【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 動(dòng)速度快、能量利用率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便和能借鑒至今已很成熟的汽車技術(shù)等優(yōu)點(diǎn) ，所以本設(shè)計(jì)采用輪 式移動(dòng)機(jī)構(gòu)。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 的分析與選擇 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有液壓驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)等形式。工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式主 要有液壓驅(qū)動(dòng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和氣壓驅(qū)動(dòng)三種。 [12] 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)主要是運(yùn)行穩(wěn)定可靠， 運(yùn)動(dòng)件的慣性小，快速相應(yīng)的靈敏度高，傳動(dòng)比較大，低速性能好，容易實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速，操作和控制都比較容易。 氣壓驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)主要是響應(yīng)速比較度快，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床等設(shè)備中，但是存在管路漏氣的現(xiàn)象，維修比較麻煩。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式具有以下特點(diǎn)：動(dòng)力源簡(jiǎn)單、負(fù)載小、調(diào)速范圍大、無(wú)需配管、維修及使用方便、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn) 。 由于工作需求的不同以及工作對(duì)象的不同，因此工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)機(jī)型有多種結(jié)構(gòu)形式，主要包括 ： 直角坐標(biāo) 系機(jī)器人只能在 x、 y、 z 三個(gè)方向上作直線運(yùn)動(dòng)，因此控制方便，結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)比較方便。但是其只能作直線運(yùn)動(dòng)，所以局限性比較大，只能在特定的工作場(chǎng)合下工作。 圓柱坐標(biāo)機(jī)器人的工作范圍是一個(gè)類似于圓柱面的表面，操作方便和控制方便是它最大的優(yōu)勢(shì)，但是它跟直角坐標(biāo)系機(jī)器人一樣有著極大的工作局限性。 極坐標(biāo)機(jī)器人是一種可以做腰部的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，手臂部分的一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人。 多關(guān)節(jié)型機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)空間比前三者大，可以完成十分復(fù)雜的動(dòng)作，運(yùn)動(dòng)軌跡靈活多變，自由度多而且結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。 控制 方式的分析與選擇 機(jī)器人的控制方式有點(diǎn)動(dòng)和連續(xù)控制兩種方式。 實(shí)踐當(dāng)中采 用插銷板進(jìn)行點(diǎn)位程序控制，也有采用可編程序控制器控制、微型計(jì)算機(jī)數(shù)字控制，采用凸輪、磁盤磁帶、穿孔卡等記錄程序。主要控制的是坐標(biāo)位置，并注意其加速度特性。 