【正文】 o the specialpurpose manipulator and the generalpurpose manipulator two kinds according to the applicable scope。 機械手的結(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 對機械手進行動作控制。由于到 90 年代，個人計算機發(fā)展起來，也簡稱為 PC；加之可編程序的概念所涵蓋的范圍太大，所以美國 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)展最快的時期，年增長率一直保持為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。 機械手畢業(yè)設(shè)計論文 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、強干擾場合的輸入、輸出電隔離、地隔離等方面也會更加完善。 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。 一個或若干 PLC 與 PC 機聯(lián)出系統(tǒng)， PC 機起到原編程器及人機界面操作站的作用，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，同時編程軟件和人機界面軟件（監(jiān)控軟件或稱組態(tài)軟件）及軟件接口（或稱驅(qū)動軟件）也得機械手畢業(yè)設(shè)計論文 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 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，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。 機械手畢業(yè)設(shè)計論文 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）。 人機界面：最簡單的人機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，由計算機（運行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機界面非常普及。 PLC 的通信，還未實現(xiàn)互操作性， IEC 規(guī)定了多種現(xiàn)場總線標(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)計上考慮維修的簡單性。對于動力反饋，操作者有機會感覺在方位、肩部和肘部的軸的負載改變的不同情況 (慣性和加速度 )。上臂的運動是通過液壓缸直接控制，下臂的運動是由液壓缸通過一個可以圍繞肩軸旋轉(zhuǎn)并且通過一個傳送橫梁來控制。 控制和伺服系統(tǒng) 操縱臂包含通過三個控制電路操控動力臂所有元件。它使操作者必須使用兩公斤的力才能將工具額定的負載舉起，可以讓操作者有機會感覺在方位、肩部和肘部的軸的負載改變的不同情況（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的路徑，目的是為了獲得一個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。機械的放松 /加緊由一個單線圈兩位置電磁閥機械手畢業(yè)設(shè)計論文 第 13 頁 共 36 頁 （稱為加緊電磁閥）控制。也就是說，若上一次搬運到右工作臺上的工件尚未搬走時，機械手應(yīng)自動停止下降。夾緊后，上升電磁閥通電，機械手上升。下降到底時，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，下降停止；同時夾緊電磁閥斷電，機械手放松。至此，機械手經(jīng)過八步動作完成一個周期。例如，當(dāng)選擇上 /下運動時，按下啟動按鈕，機械上升；按下停止按鈕，機械手下降。在工作中若按一下停止按鈕，則機械手停止重新起動時，需要手動操作方式將機械手移回原點，然后按一下起動按鈕，機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，則機械手將繼續(xù)完成一個周期的動作后，回到原點自動停止。 起動、停止及復(fù)位按鈕。 無工件檢測元件：右工作臺上無工件用光電開關(guān)來檢測。 機械手畢業(yè)設(shè)計論文 第 16 頁 共 36 頁 圖 33 操作屏布置 為了對機械手處于原點進行指示，還可以配置一個原點的指示燈。 機械手畢業(yè)設(shè)計論文 第 17 頁 共 36 頁 圖 34 I/O 連接圖 機械手畢業(yè)設(shè)計論文 第 18 頁 共 36 頁 PLC 的選擇 該機械手的控制為純開關(guān)量控制，且所要的 I/O 點數(shù) 不多，因此選擇一般小型抵擋機即可。 2） GEI/J（ SR10）其主機 I/O 點數(shù)為 15/9。 故選擇 F140M 機型。 機械手畢業(yè)設(shè)計論文 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”時，輸入點 X407 接通，其輸入繼電器常閉接點斷開，執(zhí)行手動操作程序。如果操作選擇開關(guān)置于“單周期”或運行過程中按下復(fù)位按鈕時，則輔助繼電器 N200 復(fù)位，程序執(zhí)行完一個周期（即機械手回到原點）時自動停止。手動操作控制很簡單，可以很方便地按一般繼電器控制線路來設(shè)計 ，其梯形圖如圖 36 所示。 當(dāng)運動選擇開關(guān)置于“夾 /松”時，按起動按鈕時夾緊，按停止按鈕時放松。 F140M 具有位移寄存器和步進指令的功能，本設(shè)計用位移寄存器編程。 機械手的動作從按下起動按鈕開始，執(zhí)行第一程序，產(chǎn)生下降輸出，機械手下降。當(dāng)機械手上升到頂碰到上限位開關(guān)時，輸入點 X402 接通，轉(zhuǎn)入第四程序，產(chǎn)生右移輸出，機械手右移。這時，如果是單周期操作，則輔助繼電器 M200 斷開，機械手停止在原位，不在循環(huán)執(zhí)行程序。 當(dāng)機械手處于原點時，壓下上限位開關(guān)和左限位開關(guān)，輸入點 X402 和X404 接通， Y435 接通，原點指示燈亮。同時， M101 的常閉接點將移位寄存器數(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，輸入繼電器 X402 接通， Y432 斷開，上升停止，同時產(chǎn)生移位信號，將 M103 置“ 1”， M102 置“ 0”， M103 的常開接點將 Y433 接通，右移電磁閥得電，機械手右移。同時， M104 的常閉接點將移位寄存器數(shù)據(jù)輸入端斷開。同時， M105 的常閉接點將移位寄存器數(shù)據(jù)輸入端斷開。 ⑧ 上升到頂碰到上限位開關(guān)時，輸入繼電器 X402 接通， Y432 斷開，上升停止，同時產(chǎn)生移位信號，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)動作。重新起動時，必須用手動操作將機械手移回原點，然后才能重新起動自動操作。這樣，只有按下起動按鈕， X400 接通時，才能將移位信號送入移位輸入端，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, 機械手畢業(yè)設(shè)計論文 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. 機械手畢業(yè)設(shè)計論文 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，簡稱 PLC。其信息靠光耦器件或電磁器件傳遞。 在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造工藝上，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、耐沖擊。 還有更進一步冗余的，采用三取一的設(shè)計， 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 冒險競爭 ，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 對應(yīng)急情況的及時響應(yīng)，使 PLC 能可靠地工作 為監(jiān)控 PLC 運行程序是否正常， PLC 系統(tǒng)都設(shè)置了 看門狗 （ Watching dog）監(jiān)控程序。嚴(yán)重超時，還可使 PLC 停止工作。 正是 PLC 在軟、硬件諸方面有強有力的可靠性措施，才確保了 PLC 具有可靠工作的特點。 經(jīng)濟合算：高新技術(shù)的使用必將帶來巨大的社會效益與經(jīng)濟效益，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)計使我們對所學(xué)的專業(yè)知識有了完整的了解，較系統(tǒng)的理解和掌握，系統(tǒng)的分析與設(shè)計過程也是對學(xué)習(xí)的總結(jié)過程，更是進一步學(xué)習(xí)和探索的過程。要邊學(xué)習(xí)，邊實踐，遇到新的問題就要不段的探索和努力即可獲得問題