【正文】 he stationary position. The programmable logical controller (PLC) controls each manipulator39。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，功能和性能的不斷改善和提高，機械手的應用領域日益擴大。因此，人們開始尋求其它一些經(jīng)濟適用的機械手驅(qū)動方式。氣缸由電 磁閥控制。 本論文的主要內(nèi)容及達到的目標 本 論文主要內(nèi)容是以氣動搬運機械手作為控制對象，用 PLC 作為控制器，最終實現(xiàn)對氣動搬運機械手群自動運行的控制。并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。例 本科生畢業(yè)設計（論文） 9 如：注塑機械、印刷機械、訂書機械、包裝機械、切紙機械、組合機床、磨床、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯控制。它使 PLC 具有基本的功能，能夠完成 PLC 設計者規(guī)定的各項 工作。 電源模塊 PLC 一般使用 220V 的交流電源，內(nèi)部的開關電源為 PLC 的中央處理器、存儲器等電路提供 5V、177。 本科生畢業(yè)設計（論文） 12 圖 PLC運行框圖 電源 ON 內(nèi)部處 理 輸入處理 (輸入傳送 \遠程 I/O) 通信服務 (外設、 CPU、總線服務 ) 更新時鐘、特殊寄存器 執(zhí)行程序 執(zhí)行自診斷 存放自診斷錯誤結(jié)果 CPU 強制為 STOP RUN STOP Y N N Y 輸出處理 致命錯誤 PLC 正常否 CPU 運行方式 本科生畢業(yè)設計（論文） 13 輸入 /輸出信號 本控制系統(tǒng) 有 27 個輸入開關量，分別為 ： 系統(tǒng)啟動按鈕 1 個 負責整個系統(tǒng)的啟動； 系統(tǒng)停止按鈕 1 個 負責整個系統(tǒng)的停止； 選擇按鈕 1 個 負責機械手自動控制和檢測的切換； 機械手的啟動按鈕 3 個 負責檢測時每個機械手的啟動； 機械手的停止按 鈕 3 個 負責檢測時每個機械手的停止； 物品檢測開關 3 個 負責檢測工作臺上是否有物品； 下降限位開關 3 個 負責 檢測 機械手到 達 最低位置； 夾放檢測開關 3 個 負責機械手夾放物品的檢測； 上升限位開關 3 個 負責 檢測 機械手到 達 最高位置； 右旋限位開關 3 個 負責 檢測 機械手 是否右旋轉(zhuǎn) 180176。 輸入 /輸出混合擴展模塊 EM223 有六種：分別為 4 點（ 8 點、 16 點） DC 輸入/4 點（ 8 點、 16 點） DC 輸出、 4 點（ 8 點、 16 點） DC 輸入 /4 點（ 8 點、 16 點）繼電器輸出。 CPU224 外部接線如圖 所示。 圖 梯形圖 當 =1（左旋電磁閥閉 合 ）；且 =1（上升限位開關閉 合 ）；且 =1（左旋限位開關閉合），則 =0（左旋電磁閥斷開）并且 =0（上升電磁閥斷開）則 =1（下降電磁閥閉 合 ）。 當 55=1（定時時間到）；且 =1（右旋限位 開關閉 合 ）；且 =1（下降限位開關閉 合 ）； =0（下降電磁閥斷開），則 =1（上升電磁閥閉 合 ）。梯形圖如圖 所示。 本科生畢業(yè)設計（論文） 32 圖 當 =0（夾放電磁閥斷開）；且 =1（左旋限位開關閉 合 ）；且 =1（下降限位開關閉 合 ）； =0（上升電磁閥斷開），則定時器 T58 啟動定時。梯形圖如圖 所示。梯形圖如圖 所示。 當 53=1（定時時間到）；且 =1（右旋限位開關閉 合 ）；且 =1（下降限位開關閉 合 ）； =0（下降電磁閥斷開） ，則 =1（上升電磁閥閉 合 ）。