【正文】 此外，還要感謝在百忙中不辭 辛勞為我審批論文的領(lǐng)導(dǎo)和老師們。是你們，為我的學(xué)習(xí)創(chuàng)造了條件；是你們，一如既往的站在我的身后默默的支持著我。 （ 4）對(duì)機(jī)械手進(jìn)行 調(diào)試， 完成機(jī)械手的整個(gè)運(yùn)動(dòng)周期。如圖 58,59。如圖 54。 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第四章 機(jī)械手控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 24 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第五章 模擬調(diào)試 25 第五章 模擬調(diào)試 針對(duì)本次設(shè)計(jì)的調(diào)試 環(huán)節(jié)，分別進(jìn)行了仿真軟件運(yùn)行和實(shí)驗(yàn)室調(diào)試。 參數(shù) Error包含指令的執(zhí)行結(jié)果。如果啟用了 PTOx_MAN子程序，則不應(yīng)執(zhí)行其它任何 PTOx_RUN或 PTOx_ADV指令。要保證該命令只發(fā)一次，使用邊沿檢測(cè)指令以脈沖觸發(fā) START參數(shù)接通。當(dāng) Done位為高電平時(shí)，表明 CPU已經(jīng)執(zhí)行完子程序。一直使用 EN輸入的輸入。由于啟動(dòng) /停止速度在每次運(yùn)動(dòng)指令執(zhí)行時(shí)至少會(huì)產(chǎn)生一次，所以啟動(dòng) /停止速度的周期應(yīng)小于加速 /減速時(shí)間。編程中的最大難點(diǎn)是如何來(lái)實(shí)現(xiàn) PLC對(duì) 步進(jìn)電機(jī)的控制。 坐標(biāo)形式：圓柱坐標(biāo)。對(duì) PLC控制系統(tǒng)而言，它屬高速低電平控制裝置，應(yīng)采用直接接地方式。在選用交流穩(wěn) 壓器時(shí)，一般可按照實(shí)際最大需求容量的 130%計(jì)算。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時(shí)，輸入接線可適當(dāng)長(zhǎng)些。 PLC 外部接 線圖 機(jī)械手電源回路 機(jī)械手電源回路，如圖 34，主要是通過(guò)交流 220V接開(kāi)關(guān)電源變成直流 24V，熔斷器起電路保護(hù)作用，防止過(guò)大電流沖擊，當(dāng)?shù)蛪簲嗦菲?QR1閉合，電氣控制系統(tǒng)得電。該 PLC具有 24個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)，16個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，擴(kuò)展模塊數(shù)量可達(dá) 7個(gè)。主要用于操縱接觸器，繼電器或電氣連鎖電路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種運(yùn)動(dòng)的控制。 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 13 行程開(kāi)關(guān) 行程開(kāi)關(guān)主要用于檢測(cè)工作機(jī)械的位置，發(fā)出命令以控制其運(yùn)動(dòng)方向或行程長(zhǎng)短，行程開(kāi)關(guān)也稱(chēng)位置開(kāi)關(guān)。2M412步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器參數(shù)如表 32 表 32 2M412步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器技術(shù)參數(shù) 供電電壓 直流 12V40V 輸出相電流 控制信號(hào)輸入電流 620mA 冷卻方式 自然風(fēng)冷 使用環(huán)境要求 避免金屬粉塵、油霧或腐蝕性氣體 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 12 使用環(huán)境溫度 10℃到 +45℃ 使用環(huán)境濕度 85%非冷凝 重量 直流減速電機(jī) 直流減速電機(jī)技術(shù)參數(shù)，如表 33。177。此外，豐富的 CPU類(lèi)型和電壓等級(jí)使其在解決用戶(hù)的工業(yè)自動(dòng)化問(wèn)題時(shí)，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 8 控制方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)主要是對(duì)機(jī)械手進(jìn)行有序的控制，提高搬運(yùn)工作的準(zhǔn)確性、安全性。 4) 前伸、下降到位后，夾手夾緊工件。本課題中的搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)應(yīng)具有如下功能： 控制系統(tǒng)能夠根據(jù) PLC輸入的指令，準(zhǔn)確靈活的控制搬運(yùn)機(jī) 械手，完成搬運(yùn)任務(wù)； 控制系統(tǒng)能夠保證搬運(yùn)機(jī)械手針對(duì)生產(chǎn)任務(wù)的要求，能夠準(zhǔn)確完成貨物的搬運(yùn)，保證快速性和準(zhǔn)確性兼顧； 機(jī)械手基本結(jié)構(gòu) 四軸構(gòu)成：橫向 X軸；縱向 Y軸；底盤(pán)旋轉(zhuǎn)軸；夾手旋轉(zhuǎn)軸。 二、改善勞動(dòng)條件，避免人身事故 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場(chǎng)合中，用人手直接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的，而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動(dòng) 條件得以改善。 (4) CPU 自診斷測(cè)試 自診 斷測(cè)試包括定期檢查 CPU 模塊的操作和擴(kuò)展模塊的狀態(tài)是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶(hù)程序行和輸出刷新階段。各種模塊上均有運(yùn)行和故障 指示裝置，便于用戶(hù)了解運(yùn)行情況和查找故障。 PLC 的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。 PLC 的定義 國(guó)際電工委員會(huì)（ International Electrical Committee）在 1985 年的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案第 3 稿中，對(duì) PLC做了如下定義：可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。先是通過(guò)操作完成特定工序，后來(lái)逐步發(fā)展到無(wú)線遙控操作。第一臺(tái)機(jī)械手是在 1958 年美國(guó)聯(lián)合控制公司研究制作出來(lái)的。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)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(lái)的一門(mén)新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和 自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。