【正文】 表37所示。對(duì)于限位開(kāi)關(guān)也用普通開(kāi)關(guān)代替，當(dāng)執(zhí)行完該步程序后，進(jìn)入下一個(gè)步，需要將限位開(kāi)關(guān)撥回OFF狀態(tài)。另外，在實(shí)際的生產(chǎn)中，可以設(shè)置遠(yuǎn)程控制，可以利用監(jiān)控軟件對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，以提供較為直觀、清晰、準(zhǔn)確的機(jī)械手運(yùn)行狀態(tài)。雖說(shuō)是一路崎嶇辛苦，卻也豐富多彩。你們用血與淚盡可能的給我提供成長(zhǎng)的機(jī)會(huì)與支持，你們?yōu)槲宜冻龅氖俏乙簧紵o(wú)以回報(bào)的。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！同時(shí)，也要感謝在論文的創(chuàng)作過(guò)程當(dāng)中，提供了意見(jiàn)及幫助的同學(xué)們，我才能克服遇到的每個(gè)困難和疑惑。這段人生旅途是富有青春活力的，這一幕幕將永遠(yuǎn)存在我的記憶中。同時(shí)，使用PLC進(jìn)行控制可以方便更改生產(chǎn)流程，增強(qiáng)控制功能。（2）連接PLC上的輸出端口對(duì)應(yīng)的動(dòng)作必須與程序中的輸入輸出點(diǎn)的定義動(dòng)作保持一致。輸入/輸出混合擴(kuò)展模塊EM223有六種：分別為4點(diǎn)（8點(diǎn)、16點(diǎn)）DC輸入/4點(diǎn)（8點(diǎn)、16點(diǎn)）DC輸出、4點(diǎn)（8點(diǎn)、16點(diǎn)）DC輸入/4點(diǎn)（8點(diǎn)、16點(diǎn)）繼電器輸出。特別是S7–200CPU22*系列PLC，由于它具有多種功能模塊和人機(jī)界面（HMI）可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易地組成PLC網(wǎng)絡(luò)。 控制要求。當(dāng)下降電磁閥通電，機(jī)械手下降，若下降電磁閥斷電，機(jī)械手停止下降，保持現(xiàn)有的動(dòng)作狀態(tài)。由于PLC的抗干擾能力強(qiáng)，所以能在惡劣的工作環(huán)境中，可靠地完成控制任務(wù)，為了使設(shè)備便于安裝、調(diào)試，以及從經(jīng)濟(jì)角度考慮，設(shè)計(jì)出圖33 所示的機(jī)械手控制系統(tǒng)的功能框圖。線圈電壓等級(jí)一般采用DC24V、AC220V等。安防系統(tǒng)中常見(jiàn)的光電開(kāi)關(guān)煙霧報(bào)警器，工業(yè)中經(jīng)常用它來(lái)記數(shù)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)次數(shù)。3）電源單元?？删幊炭刂破鞑捎檬堑奈鏖T(mén)子S7200。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。若梯形圖中輸出點(diǎn)的線圈“斷電”，對(duì)應(yīng)的硬件繼電器的線圈斷電，其常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，外部負(fù)載斷電，停止工作。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號(hào)的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入過(guò)程映像寄存器的狀態(tài)，也不會(huì)隨之改變，輸入信號(hào)變化了的狀態(tài)只能在下一個(gè)掃描周期的讀取輸入階段被讀入。為了使PLC得輸出及時(shí)地響應(yīng)各種輸入信號(hào)，初始化后PLC要反復(fù)不停地分階段處理各種不同的任務(wù)（見(jiàn)圖21），這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。PLC的輸入/輸出可以直接與交流220V、直流24V等強(qiáng)電相連，并有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力。小型PLC可以為輸入電路和外部的電子傳感器提供DC 24V電源，驅(qū)動(dòng)PLC負(fù)載的直流電源一般由用戶提供。3. 編程器編程器用來(lái)生成用戶程序，并用它來(lái)編程、檢查、修改用戶程序，事件用戶程序的執(zhí)行情況。S7200將CPU模塊簡(jiǎn)稱為CPU。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）在1985年的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案第3稿中，對(duì)PLC作了如下定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。觸覺(jué)功能即在機(jī)械手上安裝有觸覺(jué)反饋控制裝置。