【正文】 .6 0 .7 1 .0 1 .10 .0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 1 .0 1 .1 1 .2 1 .3C P U 2 241 .4 1 .52L 3L LL1NM L+1M 2M1 2 3 4 5 6 7 8ABCD87654321DCBATitleN umber R evisionSizeDD ate: 19Jun2021 Sheet of File: I:\ 圖 \ D raw n B y:K A 6 K A 7 K A 8 K A 9 K A 10K A 1 K A 2 K A 3 K A 4 K A 5SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SB7 SB8 SB9SQ 1 SQ 2 SQ 3E M 22 1( 1)SQ 4 SQ 5 SQ 6 SQ 7SQ 8 SQ 9 SQ 10 SQ 11 1M2MM M L+1L2L2 .0 2 .1 2 .2 2 .32 .4 2 .5 2 .6 2 .7K A 1 1 K A 1 2 K A 1 3 K A 1 4K A 1 5~~ACAC1DCDCS Q 1 2 S Q 1 3 S Q 1 4 S Q 1 5S Q 1 6 S Q 1 7 S Q 1 8E M 22 1( 2)DCDCM1M2M3 .0 3 .1 3 .2 3 .33 .4 3 .5 3 .6 3 .7E M 22 2++~AC+~AC+~AC+~A C2 2 0 V12 .0 2 .1 2 .2 2 .31L 0 .0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 1 .0 1 .10 .0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 1 .0 1 .1 1 .2 1 .3C P U 2 241 .4 1 .52L 3L LL1NM L+1M 2M 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 械手 3 上升電磁閥 的中間繼電器 KA13，機械手 3 左旋電磁閥 的中間繼電器 KA14，分別連接擴展模塊 3EM222 的 –。 圖 各模塊鏈圖 表 所列為其對應(yīng)的各模塊編址情況。 典型的數(shù)字量輸入 /輸出擴展模塊有： 輸入擴展模塊 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。 PLC 的 過程可分為三部分。 編程器有簡易型和智能型兩類。 輸入模塊用于處理輸入信號，對輸入信號進行濾波、隔離、電平轉(zhuǎn)換等，把輸入信號的邏輯 值安全可靠地傳遞到 PLC 內(nèi)部。用戶程序存儲器用來存放用戶針對具體控制任務(wù)用規(guī)定的 PLC 編程語言編寫的各種用戶程序。 存儲器 PLC 的存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器兩部分。 通信控制 PLC 的通信包括主機與遠(yuǎn)程 I/O 的通信、多臺 PLC 之間的通信、 PLC和其他智能控制設(shè)備（如計算機、變頻器、數(shù)控裝置）之間的通信。 PLC 的應(yīng)用范圍通常分成以下 5 種類型： 順序控制 這是 PLC 應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，也是最適合 PLC 使用的領(lǐng)域，它用來取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強。國際電工委員會（ IEC）在 1985年的 PLC標(biāo)準(zhǔn)草案第 3稿中，對 PLC 作了如下定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。第 5步是機械手夾緊物品下降。機械手把物品從右面的工作臺上移到左面的工作臺上。 圖 其升降運動通過升降氣缸、垂直導(dǎo)柱 、滑動導(dǎo)柱、垂直導(dǎo)軌及升降位置微動開關(guān)相互配合完成，升降工作行程為 0~1500mm。手臂裝在基座上，作上下直線運動，手部可夾緊 /放松?，F(xiàn)代氣動機械手的基本結(jié)構(gòu)由感知部分、控制部分、主機部分和執(zhí)行部分四個方面組成。這類機械手的特點是控制精度高，驅(qū)動力較大，響應(yīng)快，信號檢測、傳遞、處理方便，并可以采用多種靈活的控制方案。隨著新材料、新技術(shù)、新工藝的開發(fā)和應(yīng)用，氣動技術(shù)己經(jīng)突破傳統(tǒng)的設(shè)計、制造理念，正在IC/LCD、微電子、生物制藥、醫(yī)療機械等高技術(shù)領(lǐng)域扮演著重要角色。