【正文】 at leap of faith to envision how advances in image processing, microprocessor speed and humansimulation could lead to the automation of most boring, lowintelligence, lowpaying jobs. Marshall Brain (yes, that39。感謝我的同組鄧征同學(xué)，在整個(gè)設(shè)計(jì)中我們共同探討了很多問題，找出了問題的解決方案。如何在硬件配置上提高系統(tǒng)對(duì)外界環(huán)境的抗干擾能力，以及提高軟件對(duì)不同的工藝、設(shè)備情況做出準(zhǔn)確、合理的判斷能力，是提高系統(tǒng)可靠性的重要手段。同時(shí)供電電網(wǎng)內(nèi)部的變化，如開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備啟停、交直流傳動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過(guò)輸電線路傳到電源原邊，影響PLC系統(tǒng)、變送器供電電源和PLC系統(tǒng)直接連接的電器儀表的供電電源等。溫度控制模塊包括溫度加熱模塊溫度采集模塊和溫度顯示模塊。 在超聲波清洗過(guò)程中，肉眼能看見的泡并不是真空核群泡，而是空氣氣泡，它對(duì)空化作用產(chǎn)生抑制作用降低清洗效率。表34 PLC 控制器的輸出地址分配表名稱代號(hào)輸出編號(hào)名稱代號(hào)輸出編號(hào)浴池側(cè)面注水V 1Y1洗發(fā)烘干V11Y13注入氣泡V 2Y2浴池排水電磁閥V12Y14浴池底部注水V3Y3洗浴進(jìn)水V13Y15控制水循環(huán)V4Y4噴淋電磁閥V14Y16注入浴液V5Y5抽水電動(dòng)機(jī)E1Y21洗浴池烘干V6Y6抽水電動(dòng)機(jī)E2Y22進(jìn)水電磁閥V7Y7抽水電動(dòng)機(jī)E3Y23排水電磁閥V8Y10超聲波啟動(dòng)輸出——Y25洗發(fā)排水V9Y11允許洗浴指示燈——Y30注入洗發(fā)液V10Y12報(bào)警輸出——Y31 PLC控制模塊I/O接線圖根據(jù)上文所述I/O分配表繪制出PLC控制模塊I/O接線圖如圖32所示。FX2N系列PLC的輔助繼電器有通用輔助繼電器、斷電保持輔助繼電器和特殊輔助繼電器[3]。I/O點(diǎn)最大可擴(kuò)展到256點(diǎn)。 2. 控制系統(tǒng)包括有硬件部分和軟件部分，是整個(gè)洗浴控制單元的核心?？删幊绦蚩刂破魇菑睦^電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的，它的梯形圖程序與繼電器系統(tǒng)電路圖相似，梯形圖中的某些編程元件也沿用了繼電器這一名稱，如輸入、輸出繼電器等。該存儲(chǔ)區(qū)又分為具有失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域和無(wú)失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域，前者在PLC斷電時(shí)，由內(nèi)部的鋰電子供電。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢以后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行為止。大型PLC使用另外一個(gè)CPU來(lái)完成模擬量的運(yùn)算。同時(shí)，PLC的功能也不斷完善。 this paper mainly discusses hardware part.This bath unit control system mainly consists of temperature control module, LCD display module, liquid level detection module, touch screen button control module and motor driver module. Through the choice to realize touchscreen buttons to wash hair function, shower function and the bath process selection control, use Mitsubishi PLC external expansion to achieve electromagnetic valve and three motor output control.KEY WORDS: Service Robot, touch screen, PLC technology, temperature control 目　錄前　言 1第1章 可編程控制器簡(jiǎn)介 3 PLC簡(jiǎn)介 3 PLC內(nèi)部原理 4（CPU） 4 5 PLC電源 6第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 7 功能要求 7 控制系統(tǒng)的工作原理及技術(shù)要求 7 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 8第3章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 三菱FX系列PLC 10 FX系列PLC的特點(diǎn) 10 FX2N系列PLC 10 FX系列PLC內(nèi)部資源 11 硬件設(shè)計(jì) 12 12 13 PLC I/O地址分配表 13 PLC控制模塊I/O接線圖 14 觸摸屏控制 15 超聲波清洗 16第4章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 18 18 18 19 20 21第5章 抗干擾和系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì) 22 22 22 23結(jié)　論 24謝 辭 25參考文獻(xiàn) 26附 錄 I 28附 錄 II 34外文資料翻譯 38前　言隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的用途越來(lái)越廣，開始從傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域向軍事，醫(yī)療，服務(wù)等領(lǐng)域滲透。