【正文】 ／放松由單線圈二位電磁閥驅(qū)動(dòng)液壓裝置完成，線圈通電時(shí)執(zhí)行抓緊動(dòng)作，線圈斷電時(shí)執(zhí)行放松動(dòng)作。 裝配單元所需的 I/O 點(diǎn)數(shù)較多。須注意的 是，在調(diào)試后要把開關(guān)扳回 OFF 位置，以免影響程序正常進(jìn)行。帶 DB9 插座 ，可連接到 PROFIBUSDP 和 MPI網(wǎng)絡(luò)上。使用多個(gè)模塊的情況下也不能進(jìn)行復(fù)雜的插補(bǔ)計(jì)算 PLC 程序的實(shí)現(xiàn) S7200 的數(shù)據(jù)主要分為： 與實(shí)際輸入 /輸出信號(hào)相關(guān) 的輸入 /輸出映象區(qū)： I：數(shù)字量輸入（ DI） Q：數(shù)字量輸出（ DO） 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 AI：模擬量輸入 AQ：模擬量輸出 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū) V：變量存儲(chǔ)區(qū)，可以按位、字節(jié)、字或雙字來(lái)存取 V 區(qū)數(shù)據(jù) M：位存儲(chǔ)區(qū)，可以按位、字節(jié)、字或雙字來(lái)存取 M區(qū)數(shù)據(jù) T：定時(shí)器存儲(chǔ)區(qū)，用于時(shí)間累計(jì)，分辨率分為 1ms、 10ms、 100ms 三種 C：計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)區(qū)，用于累計(jì)其輸入端脈沖電平由低到高的次數(shù)。 （１）數(shù)據(jù)格式 ＦＸ系列ＰＬＣ采用異步格式，由１位起始位、７位數(shù)據(jù)位、１位偶校驗(yàn)位及１位停止位組成，波特率為９６００ｂｐｓ，字符為ＡＳＣＩＩ碼。 可編程序控制器的輸入端子不是直接與主機(jī)相連， CPU 對(duì)輸入輸出狀態(tài)的詢問是針對(duì)輸入輸出狀態(tài)暫存器而言的。在同一掃描周期內(nèi)，各個(gè)輸入點(diǎn)的狀態(tài)在 I/0 狀態(tài)表中一直保持不變，不會(huì)受到各個(gè)輸入端子信號(hào)變化的影響，因此不能造成運(yùn)算結(jié)果混亂，保證了本周期內(nèi)用戶程序的正確執(zhí)行。 可編程序控制器的使用 步驟 在可編程序控制器與被控對(duì)象 (機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程 )構(gòu)成一個(gè)自動(dòng)控制系 統(tǒng)時(shí)，通常以七個(gè)步驟進(jìn)行 : 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 (1)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 即確定被控對(duì)象的動(dòng)作及動(dòng)作順序。 (5)編制程序 即檢查程序中每條語(yǔ)法錯(cuò)誤，若有則修改。設(shè)計(jì)氣動(dòng)機(jī)械手的原則是 :充分分析作業(yè)對(duì)象 (工件 )的作業(yè)技術(shù)要求，擬定最合理的作業(yè)工序和工藝，并滿足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件 。 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 由于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏，阻力損失和泄漏較小，成本低廉因此本機(jī)械手采用氣壓傳動(dòng)方式。 機(jī)械手的控制方案設(shè)計(jì) 考慮到機(jī)械手的通用性，同時(shí)使用點(diǎn)位控制，因此我們采用可編程序控制器 (PLC)對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障 自診斷保護(hù)。 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表 一、用途 : 用于自動(dòng)輸送線的上下料。它的手臂具有兩個(gè)自由度，即豎直方向的上、下 。 當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕之后，有如下動(dòng)作 : 按啟動(dòng)后，傳送帶 A 運(yùn)行，直到觸動(dòng)光電開關(guān)才停止，同時(shí)機(jī)械手下降。要提高 PLC 控制系統(tǒng)的可靠性，就要從多方面提高系統(tǒng)的抗干擾能力。通常，只能將 PLC 的電 源與系統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)備電源分開配線，對(duì)于電源線來(lái)的干擾，一般都有足夠強(qiáng)的抑制能力。 接地的目的通常有兩個(gè)，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。數(shù)字地和模擬地的共點(diǎn)地最好置懸浮方式。 對(duì)于開關(guān)量輸出來(lái)說(shuō)， PLC 的輸出有繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出三種形式，具體選擇哪種形式的輸出應(yīng)根據(jù)負(fù)載要求來(lái)決定，選擇不當(dāng)會(huì)使系統(tǒng)可靠性降低，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。 濕度 為了保證 PLC的絕緣性，空氣的相對(duì)濕度應(yīng)小于 85%。 