎn)線機械臂抓瓶裝箱環(huán)節(jié)的三自由度機械臂。 PLC 發(fā)展狀況及趨勢 現(xiàn)代化 PLC 的發(fā)展主要面向兩個方向：一是向體積更小、速度更快、功能更強和價格更低的微小型方面發(fā)展；二是向大型網(wǎng)絡化、高可靠性、好的兼容性和多功能方面發(fā)展 [12]。甚至希望設計、安裝、調(diào)試的同時就能夠進行生產(chǎn)，特別是產(chǎn)品更新?lián)Q代，生產(chǎn)工藝改造的時候，原有的生產(chǎn)流程不能停止，增加的流程也要在之前的基礎上施工，因為工業(yè)生產(chǎn)中時間就是金 錢，使用 PLC 就能輕松實現(xiàn)這一點。 總之，在各種環(huán)境中， PLC 控制機械設備的使用在自動化生產(chǎn)線和生產(chǎn)過程的控制將更加廣泛。 PLC 系統(tǒng)主要有以下功能： 1) 多種控制功能； 2) 數(shù)據(jù)采集、存儲與處理功能； 3) 通信聯(lián)網(wǎng)功能； 天津理工大學自動化學院本科畢業(yè)設計 4) 輸入、輸出接口調(diào)理功能； 5) 人機界面功能； 6) 編程、調(diào)試功能。 PLC 既可以對對象控制也能對整套生產(chǎn)線進行控制，還能實現(xiàn)本地設備遠程監(jiān)控等多種復 雜的任務。對于使用者來說，幾乎不需要在進行專門的計算機知識培訓便可完成簡單的編程控制。 可靠性高、抗干擾能力強 對于工業(yè)現(xiàn)場中的機械臂來說，高可靠性、強抗干擾能力是非常重要的一項指標，這與生產(chǎn)安全和人員安全息息相關，如何讓控制器適應工業(yè)現(xiàn)場各種復雜惡劣的環(huán)境是研制每一 種控制系統(tǒng)必須要考慮的問題。當今國內(nèi)國外普遍應用可編程邏 輯控制器作為機械臂的控制器，在智能化要求高控制容量大的機械臂控制系統(tǒng)中更是離不開PLC。系統(tǒng)固化程序是 PLC 產(chǎn)品必須包括的部分，由 PLC 的制造商提供的，用來控制 PLC 的操作和運行，系統(tǒng)程序存儲在 EPROM。 PLC 的結構 PLC 很像一般的微型計算機，都是有硬件軟件系統(tǒng)組成。機械臂采用 PLC 作為控制器，大大提高了系統(tǒng)的集成度，介紹呢過了空間，避免了繁雜的接線與工作量巨大的弊端，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。當人們想要對 PLC 驚醒應用是，不需要花大量時間進行專門的計算機應用培訓就能對可編程控制器進行編程操作和下載，并應用他來實現(xiàn)自己想要的難易不同的工業(yè)控制任務。 之所以 PLC 可以勝任各種工業(yè)場合的控制要求，離不開他針對工業(yè)場合的專門設計和優(yōu)化：高可靠性、高抗干擾的能力。沒有一種控制器可以用于各種環(huán)境，也沒一種控制器一無是處，我們只可以根據(jù)不同的需要和不同的工作環(huán)境選擇一種最適合的來蠻子我們的需要即可。集散系統(tǒng)本身或用計算機布局形成組態(tài)形成開發(fā)系統(tǒng)環(huán)境。 相同點 在硬件方面， PLC、工業(yè)計算機、集散系統(tǒng)之間的界限逐漸模糊，各自的功能差異也在逐步縮小，都將由類似的一些微電子元件、微處理器、大容量半導體存儲器和 I/O 模件組成。 PLC 是由繼電器邏輯控制系統(tǒng)成長而來，在工序控制方面應用較多，早期 PLC 產(chǎn)品主要是代替繼電器控制系統(tǒng)，其功能以開關量的順序控制為主。 在工業(yè)自動化控制領域應用最多也對為廣泛的有三種，即可編程序邏輯控制器（ PLC）；工業(yè)控制計算機（ IPC）；集散控制系統(tǒng)（ DCS）。 課題研究的內(nèi)容 本課題以啤酒瓶的抓取為研究對象，應用 PLC 進行控制設計為主要內(nèi)容，對緩沖區(qū)的成品啤酒進行抓取裝箱，應用 PLC 指令對伺服驅動器、步進電機驅動器以及直流電機三個對象進行算法控制，通過各個環(huán)節(jié)上相應傳感器的反饋信息進行算法調(diào)節(jié)達到精確可靠抓天津理工大學自動化學院本科畢業(yè)設計 取啤酒瓶并放入箱內(nèi)的功能。機械臂的應用領域正由以前主攻工業(yè)生產(chǎn)轉向向非制造業(yè)和服務業(yè)，而且現(xiàn)在加入更多尖端科技的軍事機械臂也廣泛應用于軍事領域。這種機械臂廣泛應用接觸傳感器一類的簡單傳感器和相應的自適應控制算法來實現(xiàn)。 自二十世紀六十年代初第一套機械臂系統(tǒng)的誕生，經(jīng)過將近 40 年的發(fā)展，現(xiàn)如今已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中扮演著重要的角色。 國內(nèi)外機械臂研究概況 工業(yè)機械臂的產(chǎn)生是伴隨著近代工業(yè)自動化水平的突飛猛進以及實際生產(chǎn)中的需要發(fā)展而來的，如今已經(jīng)成為實際生產(chǎn)中必不可少的自動化裝置。通過此次設計不僅能夠更進一步學習 PLC 的控制方式和編程環(huán)境，更重要的是可以在實際操作過程中對 PLC有更深的理解。 由于實際生產(chǎn)中人力物力的投入很高，因此自動化技術的加入在節(jié)省人力物力等方面優(yōu)勢巨大，而且 PLC 也具有很多其他種類控制器所不具備的優(yōu)勢，比如通用性高、穩(wěn)定性好、配套設備齊全、編程軟件簡單易學，因此 PLC 是工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的控制器之一?？