【正文】 6） 良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況， CPU 立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。 工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，可以增強(qiáng)對(duì)工業(yè)機(jī)械手的認(rèn)識(shí)，同時(shí)并熟悉掌握 PLC 技術(shù)、位置控制技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)等工業(yè)控制常用的技術(shù)。 手臂的作用是 引導(dǎo)手指準(zhǔn)確地抓住工件，并運(yùn)送到所需要的位置上。通用機(jī)械手則考慮采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流或交流 的伺服電動(dòng)機(jī)、變速箱等。隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，機(jī)械手技術(shù)也隨之提高，發(fā)展的趨勢(shì)是工作強(qiáng)度高，靈活性強(qiáng)，準(zhǔn)確可靠，可以自動(dòng)檢測(cè)并下達(dá)動(dòng)作命令，融入先進(jìn)的人工智能，使人只作平時(shí)的簡(jiǎn)單的維護(hù)，這也是現(xiàn)代工廠的發(fā)展趨勢(shì)。 應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等 S7200 系列 PLC 在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。點(diǎn)到點(diǎn)通訊方式（ PPI） ； 匯集了各種先進(jìn)的功能，如高速響應(yīng)功能、高速計(jì)數(shù)功能、中斷功能，還備有 2個(gè)模擬量設(shè)定。 FX 系列 PLC 在特殊控制方面不但具備模擬量輸入輸出控制，而且具有定位控制幾 PID 系統(tǒng)控制。新增了高速輸入輸出適配器，模擬量輸入輸出適配器和溫度輸入適配器，這些適配器不占用系統(tǒng)點(diǎn)數(shù)，使用方便，在 FX3U的左側(cè)最多可以連接 10 臺(tái)特殊適配器其中通過(guò)使用高速輸入適配器可以實(shí)現(xiàn)最多 8路、最高 200kHz 的高速計(jì)數(shù)。 圖 PLC 的組成框圖 外部開(kāi)關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)以及各種傳感器檢測(cè)信號(hào)作為 PLC 的輸入變量，它們經(jīng) PLC 的輸入端子進(jìn)入 PLC 的輸入存儲(chǔ)器，收集和暫存被控對(duì)象實(shí)際運(yùn)行的狀態(tài)信號(hào)和數(shù)據(jù)；經(jīng) PLC 內(nèi)部 運(yùn)算與處理后，按被控對(duì)象實(shí)際動(dòng)作要求產(chǎn)生輸出結(jié)果；輸出結(jié)果送到輸出端子作為輸出變量，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。對(duì)于 直流電源，應(yīng)并接續(xù)流二極管，對(duì)于交流電路應(yīng)并接阻容電路。此鍵也可以用于清除錯(cuò)誤信息，恢復(fù)原來(lái)的畫(huà)面。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 22 圖 方式選擇 3． 編程 操作前，首先確認(rèn) PLC 的 [RUN/STOP]開(kāi)關(guān)為“ STOP”位置，然后在指定的范圍內(nèi)成批寫(xiě)入 NOP 指令，將 PLC 內(nèi)部用戶存儲(chǔ)器的程序全部清除，再用編程器的編輯功能進(jìn)行編程。 圖 根據(jù)指令讀出的基本操作 例如：讀出指令 PLS M104，操作如下： RD 功能下 → PLS→ M→ 1→ 0→ 4→ GO。根據(jù)資料的介紹，如果 采用機(jī)械手，其機(jī)能要接近于人的上肢，則需要具有 27 個(gè)自由度，而每一個(gè)自由度至少要有一根“人造肌肉”來(lái)控制。 圖 根據(jù)步序號(hào)讀出程序的基本操作 例如：讀出第 55 步的程序指令，其操作步驟如下： RD 功能下 → STEP→ 5→ 5→ GO。接通 PLC電源后， HPP 顯示屏上將顯示如圖 上部所示的畫(huà)面， 2 秒鐘后將自動(dòng)轉(zhuǎn)入下一個(gè)畫(huà)面。每個(gè)功能鍵均有兩個(gè)功能并交替起作用：按一次時(shí)選擇第 1 功能；再按一次，則選擇第 2 功能。編程器將用戶所希望的功能通過(guò)編程語(yǔ)言送到 PLC 的用戶程序存儲(chǔ)器中。 