【正文】 24V電源。 畫面使用到的動畫鏈接包括：隱含、水平移動、垂直移動、縮放、旋轉(zhuǎn)等。 剛開始接線時， 把各軸限位檢測模塊的 COM 端接在了 GND 端，使 PLC檢測不到限位信號，后來在老師的更正下，我把檢測模塊的 COM 端與輸出端的 COM 端連在了一起，解決了限位開關(guān)信號檢測的問題。 M8029 的使用 由于不了解它的作用，在合并兩個步驟的時候， M8029 只在執(zhí)行完上方一條指令后就接通 ，導(dǎo)致上面的指令沒有走完就直接結(jié)束。在這么長時間的設(shè)計過程中，全組同學(xué)在老師的帶領(lǐng)下，相互幫助，相互鼓勵，交流參考資料和操作經(jīng)驗，針對課堂上大家學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行針對性解決。不積跬步何以至千里 。特別是 ***同學(xué)，在調(diào)試程序的過程中與我交流了很多東西，同時在寫論文期間在繪圖方面也給予了我很大幫助。同時對于學(xué)院和系里為我們提供的各種硬件設(shè)備， 使我們有一個舒心的學(xué)習(xí)、設(shè)計環(huán)境做這次畢業(yè)設(shè)計，對此我們也表示衷心的感謝和敬意！ 本設(shè)計能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設(shè)計中得以體現(xiàn)。 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 40 七 、致謝 這次做 畢業(yè)設(shè)計 的經(jīng)歷也會使我終身受益，我感受到做 畢業(yè)設(shè)計 是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過程和研究的過程，沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就 不會有所突破，那也就不叫 畢業(yè)設(shè)計 了。畢業(yè)設(shè)計是檢驗四年的學(xué)習(xí)成果的重要途徑，它直接反映了一個學(xué)生在校期間的學(xué)習(xí)情況。調(diào)整了鐵塊和接受點距離之后，問題迎刃而解。在設(shè)計和調(diào)試的過程中，一邊學(xué) 習(xí)新知識一邊鞏固課堂上學(xué)過的內(nèi)容，很多內(nèi)容在課堂上和實際動手會有很大的不同。所以我們給可編程控制器接上了專用接地線。 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 PLC 供電電源為 50Hz、 220V?10%的交流電。 電源是 PLC 引入干擾的主要途徑之一， PLC 應(yīng)盡可能取用電壓波動較小、波形畸變較小的電源，這對提高 PLC的可靠性有很大幫助。之后再回到 S24 步 ，循環(huán)動作，將物品一一運送到 C 處。 S3 S34 步：機械手上升，底盤順時鐘轉(zhuǎn)動，當(dāng)機械手到 C 點，限位 SQ1 控制底盤停止轉(zhuǎn)動。到位后進(jìn)入下一步。 2）開始以及初始化階段 S0、 S20 步： PLC開啟后，電源接通 ， M8002 發(fā)出一個脈沖，置位 S0。則會輸出 60個脈沖。 3） 參數(shù)計算 〔 S1 〕 用來指定產(chǎn)生的脈沖個數(shù)， 16 位指令的脈沖數(shù)范圍是 110— 32767，32 位指令的脈沖數(shù)范圍是 110— 2147483647。這種編程方式與轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本規(guī)則之間有著嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，用它編制復(fù)雜的順序功能圖的梯形圖時，會有很大幫助。 由于機械手系統(tǒng)的輸入 /輸出點少，要求電氣控制部分體積小，成本低，并能夠用計算機對 PLC 進(jìn)行監(jiān)控和管理 ，該機械手的控制為純開關(guān)量控制，且 I/O 點數(shù)不多，僅需 7 個輸入點和7 個輸出點，考慮留有一定的裕量。 至此，機械手經(jīng)過一系列動作完成一 個循環(huán)。通過 組態(tài)王 將機械手的動作過程進(jìn)行動畫演示，使機械手的動作形象化。 