傊?， 機械臂在提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件，減輕工人勞動強度和實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化中占據(jù)了重要的位置。 組態(tài) 運行 ........................................................................................................ 35 第五章 結 論 … .................................................................................................... 39 參考文獻 ................................................................................................................... 40 致 謝 ........................................................................................................................ 41 附 錄 ........................................................................................................................ 42 附錄 1 程序流程圖 .............................................................................................. 42 附錄 2 順序功能圖 .............................................................................................. 42 附錄 3 梯形圖 ...................................................................................................... 43 附錄 4 指令表 ...................................................................................................... 45 附錄 5 PLC 外部電氣接線圖 …………………………………………………………...48 天津理工大學自動化學院本科畢業(yè)設計 第一章 緒 論 課題研究目的及意義 機械臂是工業(yè)自動化領域中常常需要的一種高效可靠地自動化裝置。 PLC。 關鍵詞 ：啤酒；機械臂； PLC； Abstract Beer is the world39。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔 1）設計（論文） 2）附件：按照任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂 3）其它 指導教師評閱書 指導教師評價： 一、撰寫（設計）過程 學生在論文（設計）過程中的治學態(tài)度、工作精神 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學生掌握專業(yè)知識、技能的扎實程度 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學生綜合運用所學知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 研究方法的科學性；技術線路的可行性；設計方案的合理性 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 完成畢業(yè)論文（設計）期間的出勤情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設計）質(zhì)量 論文（設計）的整體結構是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設計）任務（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設計）水平 論文（設計）的理論意義或對解決實際問題的指導意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內(nèi)畫“√”） 指導教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 評閱教師評閱書 評閱教師評價： 一、論文（設計）質(zhì)量 論文（設計）的整體結構是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設計）任務（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設計）水平 論文（設計）的理論意義或對解決實際問題的指導意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等