PLC是用微處理器實(shí)現(xiàn)繼電器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器以及 A/D、 D/A 模擬轉(zhuǎn)換器件的組合體的功能，采用軟件編程進(jìn)行它們之間的聯(lián)系。強(qiáng)化了指令的功能，提供了多達(dá) 209 條應(yīng)用指令，包括像與三菱變頻器通訊的指令， CRC 計(jì)算指令，產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)指令等等。在 FX 系列 PLC 中設(shè)置了高數(shù)計(jì)數(shù)器，對(duì)來(lái)自特定的輸入繼電器的高頻脈沖進(jìn)行中斷處理，擴(kuò)大了 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域。 可連接可編程終端，選用通訊適配器以相應(yīng)的上位 Link 或高速 NT Link 與 PT之間進(jìn)行高速通訊。 CPU224：內(nèi)置 24 個(gè)數(shù)字量 I/O 點(diǎn)，可擴(kuò)充到 168 路數(shù)字量 I/O 或 35 路模擬量 I/O； 由于它具有結(jié)構(gòu)小巧，運(yùn)行速度快，價(jià)格低廉及多功能多用途等特點(diǎn)，因此在 工業(yè)企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。 機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì) 隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)越來(lái)越高，工人工作環(huán)境和工作內(nèi)容也要求理想化簡(jiǎn)單化，對(duì)于一些往復(fù)的工作由機(jī)械手遠(yuǎn)程控制或自動(dòng)完成顯得非常重要。它的優(yōu)點(diǎn)是氣源方便，維護(hù)方便，成本低。機(jī)械手手部 的構(gòu)造系統(tǒng)模仿人的手指，分為無(wú)關(guān)節(jié)、固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)三種。第三類是專用機(jī)械手，主要附屬于自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)線上，用于解決機(jī)床上下料和工件傳送。它的特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)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(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。 2） 各輸入端均采用 RC 濾波器，其濾波時(shí)間常 數(shù)一般為 10～ 20ms。它以微處理器為核心，用編寫(xiě)的程序進(jìn)行邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等，并通過(guò)數(shù)字量和模擬量的輸入 /輸出來(lái)控制機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。然而，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，尤其是機(jī)械產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)手段，則 顯得力不從心，跟不上時(shí)代發(fā)展的需要。 進(jìn)入 21 世紀(jì)，我國(guó)作為一個(gè)發(fā)展中大國(guó)，加快科學(xué)技術(shù)發(fā)展、縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，還需要較長(zhǎng)時(shí)期的艱苦努力，同時(shí)也有著諸多有利條件。該裝置涵蓋了可編程控制技術(shù)，位置控制技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)等，是機(jī)電一體化的典型代表儀器之一。同時(shí)，必須清醒地看到，我國(guó)正處于并將長(zhǎng)期處于 社會(huì)主義初級(jí)階段。 要把提高自主創(chuàng)新能力擺在全部科技工作的突出位置。 科技人才是提高自主創(chuàng)新能力的關(guān)鍵所在。” 以后國(guó)際電工委員會(huì) (IEC)又先后頒布了 PLC 標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿，第二稿 ,并在1987 年 2 月通過(guò)了對(duì)它的定義： “可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。 