急停電路：使 PLC 在發(fā)生故障時(shí)能將引起傷害的 負(fù)載電源可靠切斷。 圖 41 導(dǎo)桿氣缸 該汽缸由直線運(yùn)動(dòng)汽缸帶雙導(dǎo)桿和其它附件組成。 該機(jī)械手可以選擇配置普通的夾持手指，以抓取一般工件 ?？梢愿鶕?jù)機(jī)械手的動(dòng)作順序修改程序，使機(jī)械手的通用性更強(qiáng)。在此，我首先向老師表示誠(chéng)摯的感謝，并致以崇高的敬意。另外，該機(jī)械手既可以用于搬運(yùn)小型零件，也可供教學(xué)、實(shí)驗(yàn)使用。 圖 42 安裝支架用于導(dǎo)桿導(dǎo)向件的安裝和導(dǎo)桿汽缸整體的固定，連接件安裝板用于固定其它需要連接到該導(dǎo)桿汽缸上的物件，并將兩導(dǎo)桿和直線汽缸活塞桿的相對(duì)位置固定，當(dāng)直線汽缸的一端接通壓縮空氣后，活塞被驅(qū)動(dòng)作直線運(yùn)動(dòng)，合塞桿也一起移動(dòng)，被連接件安裝板固定到一起的兩導(dǎo)桿也隨活塞桿伸出或縮回，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)桿汽缸的整體功能。 可編程控制器有監(jiān)視定時(shí)器等自檢功能，檢查出現(xiàn)異常時(shí)，輸出全部關(guān)閉。 空氣 避免有腐蝕和易燃的氣體，可將 PLC 安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中，并安裝空氣凈化裝置。此外， PLC 的輸出端子帶負(fù)載能力是有限的，如果超過了規(guī)定的最大限值，必須外接繼電器或接觸器，才能正常工作。系統(tǒng)地端子 (LG)是抗干擾的中性端子，通常不需要接地，可是，當(dāng)電磁干擾比較嚴(yán)重時(shí)，這個(gè)端子需與接大地的端子 (GR)連接。接地在消除干擾上起很大的作用。如果一個(gè)系統(tǒng)中含有擴(kuò)展單元，則其電源必須與基本單元共用一個(gè)開關(guān)控制，也就是說(shuō)，它們的上電與斷電必須同時(shí)進(jìn)行。但是在 PLC 控制系統(tǒng)中，如果環(huán)境過于惡劣，或安裝使用不當(dāng)，會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性。上升到位觸動(dòng)行程開關(guān)后左轉(zhuǎn)，左轉(zhuǎn)到位后下降，下降到位機(jī)械手松開， 2s 后機(jī)械手上升。另外，其末端執(zhí)行裝置機(jī)械手，還可完成抓、放功能。 ～ 180176。 、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。 ，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 按坐標(biāo)系分類： （ 1)直角坐標(biāo)機(jī)械手 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 主機(jī)架由三個(gè)相互正交的平移軸組成，手臂可作 前后伸縮、上下升降和左右橫移三個(gè)動(dòng)作，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、定位精度高的特點(diǎn)。如圖 2所示，機(jī)械手通常可實(shí)現(xiàn)如下的基本動(dòng)作： 手臂的運(yùn)動(dòng)：伸縮運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、上下擺動(dòng)（即俯仰）、升降運(yùn)動(dòng)。 (6)調(diào)試程序 即檢查程序是否能正確完成邏輯要求，不合要求，可以在編程器上修 改。哪些信號(hào)是由可編程序控制器送到被控對(duì)象的，并分配相應(yīng)的輸出端號(hào) .此外，對(duì)用到的可編程序控制器內(nèi)部的計(jì)數(shù)器、定時(shí)器等也要進(jìn)行分配。 當(dāng)輸入狀態(tài)信息全部進(jìn)入 I/0 狀態(tài)表后， CPU 工作進(jìn)入到第三個(gè)階段。其中存放輸入狀態(tài)信息的存儲(chǔ)器叫輸入狀態(tài)暫存器 。 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 （３）通信控制字符 ＦＸ系列ＰＬＣ采用面向字符的傳輸規(guī)程，用到５個(gè)通信控制字符。還要求雙方采用的總線標(biāo)準(zhǔn)一致，否則要通過 “ 總線標(biāo)準(zhǔn)變換單元 ” 變換之后才能互聯(lián)。支持自動(dòng)電話撥號(hào)等功能 CP2431：以太網(wǎng)模塊，帶 RJ45 接口，可連接到支持 TCP/IP 標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)中，與西門子的其他 CP243 模塊、 CP343/CP443 模塊，或西門子軟件（ OPC Server）通信 CP2431 IT：帶因特網(wǎng)功能的以太網(wǎng)模塊，除 CP2431 的功能外，還支持 FTP、 HTTP、Email 等 IT功能 CP2432： ASInterface（執(zhí)行器－傳感器接口）主站模塊。 S7200 的擴(kuò)展模塊包括： 數(shù)字量 I/O 擴(kuò)展模塊 模擬量 I/O 模塊 通信模塊 功能模塊 不同類型的模塊可以組合搭配，一起做 S7200 CPU 的擴(kuò)展模塊。此外尚須考慮在需要時(shí)輸出信號(hào)到按鈕／指示燈模塊的指示燈、蜂鳴器等，以顯示本單元或系統(tǒng)的工作狀態(tài)。 ，當(dāng)抓緊時(shí)，壓力繼電器動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。 ，按下起動(dòng)按鈕，系統(tǒng)起動(dòng)，傳送帶 A 運(yùn)轉(zhuǎn)。