【正文】 （ 010V,05V,1010V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。同時(shí)，有的還為輸入電路提供 24V的工作電源。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。此外， PLC 帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。 ，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。 、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線(xiàn)邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線(xiàn)，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短， 同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 輸入輸出設(shè)備：用于永久性地存 儲(chǔ)用戶(hù)數(shù)據(jù)，如 EPROM、 EEPROM 寫(xiě)入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。反之若上圖為常閉接點(diǎn)時(shí)，恰好相反。 常閉線(xiàn)圈函數(shù) 常開(kāi)保持磁線(xiàn)圈 函數(shù) Max 20 clock Min 13 clock 38 60 保常閉持磁線(xiàn)圈函數(shù) Max 16 clock Min 15 clock 40 62 ? 常開(kāi)線(xiàn)圈函數(shù) (Normal Open Coil ): 圖 11 常開(kāi)線(xiàn)圈函數(shù)時(shí)序圖 當(dāng)元素 A 為 ON時(shí)，則常開(kāi)線(xiàn)圈函數(shù)將是 ON(高電位 )，當(dāng)元素 A 為 OFF 時(shí)，則常開(kāi)線(xiàn)圈函數(shù)將是 OFF(低電位 ) ex. 常開(kāi)線(xiàn)圈函數(shù)應(yīng)用例 如上圖，當(dāng)常開(kāi)接點(diǎn)在輸出之前時(shí)，常開(kāi)線(xiàn)圈函數(shù)為 OFF 的狀態(tài)；若將常開(kāi)接點(diǎn)轉(zhuǎn)為 ON的狀態(tài)時(shí)，則產(chǎn)生輸出，常開(kāi)線(xiàn)圈函數(shù)將是 ON(高電位 )。 ? 常閉保持線(xiàn)圈函數(shù) (Unlatch Coil): 圖 14 常閉保磁線(xiàn)圈函數(shù)時(shí)序圖 當(dāng)元素 A 經(jīng)一次 OFFON的脈波時(shí)，常閉保磁線(xiàn)圈函數(shù)將 ON(高電位 )變?yōu)?OFF(低電位 )的狀態(tài)。根據(jù) PLC 的應(yīng)用方式不同可以做大致分類(lèi)： 順序控制 可程控之研發(fā)主要功能為利用軟件來(lái)代替硬件繼電器之順序控制，因此主要 PLC 應(yīng)用大多屬此一類(lèi)。/176。驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)，保證了驅(qū)動(dòng)器可適應(yīng)較寬的電壓范圍，用戶(hù)可根據(jù)各自情況在 10～ 40VDC之間選擇。 2. 伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器 機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作采用松下伺服電機(jī) A 系列小慣量 MSMA5AZA1G，其額定輸出 50W、100/200V 共用，旋轉(zhuǎn)編碼器規(guī)格為增量式 （脈沖數(shù) 2500p/r、分辨率 10000p/r、引出線(xiàn) 11線(xiàn)）；有油封，無(wú)制動(dòng)器，軸采用鍵槽連接。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器為 A 系列 MSDA5A3A1A，適用于小慣量電動(dòng)機(jī)。 