【正文】 學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 機(jī)械手已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各種自動化生產(chǎn)線上。 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第五章 模擬調(diào)試 27 圖 56 文件打開圖 點(diǎn)擊綠色三角號運(yùn)行。 圖 54 程序?qū)雸D 選擇文件。 圖 52 文件保存圖 保存打開 S7200仿真軟件，點(diǎn)擊“ SIEMENS”，在“ CPU type”中選擇 CPU226。下面分別介紹兩種調(diào)試過程。 L=*50=157 mm （ 42） 電動機(jī)所需轉(zhuǎn)的圈數(shù) ,式（ 43）。 圖 44 PTOx_MAN 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第四章 機(jī)械手控制系統(tǒng)程序設(shè)計 23 步進(jìn)電機(jī)脈沖數(shù)的計算 解決了 PLC 對步進(jìn)電機(jī)的控制問題以后，接下需要考慮的是具體脈沖數(shù)計算問題。對于超出該范圍的 Speed參數(shù)值，速度將限定為啟動 /停止速度或最大速度。 允許 RUN (Run/Stop)參數(shù)，命令 PTO加速到指定速度 (速度參數(shù) )。 圖 43 PTOx_RUN PTOx_MAN 子程序 如圖 44。 包絡(luò)參數(shù)包含該移動包絡(luò)的號碼或符號名。確保 EN位保持接通，直至 Done位指示該子程序已完成。 參數(shù) Error包含指令的執(zhí)行結(jié)果。當(dāng) 輸入為低電平時， PTO功能正常操作。 I_STOP (立即 STOP)輸入量為一個布爾量輸入。 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第四章 機(jī)械手控制系統(tǒng)程序設(shè)計 21 如圖 42。 SS_SPEED：在電機(jī)能力范圍內(nèi)輸入一個數(shù)值，以便以較低的速度驅(qū)動負(fù)載。驅(qū)動負(fù)載所需的力矩由摩 擦力、慣性以及加速 /減速時間決定。由于步進(jìn)電動機(jī)是一種用電脈沖信號進(jìn)行控制，并將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直線位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 機(jī)械手運(yùn)動示意圖 A點(diǎn) B點(diǎn) 圖 41 機(jī)械手運(yùn)動過程示意圖 如圖 41，為機(jī)械手運(yùn)動過程示意圖。 機(jī)械手有升降、回轉(zhuǎn) 180度，伸縮、夾手旋轉(zhuǎn) 90度功能。 設(shè)計任務(wù)及要求 通過機(jī)械手搬運(yùn)，把物料從取物點(diǎn) A搬運(yùn)到放物點(diǎn) B。良好的接地是保證 PLC 可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。 接地 正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)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。這樣可以保證穩(wěn)壓特性又有助于穩(wěn)壓器工作可沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 17 靠。為了提高整個系統(tǒng)的抗干擾能力，可編程序控制器供電回路一般可采用隔離變壓器、交流穩(wěn)壓器、晶體管開關(guān)電源等。 （ 2）輸入、輸出線不能用同一根電纜，輸入、輸出線要分開。 S7200 PLC 、 ，回轉(zhuǎn)的控制端。圖中電源 G1為 PLC電源， G2為步進(jìn)電機(jī)電源， G3為直流減速電動機(jī)電源。輸出相電流可以通過驅(qū)動器上的相應(yīng)撥碼開關(guān)進(jìn)行設(shè)定。 CPU內(nèi)置了 2個高速脈沖發(fā)生器， 2個脈沖發(fā)生器分別以 CPU本體的 。它串聯(lián)在電路中，當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過載時，如流過熔體的電流過大，它本身產(chǎn)生的熱量將使熔體熔化而自動分?jǐn)嚯娐?。按鈕 可以做成很多形式，以滿足不同的控制或操作需要，結(jié)構(gòu)形式有旋轉(zhuǎn)式，指示燈式，緊急式，撳鈕式，帶鎖式等。它是按規(guī)定條件，對配電電路，電動機(jī)或其他用電設(shè)備實(shí)行不頻繁通斷操作，線路切換，自動分?jǐn)嚯娐返拈_關(guān)電器，這種開關(guān)相當(dāng)于刀開關(guān)，熔斷器，熱繼電器和 欠電壓繼電器的組合，并具有良好的滅弧性能，所以它是低壓配電系統(tǒng)中的主要電器元件，作為線路及電源設(shè)備過載，欠電壓及短路保護(hù)用。