腕部驅(qū)動(dòng)器一般安裝在手臂上，而不采用直接驅(qū)動(dòng)，并選用高強(qiáng)度的鋁合金制造。機(jī)器人手腕自由度數(shù)目愈多，各關(guān)節(jié) 的運(yùn)動(dòng)角度愈大，則機(jī)器人腕部的靈活性愈高，機(jī)器人對(duì)對(duì)作業(yè)的適應(yīng)能力也愈強(qiáng)。 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第二章 裝配單元的設(shè)計(jì)與選用 隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來(lái)的一門新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械 手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。見下圖： 4. 機(jī)械手 機(jī)械手是整個(gè)裝配單元的核心，變換機(jī)構(gòu)有物料的信號(hào)傳送至 PLC，在半成品工件定位機(jī)構(gòu)傳感器檢測(cè)到該機(jī)構(gòu)有工件的情況下，機(jī)械手從初始狀態(tài)執(zhí)行 裝配操作過程。物料豎直放入料倉(cāng)的空心圓柱內(nèi)，由于二者之間有一定的間隙，使其能在重力作用下自由下落。主要是通過對(duì)自身物料倉(cāng)庫(kù)的 物料按按生產(chǎn)需要進(jìn)行分配，并使用機(jī)械手將其插入來(lái)自加工單元的物料中心孔的過程。 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 它的動(dòng)作過程是由上下安裝水平動(dòng)作的兩直線氣缸在 PLC 的控制下完成的。 輸送單元送來(lái)的半成 品工件直接放置在該機(jī)構(gòu)的料斗定位孔中，由定位孔與工件之間的較小的間隙配合實(shí)現(xiàn)定位，從而完成準(zhǔn)確的裝配動(dòng)作和定位精度。 ，單調(diào)重復(fù)易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動(dòng)。在滿足作業(yè)要求的前提下，應(yīng)使自由度數(shù)盡可能的少。 ，以減小空回間隙，提高傳動(dòng)精度。 ，自動(dòng)再起動(dòng)傳送帶 A 運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。 對(duì)于工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較小）的場(chǎng)合，選用整體式結(jié)構(gòu) PLC； PLC 一般是根據(jù)其輸入輸出點(diǎn)數(shù)及存儲(chǔ)器容量的大小分類，在 PLC 選型之前首先確定系統(tǒng) I/O點(diǎn)數(shù)利存儲(chǔ)器容 量。 PLC 安裝在模盒中。 三、模擬量擴(kuò)展模塊 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 除了 CPU224 XP 外有兩通道輸入 /1 通道輸出的簡(jiǎn)單模擬量 I/O 組外，其他 CPU 都需要加模擬量擴(kuò)展模塊才能獲得模擬量 I/O 能力。一般用于控制步進(jìn)電機(jī)控制器和伺服電機(jī)控制器。ＰＬＣ中配有通信機(jī)制，一般不需用戶編程。為此采用 了循環(huán)掃描的工作方式。當(dāng)確認(rèn)其硬件工作正常后，進(jìn)入下一階段。 CPU 對(duì)用戶程序已掃描處理完畢，并將運(yùn)算結(jié)果寫入到 I/0 狀態(tài)表狀態(tài)暫存器中。如果使用圖形編程器 (LCD 或 CRT)，則畫出梯形圖相當(dāng)于編制出了程序，可將梯形圖直接送入可編程序控制器。 (7)保存程序 調(diào)試通過的程序，可以固化在 EPROM 中或保存在磁盤上備用。 整機(jī)主體的運(yùn)動(dòng)：整機(jī)行走。 (4）關(guān)節(jié)坐標(biāo)機(jī)械手 由大小兩手臂和立柱等機(jī)構(gòu)組成，大小臂間的聯(lián)結(jié)為肘關(guān)節(jié)，大臂和立柱間的聯(lián)結(jié)為肩關(guān)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)三個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，具有動(dòng)作靈 活、運(yùn)動(dòng)慣性小、動(dòng)作范圍大等優(yōu)點(diǎn)。一些使用冗余 CPU 的 PLC的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。 ，重量輕，能耗低 以超小型 PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。 ～ 180176。 這樣，可用 PLC 的 8 個(gè)輸出端與電磁閥的 8 個(gè)線圈相連，通過編程，使電磁閥各線圈按一定序列激勵(lì)，從而使機(jī)械手按預(yù)先安排的動(dòng)作序列工作 .如果欲改變機(jī)械手的動(dòng)作，不需改變接線，只需將程序中動(dòng)作代碼及順序稍加修改即可。 12 個(gè)輸出點(diǎn)，標(biāo)號(hào)為 05000511. I/0 分配 輸入 輸出 啟動(dòng) X0 A帶運(yùn)動(dòng) Y1 停止 X6 B帶運(yùn)動(dòng) Y2 陜西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 A 帶限位開關(guān) X1 機(jī)械手下降 Y3 上升到位左限位開關(guān) X2 機(jī)械手上升 Y4 上升到位右限位開關(guān)