【正文】 ........................... 15 機(jī)械手輸出信號(hào)回路 ........................... 15 PLC 控制的安裝與布線 ............................. 16 第四章 機(jī)械手控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) .......................... 18 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 .................................. 18 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)示意圖 ................................. 18 I/O 分配 ......................................... 19 編程設(shè)計(jì)思路 .................................... 20 最大速度和啟動(dòng) /停止速度 ...................... 20 PTOx_CTRL 子程序 ............................. 20 PTOx_RUN 子程序 .............................. 21 PTOx_MAN 子程序 .............................. 22 步進(jìn)電機(jī)脈沖數(shù)的計(jì)算 ............................. 23 第五章 模擬調(diào)試 ....................................... 25 仿真軟件調(diào)試 .................................... 25 實(shí)驗(yàn)室調(diào)試 ...................................... 27 設(shè)計(jì)總結(jié) .............................................. 29 參考文獻(xiàn) .............................................. 30 致謝 .................................................. 31 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 1 第一章 緒論 機(jī)械手的現(xiàn)狀 機(jī)械手是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種具有抓取和移動(dòng)工件功能的新型裝置。機(jī)械手作為一種重要的工業(yè)設(shè)備 ，在當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中占著舉足輕重的位置 本次設(shè)計(jì)以某機(jī)械手模型作為平臺(tái)，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分： 系統(tǒng)檢測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)，硬件選型，電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使用 STEP7 MICRO/WIN 組態(tài)軟件編程，并使用仿真軟件進(jìn)行調(diào)試。 本文重點(diǎn)分析了基于 PLC 的機(jī)械手控制系統(tǒng)組成， 根據(jù)課題的控制要求 ,確定搬運(yùn)機(jī)械手的控制方案 ,設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)電氣原理圖，進(jìn)行控制系統(tǒng)電氣元器件選型 ,完成 PLC 用戶程序的設(shè)計(jì) ,通過(guò)模擬調(diào)試 ，有序的控制物料 從生產(chǎn)流水線上安全搬離，提高搬運(yùn)工作的準(zhǔn)確性、安全性，實(shí)現(xiàn)一套完整的生產(chǎn)線，使制造過(guò)程變的更有效率。氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)使用安全、可靠，可以在高溫、震動(dòng)、易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、強(qiáng)輻射等惡劣環(huán)境下工作，而氣動(dòng)機(jī)械手作為機(jī)械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、動(dòng)作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境、容易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速、容易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)、容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作等優(yōu)點(diǎn)。日本在工業(yè)上應(yīng)用機(jī)械手最多， 發(fā) 展最快的國(guó)家，自 1969 年從美 國(guó)引進(jìn)兩種機(jī)械手后開(kāi)始大力研發(fā)機(jī)械手。這 種機(jī)械手國(guó)外叫做“ Mechanical Hand” 。 PLC 的特點(diǎn) 編程方法簡(jiǎn)單易學(xué) 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 3 梯形圖是使用最多的 PLC 的編程語(yǔ)言，其電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器的電路原理圖相似，梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易懂。 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) PLC 用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器， PLC 外部?jī)H剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的 1/10— 1/00，因觸點(diǎn)不良造成的故障大為減少。在運(yùn)行狀態(tài)，可編程控制器通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能。所以輸入如果是脈沖信號(hào)，它的 寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。這時(shí)才是 PLC真正的輸出。 三、減輕人力，便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用機(jī)械手代替人進(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)的工作，這是減少人力的另一個(gè)側(cè)面。 其運(yùn)動(dòng)控制方式為： (1)由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)可旋轉(zhuǎn)角度為 90度的氣控機(jī)械手； (2)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠組件使機(jī)械手沿 X、 Y軸移動(dòng) (有 x、 y軸限位開(kāi)關(guān) )； (3)由直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的底盤帶動(dòng)整個(gè)機(jī)械手。 6) 上升到位后，底盤旋轉(zhuǎn)，夾手旋轉(zhuǎn)。 