此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺(jué)、視覺(jué)等性能地機(jī)械手，并考慮于計(jì)算機(jī)聯(lián)用，逐步成為整個(gè)機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個(gè)基本單元。研究安裝各種傳感器，把接收到的信息反饋，使機(jī)械手具有感覺(jué)機(jī)能；第三代機(jī)械手能獨(dú)立完成工作過(guò)程中的任務(wù)。50～60年代即制成了傳送和裝卸工件的通用機(jī)械手和數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。，便于有節(jié)奏地生產(chǎn)應(yīng)用機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個(gè)側(cè)面，同時(shí)由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)地工作，這是減少人力的另一個(gè)側(cè)面。拆修裝是鐵路工業(yè)系統(tǒng)繁重體力勞動(dòng)較多的部門(mén)之一，促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展。據(jù)資料介紹，美國(guó)生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有75％是小批量生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三在50件以下，零件真正在機(jī)床上加工的時(shí)間僅占零件生產(chǎn)時(shí)間的5％。機(jī)械手的種類，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。機(jī)械手在美國(guó)、加拿大等國(guó)家應(yīng)用較多，如用果實(shí)采摘機(jī)械手來(lái)摘果實(shí)、裝配生產(chǎn)線上應(yīng)用智能機(jī)器人等。近年來(lái)隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展機(jī)械手逐漸成為一門(mén)新興學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。機(jī)械手廣泛地應(yīng)用與鍛壓、沖壓、鍛造、焊接、裝配、搬運(yùn)、噴漆、熱處理等各個(gè)行業(yè)。本設(shè)計(jì)描述了基于PLC的機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)介紹了機(jī)械手控制系統(tǒng)中的硬件選擇方法，軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程，以及PLC控制裝置的工作過(guò)程?？傊?，機(jī)械手是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的一個(gè)重要手段。通過(guò)此次設(shè)計(jì)可以更進(jìn)一步學(xué)習(xí)PLC的相關(guān)知識(shí)，了解世界先進(jìn)水平，盡可能多的應(yīng)用于實(shí)踐。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自由度 。機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累等勞動(dòng)條件。國(guó)內(nèi)外機(jī)械工業(yè)、鐵路部門(mén)中機(jī)械手主要應(yīng)用于以下幾方面： 熱加工是高溫、危險(xiǎn)的笨重體力勞動(dòng)，很久以來(lái)就要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。近些年，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)以及傳感技術(shù)等在機(jī)械手中越來(lái)越多的應(yīng)用，工業(yè)機(jī)械手已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要因素。 機(jī)械手的發(fā)展概況專用機(jī)械手經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，如今已進(jìn)入以通用機(jī)械手為標(biāo)志的時(shí)代。60～70年代，又相繼把通用機(jī)械手用于汽車車身的點(diǎn)焊和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)線上，亦即是第二代機(jī)械手這一新技術(shù)進(jìn)入了應(yīng)用階段。因此，國(guó)內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大機(jī)械手應(yīng)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄鍛、熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)條件。