【正文】 等的自動化程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。由于通用機(jī)械手的應(yīng)用和發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)了智能機(jī)器人的研制。8090年代，裝配機(jī)械手處于鼎盛時期，尤其是日本。在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時，相應(yīng)地發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教式機(jī)械手、計算機(jī)控制機(jī)械手和組合式機(jī)械手等。為此，國外機(jī)械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某些智能的機(jī)械手，使其擁有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，做出相應(yīng)的變更?，F(xiàn)今機(jī)械手的發(fā)展更主要的是將機(jī)械手和柔性制造系統(tǒng)以及柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。 PLC的組成PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成（見圖11）。CPU模塊的工作電壓一般是5V，而PLC外部的輸入、輸出電路的電源電壓較高，例如DC 24V和AC 220V。程序被編譯后下載到PLC，也可以講PLC中的程序上傳到計算機(jī)。與繼電器接觸裝置和通用計算機(jī)相比，PLC更能試用工業(yè)現(xiàn)場較為惡劣的生產(chǎn)環(huán)境。因此，PLC具有極強(qiáng)的適用性，能夠很好地滿足各類型控制的需要，是目前工廠中應(yīng)用最廣的自動化設(shè)備。外接的輸入電路斷開時，對應(yīng)的輸入過程映像寄存器為0狀態(tài)，梯形圖中對應(yīng)的輸入點的常開觸點斷開，常閉觸點接通。3）通信處理在處理通信請求階段，CPU處理從通信接口和智能模塊接收到的信息，例如讀取智能模塊的信息并存放在緩沖區(qū)中，咋適當(dāng)?shù)臅r候?qū)⑿畔魉徒o通信請求方。用立即I/O指令讀輸入點的值時，相應(yīng)的輸入過程映像寄存器的值未被更新。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。 （5）數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。2）PLC 控制單元。5）光電開關(guān)。在氣路(或液路)上來說，兩位三通電磁閥(見圖31)具有1個進(jìn)氣孔(接進(jìn)氣氣源)、1個出氣孔(提供給目標(biāo)設(shè)備氣源)、1個排氣孔(一般安裝一個消聲器，如果不怕噪音的話也可以不裝)。 兩位五通雙電控電磁閥動作原理：給正動作線圈通電，則正動作氣路接通(正動作出氣孔有氣)，即使給正動作線圈斷電后正動作氣路仍然是接通的，將會一直維持到給反動作線圈通電為止。按啟動按鈕后，傳送帶A運(yùn)行直到光電開關(guān)PS檢測到物體，才停止，同時機(jī)械手下降，下降到位后機(jī)械手夾緊物件，2S后開始上升，而機(jī)械手保持夾緊。并且要求只有機(jī)械手處于上限時才能進(jìn)行左/右移動，因此在左右轉(zhuǎn)動時用上限條件聯(lián)鎖保護(hù)。本系統(tǒng)的輸入開關(guān)量為數(shù)字信號，直接連接PLC，PLC通過中間繼電器對電磁閥加以控制。I/O擴(kuò)展包括I/O點數(shù)的擴(kuò)展和功能模塊的擴(kuò)展。（2）設(shè)計梯形圖，這是程序設(shè)計的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步，要設(shè)計好梯形圖，首先十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設(shè)計的經(jīng)驗。 圖41 plc硬件的實物接線圖43 系統(tǒng)中調(diào)試結(jié)果整個系統(tǒng)要求實現(xiàn)的功能有兩項：自動運(yùn)行與手動運(yùn)行。在此次畢業(yè)論文的設(shè)計過程中，對以前的理論知識有了更加進(jìn)一步的理解與認(rèn)識，對自己的對自己的專業(yè)知識及應(yīng)用能力有了一定的提升與檢測，其中也發(fā)現(xiàn)了很多不足。本論文是在石俊老師悉心指導(dǎo)下完成的。不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，更加教會了我許多待人接物與為人處世的道理。由于本人能力尚未達(dá)到火候，本次設(shè)計的機(jī)械手控制系統(tǒng)跟實際生產(chǎn)中的機(jī)械手控制系統(tǒng)之間還有很大差距，系統(tǒng)中也還存在很多的缺陷，還需要不斷改進(jìn)和加強(qiáng)。圖42 手動程序中下降運(yùn)行圖43 自動程序中下降運(yùn)行圖44 自動程序中的傳送帶A啟動第五章 結(jié)束語機(jī)械手的控制對于很多場合需求很大，不論是機(jī)床使用的小型系統(tǒng)還是流水線上的這類設(shè)備，其基本動作要求類似，所以控制的實現(xiàn)也可以相互借鑒。（4）對程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿意為止。典型的數(shù)字量輸入/輸出擴(kuò)展模塊有：輸入擴(kuò)展模塊EM221有兩種：8點DC輸入、8點AC輸入。本文選擇的是德國的西門子公司生產(chǎn)的S7–200PLC。 為了保證機(jī)械手動作準(zhǔn)確，機(jī)械手安裝了限位開關(guān)SQSQSQSQ4，分別對機(jī)械手進(jìn)行下降、上升、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等動作的限位，并給出動作到位的信號。