【正文】 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） 31 結(jié)束語 大四的最后一學(xué)期進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計(jì)。 其他存儲(chǔ)區(qū)：運(yùn)動(dòng)方向存儲(chǔ)和機(jī)械手手爪狀態(tài)。 統(tǒng)計(jì)區(qū)：對保存數(shù)據(jù)的組數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，確定有效區(qū)域范圍，配備 16 位斷電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器 D200 和 D327。 （ 2）程序簡單，無需添置編碼、解碼張芯片及其抗干擾設(shè)施。如表 所示。 晶體管輸出型原理是 CPU 通過光耦合使晶體管通斷，以控制外部直流負(fù)載，響應(yīng)時(shí)間快（約 甚至更?。?。就功能而言， FX2N系列是不錯(cuò)之選，選配 3 個(gè) FX2N1PGE 脈沖輸出模塊給步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)設(shè)備提供穩(wěn)定信號(hào)，同時(shí)模塊程序簡化了 PLC 程序的結(jié)構(gòu)。 利用 PLC 模塊實(shí)現(xiàn)位置控制的優(yōu)點(diǎn)： （ 1）在實(shí)現(xiàn)位置控制的時(shí)候，可充分利用 PLC 系統(tǒng)的硬件和軟件資源。 （ 4）寄存器容量擴(kuò)展。在系統(tǒng)要求精度控制時(shí)使用 PID 指令。 FX1N 系列 PLC 增加了特殊功能模塊或擴(kuò)展板。 （ 8）電源使用范圍很寬。基本指令是 s/指令～ s/指令；應(yīng)用指令是 μ s/指令至幾百μ s/指令。各型號(hào)的 PLC 在性能上都有所區(qū)別。在小型 PLC 方面，他已是青出于藍(lán)而勝于藍(lán)，日本產(chǎn) 品在世界小型 PLC 市場上占 70%的份額。 圖 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟流程圖 三菱 PLC 品牌選擇 世界上生產(chǎn) PLC 的廠商有數(shù)百家，構(gòu)成美國、歐洲和日本三大技術(shù)陣營，其代表機(jī)型有美國羅克韋爾 (Rockwell)自動(dòng)化公司所屬的 AB(AllenBradley)公司生產(chǎn)的 PLC5 系列 PLC、 GEFanuc 公司生產(chǎn)的 90TM30 系列和 90YM70 系列的PLC、德國西門子 (Siemens)公司生產(chǎn)的 S5 系列 PLC 和 S7 系列 PLC，日本三菱公司生產(chǎn)的 FX 系列、 A 系列、 Q 系列 PLC、歐姆龍公司生產(chǎn)的 CS 系列、從 200 系列、 CPM 系列 PLC。 三菱 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 分析被控對象，提出控制要求。 用戶在手動(dòng)原點(diǎn)狀態(tài)下，控制機(jī)械手至 A 點(diǎn)位 (到 A 點(diǎn)的路徑可制定中間點(diǎn)實(shí)現(xiàn)繞行 )，按下保存，記錄該店重要參數(shù)。該按鈕使用來接通或斷開 PLC 外部負(fù)載的電源。 手動(dòng)方式：各自的按鈕使各個(gè)負(fù)載單獨(dú)接通或斷開。 在初始位置添置限位開關(guān)，當(dāng)觸及時(shí)發(fā)出已達(dá)原點(diǎn)命令，停止遠(yuǎn)動(dòng)。 選擇步進(jìn)電機(jī)需要進(jìn)行以下計(jì)算： （ 1）計(jì)算電機(jī)的步距角比，根據(jù)所要求脈沖當(dāng)量，步距角θ 計(jì)算如下： ?????? 10 2 6 0S i3 6 0Δθ 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） 9 式中： S絲杠螺距 (mm) Δ (mm/脈沖 ) i減速比 （ 2）計(jì)算電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩 M NmFM 0 0 100 2 0 0i2 10 33 ???? ?????? ??πη△ 式中： F啟動(dòng)單元負(fù)載 (N) η 傳動(dòng)系統(tǒng)總效率 (此處先以 1 帶入 ) 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以選擇 17HS001 電機(jī)。而在選用功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要計(jì)算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的矩頻性能滿足機(jī) 械負(fù)載并有一定的余量保證其運(yùn)行可靠。