【正文】 ............................ 35 參考文獻 ................................................................. 46 機械手畢業(yè)設計論文 第 2 頁 共 36 頁 機械手的 PLC 控制 設計及調(diào)試 摘要 機械手 能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。自由 度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結構也越復雜。s degree of freedom. In order to capture in the space the free position and the position object , must have 6 degrees of freedom. The degree of freedom is the essential parameter which the manipulator designs. The freedom goes past much , manipulator39。料架為旋轉式，由料盤和棘輪機構組成。有人把可編程序控制器組成的系統(tǒng)稱為 PCS 可編程序控制系統(tǒng)，強調(diào)可編程序控制器生產(chǎn)廠商向人們提供的已是完整的系統(tǒng)了。 PLC 的市場的潛力是巨大的，不僅在我國，即使在工業(yè)發(fā)達的日本也有調(diào)查表明， PLC 配套的機電一體化產(chǎn)品的比例占 42%，采用繼電器、接觸器控制尚有 24%。 PLC 中的 CPU 與存儲器配合，完成控制功能。 PLC 的構成 從結構上分， PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。 I/O 模塊 PLC 與 電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（ I/O）完成的。 按 I/O 點數(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架槽數(shù)限制。 輸入輸出設備：用于永久性地存儲用戶 數(shù)據(jù)，如 EPROM、 EEPROM 寫入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機等。 控制系統(tǒng)采 用西門子 PLC 控制。維修的人員需要具備一定的資格，應能處理一般的機 械設備的問題或通常液壓件的安裝。方位角的運動是通過一個安裝支撐面上的液壓馬達進行控制的，馬達通過與基礎板連接的差動器的側傘齒輪上的小齒輪來帶動。 機械手畢業(yè)設計論文 第 12 頁 共 36 頁 3 機械手 PLC 控制的設計 送料機械手的動作示意圖如圖 31 所示。 當該線圈通電時，機械手加緊，該線圈斷電時，機械手放松。上升到頂時，碰到上位開關，上升電磁閥斷電，上升停止；同時接通右移電磁閥，機械手右移。 機械手的操作方式分為手動操作方式和自動操作方式。 連續(xù)操作 連續(xù)操作：機械手從原點開 始，按一下起動按鈕，機械手的動作將自動的、連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。 開關及按鈕在操作屏上的布置如圖 33 所示。 各輸出設備的配置如圖 32 所示?；蜻x用 GEI（ SR20） ，采用 5槽主機框架，一塊 16 點輸入模塊，一塊 8 點輸出模塊（或兩塊 8 點輸入模塊，一塊 8 點輸出模塊）。 當操作選擇開關置于“單步”、“單周期”、“連續(xù)”時，其對應的輸入點 X4X41 X412 接通，其輸入繼電器常閉接點斷開，執(zhí)行自動操作程序。 為了安全，機械手的左 /右移動只有當機械手處于上限位置時才能進行，因此需要在左 /右移動的電路中設置上限聯(lián)鎖保護。 用移位器編程： 由于自動操作的控制比較，不容易直接設計出梯形圖，因此可以先畫出自動的操作流程圖，用以表明動作的順序和條件，如圖 37 所示。當機械手右移到位碰到右限位開關時，輸入點 X403 接通，轉入第五程序，當右工作臺無工件時，光電開關發(fā)出信號使輸入點 X405 接通，產(chǎn)生下降輸出，機械手下降。 ① 按下起動按鈕， M120 接通并自保，移位器數(shù)據(jù)輸入端接通， M100置“ 1”， Y430 接通，下降電磁閥得電，機械手下降。同時， M103 的常閉接點將移位寄存器數(shù)據(jù)輸入端斷開。 機械手畢業(yè)設計論文 第 26 頁 共 36 頁 ⑦ T451 延時 2s 秒后，其常開接點閉合，產(chǎn)生移位信號，將 M106 置“ 1”， M105 置“ 0”。 