【正文】 o the specialpurpose manipulator and the generalpurpose manipulator two kinds according to the applicable scope。 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)主要由手指，手腕，小臂和大臂等幾部分組成。 PLC 控制系統(tǒng)采用三菱 F1 系列超小型 PLC 對(duì)機(jī)械手進(jìn)行動(dòng)作控制。由于到 90 年代，個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來，也簡(jiǎn)稱為 PC；加之可編程序的概念所涵蓋的范圍太大，所以美國(guó) AB 公司首次將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器（ PLC， Programmable Logic Controller），為了方便，仍簡(jiǎn)稱 PLC 為可編程序控制器。 在八十年代至九十年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為30~40%。作為原理、技術(shù)和工藝均無尖端技術(shù)難度的產(chǎn)品，只要努力，是能形成制造產(chǎn)業(yè)的。 機(jī)械手畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 7 頁 共 36 頁 PLC 控制器本身的硬件采用積木式結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品結(jié)構(gòu)大同小異。另外在輸入、輸出的相關(guān)元件、強(qiáng)干擾場(chǎng)合的輸入、輸出電隔離、地隔離等方面也會(huì)更加完善。 由于各 PLC 廠家產(chǎn)品在指令系統(tǒng)上的差異及編程方法上用戶要求不同，近年來 IEC 制訂了基于 Windows 的編程語言標(biāo)準(zhǔn) IEC611313（注： 1993 年 IEC 頒布可編程序控制器的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IEC1131），它規(guī)定了指令表（ IL）、梯形圖（ LD）、順序功能圖（ SFC）、功能塊圖（ FBD）、結(jié)構(gòu)化文本（ ST）五種編程語言。 一個(gè)或若干 PLC 與 PC 機(jī)聯(lián)出系統(tǒng)， PC 機(jī)起到原編程器及人機(jī)界面操作站的作用，這 20 世紀(jì) 90 年代的新潮流，這樣為系統(tǒng)集成帶來了商機(jī)，同時(shí)編程軟件和人機(jī)界面軟件（監(jiān)控軟件或稱組態(tài)軟件）及軟件接口（或稱驅(qū)動(dòng)軟件）也得機(jī)械手畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 8 頁 共 36 頁 到了發(fā)展。 CPU 的構(gòu)成 CPU 是 PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套 PLC 至少有一個(gè) CPU，它按PLC 的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和 PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等。 CPU 速度和內(nèi)存容量是 PLC 的重要參數(shù)，它們決定著 PLC 的工作速度， IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。 I/O 分為開關(guān)量輸入（ DI），開關(guān)量輸出（ DO），模擬量輸入（ AI），模擬量輸出（ AO）等模塊。 機(jī)械手畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 9 頁 共 36 頁 除了上述通用 IO 外，還有特殊 IO 模塊，如熱電阻、熱電偶 、脈沖等模塊。電源輸入類型有：交流電源（ 220VAC 或 110VAC），直流電源（常用的為 24VAC）。 人機(jī)界面：最簡(jiǎn)單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。 PLC 的通信，還未實(shí)現(xiàn)互操作性， IEC 規(guī)定了多種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)， PLC 各廠家均有采用。 液壓操作力最大。在方位、肩部和肘部上的軸直接控制位置，利用主臂控制速度。在設(shè)計(jì)上考慮維修的簡(jiǎn)單性。對(duì)于動(dòng)力反饋，操作者有機(jī)會(huì)感覺在方位、肩部和肘部的軸的負(fù)載改變的不同情況 (慣性和加速度 )。上臂的運(yùn)動(dòng)是通過液壓缸直接控制，下臂的運(yùn)動(dòng)是由液壓缸通過一個(gè)可以圍繞肩軸旋轉(zhuǎn)并且通過一個(gè)傳送橫梁來控制。 控制和伺服系統(tǒng) 操縱臂包含通過三個(gè)控制電路操控動(dòng)力臂所有元件。它使操作者必須使用兩公斤的力才能將工具額定的負(fù)載舉起，可以讓操作者有機(jī)會(huì)感覺在方位、肩部和肘部的軸的負(fù)載改變的不同情況（慣性和加速度），通過操作力的改變，操作者可以正確的確定使用的力和搬運(yùn)的路徑，目的是為了獲得一個(gè)快速和最佳的工作周期。其中，上升/下降和左移 /右移分別由雙線圈兩位電磁閥控制。機(jī)械的放松 /加緊由一個(gè)單線圈兩位置電磁閥機(jī)械手畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 13 頁 共 36 頁 （稱為加緊電磁閥）控制。