【正文】 4 結(jié)束語 在本次課題設(shè)計中，機械手模型控制系統(tǒng)采用 PLC 進行控制，大大提高了該系統(tǒng)的自動化程度，減少了大量的中間繼電器、時間繼電器和硬件接線，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。對 PLC 控制系統(tǒng)而言，它屬高速低電平控制裝置，應(yīng)采用直接接地方式。 （ 2） 輸入、輸出線不能用同一根電纜，輸入、輸出線要分開。 旋轉(zhuǎn)編碼器的安裝 ： （ 1） 電氣方面： ? 接地線應(yīng)盡量粗，一般應(yīng)大于 平方 ? 編碼器的輸出線彼此不要搭接，以免損壞輸出電路 ? 編碼器的信號線不要接到直流電源上或交流電流上，以免損壞輸出電路 ? 與編碼器相連的電機等設(shè)備，應(yīng)接地良好，不要有靜電 （ 2） 環(huán)境方面： ? 編碼器是精密儀器，使用時要注意周圍有無振源及干擾源 ? 不是防漏結(jié)構(gòu)的編碼器不要濺上水、油等，必要時要加上防護罩 ? 注意環(huán)境溫度、濕度是否在儀器使用要求范圍之內(nèi) 。 ，電流 2A。 3) 當手臂在豎直方向前伸到最大行程時，前伸到位，機械手夾張開。 行走機構(gòu) : 當工業(yè)機械手需要完成較遠距離的操作，或擴大使用范圍時，可在機座 上安滾輪式行走機構(gòu)可分裝滾輪、軌道等行走機構(gòu)，以實現(xiàn)工業(yè)機械手的整機運 動。 (一 )執(zhí)行機構(gòu) 包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機構(gòu)。 隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人們對機械手的安全性，可靠性，準確性有了充分的認識，同時對其要求也越來越高。并對控制線路進行邏輯運算，并以此刷新該邏輯線圈或輸出線圈在系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)。在執(zhí)行指令時，從輸入映像寄存器或別的元件映像寄存器中將有關(guān)編程元件的 0/1 狀態(tài)讀出來，并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運算，運算結(jié)果寫入到對應(yīng)的元件映像寄存器中，因此，各編程元件的映像寄 存器（輸入映像寄存器除外）的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化。 除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)過程中，可如上圖編程序控制器還要完成，內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為 5個階段。 3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 PLC 是在激烈的市場競爭中產(chǎn)生的， 20 世紀 60 年代末，美國汽車制造業(yè)競爭激 烈?？梢愿鶕?jù)任務(wù)需要編制獨立程序完成各項規(guī)定操作。二是需要人工操作的，起源于原子，軍事工業(yè)。尤其是近幾年來， PLC 的成本下降，功能又不段增強，所以，目前 PLC 在國內(nèi)外已被廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)。當工件變更時，柔性生產(chǎn)系統(tǒng)很容易改變，有利于企業(yè)不斷更新適銷對路的品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量，更好地適應(yīng)市場競爭的需要。 前蘇聯(lián)自六十年代開始發(fā)展和應(yīng)用，自 1977 年，前蘇聯(lián)使用的機械手一半來自國產(chǎn)一半來自進口。結(jié)構(gòu)是：主機安裝一個回轉(zhuǎn)長臂，長臂頂端有電磁 抓放機構(gòu)。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算 ,順序控制， 定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通 過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種 類型的機械或生產(chǎn)過程。 ④ 編程簡單易學 PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需 要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握?？