PLC 內(nèi)部光耦與傳感器電源構(gòu)成回路， PLC 信號輸入有效，工作原理如圖 13 所示。其中 IN端接 PLC 的輸出端口， OUT 端接模型的信號輸入端。7 的步進(jìn)電機，其細(xì)分步距角為 ’0amp。 相應(yīng)的觸點輸出低電平，使驅(qū)動器光耦導(dǎo)通，當(dāng) PLC 輸出線圈失電時，晶體管關(guān)斷，使驅(qū)動器光耦截止。 圖 7. 步進(jìn)電機 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 （ 2） 步進(jìn)電機驅(qū)動器 實驗室里采用 Syntron SH20403 細(xì)分驅(qū)動器。在沒有細(xì)分驅(qū)動器時，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機來滿足自己步距角的要求。），這個步距角可以稱之為 ‘電機固有步距角 ’，它不一定是電機實際工作時的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動器有關(guān)。 （ 2）旋轉(zhuǎn)手臂的范圍：大于 270176。 在采用組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)編制 應(yīng)用程序 過程中要考慮以下三個方面 : (1)圖形 ,是用抽象的圖形畫面來模擬實際的工業(yè)現(xiàn)場和相應(yīng)的 工控 設(shè)備。 通信及聯(lián)網(wǎng) 現(xiàn)代 PLC 的發(fā)展主要有兩個趨勢：一是向體積更小、速度更快、功能更強和價格更低的微小型方面發(fā)展；二是向大型網(wǎng)絡(luò)化、高可靠性、好的兼容性和多功能方面發(fā)展。 對 PLC 的經(jīng)濟分析，應(yīng)從以下 兩個 方面考慮： （ 1） 從影響成本的各個因素綜合考慮 對目前生產(chǎn)設(shè)備控制裝置來說，有繼電器控制 、 半導(dǎo)體器件控制 以及 PLC 控制 三種類型 。 通信聯(lián)網(wǎng)功能； 可靠性高、抗干擾能力強 其結(jié)構(gòu)簡圖如下： 圖 1 PLC 硬件系統(tǒng)組成 PLC 的軟件系統(tǒng)是指 PLC 所使用的各種程序的集合，通?？煞譃橄到y(tǒng)程序和用戶程序兩大部分。機械手采用 PLC 控制技術(shù)，可以大大提高該系統(tǒng)的自動化程度，減少了大量的中間繼電器、時間繼電器和硬件接線，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。 PLC 之所以有生命力，在于它更加適合工業(yè)現(xiàn)場和市場的要求：高可靠性、強抗各種干擾的能力。 其缺點是開發(fā)周期長，多用于嵌入式運用。這些工業(yè)機器人主要由類似人的手和臂組成它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。從技術(shù)方面來說，我國已經(jīng)具備了獨立自主發(fā)展中國機械手技術(shù)的基礎(chǔ) 。近年來隨著工業(yè)自動化的發(fā)展機械手逐漸成為一門新興學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。 機械手 可在空間抓、放、搬運物體，動作靈活多樣， 從而 替代人工操作， 適用于 可變換生產(chǎn)品種的中、小批量 自動化 生產(chǎn)。 主要采用了步進(jìn)順序控制及步進(jìn)控制技術(shù)。總之，機械手是提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件，減輕工人勞動強度和實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的一個重要手段。該專利的要點是借助伺服技術(shù)控制機器人的關(guān)節(jié)，利用人手對機器人進(jìn)行動作示教，機器人能實現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn)。 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 二 、 機械手控制方式選擇 （ 一 ） 機械手常用控制方法 1． 控制方式的分類 1)單片機 單片機具有較高的集成度，特別是當(dāng)前比較流行的增強型單片機，一塊芯片上集成了 CPU、 RAM、 ROM(EEPROM 或 EPROM)、時鐘，定時器。 