PLC 的各個(gè)部件，包括 CPU，電源， I/O 等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合 。在我國(guó)，近幾年來(lái)也有較快的發(fā)展，并取得一定的成果，受到各工業(yè)部門(mén)的重視。同時(shí)要提高速度，減少?zèng)_擊，正確定位，以更好地發(fā)揮機(jī)械手的作用。其中以電氣、氣動(dòng)用得最多，占 90％以上，液壓、機(jī)械驅(qū)動(dòng)用得較少。一般用凸輪連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作。例如輸入、輸出的最多點(diǎn)數(shù)；掃描速度；內(nèi)存容量；指令條數(shù)； 功能模塊等。豐富的內(nèi)置 集成功能； 自 1933 年創(chuàng)業(yè)至今的七十余年中，通過(guò)不斷創(chuàng)造新的社會(huì)需求，公司全球業(yè)務(wù)遍及 35 個(gè)國(guó)家和地區(qū)， 擁有超過(guò) 27， 000 名員工；產(chǎn)品品種達(dá)幾十萬(wàn)種，涉及工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)、電子元器件、社會(huì)公共系統(tǒng)以及健康醫(yī)療攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 11 設(shè)備等廣泛領(lǐng)域，在業(yè)內(nèi)建立了響亮的品牌，占據(jù)著不可替代的地位。s，基本指令只需 ，可攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 12 快速掃描充裕的程序容量達(dá)到 32K 步，注釋區(qū)域也可以保證； I/O 最多 300 點(diǎn)；通過(guò)8 位密碼和禁止上傳功能，有效保護(hù)程序：配備 USB 端口，可與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單連接 。在此，我選用三菱 FX1N來(lái)做控制核心。另外，還可以將該顯示模塊安裝在控制柜的面板上。 只讀存儲(chǔ)器 ROM 用于存儲(chǔ)系統(tǒng)程序。 FX20PE 編程器有聯(lián)機(jī)（ Online）和脫機(jī)（ Offline）兩種操作方式： （ 1）聯(lián)機(jī)方式 編程器對(duì) PLC 的用戶程序存儲(chǔ)器進(jìn)行直接操作、存取的方法。 （ 8）執(zhí)行鍵 [GO] 此鍵用于指令的確認(rèn)、執(zhí)行，顯示后面的畫(huà)面（滾動(dòng)）以及再檢索。在聯(lián)機(jī)方式下，是直接對(duì) PLC 內(nèi)部的用戶程序存儲(chǔ)器進(jìn)行操作，所以編程結(jié)束后，不必再向 PLC 傳送。 圖 基本指令的寫(xiě)入操作 在指令輸入過(guò)程中，如需要修改，可按圖 所示的操作進(jìn)行。 如在確認(rèn)后（按 [GO]鍵后）修改上例，其操作為： WR 功能下 → OUT→ T→ 1→ 0→ SP→ K→ 1→ 0→ GO→↑→ D→ 9→ GO。 編程時(shí)按指令清單進(jìn)行。兩種功能是根據(jù)當(dāng)前所執(zhí)行的操作自動(dòng)進(jìn)行切換，其中元件符號(hào) Z/V、 K/H、 P/I 交替起作用（反復(fù)按鍵時(shí)互相交替切換）。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 19 （ 2）脫機(jī)方式 脫機(jī)方式是對(duì) HPP 內(nèi)部存儲(chǔ)器的存取方式。 可電 擦除 可 電 改寫(xiě) 的只讀存儲(chǔ) EEPROM， 它主要用來(lái)存放用戶程序。 C235至 C238 4點(diǎn) 單相 c/w起始，停止輸入 C24 C242和 C244 3點(diǎn) 雙相 C24 C247和 C249 3點(diǎn) A/B相 C25 C252和 C254 3點(diǎn) 數(shù)據(jù)寄存器（D） 一般 128點(diǎn) D0至 D127 類型： 32 位元件的 16 位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器 鎖定 7872點(diǎn) D128至 D7999 類型： 32 位元件的 16 位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器 文件 7000點(diǎn) D100至 D7999 通過(guò) 3塊 500程式步的參數(shù)設(shè)置 類型： 