綜上所述，最后確定的噴涂機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)圖，如圖 所示： 畢業(yè)論文 第 8 頁(yè) 圖 噴涂機(jī)器人的 執(zhí)行機(jī)構(gòu)圖 畢業(yè)論文 第 9 頁(yè) 第 3章 噴涂機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 噴涂機(jī)器人的電氣控制 系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)過(guò)程包括分析系統(tǒng)硬件組成，了解相關(guān)硬件的功能和選型，最主要的是將用這些硬件搭接噴 涂機(jī)器人的噴涂控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)主要包括：執(zhí)行機(jī)構(gòu)伺服系統(tǒng)配電與控制，工件輸送系統(tǒng)的配電與控制；然后， PLC 控制配電與控制，傳感系統(tǒng)的定位控制與信息傳遞。 控制系統(tǒng)硬件組成 控制系統(tǒng)的硬件組成：工件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， PLC 控制器，伺服系統(tǒng)電機(jī)，通訊功能模塊，傳感系統(tǒng)模塊。如圖 所示： 圖 噴涂機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件組成 PLC 硬件 選型 PLC 控制器選擇， 德國(guó) 西門子（ SIEMENS）公司生產(chǎn)的 可編程序控制器 在我國(guó)的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在 冶金 、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（ SIEMENS）公司的 PLC 產(chǎn)品包括 LOGO、 S7200、 S71200、 S7300、 S7400 等。 西門子 S7 系列 PLC 體積小、速度快、 標(biāo)準(zhǔn)化 ，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性高。 S7 系列 PLC產(chǎn)品可分為微型 PLC（如 S7200），小規(guī)模性能要求的 PLC（如 S7300）和中、高性能要 求的 PLC（如 S7400）等。 [21] SIMATIC S71200 是一款緊湊型、模塊化的 PLC，可完成簡(jiǎn)單邏輯控制、高級(jí)邏輯控制、 HMI 和網(wǎng)絡(luò)通信等任務(wù) 。單機(jī)小型自動(dòng)化系統(tǒng)的完美解決方案。 對(duì)于需要網(wǎng)絡(luò)通信功能和單屏或多屏 HMI 的自動(dòng)化系統(tǒng)，易于設(shè)計(jì)和實(shí)施。具有支持小型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、過(guò)程控制系統(tǒng)的高級(jí)應(yīng)用功能。 SIMATIC S71200 系統(tǒng)有五種不同模塊，分畢業(yè)論文 第 10 頁(yè) 別為 CPU 1211C、 CPU 1212C 、 CPU 1214C、 CPU1215C 和 CPU1217C。其中的每一種模塊都可以進(jìn)行擴(kuò) 展，以完全滿足您的系統(tǒng)需要?？稍谌魏? CPU 的前方加入一個(gè)信號(hào)板，輕松擴(kuò)展數(shù)字或模擬量 I/O，同時(shí)不影響控制器的實(shí)際大小?？蓪⑿盘?hào)模塊連接至 CPU 的右側(cè)，進(jìn)一步擴(kuò)展數(shù)字量或模擬量 I/O 容量。 CPU 1212C 可連接 2 個(gè)信號(hào)模塊， CPU 1214C 、 CPU1215C 和 CPU1217C 可連接 8 個(gè)信號(hào)模塊。最后，所有的 SIMATIC S71200 CPU 控制器的左側(cè)均可連接多達(dá) 3 個(gè)通訊模塊，便于實(shí)現(xiàn)端到端的串行通訊。具有以下優(yōu)點(diǎn)：安裝簡(jiǎn)單方便 ，所有的 SIMATIC S71200 硬件都有內(nèi)置的卡扣，可簡(jiǎn)單方便地安裝在標(biāo)準(zhǔn)的 35 mm DIN 導(dǎo)軌上。這些內(nèi)置的卡扣也可以卡入到已擴(kuò)展的位置，當(dāng)需要安裝面板時(shí)，可提供安裝孔。 SIMATIC S71200 硬件可以安裝在水平或豎直的位置，為您提供其它安裝選項(xiàng)。這些集成的功能在安裝過(guò)程中為用戶提供了最大的靈活性，并使 SIMATIC S71200 為各種應(yīng)用提供了實(shí)用的解決方案。節(jié)省空間的設(shè)計(jì)，所有的 SIMATIC S71200 硬件都經(jīng)過(guò)專門設(shè)計(jì)，以節(jié)省控制面板的空間。例如，經(jīng)過(guò)測(cè)量， CPU 1214C 的寬度僅為 110 mm， CPU 1212C 和 CPU 1211C 的寬度僅為 90 mm。