目前主要應(yīng)用于制造業(yè)中，特別是電器制造、 汽車制造、塑料加工、通用機械制造及金屬加工等工業(yè)?！? 機械手可分為專用機械手和通用機械手兩大類。s overall technical performance to have the extremely vital significance. The present paper is precisely in view of this topic, chose programmable logical controller (PLC) to take the industry manipulator39。 可編程控制器 (PLC)控制每個機械手的動作，實現(xiàn)機械手群的自動運行。 本論文的控制對象是由三個搬運機械手組成的機械手群，每個機械手完成八個基本動作，三個機械手互相配合動作。 本論文的重點放在 PLC各硬件部分的設(shè)計和介紹、 PLC 梯形圖的編寫上。它的特點是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機器的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。它的工作范圍大，定位精度高，通用性強，廣泛應(yīng)用于柔性自動線。氣動技術(shù) (Pneumatics)是以壓縮空氣為介質(zhì)來傳動和控制機械的一門專業(yè)技術(shù)。 氣動機械手 工業(yè)機械手使用最多的一種驅(qū)動方式是電機驅(qū)動。 氣動機械手與其它控制方式的機械手相比，具有價格低廉、結(jié)構(gòu)簡單、功率體積比高、無污染及抗干擾性強等特點，表 給出了各種控制方式的比較 。目前，氣動機械手的發(fā)展呈現(xiàn)出了以下趨勢 ： 結(jié)構(gòu)模塊化 控制智能化 感覺 功能變強 系統(tǒng)應(yīng)用與集成化 可靠性越來越高 易操作更靈活 向微型化方向發(fā)展 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 第 2章 方案論證 機械手的設(shè)計 氣動搬運機械手的結(jié)構(gòu) 機械手的種類很多，但按手臂坐標(biāo)類型來分主要有直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式、關(guān)節(jié)坐標(biāo)式、 SCARA型。 這個機械手具有二個直線運動和一個旋轉(zhuǎn)運動自由度，用于將 原 工作臺上的物品搬到其左側(cè)工作臺上。 圖 開始 下降 抓緊 上升 左旋 下降 放松 上升 右旋 結(jié)束 原位 機械手 1 機械手 2 機械手 3 工作臺 A 工作臺 B 工作臺 C 紅外檢測 紅外檢測 紅外檢測 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 三個機械手、三個工作臺和三個紅外檢測器固定在一個大型的基座上。第 2步是機械手在最低位抓緊物品。 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。 PLC 一 經(jīng)出現(xiàn)就受到了廣大工程技術(shù)人員的歡迎。 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 PLC 的初期由于其價格高于繼電器控制裝置，使得其應(yīng)用受到限制。 PID 模塊提供了使 PLC 具有了閉環(huán)控制的功能，即一個具有 PID 控制能力的 PLC 可用于過程控制。 PLC 的結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。第二部分為用戶指令解釋程序。 輸入 /輸出模塊 輸入（ Input）模塊和輸出（ Output）模塊簡稱為 I/O 模塊。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 通信接口 為了實現(xiàn)“人 – 機”或“機 – 機”之間的對話， PLC 配有多種通信接口。 概括而言， PLC是按集中輸入、集中輸出，周期性循環(huán)掃描的方式進行工作的。 