這 種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角可做到 1176。 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） 8 機(jī)電式步進(jìn)電機(jī)由鐵芯、線圈、齒輪機(jī)構(gòu)等組成。 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） 7 圖 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 電氣傳動(dòng)使利用電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以獲得機(jī)械手的各種運(yùn)動(dòng)。 矩形、梯形螺紋結(jié)構(gòu)，因傳動(dòng)力大，應(yīng)用廣泛。本設(shè)計(jì)中機(jī)座為落地固定式機(jī)座。 假定被夾持工件為有凹槽回轉(zhuǎn)體，且自重不超過機(jī)械手允許安全負(fù)載，作以下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 圖 機(jī)械手手爪示意圖 工作原理：杠桿原理 、胡克定律及安培定律。該設(shè)備可以應(yīng)用于中、小批量生產(chǎn)柔性制造自動(dòng)化生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)工件在兩工作臺(tái)間的搬移，大大的減輕工人的勞 動(dòng)強(qiáng)度、減少人力資源的浪費(fèi)，節(jié)省生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，減少因?yàn)槿斯な韬鲈斐傻陌踩鹿?。結(jié)構(gòu)中在極限位置采用行程開關(guān)進(jìn)行超程保護(hù)，各極限位置保留了一定工作區(qū)域，不作為工作行程。 、重量輕、功耗低 PLC 采用了半導(dǎo)體集成電路，外形尺寸很小，重量輕，同時(shí)功耗也很低，空載功耗約 ?，F(xiàn)代 PLC 具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理功能，它可以與機(jī)械加工中的數(shù)字控制（ NC）及計(jì)算機(jī)控制（ CNC）緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制。 可編程序控制器的應(yīng)用意義 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣，并在迅速擴(kuò)大，對于而今的 PLC 幾乎可以說凡是需要控制系統(tǒng)存在的地方就需要 PLC，尤其近幾年來 PLC 的性價(jià)比不斷提高已被廣泛應(yīng)用在冶金、機(jī)械、石油、化工、輕功、電力等各行業(yè)。 綜上所述，有效地應(yīng)用機(jī)械手是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢。從這里可看出，裝卸、搬運(yùn)等工序機(jī)械化的迫切性，工業(yè)機(jī)械手就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動(dòng)化而產(chǎn)生的。自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。 在柔性 制造系統(tǒng)中起到了物流的作用，是其中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。因此可將整個(gè)運(yùn)動(dòng)視為拆線運(yùn) 動(dòng)，每一個(gè)動(dòng)作可視為運(yùn)動(dòng)程序 相同、特征參數(shù)各異的點(diǎn)位相對運(yùn)動(dòng)。clock position, manual click button, realize manipulator to destination reference point movement from the point. So as to realize the Fang Hang technical FMS movements. Key words： Flexible Manufacturing System。 機(jī) 械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。 在 現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機(jī)械化、自動(dòng)化已成為突出的主題。 、避免人身事故在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場合中，用人手直三江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的。 