也就是說，若上一次搬運(yùn)到右工作臺(tái)上的工件尚未搬走時(shí)，機(jī)械手應(yīng)自動(dòng)停止下降。夾緊后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升。下降到底時(shí)，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，下降停止；同時(shí)夾緊電磁閥斷電，機(jī)械手放松。至此，機(jī)械手經(jīng)過八步動(dòng)作完成一個(gè)周期。例如，當(dāng)選擇上 /下運(yùn)動(dòng)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械上升；按下停止按鈕，機(jī)械手下降。在工作中若按一下停止按鈕，則機(jī)械手停止重新起動(dòng)時(shí)，需要手動(dòng)操作方式將機(jī)械手移回原點(diǎn)，然后按一下起動(dòng)按鈕，機(jī)械手又重新開始單周期操作。 在工作中若按一下復(fù)位按鈕，則機(jī)械手將繼續(xù)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后，回到原點(diǎn)自動(dòng)停止。 起動(dòng)、停止及復(fù)位按鈕。 無工件檢測(cè)元件：右工作臺(tái)上無工件用光電開關(guān)來檢測(cè)。 機(jī)械手畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 16 頁 共 36 頁 圖 33 操作屏布置 為了對(duì)機(jī)械手處于原點(diǎn)進(jìn)行指示，還可以配置一個(gè)原點(diǎn)的指示燈。 機(jī)械手畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 17 頁 共 36 頁 圖 34 I/O 連接圖 機(jī)械手畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 18 頁 共 36 頁 PLC 的選擇 該機(jī)械手的控制為純開關(guān)量控制，且所要的 I/O 點(diǎn)數(shù) 不多，因此選擇一般小型抵擋機(jī)即可。 2） GEI/J（ SR10）其主機(jī) I/O 點(diǎn)數(shù)為 15/9。 故選擇 F140M 機(jī)型。 機(jī)械手畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 19 頁 共 36 頁 圖 35 總結(jié)構(gòu)程序框圖 在該結(jié)構(gòu)框圖中，當(dāng)操作方式選擇開關(guān)置于“手動(dòng)”時(shí)，輸入點(diǎn) X407 接通，其輸入繼電器常閉接點(diǎn)斷開，執(zhí)行手動(dòng)操作程序。如果操作選擇開關(guān)置于“單周期”或運(yùn)行過程中按下復(fù)位按鈕時(shí)，則輔助繼電器 N200 復(fù)位，程序執(zhí)行完一個(gè)周期（即機(jī)械手回到原點(diǎn)）時(shí)自動(dòng)停止。手動(dòng)操作控制很簡(jiǎn)單，可以很方便地按一般繼電器控制線路來設(shè)計(jì) ，其梯形圖如圖 36 所示。 當(dāng)運(yùn)動(dòng)選擇開關(guān)置于“夾 /松”時(shí)，按起動(dòng)按鈕時(shí)夾緊，按停止按鈕時(shí)放松。 F140M 具有位移寄存器和步進(jìn)指令的功能，本設(shè)計(jì)用位移寄存器編程。 機(jī)械手的動(dòng)作從按下起動(dòng)按鈕開始，執(zhí)行第一程序，產(chǎn)生下降輸出，機(jī)械手下降。當(dāng)機(jī)械手上升到頂碰到上限位開關(guān)時(shí)，輸入點(diǎn) X402 接通，轉(zhuǎn)入第四程序，產(chǎn)生右移輸出，機(jī)械手右移。這時(shí)，如果是單周期操作，則輔助繼電器 M200 斷開，機(jī)械手停止在原位，不在循環(huán)執(zhí)行程序。 當(dāng)機(jī)械手處于原點(diǎn)時(shí)，壓下上限位開關(guān)和左限位開關(guān)，輸入點(diǎn) X402 和X404 接通， Y435 接通，原點(diǎn)指示燈亮。同時(shí)， M101 的常閉接點(diǎn)將移位寄存器數(shù)據(jù)輸入端斷開，使 M100 置“ 0”。 ④ 上升到頂碰到上限位開關(guān)時(shí)，輸入繼電器 X402 接通， Y432 斷開，上升停止，同時(shí)產(chǎn)生移位信號(hào)，將 M103 置“ 1”， M102 置“ 0”， M103 的常開接點(diǎn)將 Y433 接通，右移電磁閥得電，機(jī)械手右移。同時(shí)， M104 的常閉接點(diǎn)將移位寄存器數(shù)據(jù)輸入端斷開。同時(shí)， M105 的常閉接點(diǎn)將移位寄存器數(shù)據(jù)輸入端斷開。 ⑧ 上升到頂碰到上限位開關(guān)時(shí)，輸入繼電器 X402 接通， Y432 斷開，上升停止，同時(shí)產(chǎn)生移位信號(hào)，將 M107 置“ 1”， M106 置“ 0”。 如果是單周期操作，則 M200 斷開，移位寄存器不復(fù)位， M110 仍保持“ 1”態(tài)，、其常閉接點(diǎn)將移位寄存 器數(shù)據(jù)輸入端斷開， M100 不能置“ 1”，因此不再循環(huán)動(dòng)作。重新起動(dòng)時(shí)，必須用手動(dòng)操作將機(jī)械手移回原點(diǎn)，然后才能重新起動(dòng)自動(dòng)操作。這樣，只有按下起動(dòng)按鈕， X400 接通時(shí)，才能將移位信號(hào)送入移位輸入端，移位寄存器才能移位。 