【正文】 進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，機(jī)械手的位移和運(yùn)動(dòng)速度，可由電控系統(tǒng)發(fā)出脈沖信號(hào)數(shù)量及脈沖信號(hào)頻率來(lái)控制。螺線管線圈 通電時(shí)將產(chǎn)生磁力，推動(dòng)其鐵芯芯子運(yùn)動(dòng)，通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)是輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng) 角度，通過(guò) 抗旋轉(zhuǎn)齒輪使輸出轉(zhuǎn)軸保持在新的工作位置；線圈再通電，轉(zhuǎn) 軸又轉(zhuǎn)動(dòng) 角度，依次進(jìn)行步進(jìn)運(yùn)動(dòng)?！?15176。在實(shí)際工作過(guò)程中，各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。 17HS001 電機(jī)的具體參數(shù)如表 所示。同時(shí)鎖定繼續(xù)前進(jìn)行動(dòng)，能且只能反向運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)因故障或暴力操作造成的超程保護(hù)功能。實(shí)現(xiàn) 實(shí)時(shí)按操作者的指令進(jìn)行動(dòng)作。 三江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 三江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第三章 軟件設(shè)計(jì) 總體流程圖的設(shè)計(jì) 圖 工作流程圖 本機(jī)械手采用點(diǎn)位控制，我們可將整個(gè)運(yùn)動(dòng)看作折線運(yùn)動(dòng)，每一步動(dòng)作歸納為參數(shù)不同的點(diǎn)位之間動(dòng)作。之后控制機(jī)械手到 B 點(diǎn)位夾取工件，同時(shí)記錄機(jī)械手位置及加緊位置，為簡(jiǎn)化過(guò)程，可在 A 點(diǎn)設(shè)置機(jī)械手張開(kāi)， B 點(diǎn)設(shè)置夾緊。 三江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 確定輸入、輸出設(shè)備。 三大技術(shù)陣營(yíng)的 PLC 在程序表達(dá)形式、功能及用法上有很大的差異。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)引進(jìn)的 PLC 產(chǎn)品價(jià)值，其中美國(guó)約占 %，歐洲產(chǎn)品約占 %，日本產(chǎn)品約占 %。 SFX1 系列 PLC 將優(yōu)良的特點(diǎn)融合進(jìn)一個(gè)很小的控制器中。 （ 4） 2020 步存儲(chǔ)容量，是以前的 FXOS 的 倍。世界任何地方的標(biāo)準(zhǔn)電壓都適用，也可以使用直流電源。通信和數(shù)據(jù)鏈接功能選項(xiàng)使用 FX1N 在體積、通信和特殊功能模塊和能源控制等重要的應(yīng)用方面非常完美。 FX2N 系列 PLC 作為 FX 系列最高級(jí)的模塊，他擁有無(wú)以匹敵的速度、高級(jí)功能、邏輯組件以及定位控制等特點(diǎn)。 三江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 （ 5）更有豐富的器件資源。更便于在柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)或工廠自動(dòng)化系統(tǒng)中大量應(yīng)用 位置控制。 三菱 輸出 方式選擇 PLC 包括繼電器輸出和晶體管輸出兩種輸出方式。晶體管輸出一般用于高速輸出，如伺服 /步進(jìn)等，用于動(dòng)作頻率高的輸出。 表 I/O 點(diǎn)數(shù)估算統(tǒng)計(jì) 序號(hào) 電氣設(shè)備、元件 輸入點(diǎn)數(shù) 輸出點(diǎn)數(shù) 使用數(shù)量 1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 0 2 3 2 脈沖信號(hào)源 0 1 1 3 行程開(kāi)關(guān) 1 0 6 4 指示燈 0 1 11 5 報(bào)警嗡鳴器 0 1 1 6 按鈕 1 0 12 7 5 位按鈕 5 0 1 合計(jì) 輸入點(diǎn)數(shù) 23 輸出點(diǎn)數(shù) 19 總點(diǎn)數(shù) 43 （ 1）特殊、特定 I/O 點(diǎn)優(yōu)先分配。 （ 3）良好的穩(wěn)定性。 暫存區(qū)：臨時(shí)存儲(chǔ)脈沖信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)的基本處理，執(zhí)行數(shù)據(jù)計(jì)算功能。采用斷電保持輔助繼電器存儲(chǔ)位狀態(tài)。 作為畢業(yè)之前的最后一次也是最全面的一次系統(tǒng)性的檢驗(yàn)， 我是非常認(rèn)真的對(duì)待。此采用點(diǎn)位控制，對(duì)點(diǎn)位間的路徑未進(jìn)行嚴(yán)格的要求，使得在運(yùn)行過(guò)程中有較多的不確定因素，程序未能實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)間的直線運(yùn)動(dòng)，可作下一步的改進(jìn)方向。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我是單獨(dú)的課題，但在完成此設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還得到了許多同學(xué)和其他老師的幫助，在此一并致以誠(chéng)摯的謝意。 王志斌老師作為我畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師 ，在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中給了我 很大 的指導(dǎo) 和幫助。 多工作臺(tái)間的準(zhǔn)確定位搬移，可擴(kuò)展用于流水線合攏與分發(fā)、產(chǎn)品的定位拿取與堆放、生產(chǎn)原料配發(fā)、裝箱等功能。 脈沖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)：存儲(chǔ)暫存區(qū)處理后的有效脈沖數(shù)。 綜上所述的優(yōu)點(diǎn)，選用 FX2N48MTD 型 PLC。如編碼等。 本文中使用步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力源，故采用晶體管輸出，直流 D24V 電源。 （ 2）負(fù)載能力不同 晶體管帶負(fù)載的能力小于繼電器帶負(fù)載的能力，用晶體管時(shí)，有時(shí)候要加其他東西來(lái)帶動(dòng)大負(fù)載（如繼電器，固態(tài)繼電器等）。用一臺(tái) FX1PG 獨(dú)立進(jìn)行一軸定位控制，而一臺(tái) PLC則最多可連 8 臺(tái) FX1PG。 （ 7）數(shù)字指令集。具有滿足特殊要求的大量特殊模塊， 6 個(gè)基本 FX2N 單元中每一個(gè)單元可擴(kuò)充到 256 點(diǎn)的 I/O。 （ 3）更為豐富的器件資源。 （ 12）遠(yuǎn)程維護(hù)。使用標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘滿足對(duì)時(shí)間的應(yīng)用要求。 （ 2）結(jié)構(gòu)緊湊、性?xún)r(jià)比高。 