可 編程序控制器背景 可編程序控制器（ programmable controller ），現(xiàn)在一般簡稱為 PLC（ programmable logic controller），它是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。用 PLC 取代繼電器控制和順序控制器控制。從而形成多層分布式控制系統(tǒng)或工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。 動(dòng)力源 —— 步進(jìn)電機(jī)及其相應(yīng)驅(qū)動(dòng)設(shè)備。 路徑無干擾性 —— 無干涉，無安全隱患。其構(gòu)造模仿人的手指，分為無關(guān)節(jié)、固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)三種。 特點(diǎn)：最大夾持半徑可調(diào)，設(shè)定夾持點(diǎn)半徑，可減少夾持力對夾持物表面的破壞。手臂應(yīng)承載能力大、剛性好、自重輕、靈活、位置精度高、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。一般用于機(jī)械手的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，不作為定位機(jī)構(gòu)。 步進(jìn)電機(jī) (stepping motor)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由四相繞組組成。 永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)使步距角和機(jī)械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到設(shè)備所需的脈沖當(dāng)量。 A DC24 V Nm Ω mH Kg ST2H B02X 與該步進(jìn)電機(jī)相匹配的驅(qū)動(dòng)器為 ST2HB02X 驅(qū)動(dòng)器。 圖 傳動(dòng)絲杠示意圖 操作面板以貼近人們?nèi)粘９ぷ髁?xí)慣、符合人體工程學(xué)、方便工作人員直接操作、反應(yīng)自動(dòng)工作狀態(tài)為原則，與后文 I/O 采用方案相匹配，進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖 所示。 單步：旋鈕旋轉(zhuǎn)單周期工作，按動(dòng)一次啟動(dòng)按鈕，進(jìn)行一個(gè)工步。手動(dòng)操作機(jī)械手從參考點(diǎn)到達(dá)目的點(diǎn)后，保存目的點(diǎn)的相 對特征參數(shù)，并對每一步保存的參數(shù)進(jìn)行列表管理。再用同樣的方法到下一工位進(jìn)行操作。 分配 I/O 點(diǎn)數(shù)，繪制 PLC 控制系統(tǒng)輸入、輸出端子接線圖。然而美國 AB 公司的 PLC5 系列可編程控制器則與西門子 S5 系列 PLC 相去甚遠(yuǎn)， AB 的 PLC5 根本就沒有語句表，他所有的程序都要依靠梯形圖編制，因而 AB 的梯形圖與西門子的梯形圖在形式、功能及用法上 相差很大。小型 PLC 主要是日本產(chǎn)品。 SFX1 提供多達(dá) 30 個(gè) I/O，并且能通過串行通信 傳輸數(shù)據(jù)，所以他能用在常用的緊湊型PLC 不能應(yīng)用的地方。輔助繼 電器 512 點(diǎn)、定時(shí)繼電器 64 點(diǎn)、計(jì)數(shù)器 32點(diǎn)、數(shù)據(jù)寄存器 256 點(diǎn)。 （ 10）模擬點(diǎn)位器。 與 FX1S 相比較，在以下方面得到了很好的提升： （ 1）跟多的控制點(diǎn)數(shù) 14 點(diǎn)～ 128 點(diǎn)。 16 點(diǎn)～ 256 點(diǎn)。 （ 6）特殊功能模塊。 （ 3）可靠性高，維護(hù)方便。 電流：晶體管電流 ，繼電器 2A。 繼電器是機(jī)械元件所以有動(dòng)作壽命，晶體管是電子元件，只 有老化，沒有使用次數(shù)限制。 （ 2）普通無指定 I/O 點(diǎn)的歸類分配。方便以后的擴(kuò)展升級。 存儲(chǔ)區(qū)：又分為脈沖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)和其他存儲(chǔ)區(qū)。運(yùn)動(dòng)方向存儲(chǔ)分區(qū)為 D500D559，機(jī)械手手爪狀態(tài)存儲(chǔ)分區(qū)為 D560D579。 本研究方案到達(dá)的設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，在恒溫環(huán)境、不適合人直接接觸工作的危險(xiǎn)環(huán)境（如：高溫、放射、劇毒、無氧、高空等惡劣環(huán)境）下工作。 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） 32 致 謝 經(jīng)過 了一個(gè)學(xué)期的奮斗 ，我終于完成了畢業(yè)