行程開關(guān)按結(jié)構(gòu)分為機(jī)械結(jié)構(gòu)的接觸式有觸電行程開關(guān)和電氣結(jié)構(gòu)的非接觸式接近開關(guān)。它具有體積小，可靠性高，檢測精度高和響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。 表 33 直流電動機(jī)技術(shù)參數(shù) 型號 額定電壓（ V） 額 定 轉(zhuǎn) 速(r/min) 額 定 轉(zhuǎn) 矩(mN178。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動 Kinco174。 5% 相電流（ A） 保持扭矩（ Nm） 阻尼扭矩（ Nm） 相電阻（Ω） 177。而且它可開環(huán)位置控制，輸入一個脈沖信號就得到一個規(guī)定的位置增量，這樣的所謂增量位置控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的直流伺服系統(tǒng)相比，其成本明顯降低，幾乎不必進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整。 S7200 CPU模塊包括一個中央處理器單元（ CPU）、電源以及數(shù)字量 I/O點(diǎn)，這些都被集成在一個緊湊、獨(dú)立的設(shè)備中。 PLC 的選型及參數(shù) 我選取 PLC的是 ： S7200系列是一類可編程邏輯控制器（ Micro PLC）。 主要由 S7200PLC 來進(jìn)行控制，通過步進(jìn)電機(jī)，直流減速電機(jī)，電磁閥來控制搬運(yùn)機(jī)械手的運(yùn)動。 9) 上升到位后，夾手回轉(zhuǎn)、底盤回轉(zhuǎn)。 5) 夾緊到位后，手臂開始豎直上升。 工作過程的描述： 1) 按下起動按鈕系統(tǒng)開始運(yùn)行。 機(jī)械手結(jié)構(gòu)如下圖 21所示，有氣控機(jī)械手、 XY軸絲杠組、底盤機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)夾手等組成。目前機(jī)械手的 控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位 (或機(jī)械擋塊定位 )系統(tǒng)組成。 在一些簡單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。用立即 I/O 指令讀輸入點(diǎn)的值時，相 應(yīng)的輸入過程映像寄存器的值未被更新。 (5) 輸出刷新階段 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 5 在輸出刷新階段， CPU 按照 I/O 映像區(qū)內(nèi)對應(yīng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)刷新所有的數(shù)據(jù)鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動響應(yīng)的外設(shè)?；蛘叽_定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。在這兩個階段中，即使輸入數(shù)據(jù)和狀態(tài)發(fā)生變化 I/O 映像區(qū)的相應(yīng)單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)也不會改變。為了使 PLC 的輸出及時地響應(yīng)各種輸入信號，初始化后 PLC 要反復(fù)不停地分階段處理各種不同任務(wù)，這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。 PLC 的工作原理 可編程序控制器有兩種基本的工作狀態(tài)，即運(yùn)行（ RUN）狀態(tài)與停止（ STOP）狀沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 4 態(tài)。 PLC 的配線比繼電器控制系統(tǒng)的配線少得多，可以節(jié)省大量的配線和附件。 PLC 有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和小型交流接觸器。與相同功能的繼電器控制系統(tǒng)相比，具有很高的性能價格比。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算 ,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入、輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。