【正文】 ................................................................................................ 39 附 錄Ⅰ ................................................................................................................... 40 附 錄Ⅱ ................................................................................................................... 55 附 錄Ⅲ ................................................................................................................... 60 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1章 緒 論 機(jī)械手是近幾十年發(fā)展 起來(lái)的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。主程序控制機(jī)械手群動(dòng)作，子程序控制每個(gè)機(jī)械手動(dòng)作。本論文正是針對(duì)這一課題，選擇了可編程控制器 (PLC)作為工業(yè)機(jī)械 手的控制系統(tǒng)，這對(duì)提升工業(yè)機(jī)械手的整體技術(shù)性能起到了良好的作用。本論文 可編程控制器 (PLC)選 用 西門子 （ SIEMENS） 公司 S7–200 系列的 CPU224，并擴(kuò)展了 EM221 數(shù)字量輸入模塊和 EM222 繼電器輸出模塊。s control system, this to promoted the industry manipulator39。專用機(jī)械手 ： 它作為整機(jī)的附屬部分，動(dòng)作簡(jiǎn)單，工作對(duì)象單一，具有固定 (有時(shí)可調(diào) )程序，使用大批量的自 動(dòng)生產(chǎn)。機(jī)械手與數(shù)控加工中心，自動(dòng)搬運(yùn)小車與自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng) (FMS )和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) (CIMS )，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。 隨著生產(chǎn) 自動(dòng)化程度的不斷提高，氣動(dòng)技術(shù)應(yīng)用面迅速擴(kuò)大，氣動(dòng)產(chǎn)品品種規(guī)格持續(xù)增多，性能、質(zhì)量不斷提高，市場(chǎng)銷售產(chǎn)值穩(wěn)步增長(zhǎng)。但是由于這類機(jī)械手價(jià)格昂貴，限制了在一些場(chǎng)合的廣泛應(yīng)用。采集感知信號(hào)及控制信號(hào)均由智能閥島來(lái)處理，氣動(dòng)伺服定位系統(tǒng)代替了伺服電機(jī) 、 步進(jìn)馬達(dá)或液壓伺服系統(tǒng) ； 氣缸、擺動(dòng)馬達(dá)完成原來(lái)由液壓缸或機(jī)械所作的執(zhí)行動(dòng)作 ； 主機(jī)部分采用了標(biāo)準(zhǔn)型材輔以模塊化的裝配形式，使得氣動(dòng)機(jī)械手能拓展成系 列化、標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品。 圖 機(jī)械手原理圖 本機(jī)械手的全部動(dòng)作由氣缸驅(qū)動(dòng)。 轉(zhuǎn)動(dòng)是通過(guò)擺動(dòng)氣缸、軸向止推軸承、擺動(dòng)臂及擺動(dòng)位置微動(dòng)開(kāi)關(guān)協(xié)調(diào)完成， 轉(zhuǎn)動(dòng) 工作行程為 0~180176。 氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手群工作原理 當(dāng)系統(tǒng)工作開(kāi)始時(shí)，工作臺(tái) A 上有物品時(shí)，機(jī)械手 1 首先工作，完成 8 個(gè)基本操作后（即一個(gè)循環(huán)），把物品放在工作臺(tái) B 上，機(jī)械手 2 便啟動(dòng)工作，同樣完成一個(gè)循環(huán)后，把物品放在工作臺(tái) C 上，機(jī)械手 3 啟動(dòng)工作，這樣 3 個(gè)機(jī)械手不斷的循環(huán)工作；當(dāng)系統(tǒng)工作結(jié)束時(shí)，機(jī)械手 1 首先完成一個(gè)循環(huán)后停止，然后機(jī)械手 機(jī)械手 3 也順序依次停止工作。