The average repair of a defect in a very short time, a few hours that a few minutes could. Why the use of PLC have been conducted survey. In response, most users of the PLC as a reliable work of the main reasons for its choice, namely to secure the PLC, 機(jī)械手畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 32 頁 共 36 頁 as its preferred target. Economical : the use of high technology will bring huge economic benefits and social benefits, it is the embodiment of science and technology are the primary productive forces, but also hightech vitality lie. PLC is the case. Although the use of PLC for the first time to greater investment, but a prehensive and longterm perspective, the use of PLC or economic. This is because : use PLC investment is great, but its small size, its small space, support facilities less input。 Can be used again and bring added value, etc., available to a greater return. Therefore, in most cases, its effectiveness is impressive. The programmable foreword controller took one general industrycontroller, it is suitable for all industries domain Current domesticand foreign already was widespread successfully applies theprogrammable controller the machinery, the petroleum, the chemicalindustry, the spinning and weaving, the transportation, the electricpower, the military and so on each domain. And obtained has beenpossible the light technology economic efficiency, moreover it alsorepresents now the electrical control technology world advanced level,it with the numerical control technology, the CAD/CAM technology, theindustry robot technology juxtaposed for the industrial automationtechnology four big props. 機(jī)械手畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 33 頁 共 36 頁 可編程控制器技術(shù) 可編程控制器，英文稱 Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱 PLC。其信息靠光耦器件或電磁器件傳遞。 在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造工藝上，為使 PLC 能安全可靠地工作，也采取了很多措施，可確保 PLC 耐振動(dòng)、耐沖擊。 還有更進(jìn)一步冗余的，采用三取一的設(shè)計(jì)， CPU、 I/O 模塊、電源模塊都冗余或其中的部分冗余。 在軟件方面： PLC 的工作方式為掃描加中斷，這既可保證它 能有序地工作，避免繼電控制系統(tǒng)常出現(xiàn)的 冒險(xiǎn)競(jìng)爭(zhēng) ，其控制結(jié)果總是確定的；而且又能應(yīng)急處理急于處理的控制，保證了 PLC 對(duì)應(yīng)急情況的及時(shí)響應(yīng)，使 PLC 能可靠地工作 為監(jiān)控 PLC 運(yùn)行程序是否正常， PLC 系統(tǒng)都設(shè)置了 看門狗 （ Watching dog）監(jiān)控程序。嚴(yán)重超時(shí)，還可使 PLC 停止工作。 正是 PLC 在軟、硬件諸方面有強(qiáng)有力的可靠性措施，才確保了 PLC 具有可靠工作的特點(diǎn)。 經(jīng)濟(jì)合算：高新技術(shù)的使用必將帶來巨大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益，這是科技是 第一生產(chǎn)力的體現(xiàn)，也是高新技術(shù)生命力之所在。所以，在多數(shù)情況下，它的效益是可觀的。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我們對(duì)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)有了完整的了解，較系統(tǒng)的理解和掌握，系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)過程也是對(duì)學(xué)習(xí)的總結(jié)過程，更是進(jìn)一步學(xué)習(xí)和探索的過程。要邊學(xué)習(xí)，邊實(shí)踐，遇到新的問題就要不段的探索和努力即可獲得問題