簡(jiǎn)單機(jī)械手運(yùn)動(dòng)小型 PLC 足以滿足要求，選用日本三菱公司 FX 系列作為本文中搬運(yùn)機(jī)械手的核心控制系統(tǒng)，可以減少企業(yè)對(duì)操作人 員培訓(xùn)，降低使用成本，減少消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品使用的顧慮。這主要是歐美小型 PLC 產(chǎn)品指令系統(tǒng)太弱所制。 程序調(diào)試。 系統(tǒng)安全、可靠。手動(dòng)設(shè)置好以后就可以按預(yù)先設(shè)置自動(dòng)運(yùn)行。 連續(xù)工作 (自動(dòng)狀態(tài) )：在用戶(hù)原點(diǎn)，旋鈕旋轉(zhuǎn)自動(dòng)，按動(dòng)啟動(dòng)按鈕連續(xù)反復(fù)進(jìn)行，途中按動(dòng)停止按鈕，運(yùn)行到原定后停止。具體有原點(diǎn)、路徑關(guān)鍵點(diǎn)、報(bào)警指示、工作狀態(tài)指示等功能。 以下 42 系列， 57 系列兩相混合式步進(jìn)電機(jī)。但細(xì)分只能改變其分辨率，不改變其精度。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源由變頻脈沖信號(hào)源、脈沖分配器及脈沖放大器組成，由驅(qū)動(dòng)電源向電機(jī)繞組提供脈沖電流。永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)消耗功率小，步距角較大。可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的：同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 2) 手臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 由于采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，成本相對(duì)比較低。 1) 手臂直線運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu) 手臂直線運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，基本上是由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向裝置組成。 本設(shè)計(jì)使用的是電磁式控制吸合的機(jī)械手， 適用于磁性材料，有溝槽或穿孔的工件吸?。粏挝幻娣e有較大的吸力；可以快速吸附和松放工件，從而快速實(shí)現(xiàn)工件在兩工作臺(tái)之間的搬運(yùn)控制；此外， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命較長(zhǎng)?？筛鶕?jù)夾持對(duì)象的形狀和大小配 備多種形狀和尺寸的夾頭，以適應(yīng)操作。 ／輸出設(shè)備 輸入：指令按鈕、旋鈕、急停按鈕、報(bào)警及指示裝置。各元件應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境進(jìn)行校核設(shè)計(jì)，本文中所選設(shè)備僅作示范性選擇，未進(jìn)行校核，不適用于具體設(shè)備制造，不代表最終機(jī)械手硬件。 、通用性強(qiáng) 由于 PLC 是采用軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能，對(duì)同一控制對(duì)象，當(dāng)控制要求改變需改變控制系統(tǒng)的功能時(shí)，不必改變 PLC 的硬件設(shè)備，只需相應(yīng)改 變軟件程序。 。 在可編程序控制器問(wèn)世以前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是繼電器控制占主導(dǎo)地位。在一些動(dòng)作簡(jiǎn)單但又重復(fù)作業(yè)的操作中，以機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。專(zhuān)用機(jī)床是大批量生產(chǎn)自動(dòng)化的有效辦法，程控機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等自動(dòng)化機(jī)械是有效解決多品種小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的 重要辦法。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的 位置和姿勢(shì)。Manipulator 目 錄 第一章 緒論 ............................................ 1 基于 PLC 的柔性制造系統(tǒng) 搬運(yùn) 機(jī)構(gòu) 的概述 .......................... 1 機(jī)械手控制系統(tǒng) 的背景和意義 .................................... 2 可編程序控制器背景 ......................................... 2 可編程序控制器的應(yīng)用意義 ................................... 2 可編程序控制器的特點(diǎn) ....................................... 3 本課題研究的內(nèi)容 .............................................. 3 第二章 硬件設(shè)計(jì) ........................................ 5 機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .......................................... 5 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ................................................ 7 其他輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ........................................... 10 第三章 軟件設(shè)計(jì) ........................................ 12 總體流程圖的設(shè)計(jì) ............................................. 12 三菱 PLC 的選擇 ............................................... 12 三菱 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 ............................ 12 三菱 PLC 控制系統(tǒng)設(shè) 計(jì)步驟 .................................. 12 三菱 PLC 品牌選擇 .......................................... 13 三菱 PLC 系列選擇 .......................................... 14 三菱 輸出方式選擇 .......................................... 16 三菱 PLC 的 I/O 口分配 ......................................... 17 三菱 PLC 程序的設(shè)計(jì) ................