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)出如圖 22所示的機(jī)械手控制系統(tǒng)的功能框圖。 PLC CPU 22X的技術(shù)參數(shù)如圖 31所示 圖 31 PLC CPU22X技術(shù)參數(shù) 根據(jù)本系統(tǒng)的 I/O 分配以及脈沖輸出頻率決定選用 CPU 226 的 S7 200PLC。 10% 相電感（ mH） 177。 m) 額定電流≤(A) 額定功率 (W) M28831 24 3000 5 繼電器 繼電器是一種控制元件，它主要用來(lái)反映各種控制信號(hào)，其觸點(diǎn)通常接在控制電路中。接觸式行程開(kāi)關(guān)靠移動(dòng)物體碰撞行程開(kāi)關(guān)的操作頭而使行程開(kāi)關(guān)的常開(kāi)觸電接通和常閉觸電分?jǐn)啵瑥亩鴮?shí)現(xiàn)對(duì)電路的控制作用。為了便于區(qū)分各按鈕不同的控制作用，通常將按鈕做成不同顏色以示區(qū)別，以避免誤操作。電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī) 2S42Q02940，步距角為 ，具有定位準(zhǔn)確，轉(zhuǎn)速范圍 大，分辨率高，低速運(yùn)行平穩(wěn)，功耗低等優(yōu)點(diǎn)。 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 15 圖 34 機(jī)械手電源回路 機(jī)械手輸入信號(hào)回路 機(jī)械手系統(tǒng) PLC 輸入信號(hào)回路，如圖 35所示。 （ 3）利用普通二極管恰當(dāng)?shù)拇釉?PLC輸入回路中，防止信號(hào)干擾，使 PLC 輸入信號(hào)大大增強(qiáng)。 PLC 供電電源為 50Hz、 220V?10%的交流電。所以我們給可編程控制器接上了專用接地線。 驅(qū)動(dòng)方式 :步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)。 在 STEP7 Micro/WIN的“位置控制向?qū)А敝敢屡渲肧7200CPU內(nèi)置的脈沖串輸出（ PTO）功能，通過(guò) 機(jī)實(shí)現(xiàn)軸定位功能。如果SS_SPEED的數(shù)值過(guò)低，電機(jī)和負(fù)載在運(yùn)動(dòng)的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)可能會(huì)搖擺或顫動(dòng)。當(dāng)輸入為低電平時(shí)， PTO功能正常操作。 圖 42 PTOx_CTRL PTOx_RUN 子程序 如圖 43。 接通參數(shù) Abort，命令位控模塊停止當(dāng)前的包絡(luò)并減速直至電機(jī)停下。即使在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，您也可以改變速度參數(shù)的值。 本設(shè)計(jì)采用的是 32細(xì)分模式，橫軸伸縮 800mm ，縱軸升降 750mm 對(duì)中間的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行折算，驅(qū)動(dòng)器采用半步驅(qū)動(dòng)，步距角為 。 仿真軟件調(diào)試 打開(kāi) STEP7Micro/WIN陶然 7，編譯程序，正確后中點(diǎn)擊“文件” “導(dǎo)出”。如圖 55。搬運(yùn)機(jī)械手的控制一直是機(jī)械手領(lǐng)域重要的研究課題之一。希望各位老師提供寶貴意見(jiàn)。謝謝你們，我的父親母親。 最后，感謝我的同學(xué)和朋友，以及同一論文小組的其他同學(xué)，在我寫論文的過(guò)程中給予了我很多有用的素材和數(shù)據(jù)資料，還在論文的撰寫和排版過(guò)程中提供熱情的幫助。誠(chéng)摯的感謝 xx 老師在學(xué)習(xí)生活和論文寫作上的指導(dǎo)和幫助，在此謹(jǐn)向陳斌老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。離別在即，站在人生的又一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)上，心中難免思緒萬(wàn)千，一種感恩之情油然而生。 （ 2）對(duì) PLC、步進(jìn)電機(jī)以及其他電氣元件進(jìn)行選型，設(shè)計(jì)出了 PLC 外部接線圖。如圖 57 圖 57 運(yùn)行圖 模擬調(diào)試完畢。沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第五章 模擬調(diào)試 26 如圖 53。 m=800/157= （ 43） 橫軸完成一次伸張或收縮輸出的脈沖數(shù)，式（ 44） M=*12800=65223 個(gè) （ 44） 同理縱軸完成一次上升或下降輸出的脈沖數(shù)，式（ 45） N=65223*750/800=61146 個(gè) （ 45） 注意： 為了更好的使用該驅(qū)動(dòng)器，系統(tǒng)接線時(shí)應(yīng)遵循功率線和信號(hào)線分開(kāi)的原則，以避免控制信號(hào)被干擾，在有強(qiáng)干擾源存在的情況下，最好用屏蔽電纜傳送控制信號(hào) 。速度是一個(gè)每秒多少個(gè)脈沖的雙整型 (DINT)值。 PTOx_MAN子程序 (手動(dòng)模式 )使 PTO輸出置為手動(dòng)模式。 接通 START參數(shù)以初 始化包絡(luò)的執(zhí)行。當(dāng)輸入變?yōu)楦唠娖綍r(shí)， PTO產(chǎn)生一個(gè)脈沖串將電機(jī)減速到停止。 PTOx_CTRL子程序 (控制 )使能和初始化用于步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的 PTO輸出。 位控向?qū)Ц鶕?jù)指定的 MAX_SPEED，計(jì)算并顯示位控模塊所能控制的最小速度。 A點(diǎn)物體為水平放置， B點(diǎn)物體為豎直放置。 機(jī)械手搬運(yùn)的物料的重量為： 2021g。完善的接地系統(tǒng)是 PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。隔離變壓器是初級(jí)和次級(jí)之間采用隔離屏蔽層，用漆包線或同等非導(dǎo)磁材料組成，電器回路上不允許短路，兩極各引出一個(gè)接地抽頭。 、 、回轉(zhuǎn)的控制端。具有電機(jī)靜態(tài)鎖緊狀態(tài)下的自動(dòng)半流功能，可以大大降低電機(jī)的發(fā)熱。熔斷器參數(shù)，如表 36。 在本課題中選用 DZ1540/1型低壓斷路器，具體技術(shù)參數(shù)參見(jiàn)表 35。 在光電開(kāi)關(guān)中最重要的是光電器件，把光照強(qiáng)弱的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感元件。2M412 步進(jìn) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 (兩相雙極微步型 )，如圖 33 圖 33 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 Kinco174。 步進(jìn)電機(jī)在精密小型電動(dòng)機(jī)中是一種應(yīng)用最為廣泛的機(jī)種。這一系列產(chǎn)品可以滿足多種多樣的自動(dòng)化控制需要。 10) 夾手 、底盤回轉(zhuǎn)到位后，橫軸回縮。 2) 當(dāng)檢查取物點(diǎn)有工件時(shí)，機(jī)械手水平方向的步進(jìn)電機(jī)開(kāi)始動(dòng)作，機(jī)械手臂開(kāi)始前伸?？刂葡到y(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機(jī)械手按規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng)，并記憶人們給予機(jī)械手的指