【正文】 定了接線方式并研究了運(yùn)動控制的實現(xiàn)方法；最后對PLC及其功能模塊進(jìn)行了選型，并對I/O接口進(jìn)行了配置和對PLC程序、位控模塊程序等進(jìn)行了編制。[D]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008。[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2009。 在驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計方面，首先對機(jī)械手進(jìn)行了簡單的運(yùn)動分析；然后對驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行了方案研究和細(xì)致的分析，完成了主要驅(qū)動部件的選型。圖45 手動運(yùn)行子程序框圖 機(jī)械手在運(yùn)動時靠伺服電機(jī)驅(qū)動，伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)靠伺服定位模塊EM253控制，在實現(xiàn)機(jī)械手升降進(jìn)退時調(diào)用定位模塊EM253的運(yùn)行子程序，實現(xiàn)伺服已固定的速度行駛固定的距離。復(fù)位子程序框圖如圖43所示。根據(jù)要求設(shè)計出搬運(yùn)機(jī)械手的主程序框圖，如圖41所示。處于手動狀態(tài)，且各部位處于原位，各電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)時，按下控制面板上的上升、下降、前進(jìn)、后退、夾緊、松開按鈕時進(jìn)行相應(yīng)動作，再次按下相應(yīng)按鈕則停止動作。伺服驅(qū)動器中提供了兩組脈沖指令輸入接口，一種為差分電路專用的脈沖串接口，一種為普通的脈沖串指令接口，為提高信號傳輸?shù)目煽啃?，利用伺服?qū)動器的差分電路專用脈沖串接口從EM253接出脈沖信號。 運(yùn)動控制系統(tǒng)由伺服控制系統(tǒng)和PLC 及EM253運(yùn)動模塊構(gòu)成。 （1）PLC的輸入端口包括自動循環(huán)工作按鈕、點動按鈕、總停按鈕等，還包括電動機(jī)的熱保護(hù)繼電器輸入，外接電路電磁閥的輸入點，伺服驅(qū)動器的輸入等。 （5）試燈/報警清除按鈕 當(dāng)系統(tǒng)安裝完成后，未與生產(chǎn)線連接前，要對系統(tǒng)的工作情況進(jìn)行試驗。圖中的按鈕與選擇器的功能大部分由數(shù)控系統(tǒng)來實現(xiàn)。 位控模塊可提供單軸開環(huán)移動控制所需要的功能和性能，位控模塊的特性如下： （1）提供高速控制從每秒12個脈沖至每秒200000個脈沖； （2）支持急停S曲線或線性的加速減速功能； （3）提供可組態(tài)的測量系統(tǒng)，既可以使用工程單位（如英寸或厘米）也可以使用脈沖數(shù)； （4）提供可組態(tài)的backlash補(bǔ)償； （5）支持絕對、相對和手動的位控方式； （6）提供連續(xù)操作； （7）提供多達(dá)25組的移動包絡(luò)Profile，每組最多可有4種速度； （8）提供4種不同的參考點尋找模式，每種模式都可對起始的尋找方向和最終的接近方向進(jìn)行選擇； （9）提供可拆御的現(xiàn)場接線端子便于安裝和拆御。本機(jī)械手主要采用集中控制方式進(jìn)行控制。 （2）氣動控制功能。 控制系統(tǒng)功能 控制是機(jī)器人技術(shù)中的一個關(guān)鍵問題，而控制系統(tǒng)的性能則是機(jī)器人發(fā)展水平一個重要標(biāo)志。而交流異步電機(jī)雖然結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、無電刷磨損、維修方便，但調(diào)速問題一直沒有得到經(jīng)濟(jì)合理的解決。并配有夾緊裝置和行程開關(guān)。驅(qū)動元件是伺服系統(tǒng)的重要組成部分，是系統(tǒng)的執(zhí)行元件，它的作用是把驅(qū)動控制線路的電信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械運(yùn)動。手動模式工作下，操作員可以通過控制面板控制機(jī)械手的單步運(yùn)動和零點復(fù)位，能夠在機(jī)械手故障時進(jìn)行檢修。2系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及流程 本課題的研究主要是將摩托車發(fā)電機(jī)的曲軸從一個自動生產(chǎn)線搬運(yùn)到另一個自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)。 機(jī)械手的應(yīng)用意義 由于工業(yè)自動化的全面發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷提高，對工作效率的提高迫在眉睫。為了提高工作效率，和確保工人的人身安全，尤其對于大件、少量、低速和人力所不能勝任的作業(yè)就更需要采用機(jī)械手操作。45 / 48目 錄目 錄 21引言 1 搬運(yùn)機(jī)械手的應(yīng)用簡況 1 機(jī)械手的應(yīng)用意義 22 系統(tǒng)設(shè)計 2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及流程 2 系統(tǒng)主要部件選擇 4 氣缸的選擇 5 閥門的選擇 6 行程開關(guān)的選擇 6 接近開關(guān)的選擇 6 驅(qū)動電機(jī)的選擇 63控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 7 控制系統(tǒng)功能 7 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 8 位控模塊 8 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 9 操作面板的設(shè)計 9 PLC系統(tǒng)設(shè)計 11 PLC的I/O分配表 11 PLC的I/O接線圖 11 運(yùn)動控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 12 控制系統(tǒng)電路設(shè)計 174 系統(tǒng)軟件的設(shè)計與實現(xiàn) 19 系統(tǒng)工作方式 19 程序設(shè)計 19 主程序設(shè)計 19 初始化子程序設(shè)計 20 復(fù)位子程序設(shè)計 20 報警子程序設(shè)計 21 手動運(yùn)行子程序設(shè)計 21 半自動運(yùn)行子程序 22 自動子程序設(shè)計 235 結(jié)束語 25致 謝 26參考文獻(xiàn) 27附錄1 系統(tǒng)配件清單 28附錄2 程序清單 281引言 搬運(yùn)機(jī)械手的應(yīng)用簡況 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機(jī)械化、自動化已成為突出的主題。 