4. 旋轉(zhuǎn)編碼器 在可回旋 360176。CPM2A 的 CPU 單元又是一個(gè)獨(dú)立單元，能處理廣泛的機(jī)械控制應(yīng)用問(wèn)題，所以它是在設(shè)備內(nèi)用作內(nèi)裝控制單元的理想產(chǎn)品。為了滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，通常首先以殼體外表面為工藝基準(zhǔn)，加工殼體端面和定位止口，然后再以止口、端面及外殼凸臺(tái)為定位基準(zhǔn)，加 工在殼體圓周上呈幅射狀分布的 5 個(gè)徑向階梯孔。整機(jī)由框架、動(dòng)力頭、機(jī)械手、夾具、排屑機(jī)構(gòu)，液壓驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)等七部分組成，整機(jī)呈口字型框架結(jié)構(gòu)，框架上面的導(dǎo)軌上吊裝著 13 個(gè)機(jī)械手，下面的工作臺(tái)面上設(shè)有 13 個(gè)輔助定位夾具，其中第 8 和 10 號(hào) 4 個(gè)夾具的轉(zhuǎn)位動(dòng)作由轉(zhuǎn)位液壓缸和齒條、齒輪組成的傳動(dòng)副完成。 機(jī)械手 及傳送帶 C 順序動(dòng)作的要求是： 1) 按下起動(dòng)按鈕 SB1 時(shí) 機(jī)械手系統(tǒng)工作。由時(shí)序圖可作出圖 3 所示的機(jī)械手動(dòng)作流程圖。夾緊缸的下端蓋的止口端面和外徑分別作為工件加工時(shí)的第一和第二基準(zhǔn)， 13 個(gè)機(jī)械手同時(shí)完成工件的自定位，夾緊，一起搬運(yùn)工件進(jìn)行工序間轉(zhuǎn)換，生產(chǎn)率大為提高。 遵循基準(zhǔn)重合原則，加工中以?shī)A緊缸下端蓋上的止口端面和外徑作為第一和第二基準(zhǔn)面分別清除工件的三個(gè)自由度和兩個(gè)自由度，由殼體外 端面凸臺(tái)在夾具中清除第六個(gè)自由度。影響機(jī)械手抓取精度的因素很多，例如：框架上導(dǎo)軌面對(duì)框架下部工作臺(tái)面的平行度 T1，夾具中定位元件中心線(xiàn)對(duì)工作臺(tái)面的垂直度 T2，機(jī)械手的手部中心線(xiàn)對(duì)導(dǎo)軌安裝 面的垂直度 T3，機(jī)械手的手部中心線(xiàn)和夾具定位元件 (略去工件中心線(xiàn)與定位元件中心線(xiàn)之間的同軸度誤差 )中心線(xiàn)的同軸度即抓手的抓取精度為封閉環(huán) T∑， 設(shè)計(jì)中我們?nèi)∽ナ肿ト【?T∑ = mm，則分配給各組成環(huán)的公差為： T1=， T2=， T3=，同時(shí)取夾緊缸下端止口定位端面與止口外徑的垂直度為 ，取止口定位外徑與工件止口內(nèi)徑的配合44A11／ g8，即：孔的尺寸為 44A11(++)，外徑即相當(dāng)于軸的尺寸為 44g8(0.）則可以計(jì)算出最大配合間隙為 ，最小配合間隙為 ，均能滿(mǎn)足抓取精度要求。 mm，另外橫移液壓缸端部由于采用緩沖裝置，使機(jī)械手運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性也得到了可靠的保證。 在多工步 搬運(yùn)機(jī)械手的控制系統(tǒng)中，我們采用了 PLC 技術(shù)，選用霍爾傳感器作為主令檢測(cè)信號(hào)，使用日本立石公司生產(chǎn)的 C40P 作為控制器主體。輔助繼電器同時(shí)又是執(zhí)行元件的輸入變量。氣動(dòng)機(jī)械手的升降和左右移行作分別由兩個(gè)具有雙線(xiàn)圈的兩位電磁閥驅(qū)動(dòng)氣缸來(lái)完成，其中上升與下降對(duì)應(yīng)電磁閥的線(xiàn)圈分別為 YV1 與 YV2，左行、右行對(duì)應(yīng)電磁閥 的線(xiàn)圈分別為 YV3 與 YV4。機(jī)械手在最上面、最左邊且除松開(kāi)的電磁線(xiàn)圈 (YV5)通電外其它線(xiàn)圈全部斷電的狀態(tài)為機(jī)械手的原位。為了保證在緊急情況下（包括 PLC 發(fā)生故障時(shí)），能可靠地切斷 PLC 的負(fù)載電源，設(shè)置了交流接觸器 KM。