删幊绦蚩刂破魈菪螆D中別的編程元件也有對應(yīng)的映像存儲區(qū)，它們統(tǒng)稱為元件映像寄存器。不過嚴格地來說掃描周期還包括自診斷、通信等?？删幊绦蚩刂破骺偟捻憫?yīng)延遲時間一般只有幾十 ms，對于一般的系統(tǒng)是無關(guān)緊要的。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機械手被稱為“工業(yè)機械手”。指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。 1控制方式 :順序控制。 12) 到達指定位置后，夾手張開，豎軸上升。 直流電機 可回旋 360176。 此外，對于電動機的熱保護繼電器輸入，報警指示輸出既需要兩個端口顯示哪一臺電機故障，也需要一個輸 出端子進行報警輸出。這樣可以保證穩(wěn)壓特性又有助于穩(wěn)壓器工 作可靠 [16]。 STL指令（步進梯形指令）是西門子廠家設(shè)計的專門用于順序控制的指令，使用該指令可以使編制順序控制程序更加方便，而且易于調(diào)試和維護，且代碼較短。值此論文完成之際，謹向?qū)熤乱猿绺叩木匆夂椭孕牡? 感謝！ 在我做設(shè)計的過程中，我的各位老師和同學給我提供了很多幫助和支持，在此表示特別的感謝！ 此外，非常感謝家人對我的關(guān)心和大力的支持，在此深深的祝福他們身體健康，生活幸福。這種編程方式與轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本規(guī)則之間 有著嚴格的對應(yīng)關(guān)系，用它編制復(fù)雜的順序功能圖的梯形圖時，會有很 幫助。初級與次級之間的靜電屏蔽要聯(lián)結(jié)到零點位，接地抽頭配電容耦合最后引出到接地點。 對于變頻器，不僅需要一個中間繼電器來控制變頻器的 FWD 和 CM 的通斷來實現(xiàn)變頻器的運行和停止 。 如圖 23. 圖 23 SH20403 型步進電機驅(qū)動器 圖 24 步進電機驅(qū)動器接線圖 本設(shè)計采用的是 32 細分模式，橫軸伸縮 1400mm ，對中間的傳動機構(gòu)進行折算，驅(qū)動器采用半步驅(qū)動，步距角 為 度 電動機旋轉(zhuǎn)一周所需的脈沖數(shù) n 步進電動機驅(qū)動輪半徑為 5mm 周長為 電動機所需轉(zhuǎn)的圈數(shù) m 橫軸完成一次伸張和收縮輸出的脈沖數(shù)為 M= 個 同理豎軸上升和下降輸出的脈沖數(shù) N=14110 個 注意： 為了更好的使用該驅(qū)動器，系統(tǒng)接線時應(yīng)遵循功率線和信號線分開的原則，以避免控制信號被干擾，在有強干擾源存在的情況下，最好用屏蔽電纜傳送控制信號 。 10) 到達指定位置后，夾手旋轉(zhuǎn) 90度。 2． 機械手參數(shù) 一、用途 : 用于自動輸送線的物料搬運。手指結(jié)構(gòu) 取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位 (是外廓或是內(nèi)孔 )和物件的重量及尺寸。機器人應(yīng)用情況，是一個國家工業(yè)自動 化水平的重要標志。 輸出模塊的滯后時間與模塊的類型有關(guān)，繼電器型輸出電路的滯后時間一般在 10ms 左右；雙向可空硅型輸出電路在負載接通時 的滯后時間約為 1ms，負載由導(dǎo)通到斷開時的最大滯后時間為 10ms；晶體管型輸出電路的滯后時間約為 1ms。指令執(zhí)行所需的時間與用戶程序的長短、指令的種類和 CPU 執(zhí)行指令的速度有很大的關(guān)系?？删幊绦蚩刂破鹛幱冢?RUN）狀態(tài)時，還要完成另外 3 個階段的操作。 ③ 采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型 PLC 以外，絕大多數(shù) PLC 均采 用模塊化結(jié)構(gòu)。一部數(shù)字電子計算機若是從事執(zhí)行 PC 之功能被視為 PC，但不包括鼓式或類似的機械式順序控制器。 機械手首先是在美國開始研制。結(jié)構(gòu)是：主機安裝一個回轉(zhuǎn)長臂，長臂頂端有電磁 抓放機構(gòu)。目前，機械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng) FMS 和柔性制造單元 FMC 中一個重要組成部分。本課題擬開發(fā)的物料搬運機械手可在空間抓放物體，動作靈活多樣，可代替人工在高溫和危險的作業(yè)區(qū)進行作業(yè)，并可根據(jù)工件的變化及運動流程的要求隨時更改相關(guān)參數(shù)。第三類是專用機械手，通常依附于自動生產(chǎn)線上，用于機床的上下料和裝卸工件。二是需要人工操作的，起源于原子，軍事工業(yè)。就是把繼電器控制的優(yōu)點與計算機的功能齊全、靈 活性、通用性強的特點結(jié)合起來，用計算機的編程軟件邏輯易于修改來代替繼電－ 接觸器控制的硬接線邏輯不易修改。 