該系統(tǒng)利用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)單位脈沖所具有的步進(jìn)距離不變的特點(diǎn)，對(duì)其采用開(kāi)環(huán)點(diǎn)位控制，將整個(gè)運(yùn)動(dòng)視為折線運(yùn)動(dòng)，每一個(gè)動(dòng)作可視為運(yùn)動(dòng)程序相同、特征參數(shù)各異的點(diǎn)位相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 分類(lèi)號(hào)： TP29 編號(hào)： BY15 5152 11/12/2 140801 XXXX 大學(xué) 本科畢業(yè)論文 題 目： 四軸聯(lián)動(dòng)簡(jiǎn)易機(jī)械手 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 系： xxxx 學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) ： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 論文提交日期： 2021 年 6 月 21 日 論文答辯日期： 2021 年 6 月 26 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 電氣工程及其 自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè) 0801 班 學(xué)生： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 四軸聯(lián)動(dòng)簡(jiǎn)易機(jī)械手 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容： 熟悉工藝流程，利用 S7200 系列 PLC 完成四軸 聯(lián)動(dòng)簡(jiǎn)易機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行相應(yīng)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)，繪制系統(tǒng)接線圖，編程，調(diào)試等。其中如何用 PLC 準(zhǔn)確的控制步進(jìn)電機(jī)的位置與速度將成為本次設(shè)計(jì)的難點(diǎn) 。機(jī)械手能代替人類(lèi)完成危險(xiǎn)、重復(fù)枯燥的工作，減輕人類(lèi)勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)力。結(jié)構(gòu)是：主機(jī)安裝一個(gè)回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂，長(zhǎng)臂頂端有電磁抓放機(jī)構(gòu)。三是專(zhuān)用機(jī)械手，通常依附于自動(dòng)生產(chǎn)線上，用于機(jī)床的上下料和裝卸工件。它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算 ,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入、輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 PLC 有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和小型交流接觸器。 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(yùn)行（ RUN）狀態(tài)與停止（ STOP）狀沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 4 態(tài)。在這兩個(gè)階段中，即使輸入數(shù)據(jù)和狀態(tài)發(fā)生變化 I/O 映像區(qū)的相應(yīng)單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)也不會(huì)改變。 (5) 輸出刷新階段 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 5 在輸出刷新階段， CPU 按照 I/O 映像區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)刷新所有的數(shù)據(jù)鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)響應(yīng)的外設(shè)。 在一些簡(jiǎn)單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 機(jī)械手結(jié)構(gòu)如下圖 21所示，有氣控機(jī)械手、 XY軸絲杠組、底盤(pán)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)夾手等組成。 5) 夾緊到位后，手臂開(kāi)始豎直上升。 主要由 S7200PLC 來(lái)進(jìn)行控制，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)，直流減速電機(jī)，電磁閥來(lái)控制搬運(yùn)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)。 S7200 CPU模塊包括一個(gè)中央處理器單元（ CPU）、電源以及數(shù)字量 I/O點(diǎn)，這些都被集成在一個(gè)緊湊、獨(dú)立的設(shè)備中。 5% 相電流（ A） 保持扭矩（ Nm） 阻尼扭矩（ Nm） 相電阻（Ω） 177。 表 33 直流電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 額定電壓（ V） 額 定 轉(zhuǎn) 速(r/min) 額 定 轉(zhuǎn) 矩(mN178。行程開(kāi)關(guān)按結(jié)構(gòu)分為機(jī)械結(jié)構(gòu)的接觸式有觸電行程開(kāi)關(guān)和電氣結(jié)構(gòu)的非接觸式接近開(kāi)關(guān)。按鈕 可以做成很多形式，以滿(mǎn)足不同的控制或操作需要，結(jié)構(gòu)形式有旋轉(zhuǎn)式，指示燈式，緊急式，撳鈕式，帶鎖式等。 CPU內(nèi)置了 2個(gè)高速脈沖發(fā)生器， 2個(gè)脈沖發(fā)生器分別以 CPU本體的 。圖中電源 G1為 PLC電源， G2為步進(jìn)電機(jī)電源， G3為直流減速電動(dòng)機(jī)電源。 （ 2）輸入、輸出線不能用同一根電纜，輸入、輸出線要分開(kāi)。這樣可以保證穩(wěn)壓特性又有助于穩(wěn)壓器工作可沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 17 靠。良好的接地是保證 PLC 可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。 機(jī)械手有升降、回轉(zhuǎn) 180度，伸縮、夾手旋轉(zhuǎn) 90度功能。由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，并將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直線位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 SS_SPEED：在電機(jī)能力范圍內(nèi)輸入一個(gè)數(shù)值，以便以較低的速度驅(qū)動(dòng)負(fù)載。 I_STOP (立即 STOP)輸入量為一個(gè)布爾量輸入。 參數(shù) Error包含指令的執(zhí)行結(jié)果。 包絡(luò)參數(shù)包含該移動(dòng)包絡(luò)的號(hào)碼或符號(hào)名。 允許 RUN (Run/Stop)參數(shù)，命令 PTO加速到指定速度 (速度參數(shù) )。 圖 44 PTOx_MAN 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第四章 機(jī)械手控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 23 步進(jìn)電機(jī)脈沖數(shù)的計(jì)算 解決了 PLC 對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制問(wèn)題以后，接下需要考慮的是具體脈沖數(shù)計(jì)算問(wèn)題。下面分別介紹兩種調(diào)試過(guò)程。 圖 54 程序?qū)雸D 選擇文件。 圖 58 實(shí)驗(yàn)室接線圖 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文