如發(fā)生某些偏離時(shí)，就將引起零部件甚至機(jī)械手本身的損壞?？傊?，隨著傳感技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手的裝配作業(yè)的能力將進(jìn)一步提高。”從上述定義可以看出，PLC是一種用程序來(lái)改變控制功能的工業(yè)計(jì)算機(jī)，除了能完成各種的控制功能外，還有與其他計(jì)算機(jī)通訊聯(lián)網(wǎng)的功能。開(kāi)關(guān)量輸出模塊用來(lái)控制接觸器、電磁閥、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等輸出設(shè)備；模擬量輸出模塊用來(lái)控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。使用編程軟件可以再計(jì)算機(jī)屏幕上生成和編輯梯形圖或指令表程序，并且可以實(shí)現(xiàn)不同程序語(yǔ)言之間的相互轉(zhuǎn)換。所有這些使PLC具有較高的抗干擾能力，因此穩(wěn)定、可靠，抗干擾能力強(qiáng)。四、功能完善現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、步進(jìn)控制功能，還能完成A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、模擬量處理、高速計(jì)算、聯(lián)網(wǎng)通信等功能，可以通過(guò)上位計(jì)算進(jìn)行顯示、報(bào)警、記錄，進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，使控制水平大為提高。外接的電路閉合時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入過(guò)程映像寄存器為1狀態(tài)，梯形圖中對(duì)應(yīng)的 輸入點(diǎn)的常開(kāi)觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。用戶程序讀寫(xiě)I/O映像寄存器比讀寫(xiě)I/O點(diǎn)得多，這樣可以提高程序的執(zhí)行速度。7）立即I/O處理在程序執(zhí)行過(guò)程在使用立即I/O指令可以直接存取I/O點(diǎn)。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。機(jī)械手本體單元按功能可分為二軸平衡機(jī)構(gòu)、底盤(pán)、旋轉(zhuǎn)手臂機(jī)構(gòu)、夾手、限位開(kāi)關(guān)等部件。限位開(kāi)關(guān)主要是來(lái)控制機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的停止時(shí)刻和位置。氣動(dòng)電磁閥是用來(lái)控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器；氣動(dòng)電磁閥并不限于液壓，氣動(dòng)；氣動(dòng)電磁閥用于控制液壓流動(dòng)方向，工廠的機(jī)械裝置一般都由液壓鋼或電磁閥來(lái)控制。 常開(kāi)型兩位三通單電控電磁閥動(dòng)作原理：給線圈通電，氣路斷開(kāi)，線圈一旦斷電，氣路就會(huì)接通，這也是“點(diǎn)動(dòng)”。圖34 機(jī)械手控制示意圖機(jī)械手用來(lái)完成右邊傳送帶A上工件向左邊傳送帶B的轉(zhuǎn)移。夾緊/放松則是由單線圈的兩位電磁閥控制氣缸的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，線圈通電時(shí)執(zhí)行夾緊動(dòng)作，斷電時(shí)執(zhí)行放松動(dòng)作。 方案選擇及系統(tǒng)配置 根據(jù)以上控制要求，制定以下控制方案。當(dāng)CPU的I/O點(diǎn)數(shù)不夠用或需要進(jìn)行特殊功能的控制時(shí)，就要進(jìn)行I/O的擴(kuò)展。圖36 PLC的I/O配置表編號(hào)意義備注原點(diǎn)標(biāo)志on有效轉(zhuǎn)換允許標(biāo)志on有效連續(xù)標(biāo)志on有效傳送帶啟動(dòng)與自動(dòng)右轉(zhuǎn)標(biāo)志on有效傳送帶A啟動(dòng)標(biāo)志on有效自動(dòng)下降標(biāo)志on有效自動(dòng)夾緊標(biāo)志on有效自動(dòng)上升標(biāo)志on有效自動(dòng)左轉(zhuǎn)標(biāo)志on有效自動(dòng)下降標(biāo)志on有效自動(dòng)松開(kāi)標(biāo)志on有效自動(dòng)上升標(biāo)志on有效初始化標(biāo)志on有效 回原點(diǎn)上升標(biāo)志on有效回原點(diǎn)左轉(zhuǎn)標(biāo)志on有效回原點(diǎn)下降標(biāo)志on有效回原點(diǎn)松開(kāi)標(biāo)志on有效回原點(diǎn)上升標(biāo)志on有效回原點(diǎn)右轉(zhuǎn)/傳送帶B標(biāo)志on有效回原點(diǎn)原位指示標(biāo)志