5）對采用的器件進行嚴格的篩選。由于計算機執(zhí)行指令的速度極高，從外部輸入 輸出關(guān)系來看，處理過程似乎是同時完成的。體型圖某一輸出繼電器的線圈“通電”時，對應(yīng)的輸出映像寄存器為“ 1”狀態(tài)。例如：算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳達等。本課題在執(zhí)行機構(gòu)由電動和液壓組成的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上將 PLC 應(yīng)用于其自動控制系統(tǒng)，完成機械手系統(tǒng)的硬件件設(shè)計。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手在本課題中我們采用夾持式手部結(jié)構(gòu)。驅(qū)動滾輪運動則應(yīng)另外增設(shè)機械傳動裝置。 5) 當手臂下降到最大行程后，下降到位，機械手夾緊工件。 如圖 22. 圖 22 86BYG250A 型兩相混合式步進電機 步進電機驅(qū)動器 所選用的步進電機驅(qū)動器是 SH20403 型，該驅(qū)動器采用 10～ 40V 直流供電，H橋雙極恒相電流驅(qū)動，最大 3A 的 8 種輸出電流可選，最大 64細分的 7種細分模式可選，輸入信號光電隔離，標準單脈沖接口，有脫機保持功能，半密閉式機殼可適應(yīng)更惡劣的工況環(huán)境，提供節(jié)能的自動半電流方式。 PLC 的選型 PLC 輸入、輸出點數(shù)的確定根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計要求和所需控制的現(xiàn)場設(shè)備數(shù)量加以確定。 電源接線 電源是 PLC 引入干擾的主要途徑之一， PLC 應(yīng)盡可能取用電壓波動較小、波形畸變較小的電源，這對提高 PLC 的可靠性有很大幫助。所以我們給可編程控制器接上了專用接地線。通過本次 設(shè)計 ， 可 以 根據(jù)工件的變化及運動流程的要求隨時更改相關(guān)參數(shù)，實現(xiàn)機械手控制系統(tǒng)的不同工作需求，機械手控制系統(tǒng) 具有 了 很大的靈活性和可操作性 本文中介紹的機械手模型控制系統(tǒng)對于教學有很好的輔助作用。經(jīng)過不斷查閱資料，研究、改進，最終程序調(diào)試成功。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。 3 控制系統(tǒng)的設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟 機械手系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試的主要步驟，如下圖 31所示 確定課程 研究方案 制定方案 查詢資料 設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 按要求確定硬件配置 設(shè)計電氣原理圖 按要求編寫程序 圖 31 機械手系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試的主要步驟 控制系統(tǒng)的要求 系統(tǒng)及原理 圖 32 控制和 圖 32 系統(tǒng)原理圖 計算機 數(shù)據(jù)線 機械手檢測到接近開關(guān)、限位開關(guān)、相關(guān)傳感器、命令按鈕發(fā)出的信號作為 PLC 的輸入 PLC S7200 機械手的升降、前伸和收縮，手臂的旋轉(zhuǎn)、手腕的轉(zhuǎn)動、機械手的夾緊和放開由 PLC 的輸出信號控制 調(diào)試程序 記錄運行結(jié)果并分析 結(jié)束 系統(tǒng)接線圖 I/O 口接線圖 設(shè)備清單： 表 31 設(shè)備清單 序號 設(shè)備名稱 型號 數(shù)量 備注 1 S7200PLC CPU226 1 臺 S7200PLC 均可 2 按鈕 2 個 啟動 /停止 3 磁性接近開關(guān) DC24V 8 個 輸入傳感器信號 4 電容傳感器 DC24V 1 個 5 電磁閥線圈 DC24V 1 個 輸出負載 6 DC24V 電源 1 個 輸出負載供電 7 導(dǎo)線 若干 8 限位開關(guān) DC24V 2 個 統(tǒng)的控制電路設(shè)計主要是 PLC 的輸入、輸出接線圖設(shè)計，根據(jù)機械手的動 作過程和控制要求，確定 PLC 的型號和傳感器，合理分配輸入、輸出點，得到系 統(tǒng)的 PLC 輸入、輸出接線圖，如圖 所示 ： 表 32 輸入輸出接線表 輸入接口 輸出接口 PLC 端 所接元件 注釋