【正文】 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 致 謝 感謝王老師對我們這次畢業(yè)設(shè)計的親臨指導(dǎo)，王老師能在繁忙的公務(wù)中抽出寶貴的時間來指導(dǎo)我們這次畢業(yè)設(shè)計讓我們 12 屆畢業(yè)生好生感動，導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和精益求精的工作作風(fēng)使我受益匪淺。也可更換噴射式氣流負(fù)壓吸盤，以吸附玻璃、磁盤等薄型不透氣工件，使機械手的用途更多，使用范圍更廣。外型如圖 42 所示。 保護(hù)電路：正反向運轉(zhuǎn)等可逆操作的控制系統(tǒng)，要設(shè)置外部電器互鎖保護(hù)；往復(fù)運動及升降移動的控制系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)置外部限位保護(hù)電路。 震動 應(yīng)使 PLC遠(yuǎn)離強烈的震動源，防止震動頻率為 1055Hz 的頻繁和連續(xù)震動。如晶閘管輸出只能用于交流負(fù)載，晶體管輸出只能 用于直流負(fù)載。地線各點之間的電位差盡可能小，盡量加粗地線，有條件可采用環(huán)形地線。完善的接地系統(tǒng)是PLC 控制系統(tǒng)抗干擾的重要措施之一。但是，如果遇上特殊情況，電源干擾特別嚴(yán)重，可加接一個帶屏蔽層的隔離變壓器以減少設(shè)備與地之間的干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。 分析硬件電路，提出硬件抗干擾措施 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 PLC 控制系統(tǒng)的安裝和使用環(huán)境 PLC 是專為工業(yè)控制設(shè)計的，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接 在工業(yè)環(huán)境使用。下降到位觸動行程開關(guān)，機械手夾緊物體， 2s后開始上升，面機械手保持夾緊。繞豎直軸的順時針方向旋轉(zhuǎn)及逆時針方向旋轉(zhuǎn)。 二、設(shè)計技術(shù)參數(shù) : 抓重 10 公斤 (夾持式手部 ) 5 公斤 （ 氣流負(fù)壓式吸盤 ） 自由度數(shù) ： 3個自由度 坐 標(biāo)型式 ：圓柱坐標(biāo) 最大工作半徑 ： 1500mm 手臂最大中心高 ： 1380mm 手臂運動參數(shù) ： 升降行程 200mm 升降速度 300mm/s 回轉(zhuǎn)范圍 0176。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。當(dāng)機械手的動作流程改變時，只需改變 PLC 程序即可實現(xiàn)，非常方便快捷。 機械手的坐標(biāo)型式與自由度 按機械手手臂的不同運動形式及其組合情況，其坐標(biāo)型式可分為直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。明確工件的結(jié)形狀和材料特性，定位精度要求，抓取、搬運時的受力 特性 、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等，從而進(jìn)一步確定對機械手結(jié)構(gòu)及運行控制的要求，盡量選用定型的標(biāo)準(zhǔn)組件，簡化設(shè)計制造過 程，兼顧通用性和專用性，并能實柔性轉(zhuǎn)換和編程控制 . 機械手的運動 機械手以及其手部所夾持的工件（或工具）在空間的位置，由臂部、腕部等組成部件以及整機的各自獨立運動的合成來確定。這項工作在編程器上進(jìn)行。 (2) I/0 分配 即確定哪些信號是送到可編程序控制器的，并分配給相應(yīng)的輸入端號 。 第三階 段是程序處理階段。輸入輸出狀態(tài)暫存器也稱為 I/0 狀態(tài)表 .該表是一個專門 存放輸入輸出狀態(tài)信息的存儲區(qū)。 （２）通信命令 ＦＸ系列ＰＬＣ有４個通信命令，它們是讀命令、寫命令、強制通命令 、強制斷命令。 