機械手 3 上升限位開關 SQ16，機械手 3 左旋限位開關 SQ17，機械手 2右旋限位開關 SQ18，分別連接擴展模塊 EM221(2)的 –。 I/O 擴展包 括 I/O 點數(shù)的擴展和功能模塊的擴展。掃描周期 是 控制過程中一個比較重要的技術指標。 PLC 的輸入和輸出信號類型可以是開關量、模擬量和數(shù)字量。 中央處理單元（ CPU） 中央處理單元（ CPU）一般由控制器、運算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個芯片內(nèi)。但最近十年來， PLC 的應用面越來越廣，其主要原因是：一方面由于處理器芯片及有關元件的價格大大下降，使得 PLC 的成本下降；另一方面 PLC 的功能大大增加，能解決 復雜的計算和通信問題。系統(tǒng)框圖如圖 所示 。每個機械手的手部正下方都有工作臺，用于 放置物品。 本 論 文所針對的機械手屬于圓柱坐標式，如圖 所示，機械手主要是由基座和手臂兩部分組成。驅(qū)動電機一般采用步進電機、直流伺服電機以及交流伺服電機。 機械手最早 應用在汽車制造工業(yè)，常用于焊接、噴漆、上下料和搬運。在整體設計過程中按照“提出問題，分析問題，解決問題”的主導思想，對整個系統(tǒng)的設計工作做出了細致的闡述。限位開關檢測機械手是否到達固定位置。 機械手的概念 我國國家標準 (GB/T12643–90)對機械手的定義 ：“具有和人手臂相似的動作功能，可在空間抓放物體，或進行其它操作的機械裝置。 氣動技術因具有節(jié)能、無污染、高效、低成本、安全可靠、結(jié)構簡單，以及防火、防爆、抗電磁干擾、抗幅射等優(yōu)點廣泛應用于汽車制造、電子、工 業(yè) 機械、食品等工業(yè)產(chǎn)業(yè)中。二者之間的區(qū)別在于氣動機械手發(fā)展的起點頗高，它強調(diào)模塊化的形式，把專用機械手和通用機械手結(jié)合起來。機械手的工作流程如圖 所示。第 4 步是機械手夾緊物品右旋 180 度。 功能強，性能價格比高。 數(shù)據(jù)控制 在機 械加工中， PLC 作為主要的控制和管理系統(tǒng)用于 CNC 和 NC 系統(tǒng)中，可以完成大量的數(shù)據(jù)控制。 圖 PLC的結(jié)構框圖 用戶存儲器包括用戶程序存儲器（程序區(qū)）和數(shù)據(jù)存儲器（數(shù)據(jù)區(qū)）兩部分。 編程器 編程器的作用是供用戶進行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。 表 輸出 信號名稱與電氣符號表 序號 名 稱 電氣符號 1 2 機械手 1 下降電磁閥 YV1 2 機械手 1 夾放電磁閥 YV 2 3 機械手 1 上升電磁閥 YV 3 本科生畢業(yè)設計（論文） 15 續(xù)表 4 機械手 1 左旋電磁閥 YV 4 5 機械手 1 右旋電磁閥 YV 5 6 機械手 2 下降電磁閥 YV 6 7 機械手 2 夾放電磁閥 YV 7 8 8 機械手 2 上升電磁閥 YV 8 9 機械手 2 左旋電磁閥 YV 9 10 機械手 2 右旋電磁閥 YV 10 11 機械手 3 下降電磁閥 YV 11 12 機械手 3 夾放電磁閥 YV 12 13 機械手 3 上升電磁閥 YV 13 14 機械手 3 左旋電磁閥 YV 14 15 機械手 3 右旋電磁閥 YV 15 PLC 的選型 目前，世界上有 200多個廠家生產(chǎn)可編程控制器產(chǎn)品，比較著名的 PLC 生產(chǎn)廠家主要有美國的 AB、通用（ GE）、日本的三菱（ MITSBISHI）、歐姆龍（ OMRON）、德國的西門子（ SIMENS）、法國的 TE、韓國的三星（ SUMSUNG）、 LG 等。 