【導(dǎo)讀】中，危害了操作人員的健康，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。而機(jī)械手可以解決這些問(wèn)。機(jī)械手可在空間抓、放、搬運(yùn)物體，動(dòng)作靈活多樣，從而替代人工操作，適。用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動(dòng)化生產(chǎn)。動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行了動(dòng)畫(huà)顯示。設(shè)計(jì)所使用的機(jī)械手系統(tǒng)是由三菱。左右移動(dòng)、底盤(pán)旋轉(zhuǎn)及手爪旋轉(zhuǎn)、抓放等動(dòng)作。主要采用了步進(jìn)順序控制及步進(jìn)。涵蓋了可編程控制技術(shù)，位置控制技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)等，是機(jī)電一體化。用組態(tài)王對(duì)機(jī)械手監(jiān)控的過(guò)程，包括畫(huà)面繪制、數(shù)據(jù)變量的設(shè)置等。

　　

【正文】 17 按下時(shí)，置位 S20， 機(jī)械手 同時(shí)接收到上升、左移以及底盤(pán)逆時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)的指令，當(dāng)?shù)竭_(dá)了上限位 SQ左限位 SQ2 以及底盤(pán)原點(diǎn) SQ6 之后，置位 S21 步； (注： X016 為單步運(yùn)行控制，每步結(jié)束時(shí)必須接通 X016 才能進(jìn)入下一步 ，一下不再贅述； X001 接限位 SQ X003 接限位 SQ X5 接限位 SQ6； ) S21 步： 定時(shí) 器計(jì)時(shí) 2 秒，同時(shí)機(jī)械手爪松開(kāi)，兩秒后進(jìn)入下一步 S22 步：手爪旋轉(zhuǎn)，到達(dá)限位后， SQ8 閉合，進(jìn)入下一步。 (X010 接限位 SQ8) S23 步： 機(jī)械手同時(shí)下降并右移，到達(dá)物品所在 A處上方后停止。 此時(shí)采用的 PLSY**大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 指令，為使得機(jī)械手精確地到達(dá) A點(diǎn)，即物體的上方。機(jī)械手下降 125mm，右移 150mm，移動(dòng)速 率為 400Hz（ PLSY 設(shè)置為 800，驅(qū)動(dòng)器細(xì)分度為 2）。到位后進(jìn)入下一步。 3） A 點(diǎn)動(dòng)作階段 S24 步：計(jì)時(shí)器 T1 計(jì)時(shí) 2秒，同時(shí)手爪閉合抓物，兩秒后進(jìn)入下一步。 S25 步：抓物后上升 ，采用 PLSR 指令，上升和下降時(shí)間 600ms，中間移動(dòng) 30mm。到位后進(jìn)入下一步。為防止機(jī)械手出錯(cuò)造成損傷，采用了限位保護(hù)，若未完成指令就到達(dá)上限位 SQ3，則機(jī)械手停止運(yùn)動(dòng)。 S26 步： Y007 置位， 0 步中的旋轉(zhuǎn)碼盤(pán)接通，底盤(pán)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)時(shí)，碼盤(pán)發(fā)出脈沖給計(jì)數(shù)器 C0， C0 計(jì)滿 20個(gè)脈沖后， Y12 置位，控制底盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)械手到 達(dá) B 點(diǎn)。之后 Y01 Y007 置零，進(jìn)入下一步。 4） B 點(diǎn)動(dòng)作階段 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 S27 步：與 S25 步相對(duì)應(yīng)下降一定高度。 S28 步：手爪放松，將物品放置于 B 點(diǎn) 等待加工 。 S2 S30 步： 手爪上升 ,定時(shí)器定時(shí) 3秒，等待物品加工完成。 S3 S32 步：此時(shí)模擬加工已經(jīng)完成，手爪下降，再次夾緊物品。 S3 S34 步：機(jī)械手上升，底盤(pán)順時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)機(jī)械手到 C 點(diǎn)，限位 SQ1 控制底盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 5） C 點(diǎn)動(dòng)作階段 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 S35 步：手爪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，到位后限位 SQ9 動(dòng)作，控制手爪 停止。 S3 S37 步： 機(jī)械手左移、下降到適合的位置 之后，置位下一步。 S3 S3 S40 步：手爪放松，將物件放在 C點(diǎn)后手爪 上升，再右移。 S41 步：底盤(pán)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，同時(shí)手爪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，都到達(dá)限位后， SQ8 及 SQ2 動(dòng)作，結(jié)束底盤(pán)和手爪旋轉(zhuǎn)，此時(shí)機(jī)械手又回到 A點(diǎn)，置位下一步。 