4） LabView(虛擬儀器 ) 虛擬儀器 通過軟件功能來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)處理與分析及數(shù)據(jù)的顯示這 3部分的物理功能 ， 將計算機資源與儀器硬件、 DSP 技術(shù)相結(jié)合，在系統(tǒng)內(nèi)共享軟硬件資源。 PLC 的下端（輸入端）為繼電器、晶體管和晶閘管等控制部件，而上端一般是面向用戶的微型計算機。 且要求能方便地更改工作流程，完成復(fù)雜的運動控制。硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成了一個完整的 PLC 系統(tǒng)，他們是相輔相成，缺一不可的。 體積小、重量輕和易于實現(xiàn)機電一體化 同樣，可編程序控制器控制也有其不足的地方，在性價比上要高于繼電器控制和單片機控制，其開發(fā)潛力要差于單片機，并且通用性不好，不同廠家的可編程序控制器以及其附屬單元都是固定專用等等。 編程、調(diào)試功能。使用情況主要分為如下幾類： 本設(shè)計通過組態(tài) 王 軟件對機械手進(jìn)行 監(jiān)控，將機械手的動作過程進(jìn)行了動畫顯示，使機械手的動作過程更加形象化。 圖 2 組態(tài)王 軟件操作 界面 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 （四） 機械手系統(tǒng)介紹 本次畢業(yè) 設(shè)計使用的是 QSPLCJXS 機械手模型 裝置。本模型中采用串聯(lián)型接法，其電氣接線圖如圖 6 所示： 圖 6. 步進(jìn)電機電氣接線圖 A + ( 紅 )A ( 藍(lán) )( 綠 )B +( 黑 )B **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 步進(jìn)電機的參數(shù)如下： 電機固有步距角 ， 它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進(jìn)脈沖信號，電機所轉(zhuǎn)動的角度。/ 176。它是步進(jìn)電機最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。 PLC 控制器與步進(jìn)電機驅(qū)動器連接及工作原理，如圖 9 所示。 相電流及細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)定： 12!34 型細(xì)分驅(qū)動器采用撥位開關(guān)設(shè)定相電流 及細(xì) 分?jǐn)?shù)，其中 ’ 、 !、 $、 3 位用于對相電流的設(shè)定， 具體設(shè) 定如表 ’ 所示。9， :))9’ ， 細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)定好后驅(qū)動器須 斷電復(fù)位方可有效。 圖 11. 電平轉(zhuǎn)換板原 理圖 圖 12. 直流電機 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 4． 接近開關(guān)和限位開關(guān) （ 1） 接近開關(guān) 本裝置中使用的傳感器有接近開關(guān)和開關(guān)。旋轉(zhuǎn)碼盤是一種將角位移轉(zhuǎn)換成脈沖值的檢測裝置，其結(jié)構(gòu)如圖 15 所示。 機械手按下方動作依次執(zhí)行 ： （ 1）機械手初始化過程 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 S20：回原點， 即 機械手 到達(dá)左上方，底盤轉(zhuǎn)到原點 S21：手爪松開； S22：手爪順時針旋轉(zhuǎn)一定角度； S23：機械手同時下降并右移，到達(dá)物品所在 A處上方后停止。選擇 PLC 機型 (FX2N 系列 )，進(jìn)行 PLC 的 I/O 分配。在實驗室實際機械手調(diào)試，檢驗設(shè)計功能。 