上升到位后，傳送帶B開始運(yùn)行，同時機(jī)械手右轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)到位后，傳送帶B停止，此時傳送帶A運(yùn)行直到關(guān)電開關(guān)PS再次檢測到物體，才停止……,如此循環(huán)。圖31 二位三通電磁閥圖32 二位五通電磁閥7）各種按鈕。 對于小型自動控制設(shè)備，氣管一般選用8~12mm的工業(yè)膠氣管。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。（4）過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。 （1）開關(guān)量的邏輯控制 這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。5）改寫輸出CPU執(zhí)行完用戶程序后，將輸出過程映像寄存器的0/1狀態(tài)傳送到輸出模塊并鎖存起來。在RUN模式的程序執(zhí)行階段，如果沒有跳轉(zhuǎn)指令，CPU從第一條指令開始，逐條順序地執(zhí)行用戶程序。PLC的輸入/輸出系統(tǒng)能夠直觀地反映現(xiàn)場信號的變化狀態(tài)，還能通過各種方式直觀地控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、I/O點狀態(tài)、異常和電源狀態(tài)等，對此均有醒目的指示，非常有利于運(yùn)行和維護(hù)人員對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。在PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，只需要在PLC的端子上接入相應(yīng)的輸入/輸出信號線即可，不需要諸如繼電器之類的物理電子器件和大量且繁雜的硬接線線路。PLC使用AC 220V電源或DC 24V電源。在I/O模塊中，用光耦合器，光敏晶閘管、小型繼電器等期間來隔離PLC的內(nèi)部電路和外部的I/O電路。 圖21 PLC的組成CPU模塊主要有微處理器）CPU芯片和存儲器組成。PLC的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，已經(jīng)廣泛第應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)中，PLC在其他領(lǐng)域，例如明勇和家庭自動化的應(yīng)用也得到迅速的發(fā)展。視覺功能即在機(jī)械手上安裝有電視照相機(jī)和光學(xué)測距儀（即距離傳感器）以及衛(wèi)星計算機(jī)。既便于設(shè)計制造，又便于改換工作，擴(kuò)大了應(yīng)用的范圍。90年代以后，隨著計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展，機(jī)械手技術(shù)也得到飛速的多元化發(fā)展。目前國內(nèi)外對發(fā)展這一新技術(shù)都很重視，幾十年來，這項技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計在不斷地修改，品種在不斷地增加，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地擴(kuò)大。而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全地完成作業(yè)，大大地改善了工人的勞動條件。進(jìn)而在程序控制、數(shù)字控制等機(jī)床上應(yīng)用，成為設(shè)備的一個組成部分。專用機(jī)床是大批量生產(chǎn)自動化的有效辦法，程控機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等自動化機(jī)械是有效解決多品種小批量生產(chǎn)自動化的重要辦法。自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。第2章 機(jī)械手和PLC 機(jī)械手 機(jī)械手的概述它能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動操作裝置。隨著微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)和計算機(jī)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC在硬件配置、軟件編程、通訊聯(lián)網(wǎng)功能以及模擬量控制等方面均取得了長足的進(jìn)步，已經(jīng)成為工廠自動化的標(biāo)準(zhǔn)配置之一。【關(guān)鍵詞】機(jī)械手；PLC；電磁閥 Based on plc industrial manipulator control system design AbstractIn the field of industrial automation manipulator is often met in a control object. In recent years, with the development of industrial automation manipulator gradually bee a new subject, and with the rapid development. Manipulator widely application and forging, stamping, forging, welding, assembling, handling, spray paint, heat treatment, etc. Especially in heavy, high temperature, toxic and dangerous, radioactive,