【正文】 程的效率和自動化程度。現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機械化、自動化已成為突出的主題。定位精度可以滿足微米級及亞微米級要求，運行速度可以達到3m/s，負載2Kg的產(chǎn)品系統(tǒng)總重已突破100Kg。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應(yīng)的變更。此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺、視覺等性能的機械手，并考慮與計算機連用，逐步成為整個機械制造系統(tǒng)中的一個基本單元[2]。而可編程程序邏輯控制器(Programmable Logic Controller, PLC)由于其具有的高可靠性、編程方便、易于使用和修改、易于擴展和維護、環(huán)境要求低、體積小巧、安裝測試方便等性能在工業(yè)控制中有著廣泛的應(yīng)用。機械手作為一種自動執(zhí)行設(shè)備，能模仿人手和手臂的某些動作功能，按固定程序抓取、搬運物件或進行裝配操作。對控制回路硬件和軟件的設(shè)計使該系統(tǒng)能實現(xiàn)機械手在兩個工作臺之間工件的搬運，包括左移、右移、上升、下降、夾緊和放松六個動作過程，并且可實現(xiàn)手動操作和自動操作的轉(zhuǎn)換。機械手可在空間抓、放、搬運物體，動作靈活多樣，廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)及其它領(lǐng)域。它是集自動控制技術(shù)、計量技術(shù)、新型傳感器技術(shù)、計算機管理技術(shù)于一體的自動控制產(chǎn)品。其次，利用PLC控制實現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)場中常見的機械手控制。工業(yè)機器人的發(fā)展和應(yīng)用，結(jié)合計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)、計算機輔助制造系統(tǒng)，引導(dǎo)工業(yè)自動化向一個新的領(lǐng)域過渡。這種控制系統(tǒng)使機械手擁有很高的效率性、精確性、實用性和低造價，并同時具有移動和操作功能。同時要提高速度，減少沖擊，正確定位，以便更好的發(fā)揮機械手的作用。國外機械數(shù)的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機械手。目前世界高端工業(yè)機械手向高精化，高速化，多軸化，輕量化的發(fā)展趨勢[17]。新世紀，生產(chǎn)水平及科學(xué)技術(shù)的不斷進步與發(fā)展帶動了整個機械工業(yè)的快速發(fā)展。同時人的勞動強度非常大，有時還會出現(xiàn)失誤及傷害。應(yīng)用機械手，有利于提高材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。同時，在一些動作簡單但又重復(fù)作業(yè)的操作中，以機械手代替人手進行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 本課題研究的主要內(nèi)容通過對本系統(tǒng)的分析研究，明確了本次設(shè)計的主要任務(wù)有以下幾點：（1）根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，完成該系統(tǒng)的機械手控制系統(tǒng)的構(gòu)建。（5）完成設(shè)計說明書。綜合考慮三種控制方式的特點，機械手控制系統(tǒng)的控制優(yōu)先選擇PLC控制[5]。其中上升/下降和左移/右移分別由雙線圈兩位電磁閥控制。機械手的夾緊/放松由一個單線圈兩位置電磁閥（稱為夾緊電磁閥）控制。圖22 機械手的動作過程機械手的動作過程如圖22所示。上升到位時，碰到上限位開關(guān)，上升電磁閥斷電，停止上升。下降到位時，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，停止下降。同時接通左移電磁閥，機械手左移。自動操作方式又分為步進、單周期和連續(xù)操作的方式[6]。當(dāng)選擇夾緊/放松運動時，分別由夾緊/放松按鈕控制。在工作過程中，如按停止按鈕，則機械手將繼續(xù)完成此周期的動作，回到原點后自動停止。圖23 控制盤面板布置圖另外，面板上還設(shè)置了電源供給按鈕、緊急停車按鈕、電源指示燈以及機械手原點指示燈。S7200系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面：極高的可靠性、極豐富的指令集、易于掌握、便捷的操作、豐富的內(nèi)置集成功能、實時特性、強勁的通訊能力以及豐富的擴展模塊。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調(diào)，電梯控制，運動系統(tǒng)。它有13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間，6個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器，2個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。通過對系統(tǒng)的分析，本課題的機械手控制共有18輸入點，6個輸出點。其I/O具體分配如表31所列[11]。結(jié)合著圖23控制盤面板布置圖和該圖一起使用，先選定工作方式即自動或手動。當(dāng)出現(xiàn)緊急狀況時，按下急停按鈕，切斷了各個動作的控制線圈回路，而此時PLC仍能正常工作，實現(xiàn)了對系統(tǒng)的可靠控制。依據(jù)計算機程序的設(shè)計思想，基本程序的機構(gòu)方式只有三種，即順序結(jié)構(gòu)、條件分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)機構(gòu)。根據(jù)第二章機械手控制系統(tǒng)的分析可知，在每一種工作方式下機械手的動作是按照原點→下降→夾緊→上升→右移→下降→放松→上升→左移→原點這一過程來完成的，系統(tǒng)通過相應(yīng)的限位開關(guān)來判斷是否完成相應(yīng)的動作，完全是按照動作先后順序來控制機械手。這樣設(shè)計系統(tǒng)能較簡便實現(xiàn)系統(tǒng)的控制要求。根據(jù)機械手順序動作的過程，設(shè)計出機械手動作的流程圖，如圖41所示。在控制工程的應(yīng)用中，良好的軟件設(shè)計更方便工程技術(shù)人員理解、掌握、調(diào)試系統(tǒng)與日常系統(tǒng)維護。手動操作的控制見(5)手動操作控制子程序的分析。例如，、使得對應(yīng)的電機推動氣缸運動，最終完成機械手的下降動作。(2) 自動方式下步進控制子程序當(dāng)選擇開關(guān)撥到步進控制位置時，進入步進控制子程序，完成機械手一步一步地動作。程序完全是按照原點→下降→夾緊→上升→右移→下降→放松→上升→左移→原點這一過程來編寫。各種動作的執(zhí)行是通過內(nèi)部繼電器在主程序中完成。當(dāng)按停止按鈕后，機械手自動完成余下的動作，在回到原點后自動停止。具體程序如圖46所示，上升、下降、右移、左移、夾緊/~，~。生產(chǎn)的關(guān)鍵信息可以通過iFIX貫穿從生產(chǎn)現(xiàn)場到企業(yè)經(jīng)理的桌面的全廠管理體系，以方便管理者做出更快速更高效的決策，從而獲得更高的經(jīng)濟效益[13]。iFIX靈活的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)意味著：iFIX不但可以滿足當(dāng)前系統(tǒng)應(yīng)用的需要，還可以在將來需要的時候隨時方便地擴展系統(tǒng)規(guī)模。iFIX提供真正的分布式、客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)提供最大的可延伸性。本系統(tǒng)的組態(tài)環(huán)境如表51所示。單擊“保存”按鈕返回，在點名單元格中就增加了新的點名。圖52 數(shù)字量輸入I/O利用同樣的方法對系統(tǒng)的各個點進行定義和連接，圖53所示的是機械手控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理器的定義和連接的結(jié)果。保存完后即動畫鏈接完成。圖56 機械手上升到位 當(dāng)機械手右移到位時，“右移到位”指示燈及“夾緊”指示燈均顯示為紅色，如圖57所示。通過這種仿真，最終得到該控制系統(tǒng)基本滿足生產(chǎn)工藝的要求。如果在該系統(tǒng)中再加入微機控制，例如在機械手各個動作過程中添加一些通訊協(xié)議，就能提高系統(tǒng)的開放性和通