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 6）回歸 階段 S42 步 ： 機(jī)械手下降，之后回到 S24 步 。 程序結(jié)束。 至此，機(jī)械手經(jīng)過(guò)一系列動(dòng)作完成一 個(gè)循環(huán)。之后再回到 S24 步 ，循環(huán)動(dòng)作，將物品一一運(yùn)送到 C 處。 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 四 、 PLC 機(jī)械手的程序調(diào)試 由于 PLC 是專門(mén)為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設(shè)計(jì)的控制裝置，因此一般不需要采取什么特殊措施，就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。但環(huán)境過(guò)于惡劣、電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，都將不能保證 PLC 正常、安全、可靠的運(yùn)行。因此，討論 PLC 設(shè)計(jì)調(diào)試就具有十分重要的意義。 （一） PLC 控制的安裝與布線 （ 1）輸入接線一般不要超過(guò) 30m。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時(shí)，輸入接線可適當(dāng)長(zhǎng)些。 （ 2） 輸入、輸出線不能用同一根電纜，輸入、輸出線要分開(kāi)。 （ 3）利用普通二極管恰當(dāng)?shù)拇釉?PLC 輸入回路中，防止信號(hào)干擾，使 PLC 輸 入信號(hào)大大增強(qiáng)。 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(dòng)較小、波形畸變較小的電源，這對(duì)提高 PLC的可靠性有很大幫助。 PLC 的供電線路應(yīng)與其他大功率用電設(shè)備或強(qiáng)干擾設(shè)備（如高頻爐、弧焊機(jī)等）分開(kāi)。 為了提高整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力，可編程序控制器供電回路一般可采用隔離變壓器、交流穩(wěn)壓器、晶體管開(kāi)關(guān)電源等。我們正是用了隔離變壓器和交流穩(wěn)壓器來(lái)抗干擾。隔離變壓器是初級(jí)和次級(jí)之間采用隔離屏蔽層，用漆包線或同等非導(dǎo)磁材料組成，電器回路上不允許短路，兩極各引出一個(gè)接地抽頭。初級(jí)與次級(jí)之 間的靜電屏蔽要聯(lián)結(jié)到零點(diǎn)位，接地抽頭配電容耦合最后引出到接地點(diǎn)。在選用交流穩(wěn)壓器時(shí)，一般可按照實(shí)際最大需求容量的 130%計(jì)算。這樣可以保證穩(wěn)壓特性又有助于穩(wěn)壓器工作可靠。 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 PLC 供電電源為 50Hz、 220V?10%的交流電。由于本設(shè)計(jì)使用的是 FX1N系列可編程控制器，所以有直流 24V 輸出接線端。該接線端可為輸入及傳感器（如光電開(kāi)關(guān)或接近開(kāi)關(guān)）提供直流 24V電源。 正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)接地的目的通常有兩個(gè)，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。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。系統(tǒng)接地方式有：浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。對(duì) 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。良好的接地是保證 PLC 可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。所以我們給可編程控制器接上了專用接地線。 （二） 機(jī)械手控制系統(tǒng)的外部接線 圖 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 X 1X 2X 3X 4X 5X 6X 1 0X 1 1X 1 6C O M底 盤(pán) 逆 轉(zhuǎn) 接 近 開(kāi) 關(guān)底 盤(pán) 順 轉(zhuǎn) 接 近 開(kāi) 關(guān)L 軸 上 限 位L 軸 下 限 位U 軸 右 限 位U 軸 左 限 位手 逆 轉(zhuǎn) 接 近 開(kāi) 關(guān)手 順 轉(zhuǎn) 接 近 開(kāi) 關(guān)啟 動(dòng) 開(kāi) 關(guān)Y 0Y 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6O P P OC PD I RF R E EA +A B +B D C +D C 步 進(jìn)電 機(jī)底 盤(pán) 順 轉(zhuǎn) 信 號(hào) 輸 出 端底 盤(pán) 逆 轉(zhuǎn) 信 號(hào) 輸 出 端手 夾 電 磁 閥 Y V 端Y 1 0Y 1 1手 逆 轉(zhuǎn) 信 號(hào) 輸 出 端手 順 轉(zhuǎn) 信 號(hào) 輸 出 端X 1 7單 步 運(yùn) 行 開(kāi) 關(guān)O P P OC PD I RF R E EA +A B +B D C +D C 步 進(jìn)電 機(jī)+ 2 4 VC O M 1C O M 2C O M 3K AK AK AK AK A 圖 21. 外 部接線圖 圖 22. 