【正文】 P$vSTamp。ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。ksv*3tnGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。M uWFA5uxY7J nD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%M z849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE%amp。M uWFA5uxY7J nD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE%amp。M uWFA5uxY7J nD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%M z84! z89Am v^$UE9wEwZQcUE%amp。qYpEh5pDx2zVkum amp。M uWFA5uxY7J nD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%M z849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE%amp。qYpEh5pDx2zVkum amp。qYpEh5pDx2zVkum amp。qYpEh5pDx2zVkum amp。qYpEh5pDx2zVkum amp。qYpEh5pDx2zVkum amp。qYpEh5pDx2zVkum amp。M uWFA5uxY7J nD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn%M z849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE%amp。M uWFA5uxY7J nD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%M z849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE%amp。qYpEh5pDx2zVkum amp。MuWFA5uxY7J nD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5uxY7J nD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE%amp。M uWFA5uxY7J nD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%M z849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE%amp。M uWFA5uxY7J nD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%M z849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE%amp。在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意 !最后我還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，謝謝你們 ! 基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 39 參考文獻(xiàn) 1． plc電器控制技術(shù)，漆漢宏，機(jī)械工業(yè)出版社 2021 2． PLC技術(shù)與應(yīng)用，程周主，福建科學(xué)技術(shù)出版社 2021 3． 控制電氣及應(yīng)用，李中年主，清華大學(xué)出版社 2021 4． 通用變頻器應(yīng)用技術(shù)，劉美俊，福建科學(xué)技術(shù)出版社 2021 5． 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)，馮辛安，機(jī)械工業(yè)出版社 2021 9J WKf f wvGt YM *Jgamp。 基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 36 基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 37 梯形圖程序經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)語(yǔ)法錯(cuò)誤以及邏輯上的可靠性后 ,編譯成指令表，以便后傳入 PLC 中。指令 ZRST 是成批復(fù)位應(yīng)用指令，以防止系 統(tǒng)從自動(dòng)方式轉(zhuǎn)換手動(dòng)方式，再返回自動(dòng)方式時(shí)出現(xiàn)兩種不同的活動(dòng)步。 CJ（ FNC00）是條件跳轉(zhuǎn)應(yīng)用指令，指針標(biāo)號(hào) PX 是其操作數(shù)?；?PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 25 圖 46 用“禁止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移”設(shè)計(jì)的單步操作梯形圖 當(dāng)完成一步動(dòng)作后，按下 啟動(dòng)按鈕， X0 接通，其常閉接點(diǎn)將 M8040 斷開(kāi)，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到下一步。 在運(yùn)行中，如按正常停車(chē)按鈕，則 X1 接通， M0 復(fù)位，機(jī)械手的動(dòng)作繼續(xù)執(zhí)行完一個(gè)周期后，回到初始狀態(tài)。手動(dòng)操作的梯形圖，如圖 44 所示，手動(dòng)按鈕 X20X25 分別控制下 圖 42 輸入 /輸出分配接線(xiàn)圖 基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 22 基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 23 圖 43 總程序結(jié)構(gòu)框圖 圖 44 手動(dòng)程序 降、上升、右移、左移、加緊和放松各個(gè)動(dòng)作。 由于機(jī)械手的控制屬于開(kāi)關(guān)量控制，在功能上未提 出特殊要求。 “無(wú)工件檢測(cè)”信號(hào)：用光電開(kāi)關(guān)作檢測(cè)元件，需要 1 個(gè)端子。 2） 單步工作方式：從原點(diǎn)開(kāi)始，按照自動(dòng)工作循環(huán)的步序，每按一次啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手完成一步動(dòng)作后自動(dòng)停止。 分析工藝過(guò)程 機(jī)械手的初始位置停在原點(diǎn)，按下啟動(dòng)后按扭后，機(jī)械手將下降 —— 加緊工件 —— 上升 —— 右移 —— 再下降 —— 放松工件 —— 在上升 —— 左移八個(gè)動(dòng)作，完成一個(gè)工作周期。 輸出單元 輸出單元由 24 個(gè)二極管和 24 個(gè)接插件組成，它們分別與 PLC 的 24 個(gè)輸出點(diǎn)相連。考慮經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 17 性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿(mǎn)意的產(chǎn)品。 