【正文】 試 ........................................................................................... 21 系統(tǒng)調(diào)試 ......................................................................................................... 21 程序的運(yùn)行與調(diào)試 ......................................................................................... 21 第 7 章設(shè)計(jì)總結(jié) ........................................................................................................................ 22 附錄 1（梯形圖） .................................................................................................................... 25 附錄 2（語(yǔ)句表） .................................................................................................................... 31 附錄 3（監(jiān)測(cè)圖） .................................................................................................................... 36 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................................... 42 感謝信 ................................................................................................................................................ 43 徐州師范大學(xué)現(xiàn)代人培訓(xùn)中心 4 第 1 章引言 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化，自動(dòng)化已成為突出的主題。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，有待于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。 隨著技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械手的設(shè)計(jì)已經(jīng)實(shí)破了單一試劑、加熱及濾光片的束縛。 由此也不難看出，以前流動(dòng)分析中不適合的用戶群 ，如樣品檢測(cè)單一種類(lèi)少而樣品量多的情況，為機(jī)械手的應(yīng)用提供了可能性。且現(xiàn) 代化的注塑機(jī)常常配置有機(jī)械手，以提高生產(chǎn)效率。近 20年來(lái)，氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域迅速拓寬，尤其是在各種自動(dòng)化生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。我國(guó)的氣動(dòng)行業(yè)起步較晚，但發(fā)展較 快。而氣動(dòng)機(jī)械手作為機(jī)械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、動(dòng)作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境、容易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速、易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)、易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作等優(yōu)點(diǎn)。高頻率的點(diǎn)焊、力控的準(zhǔn)確性及完成整個(gè)工序過(guò)程的高度自動(dòng)化，堪稱(chēng)是最有代表性的氣動(dòng)機(jī)械手應(yīng)用之一。如酒、油漆灌裝氣動(dòng)機(jī)械手；自動(dòng)加蓋、安裝和擰緊氣動(dòng)機(jī)械手，牛奶盒裝箱氣動(dòng)機(jī)械手等。維護(hù)方便 。有數(shù)據(jù)通訊功能 。用戶程序存儲(chǔ)容量可擴(kuò)展到 4K 。但由于 PC容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)（ Personal Computer）混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用 PLC 作為可編程序控制器的縮寫(xiě)。 徐州師范大學(xué)現(xiàn)代人培訓(xùn)中心 8 美國(guó)電氣協(xié)會(huì)制造商協(xié)會(huì) NEMA和國(guó)際電工委員會(huì) IEC對(duì)可編程控制器分別作了定義：可編程控制器是一種專(zhuān)門(mén)用于工業(yè)環(huán)境的、以開(kāi)關(guān)量邏輯控制為主的自動(dòng)控制裝置。 (2) 編程簡(jiǎn)單，易于掌握 PLC 采用梯形圖方式編寫(xiě)程序，與繼電器控制邏輯的設(shè)計(jì)相似 ，具有直觀、簡(jiǎn)單、容易掌握等優(yōu)點(diǎn)。 （ 4） 體積小、質(zhì)量輕、功耗低 由于采用了單片機(jī)等集成芯片，體積小、質(zhì)量輕、機(jī)構(gòu)經(jīng)湊、功耗低。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。 I/O 種類(lèi)有開(kāi)關(guān)量輸入（ DI），開(kāi)關(guān)量輸出（ DO），模擬量輸入輸入模塊C P U模塊輸出模塊可編程序控制器編程裝置接觸器電磁閥指示燈電源 電源 限位開(kāi)關(guān)選擇開(kāi)關(guān)按鈕 徐州師范大學(xué)現(xiàn)代人培訓(xùn)中心 10 （ AI），模擬量輸出（ AO）等。同時(shí)，有的還為輸入電路提供 24V 的工作電源。某些 PLC也配有手持型編程器，目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來(lái)越顯著，甚至有人提出 網(wǎng)絡(luò)就是控制器 的觀點(diǎn)說(shuō)法。對(duì)于一個(gè)自動(dòng)化工程 (特別是中大規(guī)?？刂葡到y(tǒng) )來(lái)講，選擇網(wǎng)絡(luò)非常重要的。整體式的 PLC 是將電源、 CPU、存儲(chǔ)器、輸入 /輸出單元等各個(gè)功能部件集成在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，從而具有結(jié)構(gòu)經(jīng)湊、體積小、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，許多小型 PLC 多采用這種機(jī)構(gòu)。 型 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)在 256 點(diǎn)以下，存儲(chǔ)容量在 2K 步以內(nèi)，其中輸入輸出點(diǎn)數(shù)小于 64 點(diǎn)的 PLC 又稱(chēng)為超小型或微型 PLC，具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位及自診斷、監(jiān)控等基本功能。 