為適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，美國通用汽車公司（ GM）對控制系統(tǒng)提出要 求為：（ 1）能替代各種繼電器、定時器、接觸器及其主令電器等按一定的邏輯關(guān)系用導(dǎo)線連接起來的控制系統(tǒng)，既傳統(tǒng)的繼電－接觸器控制，它簡單易懂，價格低廉， 能夠滿足生產(chǎn)工藝改動頻繁的需要；（ 2）編程簡單；（ 3）模塊式結(jié)構(gòu)；輸入、輸出 電壓是交流 115V（美國標(biāo)準(zhǔn)），輸出能直接驅(qū)動繼電器和電磁閥；（ 4）抗電磁干擾強(qiáng)；（ 5）具有數(shù)據(jù)通信功能。三是專用機(jī)械手，通常依附于自動生產(chǎn)線上，用于機(jī)床的上下料和裝卸工件。它是不屬于其他主機(jī)的獨(dú)立裝置，可以根據(jù)任務(wù)需要編制獨(dú)立程序完成各項(xiàng)規(guī)定操作。結(jié)構(gòu)是：主機(jī)安裝一個回轉(zhuǎn)長臂，長臂頂端有電磁抓放機(jī)構(gòu)。機(jī)械手是在早期出現(xiàn)的古代機(jī)器人基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，機(jī)械手研究始于 20 世紀(jì)中期，隨著計算機(jī)和自動化技術(shù)的發(fā)展，特別是 1946 年第一臺數(shù)字電子計算機(jī)問世以來，計算機(jī)取得了驚人的進(jìn)步，向高速度、大容量、低價格的方向發(fā)展。機(jī)械手能代替人類完成危險、重復(fù)枯燥的工作，減輕人類勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)力。 步進(jìn)電機(jī) 。其中如何用 PLC 準(zhǔn)確的控制步進(jìn)電機(jī)的位置與速度將成為本次設(shè)計的難點(diǎn) 。 機(jī)械工業(yè)的發(fā)展中，機(jī)械手已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各種自動化生產(chǎn)線上。 分類號： TP29 編號： BY15 5152 11/12/2 140801 XXXX 大學(xué) 本科畢業(yè)論文 題 目： 四軸聯(lián)動簡易機(jī)械手 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 院 系： xxxx 學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級 ： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 論文提交日期： 2021 年 6 月 21 日 論文答辯日期： 2021 年 6 月 26 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 電氣工程及其 自動化 專業(yè) 0801 班 學(xué)生： 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 四軸聯(lián)動簡易機(jī)械手 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容： 熟悉工藝流程，利用 S7200 系列 PLC 完成四軸 聯(lián)動簡易機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計，并進(jìn)行相應(yīng)電氣系統(tǒng)設(shè)計，繪制系統(tǒng)接線圖，編程，調(diào)試等。尤其是近幾年來， PLC 的成本下降，功能又不斷增強(qiáng)，在國內(nèi)外已被廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，已經(jīng)與工業(yè)生產(chǎn)完美的結(jié)合在一起。該系統(tǒng)利用步進(jìn)電動機(jī)單位脈沖所具有的步進(jìn)距離不變的特點(diǎn)，對其采用開環(huán)點(diǎn)位控制，將整個運(yùn)動視為折線運(yùn)動，每一個動作可視為運(yùn)動程序相同、特征參數(shù)各異的點(diǎn)位相對運(yùn)動。 PLC。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電子計算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和 自動化的有機(jī)結(jié)合。 機(jī)械手的發(fā)展 機(jī) 械手控制系統(tǒng)是伴隨著機(jī)械手的發(fā)展而進(jìn)步的。第一臺機(jī)械手是在 1958 年美國聯(lián)合控制公司研究制作出來的。 機(jī)械手一般為三類：一是不需要人工控制的通用型機(jī)械手。先是通過操作完成特定工序，后來逐步發(fā)展到無線遙控操作。 PLC 的發(fā)展概況 PLC 是在激烈的市場競爭中產(chǎn)生的， 20 世紀(jì) 60年代末，美國汽車制