如果是連續(xù)操作 ，則 M200 接通，其常開接點將移位寄存器復位，數(shù)據(jù)輸入端又接通， M100 重新置“ 1”，機械 手又開始第二個周期的循環(huán)動作。 每按一次起動按鈕，移位寄存器的狀態(tài)移一位，機械手的動作完成一步后自動停止。 PLC 以體積小功能強大所著稱，它不但可以很容易的完成順序邏輯，運動控制，定時控制，記數(shù)控制，數(shù)字運算，數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，而從實 現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動控制。使用 環(huán)境溫度可高達攝氏 50 多度，有的PLC 可高達 8090 度。運行用戶程序開始時，先清 看門狗 定時器，并開始計時。它的平均無故障時間可達幾萬小時以上；出了故障平均修復時間也很短，幾小時以至于幾分鐘即可。 可編程序控制器作為一種通用的工業(yè)控制器 ,它適用于所有的工業(yè)領域 .當前國內(nèi)外已經(jīng)廣泛的將可編程控制器成功地應用到機械 ,石油 ,化工 ,紡織 ,交通 ,電力 ,軍事等各個領域。 當然，這一切的成果都是與我們的知道老師蔣金周老師后的嚴格教導，以及同組成員的熱忱幫助分不開的，在次我要表示深深的感謝。 在設計中，體會到理論必須和實際相結合。這是因為：使用 PLC 的投資雖大，但它的體積小、所占空間小，輔助設施的投入少；使用時省電，運行費少；工作可靠，停工損失少；維修簡單，維修費少；還可再次使用以及能帶來附加價值等等，從中可得更大的回報。顯然，有了這個 看門狗 監(jiān)控程序，可保證 PLC 用戶程序的正常運行，可避免出現(xiàn) 死循環(huán) 而影響其工作的可靠性。當然，這樣的系統(tǒng)成本是很高的，只用于特別重要的場合，如鐵路車站的道叉控制系統(tǒng)。 PLC 使用的元器件多為無觸點的，而且為高度集成的，數(shù)量并不太多，也為其可靠工作提供了物質(zhì)基礎。 Maintenance simple, less maintenance。 （ 2）單步操作 在單步操作方式下，單步輸入點 X410 接通，輸入繼電器 X410 的常閉接點斷開，移位寄存器的移位輸入經(jīng) X400 常開接點接入移位輸入端。 左移回到原點又碰到左限位開關時，輸入繼電器 X404 接通， Y434 斷開，左移停止，同時產(chǎn)生移位信號，將 M110 置“ 1”， M107 置“ 0”。 M105 的常開接點使 Y431 復位，從而使夾緊電磁閥失電，機械手放松工件， T451 開始計時。同時， M102 的常閉接點將移位寄存器數(shù)據(jù)輸入端斷開。 機械手畢業(yè)設計論文 第 24 頁 共 36 頁 圖 38 自動操作梯形 圖 機械手畢業(yè)設計論文 第 25 頁 共 36 頁 梯形圖的控制原理： （ 1）連續(xù)及單周期操作 在連續(xù)及單周期操作方式下，單步輸入點 X410 斷開，輸入繼電器 X410常閉接點閉合，將位移寄存器的位移輸入直接接入輸入端。當機械手上升。 步進控制可以用一般 PLC 都具有的位移寄存器來實現(xiàn)，但更方便的是用步進指令和鼓形控制來實現(xiàn)。 （一） 手動操作程序 在手動操作方式下，各種動作都是用按鈕操作來實現(xiàn)，其控制程序可以獨立于自動操作程序而另行設計。 PLC 程序設計 為了便于編程 ,先繪制出整個控制程序的結構框圖 ,如圖 35 所示。根據(jù)資料的機型，可選擇： 1） ACMYS256 可選用 32 點主機（ I/O 點數(shù)為 16/16）或 40 點主機（ I/O 點數(shù)為 24/16）。 本設計中應包括下降電磁閥、上升電磁閥、右移電磁閥、左移電磁閥、夾緊電磁閥。 手動時運動選擇開關：該 開關應有上 /下，左 /右，夾緊 /放松等三個位置可供選擇。 機械手畢業(yè)設計論文 第 14 頁 共 36 頁 圖 32 機械手動作過程 單步操作 單步操作：每按一次起動按鈕，機械手完成一步動作后自動停止 單周期操作 單周期操作：機械手從原點開始，按一下起動按鈕，機械手自動完成一個周期的動作后停止。左移到原點時，碰到左限位開關，左移 電磁閥斷電，左移停止。下降到底時，碰到下限位開關，下降電磁閥斷電，下降停止；同時 接通夾緊電磁閥，機械手夾緊。同樣，左移 /右移分別由左移電磁閥和右移電磁閥控制。 該系統(tǒng)并裝有壓力傳感器，它將負載信號輸送到電子控制器，起到動壓反饋的作用，它將改善系統(tǒng)的動態(tài)特性（如：穩(wěn)定性等） 負載反傳 系統(tǒng)（原名：動力反饋系統(tǒng)） 工業(yè)機械手，為了給操作者在操作過程中能有負載變化的感覺，設置了將機械手傳輸在末端工具上的力或負載成比例地傳到操作者手中的裝置。