表 輸入信號名稱與電氣符號表 序號 名稱 電氣符號 1 總啟動按鈕 SB1 2 總停止按鈕 SB2 3 自動 /手動選擇按鈕 SB3 4 機械手 1 啟動按鈕 SB4 5 機械手 1 停止按鈕 SB5 6 機械手 2 啟動按鈕 SB6 7 機械手 2 停止按鈕 SB7 8 機械手 3 啟動按鈕 SB8 9 機械手 3 停止按鈕 SB9 10 工作臺 A物品檢測開關(guān) SQ1 11 工作臺 B 物品檢測開關(guān) SQ2 12 工作臺 C 物品檢測開關(guān) SQ3 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 續(xù)表 13 機械手 1 下降限位開關(guān) SQ4 14 機械手 1 夾緊檢測開關(guān) SQ5 15 機械手 1 上升限位開關(guān) SQ6 16 機械手 1 左旋限位開關(guān) SQ7 17 機械手 1 右旋限位開關(guān) SQ8 18 機械手 2 下降限位開關(guān) SQ9 19 機械手 2 夾緊檢測開關(guān) SQ10 20 機械手 2 上升限位開關(guān) SQ11 21 機械手 2 左旋限位開關(guān) SQ12 22 機械手 2 右旋限位開關(guān) SQ13 23 機械手 3 下降限位開關(guān) SQ14 24 機械手 3 夾緊檢測開關(guān) SQ15 25 機械手 3 上升限位開關(guān) SQ16 26 機械手 3 左旋限位開關(guān) SQ17 27 機械手 3 右旋限位開關(guān) SQ18 本控制系統(tǒng)由 15 個輸出電磁閥，分別為 ： 機械手下降電磁閥 3 個 負(fù)責(zé) 啟動 機械手的下降； 機械手夾放電磁閥 3 個 負(fù)責(zé) 啟動 機械手夾放物品； 機械手上升電磁閥 3 個 負(fù)責(zé) 啟動 機械手的上升； 機械手右旋電磁閥 3 個 負(fù)責(zé) 啟動 機械手的右旋； 機械手左旋電磁閥 3 個 負(fù)責(zé) 啟動 機械手的左旋。 當(dāng) CPU 的 I/O 點數(shù)不夠用或需要進行特殊功能的控制時，就要進行 I/O 的擴展。 由 CPU22兩個 EM221 和一個 EM222 組成了 PLC 控制系統(tǒng) 框圖如圖 所示。 1 2 3 4 5 6 7 8ABCD87654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eDD 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 ra w n B y:K A 6 K A 7 K A 8 K A 9 K A 1 0K A 1 K A 2 K A 3 K A 4 K A 5S B1 S B2 S B3 S B4 S B5 S B6 S B7 S B8 S B9S Q 1 S Q 2 S Q 3E M 22 1( 1)S Q 4 S Q 5 S Q 6 S Q 7S Q 8 S Q 9 S Q 1 0 S Q 1 12 .4 2 .5 2 .6 2 .71M2MM M L+1L2L2 .0 2 .1 2 .2 2 .32 .4 2 .5 2 .6 2 .7K A 1 1 K A 1 2 K A 1 3 K A 1 4K A 1 5~~ACAC1DCDCS Q 1 2 S Q 1 3 S Q 1 4 S Q 1 5S Q 1 6 S Q 1 7 S Q 1 8E M 22 1( 2)DCDCM1M2M3 .0 3 .1 3 .2 3 .33 .4 3 .5 3 .6 3 .7E M 22 2++~AC+~AC+~AC+~A C2 2 0 V12 .0 2 .1 2 .2 2 .31L 0 .0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 1 .0 1 .10 .0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 1 .0 1 .1 1 .2 1 .3C P U 2 241 .4 1 .52L 3L LL1NM L+1M 2M 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 圖 EM221（ 2）外部接線 機械手 2左旋限位開關(guān) SQ12，機械手 2右旋限位開關(guān) SQ13，機械手 3下降限位開關(guān) SQ14，機械手 3 夾緊檢測開關(guān) SQ15，分別連接擴展模 EM221(2)的 –。 機械手 1 下降電磁閥 的中間繼電器 KA 1，機械手 1 夾放電磁閥 的中間繼電器 KA2，機械手 1 上升電磁閥 的中間繼電器 KA3，機械手 1 左旋電磁閥 的中間繼電器 KA4，分別連接到 CPU224 的 –。 圖 梯形圖 當(dāng) =1（夾放電磁閥閉 合 ）；且 =1（右旋限位開關(guān)閉 合 ）；且 =1（下降限位開關(guān)閉 合 ）； =0（上升電磁閥斷開），則定時器 T53 啟動定時。梯形圖如圖 所示。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 圖