與此同時(shí)，機(jī)器人的概念也越來(lái)越寬，已從狹義的機(jī)器人，開始向機(jī)器人技術(shù)擴(kuò)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能。把計(jì)算結(jié)果送給PLC的控制器。與微型計(jì)算機(jī)一樣，除了硬件以外，還必須有軟件。使這部分存儲(chǔ)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)得以保留；后者當(dāng)PLC停止運(yùn)行時(shí)，將這部分存儲(chǔ)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)全部置“零”。這種計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)的“軟繼電器”，與繼電器系統(tǒng)中的物理結(jié)構(gòu)在功能上某些相似之處[2]。由控制系統(tǒng)接收輸入的信息，通過(guò)軟件部分控制各個(gè)控制單元執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。它有27條基本指令，其基本指令的執(zhí)行速度超過(guò)了很多大型PLC。 硬件設(shè)計(jì)硬件的設(shè)計(jì)圖如圖31所示總體水路控制圖，通過(guò)PLC輸出驅(qū)動(dòng)14個(gè)電磁閥和三個(gè)電機(jī)的工作。圖32 PLC控制模塊I/O接線圖 觸摸屏控制觸摸屏又稱觸控面板，是個(gè)可接收觸頭等輸入訊號(hào)的感應(yīng)式液晶顯示裝置，當(dāng)接觸了屏幕上的圖形按鈕時(shí)，屏幕上的觸覺反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編程的程式驅(qū)動(dòng)各種連結(jié)裝置，可用以取代機(jī)械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫面制造出生動(dòng)的影音效果。只有液體中的空氣氣泡被完全脫走，空化作用的真空核群泡才能達(dá)到最佳效果。溫度加熱模塊是用軟件控制浸沒式加熱器的狀態(tài)，溫度采集模塊是用DS18B20來(lái)采集溫度，顯示模塊由LCD1602來(lái)顯示采集的溫度。對(duì)于PLC系統(tǒng)的供電的電源，一般都采用隔離性能較好的隔離變壓器；對(duì)于拜年送氣和和共用信號(hào)儀表供電應(yīng)選擇分布電容小、抑制帶大的配電器，以減少干擾。結(jié)　論本設(shè)計(jì)是基于個(gè)人衛(wèi)生護(hù)理機(jī)器人洗浴過(guò)程控制單元設(shè)計(jì)控制，以三菱FX2N PLC應(yīng)用系統(tǒng)為總控制中心，輔助設(shè)計(jì)有溫度控制及報(bào)警模板，觸摸屏控制模板，電磁閥和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，水路循環(huán)控制模塊等組成。由于經(jīng)驗(yàn)和時(shí)間上的不足，論文可能還有許多不盡如人意的地方，希望能夠得到老師和同學(xué)們的批評(píng)和指導(dǎo)意見。s his name) founder of has written a couple of interesting essays about robotics in the future, well worth reading. He feels that it is quite plausible that over the next 40 years robots will displace most human jobs. According to Brain39。 they are used as space explorers, remotely operated surgeons and even pets ，like Sony39?；仡櫿麄€(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，感到受頗多，從以下幾方面來(lái)概括我的收獲：1. 在硬件編程中，由于用到的硬件比較多且復(fù)雜，則采用模塊化思想連接硬件圖，會(huì)使思路比較清晰。PLC控制系統(tǒng)有幾十乃至幾百個(gè)輸入、輸出通道分布在其中，導(dǎo)線之間形成的互相耦合，主要為電容性耦合、電感性耦合和電磁場(chǎng)輻射三種形式。當(dāng)PLC接受到洗發(fā)控制信號(hào)時(shí)，進(jìn)行洗發(fā)功能，洗發(fā)動(dòng)作控制圖如圖41所示。肉眼能看到直進(jìn)流，垂直于振動(dòng)面產(chǎn)生流動(dòng)，流速約為10cm/s。工作時(shí)，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來(lái)定位選擇信息輸入。在加熱過(guò)程中，通過(guò)DS18B20采集水溫值，然后經(jīng)變送器將模擬信號(hào)傳送至PLC模擬量輸入模塊，通過(guò)觸摸屏模塊來(lái)調(diào)節(jié)，用開關(guān)量來(lái)模擬實(shí)時(shí)水溫，并通過(guò)LCD1602顯示出當(dāng)前的水溫和設(shè)定的水溫值，設(shè)定度的增減。FX2N有3000多點(diǎn)輔助繼電器、1000點(diǎn)狀態(tài)繼電器、200多點(diǎn)定時(shí)器、200點(diǎn)16位加計(jì)數(shù)器、35點(diǎn)32位加/減計(jì)數(shù)器、800多點(diǎn)16位數(shù)據(jù)寄存器、128點(diǎn)跳步指針、15點(diǎn)中斷指針。 4. 