16位數(shù)據(jù)寄存器 外部調(diào)節(jié) 范圍： 0至 255 2點(diǎn) 數(shù)據(jù)從外部設(shè)置電位器移到寄存器 ； D8030和 D8031 特殊 256點(diǎn)（包含 D801 D8030T和 D8031） 從 D8000 至 D8255 類型： 16位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器 變址 16點(diǎn) V和 Z 類型： 16位數(shù)據(jù)寄存器 指標(biāo)（ P） 用于 CALL 128點(diǎn) N0至 P127 用于中斷 6點(diǎn) 100*至 130* （上升觸發(fā) *＝ 1，下降觸發(fā) *＝ 0） 嵌套層次 用于 MC和 MRC時(shí) 8點(diǎn) N0至 N7 常數(shù) 十進(jìn)位 K 16位： 32768至 32768 32位： 2147483648 至 +2147483647 十六進(jìn)位 H 16位： 0000至 FFFF 32位： 00000000 至 FFFFFFFF 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 16 FX 系列 PLC 型號(hào)的說(shuō)明 FX 系列 PLC 型號(hào)的含義如下 【 4】 ： 其中系列名稱：如 0、 0S、 1S、 ON、 1N、 2N、 2NC 等 單元類型： M── 基本單元 E── 輸入輸出混合擴(kuò)展單元 Ex── 擴(kuò)展輸入模塊 EY── 擴(kuò)展輸出模塊 輸出方式 ： R── 繼電器輸出 S── 晶閘管輸出 T── 晶體管輸出 特殊品種： D──DC 電源， DC 輸出 A1──AC 電源， AC（ AC100~120V）輸入或 AC 輸出模塊 H── 大電流輸出擴(kuò)展模塊 V── 立式端子排的擴(kuò)展模塊 C── 接插口輸入輸出方式 F── 輸入濾波時(shí)間常數(shù)為 1ms 的擴(kuò)展模塊 如果特殊品種一項(xiàng)無(wú)符號(hào)，為 AC 電源、 DC 輸入、橫式端子排、標(biāo)準(zhǔn)輸出。其中 FX2 是近年推出的產(chǎn)品， FX0是在 FX2 之后推出的超小型 PLC，近幾年來(lái)又連續(xù)推出了將眾多功能凝集在超小型機(jī)殼內(nèi)的 FX0S、 FX1S、 FX0N、FX1N、 FX2N、 FX2NC 等系列 PLC，具有較高的性能 價(jià)格比，應(yīng)用廣泛。 FP FP FP10sh 系列（輸出類型同上）：最多可控制 2048 點(diǎn)（使用遠(yuǎn)程 I/O），程序容量大 16K， 30K 步，可擴(kuò)展到 120K 步， CUP 運(yùn)行世界最快（ 1ms/20 步，快速起運(yùn) 以下） 。公司創(chuàng)始人立石一真先生曾擔(dān)任國(guó)貿(mào)促京都總局副會(huì)長(zhǎng)，七十年代初作為經(jīng)濟(jì)界代表開(kāi)始了與中國(guó)各界的交流與合作。豐富的擴(kuò)展模塊； 常用 PLC 介紹 PLC 發(fā)展這么多年，技術(shù)成熟，各種型號(hào)的也很多，各個(gè)廠家生產(chǎn)的也有一定 區(qū)別，各個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向也不同，所以我們必須根據(jù)自己設(shè)計(jì)需要，考慮如何選擇。 機(jī)械手控制的要素包括工作順序、到達(dá)位置、動(dòng)作時(shí)間、運(yùn)動(dòng)速度和加減速度等。它利用液壓缸、液 壓馬達(dá)加齒輪、齒條實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)；利用擺動(dòng)液壓馬達(dá)、液壓缸與齒條、齒輪與鏈條、鏈輪等實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。目前主要應(yīng)用于機(jī)床、模鍛壓力機(jī)的上下料以及焊、噴漆等作業(yè)，它可以按照事先制定的作業(yè)程序完成規(guī)定的 操作，有些還具備有傳感反饋能力，能應(yīng)付外界的變化。第一類是不需要人工操作的通用機(jī)械手，它是一種獨(dú)立的不附屬于某一主機(jī)的裝置。 ⑤ 安裝簡(jiǎn)單，維修方便 PLC 不需要專門(mén)的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 1 緒論 5 統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 1 緒論 3 設(shè)計(jì)要求 采用 PLC 構(gòu)成機(jī)械手的自動(dòng)控制系統(tǒng)，可通過(guò)修改 PLC 控制程序，改變對(duì)機(jī)械手模型的控制要求。