存儲(chǔ)器的選擇 由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)器的價(jià)格已下降，因此，為保證應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)，一般要求 PLC 的存儲(chǔ)器容量，按 256 個(gè) I/O 點(diǎn)至少選 8K存儲(chǔ)器選擇。對(duì)輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類(lèi)型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開(kāi)關(guān)頻繁，電感性低功率基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 16 因數(shù)負(fù)荷場(chǎng)合，但價(jià)格較貴，過(guò)載能 力較差。由掃描工作方式引起的滯后時(shí)間最長(zhǎng)可達(dá)到兩個(gè)多掃描周期。并對(duì)控制線(xiàn)路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并以此刷新該邏輯線(xiàn)圈或輸出線(xiàn)圈在系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)。當(dāng)用戶(hù)程序較長(zhǎng)時(shí)，指令執(zhí)行時(shí)間在掃描周期中占相當(dāng)大的比例。在執(zhí)行指令時(shí)，從輸入映像寄存器或別的元件映像寄存器中將有關(guān)編程元件的 0/1 狀態(tài)讀出來(lái)，并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應(yīng)的邏 輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果寫(xiě)入到對(duì)應(yīng)的元件映像寄存器中，因此，各編程元件的映像寄存器（輸入映像寄存器除外）的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化。 在可編程序控制器的存儲(chǔ)器中，設(shè)置了一片區(qū)域用來(lái)存放輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的狀態(tài)，它們分別稱(chēng)為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器。 除了執(zhí)行用戶(hù)程序之外，在每次循環(huán)過(guò)程中 ，可如上圖編程序控制器還要完基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 13 成，內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為 5 個(gè)階段?？删幊绦蚩刂破鲀?nèi)部的直流穩(wěn)壓電源為各模塊內(nèi)的元件提供直流電壓。 D． 常用的 I/O 分類(lèi) 常用的 I/O 分類(lèi)如下： 開(kāi)關(guān)量：按電壓水平分，有 220VAC、 110VAC、 24VDC，按隔離方式分，有繼基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 12 電器隔離和晶體管隔離。一個(gè)開(kāi)關(guān)量 I/O 占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)位（ bit） , 一個(gè)模擬量 I/O 占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)字（ 16 個(gè) bit)。 PLC 存儲(chǔ)空間的分配：雖然大、中、小型 PLC 的 CPU 的最大可尋址存儲(chǔ)空間各不相同，但是根據(jù) PLC 的工作原理， 其存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域：系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)，系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)（ 包括 I/O 映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等）和用戶(hù)程序編程器 中 央 處 理 單 元 （ CPU） 輸入電路 輸出電路 系 統(tǒng) 程 序 存 儲(chǔ) 區(qū) 用 戶(hù) 程 序 存 儲(chǔ) 區(qū) 電源 基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 11 存儲(chǔ)區(qū)。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能，接受并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)，檢查電源、存儲(chǔ)器、 I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能檢查用戶(hù)程序的語(yǔ)法錯(cuò)誤。一個(gè) PLC 的控制器，可以接收幾千個(gè) I/O 點(diǎn)（最多可達(dá) 8000 多個(gè) I/O）。 PLC 每完成一次循環(huán)操作所需的時(shí)間稱(chēng)為一個(gè)掃描周期。隨著工廠(chǎng)自動(dòng)化程度的不斷提高和 PLC 市場(chǎng)容量基數(shù)的不斷擴(kuò)大，近年來(lái) PLC 在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的增長(zhǎng)速度放緩。這種結(jié)構(gòu)有制造簡(jiǎn)單、成本低、安裝調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。 本文設(shè)計(jì)的機(jī)械手采用的是楔槽杠桿式回轉(zhuǎn)型夾持器。用調(diào)整的方法可消除間 隙，傳動(dòng)精度高。 （ a）螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng) (b) 螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng) 基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 6 圖 21 ．滾動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu) 螺旋副內(nèi)為滾動(dòng)摩擦的螺旋機(jī)構(gòu)，稱(chēng)為滾動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)或滾珠絲杠?；瑒?dòng)螺旋機(jī)構(gòu)所用的螺紋為傳動(dòng)性能好，效率高的矩形、梯形和鋸齒形螺紋。 工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新的技術(shù)，是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生自動(dòng)化實(shí)踐相結(jié)合的產(chǎn)物，并以成為現(xiàn)代 機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。