實(shí)際接線圖**大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 五 、應(yīng)用組態(tài)王對(duì)機(jī)械手監(jiān)控過(guò)程 （一） 畫(huà)面繪制 仿照機(jī)械手原形繪制了機(jī)械手的監(jiān)控畫(huà)面，另加了用內(nèi) 置程序增加了級(jí)計(jì)數(shù)功能，每完成一個(gè)物品從 A點(diǎn)到 C點(diǎn)的循環(huán)過(guò)程，計(jì)數(shù)一次。 畫(huà)面使用到的動(dòng)畫(huà)鏈接包括：隱含、水平移動(dòng)、垂直移動(dòng)、縮放、旋轉(zhuǎn)等。 圖 23. 動(dòng)畫(huà)鏈接設(shè)置界面 圖 24. 機(jī)械手 總 畫(huà)面 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 （二）數(shù)據(jù)變量的設(shè)置 設(shè)置數(shù)據(jù)變量之后，將它們連接到畫(huà)面中的各個(gè)部分 。 圖 25. 數(shù)據(jù)變量設(shè)置 （三）組態(tài)王與 PLC 的 通訊設(shè)置 按照給配置向?qū)гO(shè)置步驟，將組態(tài)王畫(huà)面與 PLC 連接到一起，串口的配置要與實(shí)際接口相同。如實(shí)際使用的 COM3 接口則選擇 COM3 進(jìn)行連接。 設(shè)置波特率為 9600、數(shù)據(jù) 位為 停止位為 通信方式為： RS232 圖 26. 設(shè)置向?qū)?畫(huà)面 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 （四）實(shí)際監(jiān)控 點(diǎn) VIEW 運(yùn)行 ，打開(kāi)畫(huà)面 后就可以監(jiān)控機(jī)械手運(yùn)動(dòng)狀態(tài)了。 圖 27. 組態(tài)王監(jiān)控畫(huà)面圖組 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 六 、 小結(jié) （一） 設(shè)計(jì)和調(diào)試過(guò)程 遇到的問(wèn)題及解決方法 經(jīng)過(guò)將近兩個(gè)月的時(shí)間，已基本完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)和調(diào)試的過(guò)程中，一邊學(xué) 習(xí)新知識(shí)一邊鞏固課堂上學(xué)過(guò)的內(nèi)容，很多內(nèi)容在課堂上和實(shí)際動(dòng)手會(huì)有很大的不同。所以遇到了不少的問(wèn)題， 編程 以及調(diào)試時(shí)都遇到了一系列的困難，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程，鍛煉了 專業(yè)技 能， 提高了動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力， 更 增加 了自己的毅力和耐性。 剛開(kāi)始接線時(shí)， 把各軸限位檢測(cè)模塊的 COM 端接在了 GND 端，使 PLC檢測(cè)不到限位信號(hào)，后來(lái)在老師的更正下，我把檢測(cè)模塊的 COM 端與輸出端的 COM 端連在了一起，解決了限位開(kāi)關(guān)信號(hào)檢測(cè)的問(wèn)題。 之后在接線的過(guò)程中我都會(huì)記得形成回路才能使接線不產(chǎn)生錯(cuò)誤。 選型的問(wèn)題 由于對(duì) PLC 類型及特點(diǎn)不夠了解，我們 無(wú)意中 采用了繼電器輸出型的 PLC 主機(jī)，無(wú)法使 步進(jìn) 電機(jī)動(dòng)作 。 后來(lái)經(jīng)過(guò)老師指導(dǎo)，采用了晶體管輸出型的 PLC，順利完成了 控制功能 。 在進(jìn)行手爪的旋轉(zhuǎn)調(diào)試時(shí)，手爪經(jīng)過(guò)限位時(shí)，有時(shí)候會(huì)不停止而是繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)，接近開(kāi)關(guān)上的鐵塊和接受點(diǎn)必須要在一定近距離的范圍內(nèi)才能作用，手爪旋轉(zhuǎn)使得兩者距離離開(kāi)了有效范圍。調(diào)整了鐵塊和接受點(diǎn)距離之后，問(wèn)題迎刃而解。 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 未來(lái)提高機(jī)械手的工作效率，將一些步驟進(jìn)行了合并，這樣，沒(méi)走一個(gè)循環(huán)雖然節(jié)省的時(shí)間不多，但是若是在實(shí)際的持續(xù)循環(huán)生產(chǎn)過(guò)程則能起到很大的作用。 M8029 的使用 由于不了解它的作用，在合并兩個(gè)步驟的時(shí)候， M8029 只在執(zhí)行完上方一條指令后就接通 ，導(dǎo)致上面的指令沒(méi)有走完就直接結(jié)束。后來(lái)調(diào)整了指令順序后解決了問(wèn)題。 電機(jī)控制問(wèn)題 開(kāi)始時(shí)，由于 程序中的 PLSR 指令里設(shè)置的頻率太高并且細(xì)分度太小，使得兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)在工作時(shí)失步，機(jī) 械臂只在原地震動(dòng)而不動(dòng)作，最后經(jīng)過(guò)細(xì)分度和頻率的調(diào)節(jié)是步進(jìn)電機(jī)運(yùn)作。 經(jīng)過(guò)不斷查閱資料，研究、改進(jìn)，最終程序調(diào)試成功。機(jī)械手運(yùn)行良好，動(dòng)作正確、符合控制要求。 