結(jié)合通信模塊和信號(hào)模塊的較小占用空間，在安裝過(guò)程中，該模塊化的緊湊系統(tǒng)節(jié)省了寶貴的空間，為您提供了最高效率和最大靈活性?？蓴U(kuò)展的緊湊自動(dòng)化的模塊化概念，它實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)便的通信、有效的技術(shù)任務(wù)解決方案，并能完全滿足一系列的獨(dú)立自動(dòng)化需求。 [23] 本次設(shè)計(jì)為要將高精度控制的 伺服 電機(jī)電機(jī)作為控制對(duì)象，還要與第三方設(shè)備進(jìn)行RS232 通訊，因此選用在此項(xiàng)控制方面具有優(yōu)勢(shì)的西門子 S71200 系列 1212C 型號(hào)的 PLC 作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。性能參數(shù)如下： CPU1212C 性能參數(shù) 型號(hào) CPU1212C 類型 DC/DC/DC 物理尺寸 90*100*75 用戶存儲(chǔ) 1MB 集成數(shù)字量 8點(diǎn)輸入 /6點(diǎn)輸出 集成模擬量 2路輸入 過(guò)程映像大小 1024字節(jié)輸入 /1024字節(jié)輸出 畢業(yè)論文 第 11 頁(yè) 位存儲(chǔ)器 4096個(gè)字節(jié) 信號(hào)模塊擴(kuò)展 2 信號(hào)板 1 最大本地 I/O數(shù)字量 82 最大本地 I/O模擬量 19 通訊模塊 3（左側(cè) 擴(kuò)展） 高速計(jì)數(shù)器 5路 脈沖輸出 4路， 100kHZ 實(shí)時(shí)時(shí)鐘保持時(shí)間 通常 20天、 40攝氏度時(shí)最少 12天 PROFINET 1個(gè)以太網(wǎng)通訊端口，支持 PROFINET通訊 實(shí)數(shù)數(shù)學(xué)運(yùn)算執(zhí)行速度 2。 3us/指令 布爾運(yùn)算執(zhí)行速度 0。 08us/指令 表 1 CPU224XPCNAC/DC/DC 技術(shù)規(guī)范表 通訊模塊選型， BCNet 是西門子 S7 系列 PLC 實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng) 數(shù)據(jù)通訊 而開(kāi)發(fā)的通訊模塊，它可以用來(lái)替代西門子 CP24 CP343 及 CP443 以太網(wǎng)通訊模塊，并且具有開(kāi)放的協(xié)議接口，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn) 上位機(jī) 軟件的二次開(kāi)發(fā)。 BCNet 產(chǎn)品主分為兩個(gè)型號(hào)： BCNetS7PPI 和 BCNetS7MPI。 BCNetS7PPI：用于西門子 SIMATIC S7200 系列 PLC（包括國(guó)產(chǎn) CN 和進(jìn)口兩種類型）的以太網(wǎng)通訊；另外根據(jù)其 X2 擴(kuò)展接口的類型還次分為“直通型”和“橋接型”兩種。 BCNetS7MPI：用于西門子 SIMATIC S7 系列 PLC（包括 S7200、 S7300、 S7400）的以太網(wǎng)通訊；到目前為止均為“直通型”。 BCNet 產(chǎn)品還可用于西門子 SINUMERIK 數(shù)控系統(tǒng)的以太網(wǎng)通訊，這些系統(tǒng)內(nèi)部的控制器為 SIMATIC S7 控制器。 BCNet 產(chǎn)品具有強(qiáng)大的通訊功能和豐富的附加軟件支持，應(yīng)用范圍廣泛 [6]。 本次設(shè)計(jì)選用北辰自動(dòng)化生產(chǎn)的 BCNetS7MPI 型號(hào)通訊模塊為最終通信設(shè)備選型，其性能參數(shù)如下： BCNetS7MPI性能參數(shù) 描述 西門子 S7200/300/400 以太網(wǎng)通訊處理器 狀態(tài)顯示 Pwr， Bus 端口 1 以太網(wǎng)接口 Link/Active 指示燈，線序自適應(yīng) 畢業(yè)論文 第 12 頁(yè) 接口類型 RJ45 母插座 傳輸速率 10/100Mbps 協(xié)議支持 西門子 S7TCP、 ModbusTCP、 OPC、 TCP/IP協(xié)議開(kāi)放最大 16 端口 2 端口 2S7接口 RJ485 接口類型 DSUBS 九針母 傳輸速率 9。 6K、 19。 2K、 187。 5Kbps 協(xié)議支持 S7單主站協(xié)議 人機(jī)類型 西門子、 MCGS、威綸、臺(tái)達(dá)、步科等 端口 3 編程軟件 MicroWIN、 STEP7 組態(tài)軟件 Wincc、昆侖通態(tài)、組態(tài)王、