第 6 步是在最低位時(shí)松開(kāi)物品。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令。 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。 PLC 應(yīng)用于單機(jī)控制、多機(jī)控制、生產(chǎn)自動(dòng)線控制等。 PLC 與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 系統(tǒng)存儲(chǔ)器包括用來(lái)存放由 PLC 生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在 ROM內(nèi)，用戶不能直接更改。用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以用來(lái)存放（記憶）用戶程序中所使用器件ON/OFF 狀態(tài)和數(shù)值、數(shù)據(jù)等。輸出模塊用于把用戶程序的邏輯運(yùn)算結(jié)果輸出到 PLC 外部，輸出模塊具有隔離 PLC 內(nèi)部電路和外部執(zhí)行元件的作用，還具有功率放大的作用。簡(jiǎn)易型的編程器只能聯(lián)機(jī)編程，且往往需要將梯形圖轉(zhuǎn)換為機(jī)器語(yǔ)言助記符（語(yǔ)句表）后，才能輸入。第一部分為上電處理，第二部分是掃描過(guò)程，第三部分是出錯(cuò)處理。 S7– 200 系列 PLC 是西門子公司生產(chǎn)的一種小型 PLC，其許多功能達(dá)到大、中型 PLC 的水平，而價(jià)格卻和小型 PLC 的一樣，因此它一經(jīng)推出，即受到了廣泛的關(guān)注。 輸出擴(kuò)展模塊 EM222 有三種： 8 點(diǎn) DC 晶體管輸出、 8 點(diǎn) AC 輸出、 8 點(diǎn)繼電器輸出。 表 各模塊編址 主機(jī) I/O CPU224 模塊 1I/O EM221 模塊 2I/O EM221 模塊 3I/O EM222 主機(jī) CPU224 模塊 1 EM221 DI8 DC24V 模塊 2 EM221 DI8 DC24V 模塊 2 EM222 DO8 DC24V 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 序表 EM221（ 1）外部接線如圖 所示。機(jī)械手 3 右旋電磁閥 的中間繼電器 KA15，連接擴(kuò)展模塊 3EM222 的 。 圖 電氣連接圖 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 9 J u n 2 0 07 S he e t o f F i l e : I : \ 圖 \ g a o h on g t a o . d db D r a w n B y:K A 1機(jī)械手3右旋電磁閥機(jī)械手3左旋電磁閥機(jī)械手3上升電磁閥機(jī)械手3夾放電磁閥機(jī)械手3下降電磁閥機(jī)械手2左旋電磁閥機(jī)械手2右旋電磁閥機(jī)械手1夾放電磁閥機(jī)械手1下降電磁閥機(jī)械手1上升電磁閥機(jī)械手1左旋電磁閥機(jī)械手1右旋電磁閥機(jī)械手2下降電磁閥機(jī)械手2夾放電磁閥機(jī)械手2上升電磁閥K A 2 K A 3 K A 4 K A 5 K A 6 K A 7 K A 8K A 9 K A 10 K A 11 K A 12 K A 13 K A 14 K A 15MYV1 M M M M M M MM M M M M M MYV2 YV3 YV4 YV5 YV6 YV7 YV8YV9 Y V 1 0 Y V 1 1 Y V 1 2 Y V 1 3 Y V 1 4 Y V 1 5A C 2 20 VA C 2 20 V 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 第 4章 軟件設(shè)計(jì) 機(jī)械手 1 控制程序 當(dāng) =1（上升限位開(kāi)關(guān)閉 合 ）；且 =1（右旋限位開(kāi)關(guān)閉 合 ）；且 =0（上升電磁閥斷開(kāi)）：且 =0（左旋電磁閥斷開(kāi)），則 =1（下降電磁閥閉合 ）； 并 且 =1（ 輔助繼電器 ）。梯形圖如圖 所示。 圖 梯形圖 當(dāng) =1（上升電磁閥閉 合 ）；且 =1（左旋限位開(kāi)關(guān)閉 合 ）； =1（上升限位開(kāi)關(guān)閉 合 ），則 =0（上升電磁閥斷開(kāi)），并且 =0（左旋電磁閥斷開(kāi)），則 =1（右旋電磁閥閉 合 ）。 圖 當(dāng) =1（夾放電磁閥閉 合 ）；且 =1（右旋限位開(kāi)關(guān)閉 合 ）；且 =1（下降限位開(kāi)關(guān)閉 合 ）； =0（上升電磁閥斷開(kāi)），則定時(shí)器 T55 啟動(dòng)定時(shí)。梯形圖如圖 所示。