表 6. PLC 的 I/O 分配表 輸入 端口 輸出 端口 PLC 端 單元板端口 注釋 PLC 端 單元板 接口 注釋 X1 SQ2 S 軸原點（底盤） Y0 L 軸 CP 垂直軸脈沖信號 X2 SQ1 S 軸限位（底盤） Y1 U 軸 CP 水平軸脈沖信號 X3 SQ4 L軸原點 (水平方向 ) Y2 L 軸 DIR 垂直軸方向信號 X4 SQ5 L 軸限位（水平方向） Y3 U 軸 DIR 水平軸方向信號 X5 SQ6 U 軸原點（垂直方向） Y4 S 軸 F 底盤順時針轉(zhuǎn)動 X6 SQ7 U 軸限位（垂直方向） Y5 S 軸 R 底盤逆時針轉(zhuǎn)動 X10 SQ8 T 軸限位（手爪 ） Y6 B 軸 YV 氣動夾手 X11 SQ9 T 軸原點（手爪 ） Y10 T 軸 F 手臂順時針轉(zhuǎn)動 X0 SQ3 旋轉(zhuǎn)碼盤脈沖輸出 Y11 T 軸 R 手臂逆時針轉(zhuǎn)動 X17 SW0 啟動暫停 Y7 旋轉(zhuǎn)編碼控制 X16 SW1 單步運行控制 Y12 旋轉(zhuǎn)編碼控制 注： S 軸為底盤、 T 軸為手爪、 L 軸為豎軸、 U 軸為橫軸、 B 軸為電磁閥。 根據(jù)具體需要及各方案優(yōu)點和缺點比較， 本次設(shè)計采用的編程方式選用方案三。 〕 用來設(shè)定加減速時間（ 50— 5000ms）。 〕用來指定產(chǎn)生的脈沖個數(shù)， 16 位指令的脈沖數(shù)范圍是 1— 3276732 位指令的脈沖數(shù)范圍是 1— 2147483647。 根據(jù)實際測算， 步 進(jìn)電機每接收 100 個脈沖，帶動機械手移動 1mm。 采用底數(shù)為 20的計數(shù)器，計數(shù)到 20計數(shù)器置零，同時停止機械手繼續(xù)轉(zhuǎn)動 ， 這樣實現(xiàn)這該過程。 此時采用的 PLSY**大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 指令，為使得機械手精確地到達(dá) A點，即物體的上方。之后 Y01 Y007 置零，進(jìn)入下一步。 S3 S3 S40 步：手爪放松，將物件放在 C點后手爪 上升，再右移。因此，討論 PLC 設(shè)計調(diào)試就具有十分重要的意義。我們正是用了隔離變壓器和交流穩(wěn)壓器來抗干擾。 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。 圖 23. 動畫鏈接設(shè)置界面 圖 24. 機械手 總 畫面 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 （二）數(shù)據(jù)變量的設(shè)置 設(shè)置數(shù)據(jù)變量之后，將它們連接到畫面中的各個部分 。 之后在接線的過程中我都會記得形成回路才能使接線不產(chǎn)生錯誤。后來調(diào)整了指令順序后解決了問題。在設(shè)計中遇到的困難，都在同學(xué)的討論和老師的講解之下，一一解決。 本論文在 ***老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成， 他為我做畢業(yè)設(shè)計創(chuàng)造了優(yōu)越的實驗條件，提供了很多的幫助 。 在我本科畢 業(yè)之際，我再一次衷心感謝所有給予我?guī)椭?的人 。 在此謹(jǐn)向 ***老師表達(dá)深深的謝意。 由于時間 和本人專業(yè)水平的限制，這次畢業(yè)設(shè)計業(yè)存在不少不足之處，敬請各位老師和同學(xué)批評指正。 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 （二） 心得體會 四年的大學(xué)是我學(xué)到了很多東西，不僅僅是專業(yè)知識方面， 也有實際動手及設(shè)計方面，對于我們即將踏入的工作崗位有很大的幫助。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，接近開關(guān)上的鐵塊和接受點必須要在一定近距離的范圍內(nèi)才能作用，手爪旋轉(zhuǎn)使得兩者距離離開了有效范圍。 圖 27. 組態(tài)王監(jiān)控畫面圖組 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 六 、 小結(jié) （一） 設(shè)計和調(diào)試過程 遇到的問題及解決方法 經(jīng)過將近兩個月的時間，已基本完成了畢業(yè)設(shè)計。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