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 （二） 心得體會(huì) 四年的大學(xué)是我學(xué)到了很多東西，不僅僅是專業(yè)知識(shí)方面， 也有實(shí)際動(dòng)手及設(shè)計(jì)方面，對(duì)于我們即將踏入的工作崗位有很大的幫助。畢業(yè)設(shè)計(jì)是檢驗(yàn)四年的學(xué)習(xí)成果的重要途徑，它直接反映了一個(gè)學(xué)生在校期間的學(xué)習(xí)情況。能帶上這么 一份豐富的經(jīng)驗(yàn)走上以后的征途，心里感覺(jué)充實(shí)且信心十足。在這么長(zhǎng)時(shí)間的設(shè)計(jì)過(guò)程中，全組同學(xué)在老師的帶領(lǐng)下，相互幫助，相互鼓勵(lì)，交流參考資料和操作經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)課堂上大家學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行針對(duì)性解決。在設(shè)計(jì)中遇到的困難，都在同學(xué)的討論和老師的講解之下，一一解決。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步了解了 PLC控制機(jī)械手的方法以及各種器件的使用方法，在一定程度上對(duì)于 PLC 編程有了更進(jìn)一步的理解，同時(shí)也熟練掌握了繪制各種圖形的方法，對(duì)軟、硬件的調(diào)試也有了一定 的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)。 為了畫(huà)出自己滿意的電路圖，圖表等，我仔細(xì)學(xué)習(xí)了 PLC的繪圖技術(shù)。在設(shè)計(jì)電路初期，由于沒(méi)有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，覺(jué)得無(wú)從下手，空有很多設(shè)計(jì)思想，卻不知道應(yīng)該選哪個(gè)，經(jīng)過(guò)導(dǎo)師的指導(dǎo)，我的設(shè)計(jì)漸漸有了頭緒，通過(guò)查閱資料，逐漸確立系統(tǒng)方案。 由于時(shí)間 和本人專業(yè)水平的限制，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)業(yè)存在不少不足之處，敬請(qǐng)各位老師和同學(xué)批評(píng)指正。 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 40 七 、致謝 這次做 畢業(yè)設(shè)計(jì) 的經(jīng)歷也會(huì)使我終身受益，我感受到做 畢業(yè)設(shè)計(jì) 是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過(guò)程和研究的過(guò)程，沒(méi)有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒(méi)有自己的研究，就 不會(huì)有所突破，那也就不叫 畢業(yè)設(shè)計(jì) 了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學(xué)習(xí)中激勵(lì)我繼續(xù)進(jìn)步。不積跬步何以至千里 。 本論文在 ***老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成， 他為我做畢業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)造了優(yōu)越的實(shí)驗(yàn)條件，提供了很多的幫助 。 從課題選擇到具體構(gòu)思和內(nèi)容，無(wú)不凝聚著老師的心血和汗水 。 在 四年 的學(xué)習(xí)和生活期間，也始終感受著導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和無(wú)私的關(guān)懷 。 ***老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度、實(shí)干創(chuàng)新的精神、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)給我留下了深刻的影響，讓 我受益匪淺。 在此謹(jǐn)向 ***老師表達(dá)深深的謝意。同時(shí)對(duì)于學(xué)院和系里為我們提供的各種硬件設(shè)備， 使我們有一個(gè)舒心的學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)環(huán)境做這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)此我們也表示衷心的感謝和敬意！ 本設(shè)計(jì)能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。 同時(shí)我還要感謝和我同在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的 ***、***、 ***等。特別是 ***同學(xué)，在調(diào)試程序的過(guò)程中與我交流了很多東西，同時(shí)在寫(xiě)論文期間在繪圖方面也給予了我很大幫助。 在我本科畢 業(yè)之際，我再一次衷心感謝所有給予我?guī)椭?的人 。 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 41 參考文獻(xiàn) [1] 中華工控網(wǎng)， PLC控制步進(jìn)電機(jī)的實(shí)例 (圖與程序 )，