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 圖 機(jī)械手 3 控制程序 當(dāng) =1（上升限位開(kāi)關(guān)閉 合 ）；且 =1（右旋限位開(kāi)關(guān)閉 合 ）；且 =0（上升電磁閥斷開(kāi)）：且 =0（左旋電磁閥斷開(kāi)），則 =1（下降電磁閥閉合 ）；并且 =1（ 輔助繼電器 ）。梯形圖如圖 所示。 當(dāng) T58=1（定時(shí)時(shí)間到）；且 =1（左旋限位開(kāi)關(guān)閉 合 ）；且 =1（下降限位開(kāi)關(guān)閉 合 ）； =0（下降電磁閥斷開(kāi)。梯形圖如圖 所示。 圖 當(dāng) =1（右旋電磁閥閉 合 ）；且 =1（上升限位開(kāi)關(guān)閉 合 ）；且 =1（右旋限位開(kāi)關(guān)閉合），則 =0（右旋電磁閥斷開(kāi)）并且 =0（ 輔助繼電器 ）。梯形圖如圖 所示。 圖 當(dāng) =1（下降電磁閥閉 合 ）；且 =1（右旋限位開(kāi)關(guān)閉 合 ）；且 =1（下降限位開(kāi)關(guān)閉 合 ），則 =0（下降電磁閥斷開(kāi)）并且 =1（夾放電磁閥閉 合 ）。 當(dāng) T54=1（定時(shí)時(shí)間到）；且 =1（左旋限位開(kāi)關(guān)閉 合 ）；且 =1（下降限位開(kāi)關(guān)閉 合 ）； =0（下降電磁閥斷開(kāi)），則 =1（上升電磁閥閉 合 ）。梯形圖如圖 所示。機(jī)械手 2 上升電磁閥 的中間繼電器KA8，機(jī)械手 2 左旋電磁閥 的中間繼電器 KA9，機(jī)械手 2 右旋電磁閥 的中間繼電器 KA910， 分別連接到 CPU224 的 –。 EM222 外部接線如圖 所示。 建立輸入信號(hào)地址分配表如表 所示： 表 序號(hào) 名稱 地址 1 SB1 2 SB2 3 SB3 4 SB4 5 SB5 6 SB6 7 SB7 8 SB8 9 SB9 10 SQ1 11 SQ2 12 SQ3 13 SQ4 14 SQ5 15 SQ6 16 SQ7 17 SQ8 18 SQ9 19 SQ10 20 SQ11 21 SQ12 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 序表 22 SQ13 23 SQ14 24 SQ15 25 SQ16 26 SQ17 27 SQ18 建立輸出信號(hào)地址分配表如表 所示： 表 輸出信號(hào)地址分配表 序號(hào) 名稱 地址 1 KA1 2 KA 2 3 KA 3 4 KA 4 5 KA 5 6 KA 6 7 KA 7 8 KA 8 9 KA 9 10 KA 10 11 KA 11 12 KA 12 13 KA 13 14 KA 14 15 KA 15 建立通用輔助繼電器地址分配表如表 所示： 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 表 通用輔助繼電器地址分配表 序號(hào) 名稱 地址 1 自動(dòng)方式 2 手動(dòng)方式 3 機(jī)械手 1 動(dòng)作中 4 機(jī)械手 2 動(dòng)作中 5 機(jī)械手 3 動(dòng)作中 6 系統(tǒng)停止 PLC 外部接線 本系統(tǒng)的各模塊在 I/O 鏈中的位置排列方式如圖 所示。不同的 CPU 有不同的擴(kuò)展規(guī)范，它主要受 CPU 的功能限制。 表 輸出 信號(hào)名稱與電氣符號(hào)表 序號(hào) 名 稱 電氣符號(hào) 1 2 機(jī)械手 1 下降電磁閥 YV1 2 機(jī)械手 1 夾放電磁閥 YV 2 3 機(jī)械手 1 上升電磁閥 YV 3 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 續(xù)表 4 機(jī)械手 1 左旋電磁閥 YV 4 5 機(jī)械手 1 右旋電磁閥 YV 5 6 機(jī)械手 2 下降電磁閥 YV 6 7 機(jī)械手 2 夾放電磁閥 YV 7 8 8 機(jī)械手 2 上升電磁閥 YV 8 9 機(jī)械手 2 左旋電磁閥 YV 9 10 機(jī)械手 2 右旋電磁閥 YV 10 11 機(jī)械手 3 下降電磁閥 YV 11 12 機(jī)械手 3 夾放電磁閥 YV 12 13 機(jī)械手 3 上升電磁閥 YV 13 14 機(jī)械手 3 左旋電磁閥 YV 14 15 機(jī)械手 3 右旋電磁閥 YV 15 PLC 的選型 目前，世界上有 200多個(gè)廠家生產(chǎn)可編程控制器產(chǎn)品，比較著名的 PLC 生產(chǎn)廠家主要有美國(guó)的 AB、通用（ GE）、日本的三菱（ MITSBISHI）、歐姆龍（ OMRON）、德國(guó)的西門子（ SIMENS）、法國(guó)的 TE、韓國(guó)的三星（ SUMSUNG）、 LG 等。一般來(lái)說(shuō)，掃描周期越大，表明掃描所需要的時(shí)間就越長(zhǎng)，要求輸入信號(hào)的寬度 就 越大，控制周期 就 越長(zhǎng)，控制速度就要降低。 編程器 編程器的作用是供用戶進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。輸入 /輸出模塊從廣義上分包含兩部分：一