大型 PLC 也稱(chēng)為高檔 PLC， I/O 點(diǎn)數(shù)在 2048 點(diǎn)以上，用戶程序存儲(chǔ)容量在 8K 以上，其中 I/O 點(diǎn)數(shù)大于 8192 點(diǎn)的又稱(chēng)為超大型 PLC，除具有中型機(jī)的功能外，還具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理、模擬調(diào)節(jié)、特殊功能函數(shù)運(yùn)算、監(jiān)視、記錄、打印等功能，以及強(qiáng)大的通信聯(lián)網(wǎng)、中斷控制、智能控制和遠(yuǎn)程控制等功能。在每次掃描過(guò)程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量 I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC 能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。 通信及聯(lián)網(wǎng) PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設(shè)備間的通信。這一系列產(chǎn)品可以滿足多種多樣的自動(dòng)化控制需要，下圖展示一臺(tái) S7200 Micro PLC 的 CPU22*系列 PLC 的 CPU 外型圖如圖 2，具有緊湊的設(shè)計(jì)、良好的擴(kuò)展性、低廉的價(jià)格以及強(qiáng)大的指令，使得 S7200 可以近乎完美地滿足小規(guī)模的控制要求。 2） 輸入和輸出是系統(tǒng)的控 制點(diǎn)：輸入部分從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（例如傳感器或開(kāi) 關(guān)）中采集信號(hào)，輸出部分則控制泵、電機(jī)、以及工業(yè)過(guò)程中的其他設(shè)備。 6） 通過(guò)擴(kuò)展模塊可以增加 CPU 的 I/O 點(diǎn)數(shù)（ CPU221 不可以擴(kuò)展）。 10） 通過(guò)可選的插入式電池盒可延長(zhǎng) RAM 中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間。 3. 輸入 /輸出混合模塊 EM223：共有 6 種產(chǎn)品。 6. 模擬量輸入 /輸出擴(kuò)展模塊 EM235。 第 4 章機(jī)械手的簡(jiǎn)介 機(jī)械手的定義 Mechanical hand 也被稱(chēng)為自動(dòng)手， auto hand 能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。 機(jī)械手的組成 機(jī)械手簡(jiǎn)述 :機(jī)械手的形式是多種多樣的，有的較為簡(jiǎn)單，有的較為復(fù)徐州師范大學(xué)現(xiàn)代人培訓(xùn)中心 17 雜，但基本的組成形式是相同的，一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助裝置組成。支柱用來(lái)支撐手臂，也可以根據(jù)需要做成移動(dòng)。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有 6 個(gè)自由度。 機(jī)械手控制系統(tǒng)的主要作用是控制機(jī)械手按一定的程序、方向、位置、速度進(jìn)行動(dòng)作，簡(jiǎn)單的機(jī)械手一般不設(shè)置專(zhuān)用的控制系統(tǒng)，只采用行程開(kāi)關(guān)、繼電器、控制閥及電路便可實(shí)現(xiàn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求進(jìn)行動(dòng)作．動(dòng)作復(fù)雜的機(jī)械手則要 采用可編程控制器、微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。 另外， 機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用 不僅能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力， 而且還能 改善熱、累等勞動(dòng)條件。設(shè)備裝有上、下限位和左、右限位開(kāi)關(guān)，它的工作過(guò)程如圖所示，有八個(gè)動(dòng)作且運(yùn)行方式分為單步，單周期，連續(xù)三種模式。 軟件部分的模擬調(diào)試可借助于模擬開(kāi)關(guān)和 PLC 輸出端的指示燈進(jìn)行。現(xiàn)在 PLC 的主流產(chǎn)品都可在 PC 上編程，并可在PC 上進(jìn)行模擬調(diào)試。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)連機(jī)調(diào)試信號(hào)的接入常 常會(huì)發(fā)現(xiàn)軟硬件中的問(wèn)題，有時(shí)廠家對(duì)某些控制功能進(jìn)行改造，反復(fù)調(diào)試后，控制系統(tǒng)才能交付使用。運(yùn)行程序時(shí)，要觀察是否符合預(yù)計(jì)的動(dòng)作要求，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤立即修改和調(diào)整程序，直到滿足工藝流程要求。在調(diào)試運(yùn)行中，可借助于步進(jìn)流程圖，判斷故障原因與部位，隨時(shí)查清原因，及時(shí)采取修改程序或接線等措施予以排除。經(jīng)仔細(xì)調(diào)整一切正常后，就可以啟動(dòng) PLC 進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。 第 7 章設(shè)計(jì)總結(jié) 通過(guò)這次機(jī)械手設(shè)計(jì)讓我知道了現(xiàn)代企業(yè)在完成自動(dòng)化控制中離不開(kāi) PLC的控制 ， 它可以使企業(yè)在生產(chǎn)的同時(shí)減少勞動(dòng)力和生產(chǎn)成本。重復(fù)精度是指如果動(dòng)作重復(fù)多次，機(jī)械手到達(dá)同樣位置的精確程度。氣動(dòng)機(jī)械手的重復(fù)精度將越來(lái)越高，它的應(yīng)用領(lǐng)域也將更廣闊，如核工業(yè)和軍事工業(yè)等。由于模塊化氣動(dòng)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)部件采用了特殊設(shè)計(jì)的滾珠軸承，使 它具有高剛性、高強(qiáng)度及精確的導(dǎo)向精度。隨著材料技術(shù)的進(jìn)步，新型材料（如燒結(jié)金屬石墨材料）的出現(xiàn)，構(gòu)造特殊、用自潤(rùn)滑材料制造的無(wú)潤(rùn)滑元件，不僅節(jié)省潤(rùn)滑油、不污染環(huán)境，而且系統(tǒng)簡(jiǎn)單、摩擦性能穩(wěn)定、成本低、壽命長(zhǎng)。 我國(guó)對(duì)氣動(dòng)技術(shù)和 氣動(dòng)機(jī)械手的研究與應(yīng)用都比較晚，但隨著投入力度和研發(fā)力度的加大，我國(guó)自主研制的許多氣動(dòng)機(jī)械手已經(jīng)在汽車(chē)等行業(yè)為國(guó)家的發(fā)展進(jìn)步發(fā)揮著重要作用。 （ 2） 是一個(gè)選擇邏輯，其 功能如上圖中網(wǎng)絡(luò) 1 所示，它相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān) ，控制著系統(tǒng)是進(jìn)行單周期操作還是循環(huán)操作。 在這兩個(gè)月的學(xué)習(xí)生 涯 里，得到 老師 和眾多同學(xué) 的關(guān)心支持和幫助，在此， 向你們致以衷心的感謝 ！ 以后我會(huì)更加努力去學(xué)習(xí)這門(mén)課，不 辜 負(fù)老師 的眾 望！