CPU 提供了三種類 型的計數(shù)器：一種只能增計數(shù)；一種只能減計數(shù)；另外一種既可 以增計數(shù)，又可以減計數(shù) 尋址格式 數(shù)據(jù)長度 （二進(jìn)制位） 數(shù)據(jù)類型 取值范圍 BOOL（位） 1（位） 布爾數(shù) （二進(jìn)制位） 真（ 1）；假（ 0） BYTE （字節(jié)） 8 （字節(jié)） 無符號整數(shù) 0 ~ 255； 0 ~ FF（ Hex） INT（整數(shù)） 16 （字） 有符號整數(shù) 32768 ~ 32767； 8000 ~ 7FFF（ Hex） WORD（字） 無符號整數(shù) 0 ~ 65535； 0 ~ FFFF（ Hex） DINT （雙整數(shù)） 32 （雙字） 有符號整數(shù) 2147483648 ~ 2147483647 8000 0000 ~ 7FFF FFFF（ Hex） DWORD （雙字） 無符號整數(shù) 0 ~ 4294967295； 0 ~ FFFF（ Hex） REAL （實數(shù)） IEEE 32位 單精度浮點+38 ~ （負(fù)數(shù)）； + ~++38（正陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 數(shù) 數(shù)）； ※ ASCII 8個 （字節(jié)） 字符列表 ASCII 字符、 漢字內(nèi)碼（每個漢字 2字節(jié)） STRING （字符串） 字符串 1 ~ 254 個 ASCII 字符、 漢字內(nèi)碼（每個漢字 2字節(jié)） 圖 11 S7200 支持的數(shù)據(jù)格式 可編程序控制器的連接 ＰＣ機與ＰＬＣ實現(xiàn)通信的條件 帶異步通信適配器的ＰＣ機與ＰＬＣ只有滿足如下條件，才能互聯(lián)通信： （１）帶有異步通信接口的ＰＬＣ才能與帶異步通信適配器的ＰＣ機互聯(lián)。 EM277 也可以用于連接西門子的 HMI 產(chǎn)品 EM241：模擬音頻調(diào)制解調(diào)器（ Modem）模塊，帶 RJ11 電話插口。 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 除了 CPU221 外， S7200 的其他 CPU 型號都可以附加擴(kuò)展模塊，以增加 I/O點數(shù)、擴(kuò)展通信能力和一些特殊功能。其中，輸入信號包括來自按鈕／指示燈模塊的按鈕、開關(guān)等主令信號，單元各構(gòu)件的傳感器信號燈；輸出信號包括輸出到抓取機械手裝置各電磁閥的控制信號和輸出到步進(jìn)電動機驅(qū)動器的脈沖 信號和驅(qū)動方向信號。 、下降 、左移、右移動作均由極限開關(guān)控制。 水平液壓缸支承板手臂手爪聯(lián)結(jié)梁執(zhí)行手爪 圖 21 手爪聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu) 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 圖 22 機械手控制圖 1．在傳輸帶 A 端部，安裝了光電開關(guān) PS，用以檢測洋的開發(fā)。為了減輕機器人腕部的重量，腕部機構(gòu)的驅(qū)動器采用分離傳動。 ，應(yīng)根據(jù)作業(yè)需要來設(shè)計。這些閥分別對物料分配，位置變換和裝配動作氣路進(jìn)行控制，以改變各自的動作狀態(tài)。 3. 物料位置變換機構(gòu) 該機構(gòu)由氣動擺臺和料盤構(gòu)成，氣動擺臺驅(qū)動料盤旋轉(zhuǎn) 180 度，并將擺動 到位信號通過磁性開關(guān)傳給 PLC，在 PLC 的控制下，實現(xiàn)有序，往復(fù)循環(huán)動作。 簡易物料倉庫 簡易物料倉庫是由塑料圓棒加工而成，它直接插裝在物料分配機構(gòu)的底座連接孔中，并在頂端放置加強金屬環(huán)，用以防止空心塑料圓柱的破壞。裝配單元總裝實物圖如下。當(dāng)供氣壓力達(dá)到規(guī)定氣壓后，打開氣路閥門，此時分配機構(gòu)底部氣缸在單電控電磁閥的作用下，恢復(fù)到初始狀態(tài) 該氣缸活塞桿伸出，因重力下落的物料被阻擋，系統(tǒng)上電并正常運行后，當(dāng)位置變換機構(gòu)料盤旁的光電傳感器檢測到位置變換機構(gòu)需要物料時，物料分配機構(gòu)中的上部氣缸在電磁閥的作用下 活塞桿伸出，將與之對應(yīng)的物料夾緊，使其不能下落，底部氣缸活塞桿縮回，物料掉入位置變換機構(gòu)的料盤中，底部氣缸復(fù)位伸出，上部的氣缸縮回，物料連續(xù)下落，為下一次分料做好準(zhǔn)備。如圖所示。 ，如 軍工品的裝卸、危險品及有害物的搬運等。一般的機器人手腕的自由度數(shù)為 2 至 3 個，有的需要更多的自由度，而有的機器人手腕不需要自由度，僅憑受臂和腰部的運動就能實現(xiàn)作業(yè)要陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 求的任務(wù)。 ，并設(shè)置硬限位，以防止超限造成機械損壞。 5．按下停止按鈕后，應(yīng)等到整個循環(huán)完成后，才能使機械手返回原位，停止工作。 PLC 一般可以通過三種方式進(jìn)行編程。 PLC 引出線連接到面板上的安全插孔處。 