傳感器輸入系統(tǒng)用來(lái)檢測(cè)水箱、洗發(fā)池、洗浴池的水位，以及水溫的溫度檢測(cè)，并將檢測(cè)的信息反饋給控制系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)的工作原理及技術(shù)要求該洗浴單元控制系統(tǒng)，當(dāng)電源啟動(dòng)后，安在水箱中的浸沒式加熱器開始加熱，并由DS18B20進(jìn)行水溫的采集并在LCD1602上顯示，當(dāng)達(dá)到設(shè)定水溫時(shí)則加熱器停止加熱。不同類型的PLC其存儲(chǔ)容量各不相同，一般來(lái)說(shuō)，隨著PLC機(jī)型增大其存儲(chǔ)容量也相應(yīng)增大。PLC的軟件分為兩部分: 系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。PLC沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護(hù)成本比DCS要低很多。作為離散控制的首選產(chǎn)品，PLC在二十世紀(jì)八十年代至九十年代得到了迅速發(fā)展，世界范圍內(nèi)的PLC年增長(zhǎng)率保持為20%～30%。 這是因?yàn)闄C(jī)器人不僅將形成一個(gè)大產(chǎn)業(yè)，而且將對(duì)一個(gè)國(guó)家的綜合國(guó)力， 可持續(xù)發(fā)展有著巨大而深遠(yuǎn)的影響。關(guān)鍵詞：服務(wù)機(jī)器人，觸摸屏，PLC技術(shù)，溫度控制 Hardware Research of Service Robot Bath Process ControlSystem ABSTRACTThis topic is for the elderly, the disabled。本項(xiàng)目的相關(guān)技術(shù)也可以拓展應(yīng)用于其它工業(yè)、醫(yī)療、保健、工業(yè)設(shè)計(jì)等行業(yè)和領(lǐng)域，促進(jìn)這些行業(yè)技術(shù)水平的發(fā)展。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)，在微秒量級(jí)，解算1K邏輯程序不到1毫秒。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接受現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū), 然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算術(shù)運(yùn)算等任務(wù)。因此，整個(gè)I/O映象區(qū)可看作由開關(guān)量的I/O映象區(qū)和模擬量的I/O映象區(qū)兩部分組成。某些可編程序控制器可以為輸入電路和少量的外部電子檢測(cè)裝置（如接近開關(guān)）提供24V直流電源。 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)根據(jù)洗浴控制單元的工作原理以及上述功能的要求，設(shè)計(jì)該洗浴單元控制系統(tǒng)方案框圖如圖22所示。其擴(kuò)展單元如表32所示。它的常開常閉觸點(diǎn)只能在PLC內(nèi)部編程時(shí)使用，且可以無(wú)限次自由使用，但不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。根據(jù)以上控制要求統(tǒng)計(jì)控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)的名稱、代碼及地址編號(hào)如表33所示。 1. 空化作用：空化作用就是超聲波以每秒兩萬(wàn)次以上的壓縮力和減壓力交互性的高頻變換方式向液體進(jìn)行透射。設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)洗發(fā)功能、淋浴功能和洗浴功能三個(gè)模塊的功能。軟件抗干擾能起到輔助作用。同時(shí)抗干擾措施還有冗余設(shè)計(jì)，故障檢測(cè)程序的設(shè)計(jì)和軟件容錯(cuò)等。感謝所有為本設(shè)計(jì)提供過(guò)幫助的人。s called machine vision rather than robot vision. The early machine vision adopters paid very high prices, because of the technical expertise needed to such systems. For example, in the mid1980s, a flexible manufacturing system from Cincinnati Milacron included a $900,000 vision guidance system. By 1998 average prices had fallen to $40,000, and prices continued to decline. Today, simple pattern matching vision sensors can be purchased for under $2,000 from Cognex, Omron and others. The price reductions reflect today39。s machinery concepts. With the rapidly increasing power of the microprocessor and artificial intelligence techniques, robots have dramatically increased their potential as flexible automation tools. The new surge of robotics is in applications demanding advanced intelligence. Robotic technology is converging with a wide variety of plementary technologiesmachine vision, force sensin