建立輸入信號地址分配表如表 所示： 表 序號 名稱 地址 1 SB1 2 SB2 3 SB3 4 SB4 5 SB5 6 SB6 7 SB7 8 SB8 9 SB9 10 SQ1 11 SQ2 12 SQ3 13 SQ4 14 SQ5 15 SQ6 16 SQ7 17 SQ8 18 SQ9 19 SQ10 20 SQ11 21 SQ12 本科生畢業(yè)設計（論文） 18 序表 22 SQ13 23 SQ14 24 SQ15 25 SQ16 26 SQ17 27 SQ18 建立輸出信號地址分配表如表 所示： 表 輸出信號地址分配表 序號 名稱 地址 1 KA1 2 KA 2 3 KA 3 4 KA 4 5 KA 5 6 KA 6 7 KA 7 8 KA 8 9 KA 9 10 KA 10 11 KA 11 12 KA 12 13 KA 13 14 KA 14 15 KA 15 建立通用輔助繼電器地址分配表如表 所示： 本科生畢業(yè)設計（論文） 19 表 通用輔助繼電器地址分配表 序號 名稱 地址 1 自動方式 2 手動方式 3 機械手 1 動作中 4 機械手 2 動作中 5 機械手 3 動作中 6 系統(tǒng)停止 PLC 外部接線 本系統(tǒng)的各模塊在 I/O 鏈中的位置排列方式如圖 所示。機械手 2 上升電磁閥 的中間繼電器KA8，機械手 2 左旋電磁閥 的中間繼電器 KA9，機械手 2 右旋電磁閥 的中間繼電器 KA910， 分別連接到 CPU224 的 –。 當 T54=1（定時時間到）；且 =1（左旋限位開關閉 合 ）；且 =1（下降限位開關閉 合 ）； =0（下降電磁閥斷開），則 =1（上升電磁閥閉 合 ）。梯形圖如圖 所示。梯形圖如圖 所示。梯形圖如圖 所示。梯形圖如圖 所示。 圖 梯形圖 當 =1（上升電磁閥閉 合 ）；且 =1（左旋限位開關閉 合 ）； =1（上升限位開關閉 合 ），則 =0（上升電磁閥斷開），并且 =0（左旋電磁閥斷開），則 =1（右旋電磁閥閉 合 ）。 圖 電氣連接圖 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD 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 r a w n B y:K A 1機械手3右旋電磁閥機械手3左旋電磁閥機械手3上升電磁閥機械手3夾放電磁閥機械手3下降電磁閥機械手2左旋電磁閥機械手2右旋電磁閥機械手1夾放電磁閥機械手1下降電磁閥機械手1上升電磁閥機械手1左旋電磁閥機械手1右旋電磁閥機械手2下降電磁閥機械手2夾放電磁閥機械手2上升電磁閥K A 2 K A 3 K A 4 K A 5 K A 6 K A 7 K A 8K A 9 K A 10 K A 11 K A 12 K A 13 K A 14 K A 15MYV1 M M M M M M MM M M M M M MYV2 YV3 YV4 YV5 YV6 YV7 YV8YV9 Y V 1 0 Y V 1 1 Y V 1 2 Y V 1 3 Y V 1 4 Y V 1 5A C 2 20 VA C 2 20 V 本科生畢業(yè)設計（論文） 24 第 4章 軟件設計 機械手 1 控制程序 當 =1（上升限位開關閉 合 ）；且 =1（右旋限位開關閉 合 ）；且 =0（上升電磁閥斷開）：且 =0（左旋電磁閥斷開），則 =1（下降電磁閥閉合 ）； 并 且 =1（ 輔助繼電器 ）。 表 各模塊編址 主機 I/O CPU224 模塊 1I/O EM221 模塊 2I/O EM221 模塊 3I/O EM222 主機 CPU224 模塊 1 EM221 DI8 DC24V 模塊 2 EM221 DI8 DC24V 模塊 2 EM222 DO8 DC24V 本科生畢業(yè)設計（論文） 20 序表