EM231： 4通道電源 /電流模擬量輸入 EM231 RTD： 2通道熱電阻溫度輸入模塊 EM231 TC： 4通道熱電偶溫度輸入模塊 EM235： 4通道電壓、電流輸入 /1通道電壓、電流 輸出模塊 四、通信模塊 除 CPU 本體上的通信口可以支持 PPI/MPI 和自由口通信之外， S7200 系列使用擴(kuò)展模塊支持更多的通信模式。支持 RS422/RS485 差動輸出和漏極開路輸出。 2 、ＰＣ機及與ＦＸ系列ＰＬＣ的串行通訊 2． 1 硬件連接 ＰＣ機與ＦＸ系列ＰＬＣ不能直接連接，要經(jīng)過ＦＸ－２３２ＡＷ單元進(jìn)行ＲＳ２３２Ｃ／ＲＳ－４２２的變換。具體的工作過程可分為 4個階段。 第二階段是處理輸入信號階段。此時將輸入信號從輸出狀態(tài)暫存器中取出，送到輸出鎖存電路，驅(qū)動輸出繼電器線圈，控制被控設(shè)備進(jìn)行各種相應(yīng)的動作。對簡易編程器，則往往要經(jīng)過下一步的助記符程序轉(zhuǎn)換過程。 可編程序控制器的輸入輸出保護(hù) 類別 保護(hù)措施 直流輸入 在需要保護(hù)的輸入口反并接穩(wěn)壓二極管 ,穩(wěn)壓值低于輸入口的 電壓額定值 交流輸入 在需要保護(hù)的輸入口并接電阻與電容串聯(lián)的組合 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 交流感性負(fù)載 在負(fù)載兩端并聯(lián)壓敏電阻 ,或并聯(lián)電阻與電容串聯(lián)的組合(C=。 機械手的每一個運 動，必須要配有一個原動件，當(dāng)各原動件按一定的規(guī)律運動時，機械手各運動部件隨之作確定的運動，從而使機械手具有運動和位置的確定性。 由于本機械手在上下料時手臂具有升降、收縮及回轉(zhuǎn)運動，因此，采用圓柱坐標(biāo)型式。從 PLC 的機外電路來說，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。 回轉(zhuǎn)速度 180176。 另外 ，除抓放外，其余六個動作末端均放置 一個 限位開關(guān)，以檢測動作是否到位，如果某動作沒有到位，則出錯指示燈亮。 PLC 受到的干擾可分為外部干擾和內(nèi)部干擾。此外，如果 PLC 安裝位置有強烈的振動源，系統(tǒng)的可靠性也會降低，所以應(yīng)采取相應(yīng)的減振措施。但是禁止采用串聯(lián)接地方式，因為它 會使各設(shè)備間產(chǎn)生電位差而引入干擾。這條回路上的電流、各種諧波電流等是個嚴(yán)重的干擾源。此外，按鈕觸點的選擇也影響到系統(tǒng)的可靠性。若 PLC 輸出端子接有感性元件，則應(yīng) 采取相應(yīng)的保護(hù)措施，以保護(hù) PLC的輸出觸點。 交流輸出線和直流輸出線不要同一根電纜，輸出線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線和動力線，避免并行。 氣動擺臺 它是由直線汽缸驅(qū)動齒輪齒條實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動，回轉(zhuǎn)角度能在 0— 180 度之間任意可調(diào)，而且可以安裝磁性開關(guān)，檢測旋轉(zhuǎn)到位信號，多用于方向和位置需要變換的機構(gòu)。讓整個裝配單元的動作過程穩(wěn)定可靠，邏輯嚴(yán)謹(jǐn)， 與其他單元的配合井 然有序，滿足該自動生產(chǎn)線的需要。同時成本低廉。老師認(rèn)真、負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，讓我在此次設(shè)計路上走的更為平坦，以后的事業(yè)道路會更寬廣。工作環(huán)境適應(yīng)性好，不會因環(huán)境變化影響傳動及控制性能。具體調(diào)整方法是松開行程調(diào)整板上的緊定螺釘，讓行程調(diào)整 板在導(dǎo)桿上移動，當(dāng)達(dá)到理想的伸出距離以后，再完全鎖緊緊定螺釘，完成行程的調(diào)節(jié)。 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 第四章 電、氣路的設(shè)計與調(diào)試 裝配單元的氣路設(shè)計與連接 警示燈： 本工作單元上安裝有紅、黃、綠三色警示燈，但它是作為整個系統(tǒng)警示用的。 PLC 的輸入輸出最好分開走線，開關(guān)量與模擬量也要分開敷設(shè)。常見的故障有線圈短路、機械故障造成觸點不動或接觸不良。以開關(guān)量輸入為例，按鈕、行陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 程開關(guān)的觸點接觸要保持在良好狀態(tài)，接