本機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要是曲軸在兩條生產(chǎn)線之間搬運(yùn)任務(wù)的搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。 但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，有待于進(jìn)一步實現(xiàn)機(jī)械化。最近更在加工生產(chǎn)線、自動線上應(yīng)用，成為機(jī)床、設(shè)備上下工序聯(lián)接的重要于段。在機(jī)械行業(yè)中，機(jī)械手越來越廣泛的得到應(yīng)用，它可用于零部件的組裝，加工工件的搬運(yùn)、裝卸，特別是在自動化數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床上使用更為普遍。PLC和相關(guān)控制器件安裝于控制箱內(nèi)，通過電纜和信號線與機(jī)械手進(jìn)行聯(lián)接。機(jī)械手運(yùn)動到上、左原點位。 結(jié)合各種驅(qū)動類型的特點和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計與傳動類型的選擇。 閥門的選擇 閥門是為氣缸提供的，氣缸配備兩個一位單通閥門，為了保證在斷氣的狀態(tài)下不影響氣缸內(nèi)部的氣壓，所以選用氣開閥，根據(jù)經(jīng)驗選用SMC公司的VZ110氣開閥。電機(jī)型號：Panasonic MDMA152P1U（其中慣量，200V，增量式編碼器，標(biāo)準(zhǔn)型，鍵軸，有制動器）。 （2）任務(wù)簡單，本機(jī)械手的工作任務(wù)是抓緊工件，并按要求進(jìn)行平面點位運(yùn)動，無需進(jìn)行復(fù)雜的軌跡運(yùn)算、坐標(biāo)變換以及矩陣函數(shù)的逆運(yùn)算等。該功能主要是操作員可以對機(jī)械手進(jìn)行單步的操作控制，實現(xiàn)機(jī)械手的檢測和故障修復(fù)功能。考慮到控制功能簡單、控制邏輯復(fù)雜，經(jīng)過各方面分析比較，本課題采用西門子S7200 PLC作為控制器，并配有相應(yīng)的控制模塊，來實現(xiàn)整個機(jī)械手的控制功能。各部件的運(yùn)動極限由脈沖進(jìn)行限位，并配有極限行程開關(guān)作為極限保護(hù)裝置。 （2）電源開關(guān) 在機(jī)械手工作前，首先要打開電源開關(guān)，給PLC、驅(qū)動器、伺服電機(jī)及照明設(shè)施供電，觸摸終端由PLC進(jìn)行供電，為系統(tǒng)啟動做準(zhǔn)備。 （6）上升、下降、前進(jìn)、后退、夾緊、松開按鈕主要是在調(diào)試或排除故障以及其它需要進(jìn)行單步操作時，對機(jī)械手進(jìn)行手動操作。 PLC的I/O接線圖 PLC的I/O接線圖如圖33所示。而I/O接口（X5）則需要自定義。 復(fù)位操作主要用于在工作開始前或故障排除后，要將機(jī)械手的各個部位移動至原位，同時也是各部件運(yùn)動的基準(zhǔn)。處于“半自動”位時，不接受自動生產(chǎn)線上的控制信號，只接收兩生產(chǎn)線上有無工件的檢測信號。初始化完成后，如果是初次上電或處于自動狀態(tài)則機(jī)械手復(fù)位。當(dāng)故障解除后，按下報警解除按鈕則報警消除。圖47半自動運(yùn)行子程序框圖 自動子程序設(shè)計 自動子程序（見附錄）用于控制與生產(chǎn)線連接通信時，接收生產(chǎn)線上信號的連續(xù)循環(huán)動作，自動子程序是機(jī)械手控制系統(tǒng)最為重要的子程序，在正常生產(chǎn)中主要使用自動工作方式。致 謝 本論文是在錢偉紅老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的，他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。 ,[J].機(jī)床電器,2006,3449。參考文獻(xiàn). S7—200 ：機(jī)械工業(yè)出版社。在提高整個生產(chǎn)線的自動化水平以及柔性制造方面起到了不可替代的作用。系統(tǒng)手動子程序框圖如圖45所示。圖42 初始化子程序框圖 復(fù)位子程序設(shè)計復(fù)位子程序用來完成機(jī)械手回復(fù)原點動作的程序，當(dāng)機(jī)械手處于手動狀態(tài)，不論機(jī)械手處于何種工位，按下復(fù)位按鈕開始調(diào)用復(fù)位子程序，機(jī)械手完成的復(fù)位動作，回到機(jī)械手原點。采用STEP 7 MicroWIN編程軟件進(jìn)行程序梯形圖的編制。處于“手動”位時，系統(tǒng)處于離線狀態(tài)，不接受自動生產(chǎn)線上的信號，只接收控制面板上的指令信號。伺服驅(qū)動器的輸入口－伺服使能（SRVON）、報警清除（ACLR）和輸出口－伺服報警（ALM）、定位完成（COIN）與PLC相應(yīng)接口連接。本系統(tǒng)中，為了防止電源共地干擾，現(xiàn)場信號都通過繼電器隔離輸出，而操作面板上信號則直接接入PLC的I/O口。 PLC的I/O分配表 本控制系統(tǒng)的PLC的輸入、輸出點數(shù)的確定是根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計要求和所需控制的現(xiàn)場設(shè)備數(shù)量加以確定。 （4）啟動按鈕 當(dāng)系統(tǒng)上電且機(jī)械手處于自動模式下，按下啟動按鈕，機(jī)械手開始按照指令