在垂直面的運動是圍繞水平軸 (稱之為肩軸 )的上臂運動和圍繞第二個水平軸 (稱之為肘軸 )下臂的旋轉運動疊加而獲得的。 工業(yè)機械手的結構是基于模組塊系統(tǒng)上的，模組塊系統(tǒng)適合于提高移動的速度或特殊類型的工作。 機械手的設計構想是以人的手為基礎，以機械拉來實現(xiàn)人的動作，它的動作由以下四部分來實現(xiàn)： 自由度的旋轉 肩的前后動作 肘的上下動作 腕 (手 )的動作 驅(qū)動 傳動機構與執(zhí)行機構是相輔相成的，在驅(qū)動系統(tǒng)中可以分 :機械式、電氣式、液壓式和復合式，其中制，本設計主要設計 PLC 的控制部分。小編程器 PLC 一般有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當編程器。 模擬量：按信號類型分，有電流型（ 420mA,020mA）、電壓型（ 010V,05V,1010V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少的組成單元。這是以數(shù)字技術為基礎的可編 程序邏輯控制裝置在高層次上走向開放性的標準化文件，是 PLC 發(fā)展的一大趨勢。 PLC 內(nèi)的 I/O 模板，除一般的 DI/DO、 AD/DA 模板外，還發(fā)展了一系列特殊功能的 I/O 模板，這為 PLC 用于各行各業(yè)打開了出路，如用于條形碼識別的ASCII/BASIC 模板，用于反饋控制的 PID 模板，用于運行控制、機械加工的高速計數(shù)模板、單軸位置控制模板、雙軸位置 控制模板、凸輪定位器模板、射頻識別接口模板等，這在以后還會有很大發(fā)展。 國內(nèi) PLC 生產(chǎn)廠約三十家，但沒有形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品，還有一部分是以仿制、來件組裝或“貼牌”方式生產(chǎn)，因此可以說 PLC 在我國未形成制造產(chǎn)業(yè)。 機械手畢業(yè)設計論文 第 6 頁 共 36 頁 1 PLC 的發(fā)展歷程和構成 PLC 的發(fā)展歷 可編程序控制器的英文為 Programmable Controller，在二十實際七十至八十年代一直簡稱為 PC。動作順序及各動作時間的間隔采用按時間原則。 operation tool automatic operation installment. It may replace human39。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有 6 個自由度。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)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。一般專用機械手有 2～ 3個自由度。s flexibility is bigger ,the versatility is broader , Its structure is also more plex. The mon specialpurpose manipulator has a 2~3 degree of freedom. Manipulator39。每次轉動一定角度（由工件數(shù)決定）以保證待加工零件對準機械手。 1968 年美國 GM（通用汽車）公司提出取代繼電器控制裝置的要求，第二年美國數(shù)字公司研制出了第一土改可編程序控制器，滿足了 GM 公司裝 配線的要求。所 以說，需要應用 PLC 的場合還很多，在我國就更是如此了。它與 DCS 系統(tǒng)處理溫度、壓力、流量等參數(shù)的系統(tǒng)不同，采用快速的巡回掃描周期，一般為 ~ 秒，更快的則選用 50 毫秒或更小的消滅周期。固定式 PLC 包括CPU 板、 I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。 I/O 模塊集成了 PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。 電源模塊 PLC 電源用于為 PLC 各模塊的集成電路提供工作電源。 PLC 的通信聯(lián)網(wǎng) PLC 具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使 PLC 與 PLC 之間、 PLC 與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息