【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(guān)的指令。該接線端可為輸入及 傳感器（如光電開關(guān)或接近開關(guān)）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(guān)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(yù)留量，為以后新設(shè)備的介入或設(shè)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(guān)量輸入為 24 點，輸入形式為十 24V 直流輸入，開關(guān)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(zhuǎn)編碼 器 ： 通過測量被測物體的旋轉(zhuǎn)角度并將測量到的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)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(qū)動器的損耗和溫升。 15) 橫軸收回到位后，轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn) 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(qū)動絲杠組件使機械手沿 X、 Y軸移動 (有 x、 y軸限位開關(guān) )； (3)由直流電動機驅(qū)動的轉(zhuǎn)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(gòu)件，常用的手指運動形式 轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(dāng)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(jié)束后，轉(zhuǎn)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(yīng)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(yīng)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(yīng)的輸入映像寄存器為“ 0”狀態(tài)，梯形圖中對應(yīng)的輸入繼電器的常開觸點斷開， 常閉觸點接通?？删幊绦蚩?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(fù)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(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 CPU 構(gòu)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(qū)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(qū)動來服務(wù)，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(shù)特別是電子計算機的廣泛應(yīng)用，機器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門 新興技術(shù)，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(jié)合。 河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 機電學(xué)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(yīng)性強、靈活通用、使用方便、維護簡單，所以 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域在迅速擴大。機械手能代替人類完成危險、重復(fù)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用，在實際應(yīng)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(shè)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(guān)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(wù)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(guān)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(zhì)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(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨立的按程序控 制實現(xiàn)重復(fù)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(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛。手臂的作用是帶動手指 去抓取物件，并按預(yù)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(qū) 動手臂運動的部件 (如油缸、氣缸、齒輪齒條機構(gòu)、連桿機構(gòu)、螺旋機構(gòu)和凸輪 機構(gòu)等 )與驅(qū)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(guān)等組成 )； (4)旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)。 16) 機械手臂回到初始狀態(tài)。本驅(qū)動器最大輸出電流值為 3A/相 (峰值 )，通過驅(qū)動器面 板上六位撥碼開關(guān)的第 7三位可組合出 8 種狀態(tài)，對應(yīng) 8種輸出電流，從 到 3A 以配合不同的電機使用。 增量式旋轉(zhuǎn)編碼器 ： 用光信號掃描分度盤（分度盤與轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(yīng)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(dǎo)師的精心指導(dǎo)和熱情的幫助下完成的。機械手控制技術(shù)是一項綜合型的技術(shù)，機械手控制系統(tǒng)又是一個復(fù)雜的隨機系統(tǒng)，本次設(shè)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(shè)計流程 程序設(shè)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(fù)位 夾手底盤復(fù)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(zhuǎn)動 橫軸收回 是否轉(zhuǎn)動？ 收回 到指定 位置？ N