和計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣，工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用正在日益改變著人類(lèi)的生產(chǎn)和生活方式。本課題對(duì)現(xiàn)代工業(yè)的的發(fā)展具有很重要的意義。 控制系統(tǒng)是機(jī)械手 的指揮系統(tǒng)，它通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，讓執(zhí)行器按照規(guī)定的要求進(jìn)行工作。在我國(guó)，近幾年來(lái)也有較快的發(fā)展，并取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)和鐵路工業(yè)部門(mén)的重視。 （ 1）．由螺母和螺桿組成的滑動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)，螺母與機(jī)架固聯(lián)，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)（ 如圖 21b 所示），這種螺旋機(jī)構(gòu)以傳遞動(dòng)力為主，故又稱(chēng)傳力螺旋機(jī)構(gòu)。 滾珠始終在循環(huán)過(guò)程中始終與螺桿保持接觸的循環(huán)叫內(nèi)循環(huán)。按驅(qū)動(dòng)方式可以電動(dòng)、液壓和氣動(dòng)三種。當(dāng)楔塊后移時(shí)，靠彈簧的拉力使手指松開(kāi)。 3 可編程控制 PLC 3． 1 PLC 簡(jiǎn)介 自二十世紀(jì)六十年代美國(guó)推出可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller， PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來(lái)， PLC 得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。 PLC 是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來(lái)的，二十世紀(jì)七十年代的 PLC只有開(kāi)關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車(chē)制造行業(yè)。它把所有的輸入都當(dāng)成開(kāi)關(guān)量來(lái)處理， 16 位（也有 32 位的）為一個(gè)模擬量。 近 10 年來(lái)，隨著 PLC 價(jià)格的不斷降低和用戶(hù)需求的不斷擴(kuò)大，越來(lái)越多的中小設(shè)備開(kāi)始采用 PLC 進(jìn)行控制， PLC 在我國(guó)的應(yīng)用增長(zhǎng)十分迅速。等所有的用戶(hù)程序執(zhí)行完畢以后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行為止。由制造廠(chǎng)商將其固化在 EPROM 中，用戶(hù)不能夠直接存取。該存儲(chǔ)區(qū)又分為具有失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域和無(wú)失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域，前者在 PLC 斷電時(shí)，由內(nèi)部的鋰電子供電。 按 I/O 點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量， I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受 CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。 可編程序控制器是從繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的，它的梯形圖程序與繼電器系統(tǒng)電路圖相似，梯形圖中的某些編 程元件也沿用了繼電器這一名稱(chēng)，如輸入、輸出繼電器等。 在內(nèi)部處理聯(lián)合階段。 外接的輸入觸點(diǎn)電路接通時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為“ 1”狀態(tài)，梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。信號(hào)經(jīng)輸出模塊隔離 和功率放大后，繼電器型輸出模塊中對(duì)應(yīng)的硬件繼電器的線(xiàn)圈通電，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使外部負(fù)載通電工作。 圖 32 PLC 的掃描運(yùn)行方式 （ 1）輸入采樣階段 在輸入采樣階段， PLC 以?huà)呙璺绞揭来巫x入所有的數(shù)據(jù)和狀態(tài)它 們存入 I/O 映象區(qū)的相應(yīng)單元內(nèi)。 （ 3）輸出刷新階段 在輸出刷新階段， CPU 按照 I/O 映象區(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)。 3． 4 PLC機(jī)型的選擇方法 ． PLC的類(lèi)型 PLC 按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類(lèi)，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類(lèi)；按 CPU 字長(zhǎng)分為 1 位、 4 位、 8 位、 16 位、 32 位、 64 位等?？紤]是否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程 I/O機(jī)架等。 （ 2）在需要時(shí)也可選用 PLC 硬件與熱備軟件構(gòu)成的熱備冗余系統(tǒng)、 2 重化 或 3重化冗余容錯(cuò)系統(tǒng)等。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增 加，估因此，點(diǎn)數(shù)的增加對(duì) CPU 選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇都有影響，在算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。輸出單元的 4 個(gè)地端，分別引出到面板，其中只有 C4 與 3V 電源共地。為此設(shè)置了一個(gè)光電開(kāi)關(guān)，以檢測(cè)“無(wú)工件”信號(hào)。按下復(fù)位按鈕，機(jī)械手在完成最后一個(gè)周期的工作后，返回原點(diǎn)自動(dòng)停機(jī)。 自動(dòng)工作：尚需啟動(dòng)、正常停車(chē)、緊急停車(chē) 3 個(gè)按鈕，也需要 3 個(gè)輸入端子。 FX2N48RM 的各項(xiàng)工作參數(shù)已在第二章介紹，在此不在做介紹。 （ 1） 自動(dòng)程 序 自動(dòng)程序如圖 45 所示。 2）單步操作。根據(jù)圖 43 所示的總程序結(jié)構(gòu)框圖，將手動(dòng)操作程序梯形圖和自動(dòng)程序梯形圖嵌入，就得到整個(gè)程序的梯形圖。由于 P1 處的 X1 的動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合，所以又跳過(guò)回原位程序到 P2處。 基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 33