【正文】 另外，本文中的機械手模型控制系統(tǒng)比較簡單，還需要不斷改進和加強。 梯形圖程序 見 機械手控制程序的調(diào)試 在程序調(diào)試過程中出現(xiàn)了一系列的問題，但最終都一一解決了。用輔助繼電器代表步，僅僅使用與觸電和線圈有關的指令。該接線端可為輸入及 傳感器（如光電開關或接近開關）提供直流 24V 電源。為了提高整個系統(tǒng)的抗干擾能力，可編程序控制器供電回路一般可采用隔離變壓器、交流穩(wěn)壓器、晶體管開關電源等。 ⑷ PLC 的型號確定 根據(jù)控制系統(tǒng)實際所需端子數(shù)目，考慮 PLC 端子數(shù)目要有一定的預留量，為以后新設備的介入或設備調(diào)整留有余地，因此選用的 S7一 200型 PLC的模塊為 CPU226，其開關量輸入為 24 點，輸入形式為十 24V 直流輸入，開關量輸出 (DQ)為 16 點，輸出形式為 AC220V 繼電器輸出。 (l)輸入端口 自動控制系統(tǒng) PLC 的輸入端口包括電機啟動按鈕、電機停止按鈕、電動機的熱保護繼電器輸入，輸入形式是熱繼電器的常開觸點。 旋轉編碼 器 ： 通過測量被測物體的旋轉角度并將測量到的旋轉角度轉化為脈沖電信號輸出 。一般來說較高的額定電源電壓有利于提高電機的高速力矩，但卻會加大驅動器的損耗和溫升。 15) 橫軸收回到位后，轉盤回轉 相同的角度。 7) 上升到位后，橫軸收回。 的氣控機械手(有光電傳感器確定起始 0點 )； (2)由步進電機驅動絲杠組件使機械手沿 X、 Y軸移動 (有 x、 y軸限位開關 )； (3)由直流電動機驅動的轉盤帶動整個機械手。 (二 )控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機械手按規(guī)定的要求運動的系統(tǒng)。 手腕 : 是連接手部和手臂的部件，并可用來調(diào)整被抓取物件的方位 (即姿勢 ) 手臂 : 手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手指是與物件直接接觸的構件，常用的手指運動形式 轉型 和平移型。因此，在機械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、 噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用 .機械手的結構形式開始比較簡單，專用性較強，僅為某臺機床的上下料裝置，是附屬于該機床的專用機械手。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。當面臨人工無法實現(xiàn)的工作時，機械手成為了替代人工的替代品。這時才是 PLC 真正的輸出。輸入采樣結束后，轉入用戶程序行和輸出刷新階段。 若梯形圖中輸出繼電器線圈斷電對應的輸出映像寄存器為“ 0”狀態(tài)，在輸出處理階段后，繼電器型輸出模塊中對應的硬件繼電器的線圈斷電，其常開觸點斷開，外部負載斷電，停止工作。外接的輸入觸點電路斷開，對應的輸入映像寄存器為“ 0”狀態(tài)，梯形圖中對應的輸入繼電器的常開觸點斷開， 常閉觸點接通。可編程序控 制器檢查 CPU 模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時器復位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。各種模塊上均有運行和故障 指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。 7）大型 PLC 還可以采用由雙 CPU 構成冗余系統(tǒng)或有三 CPU 構成表決系統(tǒng) ,使可 靠性更進一步提高。它具有豐富的輸入 /輸出接口，并且具有較強的驅動能力。 PLC 的定義 PLC 問世以來，盡管時間不長，但發(fā)展迅速。 現(xiàn)代工業(yè)中，自動化在生產(chǎn)過程中已日趨突出，機械手就是在機械工業(yè)中為實現(xiàn)加工、裝配、搬運等工序的自動化而產(chǎn)生的。第三類是專用機械手，通常依附于自動生產(chǎn)線上，用于機床的上下料和裝卸工件。采用機械手已為目前研究的熱重 點。它由主機驅動來服務，工作程序固定，一半是專用的。 機械手的發(fā)展概況 機械手一般為三類：一是不需要人工控制的通用型機械手。近年來，隨著電子技術特別是電子計算機的廣泛應用，機器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術領域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門 新興技術，它更加促進了機械手的發(fā)展，使得機械手能更好地實現(xiàn) 與機械化和自動化的有機結合。 河北農(nóng)業(yè)大學 機電學院 畢業(yè)論文 題 目： 基于 PLC 的 四自由度 機械的手控制系統(tǒng) 2 基于 PLC 的 四 自由度 機械手 控制系統(tǒng) 摘要 可編程序控制器（ Programmable controller）簡稱 PLC，由于 PLC 的可靠性高、環(huán)境適應性強、靈活通用、使用方便、維護簡單，所以 PLC 的應用領域在迅速擴大。機械手能代替人類完成危險、重復枯燥的工作，減輕人類勞動強度，提高勞動生產(chǎn)力。它是不屬于其他主機的獨立裝置。 機械手首先是在美國開始研制。 目前機械手在工業(yè)上主要用于機床加工、鑄造，熱處理等方面，但是還不能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需求。這種機械手國外叫做“ Mechanical Hand” 。隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，機械手的出現(xiàn)大大減輕了人類的勞動，提高了生產(chǎn)效率。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標準化，美國 電氣制造商協(xié)會 NEMA（ National Electrical Manufactory Association）經(jīng)過四年 的調(diào)查工作，于 1984 年首先將其正式命名為 PC（ Programmable Controller），并給 PC 作了如下定義： “PC 是一個數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲存指令。但可編程控制器產(chǎn)品 并不針對某一具體工業(yè)應用，在實際應用時，其硬件需根據(jù)實際需要進行選用配置， 其軟件需根據(jù)控制要求進行設計編制。 ② 豐富的 I/O 接口模塊 PLC 針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流；開關量或模擬量；電壓或電流； 脈沖或電位； 強電或弱電等。 PLC 的工作原理 可編程序控制器有兩種基本的工作狀態(tài)，即運行（ RUN）狀態(tài)與停止（ STOP）狀態(tài)。 在通信服務階段，可編程序控制器與別的帶微處理器的智能裝置通信，響應編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入映像寄存器的狀態(tài) 也不會隨之而變，輸入信號變化了的狀態(tài)只能在下一個掃描周期的輸入處理階段被讀入。某一編程元件對應的映像寄存器為 “ 1”狀態(tài)時，稱該編程元件為 ON，映像寄存器為“ 0”狀態(tài)時，稱該編程元件為 OFF。在這兩個階段中，即使輸入數(shù)據(jù)和狀態(tài)發(fā)生變化 I/O映象區(qū)的相應單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)也不會改變。 (4)輸入 /輸出滯后時間 輸入 /輸出滯后時間又稱系統(tǒng)響應時間，是指可編程序控制器的外部輸入信號發(fā)生變化的時刻至它控制的有關外部輸出信號發(fā)生變化的時刻之間的時間間隔，它由輸入電路濾波時間、輸出電路的滯后時間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時間三部分組成。機械手的使用能夠顯著的提高生產(chǎn)效率，減 少人為因素造成的廢次品率。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。隨著工業(yè)技術的發(fā)展，制成了能夠獨立的按程序控 制實現(xiàn)重復操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機械手”，簡稱通用機械手?；? 轉型手指結構簡單，制造容易，故應用較廣泛。手臂的作用是帶動手指 去抓取物件，并按預定要求將其搬運到指定的位置 .工業(yè)機械手的手臂通常由驅 動手臂運動的部件 (如油缸、氣缸、齒輪齒條機構、連桿機構、螺旋機構和凸輪 機構等 )與驅動源 (如液壓、氣壓或電機等 )相配合，以實現(xiàn)手臂的各種運動。目前工業(yè)機械 手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位 (或機械擋塊定位 )系統(tǒng)組成。 (其電氣拖動部分由直流電動機、光電編碼器、接近開關等組成 )； (4)旋轉基座主要支撐以上 3 部分； (5)機械手的張合由 電磁閥 控制 (斷電 時機械手抓緊， 通電 時機械手松開 ，主要是起到自鎖的作用 )。 8) 收回到位后，底盤旋轉。 16) 機械手臂回到初始狀態(tài)。本驅動器最大輸出電流值為 3A/相 (峰值 )，通過驅動器面 板上六位撥碼開關的第 7三位可組合出 8 種狀態(tài)，對應 8種輸出電流，從 到 3A 以配合不同的電機使用。 增量式旋轉編碼器 ： 用光信號掃描分度盤（分度盤與轉動軸相聯(lián)），通過檢測、統(tǒng)計信號的通斷數(shù)量來計算旋轉角度。 (2)輸出端口 PLC 的輸出端口包括控制 l、 3電機兩個交流接觸器的動作，分別對應變頻 /工頻兩個工作狀態(tài)。輸入和輸出均有余量，能滿足日后系統(tǒng)擴充要求。我們正是用了隔離變壓器和交流穩(wěn)壓器來抗干擾。 接地 正確選擇接地點，完善接地系統(tǒng)接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。編出程序規(guī)范，具有易于閱讀和容易查錯的優(yōu)點，但因為存在大量的自保持觸點，使程序代碼較長。在使用 STL指令編程時，剛開始由于對 STL 指令掌握的不是很好，所以犯了不少錯誤，加上機械手模型裝置本身存在的一些問題，所以在調(diào)試程序時，機械手動作不符合控制要求。 參考文獻 致 謝 本論文是在導師的精心指導和熱情的幫助下完成的。機械手控制技術是一項綜合型的技術，機械手控制系統(tǒng)又是一個復雜的隨機系統(tǒng)，本次設計的機械手模型控制系統(tǒng)與真正的機械手控制系統(tǒng)之間還有很大的差距。 PLC 程序設計流程 程序設計流程如下圖所示： N N Y Y Y N 通電傳入子程序 橫豎軸復位 夾手底盤復位 橫軸前伸 到達指定位置？ Y N Y N Y N Y N Y 豎軸 上升 夾手張開，豎軸下降 夾手夾緊 下降到指定位置？ 上升到指定位置？ 是否夾緊？ 底盤轉動 橫軸收回 是否轉動？ 收回 到指定 位置？ N