假設(shè)選擇“手動(dòng)”方式，則 X0 為 ON、 X1 為 OFF，此時(shí) PLC 執(zhí)行完公用程序后，將跳過(guò)自動(dòng)程序到 P0 處，由于X0 常閉觸點(diǎn)為斷開(kāi)，故執(zhí)行“手動(dòng)程序”，執(zhí)行到 P1 處，由于 X1 常閉觸點(diǎn)為閉合，所以又跳過(guò)回原位程序到 P2處；假設(shè)選擇分“回原位”方式，則 X0 為 OFF、 X1 為 ON，跳過(guò)自動(dòng)程序和手動(dòng)程序執(zhí)行回原位程序；假設(shè)選擇“單步”或“單周期”或“連續(xù)”方式，則X0、 X1 均為 OFF，此時(shí)執(zhí)行完自動(dòng)程序后，跳過(guò)手動(dòng)程序和回原位程序 PLC 選型及其 I/O 點(diǎn)編號(hào)分配 PLC 的選型 由于機(jī)械手系統(tǒng)的輸入 /輸出接點(diǎn)少，要求電氣控制部分體積小，成本低，并能夠用計(jì)算機(jī)對(duì) PLC 進(jìn)行監(jiān)控和管理，故選用日本 OMRON（立石）公司生產(chǎn)的多功能小型 C20P 主機(jī)。 機(jī)械手控制 I/O 分配表 根據(jù)圖 3 流程圖和表 1 的 I/O 分配表，可以編制出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖 4 所示。 軟件流程圖 流程圖是 PLC 程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 各部分程序的設(shè)計(jì) （ 1）公用程序 公用程序 公用程序如上圖所示，左限位開(kāi)關(guān) X1上限位開(kāi)關(guān) X10 的常開(kāi)觸點(diǎn)和表示機(jī)械手松開(kāi)的Y4 的常開(kāi)觸點(diǎn)的串聯(lián)電路接通時(shí)，輔助繼電器 M0 變?yōu)?ON，表示機(jī)械手在原位。為了保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，在手動(dòng)程序中設(shè)置了一些必要的聯(lián)鎖，例如上升與下降之間、左行與右行之間的互鎖；上升、下降、左行、右行的限位；上限位開(kāi)關(guān) X10 的常開(kāi)觸點(diǎn)與控制左、右行的 .Y2 和 Y3 的線(xiàn)圈串聯(lián)，使得機(jī)械手升到最高位置才能左右移動(dòng)，以防止機(jī)械手在較低位置運(yùn)行時(shí)與別的物體碰撞。在初始步時(shí)按下起動(dòng)按鈕 X5，在 M11 的電路中， M1O、 X M2 的常開(kāi)觸點(diǎn)和 X12 的常閉觸點(diǎn)均接通，使 M11 為 ON，系統(tǒng)進(jìn)入下降步， Y1 為 ON，機(jī)械手下降 ；機(jī)械手碰到下限位開(kāi)關(guān) X11 時(shí)， M12 變?yōu)?ON，轉(zhuǎn)換到夾緊步， Y4 被復(fù)位，工件被夾緊；同時(shí) TO得電， 2s 以后 TO 的定時(shí)時(shí)間到，其常開(kāi)觸點(diǎn)接通，使系統(tǒng)進(jìn)入上升步。當(dāng)手臂上升到位時(shí)，上升限位開(kāi)關(guān)使輸入點(diǎn) 0005 閉合，保持繼電器 HR001 接通， HR000 復(fù)位，輸出點(diǎn) 0501 使左轉(zhuǎn)電磁閥得電，手臂左轉(zhuǎn)。 停止時(shí)，按下停止按鈕 SB2， 0001 斷開(kāi)，輔助繼電器 1000 為 OFF，互鎖指令斷開(kāi)，全部輸出被禁止，但各保持繼電器的狀態(tài)是斷電保護(hù)的，機(jī)械手停在現(xiàn)行的工步上。 通過(guò)這次設(shè)計(jì)，使我了解到 機(jī)械手 在 工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域中 作為 一種控制對(duì)象經(jīng)常遇到。 參考文獻(xiàn) 胡學(xué)林 可編程控制器應(yīng)用技術(shù)。電氣應(yīng)用實(shí)訓(xùn)．成都：西南交通大學(xué)出版社， 200