【導讀】上述內容為基本要求，可按照自己的理解增加功能使之更完善。明確畢業(yè)設計任務，復習與查閱有關資料。按要求對設計進行簡要說明，總體設計方案，設計電路，使用計算機繪圖，畫出詳細的電路。接線圖，列出元器件清單。電路圖要求工整、清楚、正確，并標明管腳。軟件編程必須有流程圖，程序必須加注釋，各程序段的開始要注明該段功能和作用。要求使用A4打印稿，不少于2萬字。格式遵照學校規(guī)定。朱春波.PLC控制的氣動上下料機械手[J].液壓氣動與密封,1999,21-24.王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應用技術[M].北京:北京航空航天大學出版社,2020.劉軒,王麗偉.機械手的PLC控制[J].機床電器,2020,34-49.因此，設計性能優(yōu)良的搬運機械手控制系統(tǒng)對于提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質量?？词貢r的自動運行。最終達到設計要求，完成搬運目的。

　　

【正文】 動作的程序，當機械手處于手動狀態(tài)，不論機械手處于何種工位，按下復位按鈕開始調用復位子程序，機械手完成的復位動作，回到機械手原點。復位子程序框圖如圖 43 所示 。 基于 PLC 的搬運機械手控制系統(tǒng)設計 22 伺服 1正方向找零點復位子程序入口停機伺服 2正方向找零點 圖 43 系統(tǒng)復位子程序框圖 機械手在尋找原點是調用 S7200PLC 定位模塊 EM253 的回零子程序，定義機械手在尋找原點時兩個伺服電機都正轉，沿正方向尋找。 EM253 回零子程序梯形圖如圖 44 所示： 圖 44 伺服電機運行 回零子程序梯形圖 報警子程序設計 報警子程序則用來完成故障顯示和初步診斷功能，當機械手運動超出上下左右極限、在運動過程中機械手松開則自動調用此程序。當故障解除后，按下報警解除按鈕則報警消除。 手 動 運行 子程序 設計 手動子程序用于控制機械手與生產(chǎn)線斷開通信后的單步動作，通過控制面板上的選擇開關進行機械手工作方式選擇，通過控制面板上的按鈕進行手動操作。 當控制面板處于手動狀態(tài)，且各部位處于原位，各電機處于停止狀態(tài)時，按下控制面板上的上升、下降、前進、后退、夾緊、松開按鈕時進行相應動作，再次按下相應按鈕則停止動作。此時，除急停信號外，其他輸入信號無效。系統(tǒng)手動子程序框圖如圖 45 所示 。 基于 PLC 的搬運機械手控制系統(tǒng)設計 23 前進后退夾緊松開下降上升伺服1正轉伺服1反轉伺服2正轉伺服2反轉閥1通閥2通復位復位子程序手動子程序入口 圖 45 手動 運行 子程序框圖 機械手在運動時靠伺 服電機驅動，伺服電機的正反轉靠伺服定位模塊 EM253 控制，在實現(xiàn)機械手升降進退時調用定位模塊 EM253 的運行子程序，實現(xiàn)伺服已固定的速度行駛固定的距離。 EM253 運行子程序如圖 46 所示： 圖 46 伺服電機 運行子程序 梯形圖 半自動 運行 子程序 半自動子程序用來控制與生產(chǎn)線斷開通信時的單循環(huán)連續(xù)動作，通過控制面板上的選擇開關選擇狀態(tài)，通過啟動按鈕進行操作，當按下啟動按鈕后機械手首先沿正方向尋找原點，到達原點后按照在自動工作方式下的動作順序進行工作。半自動操作在一般使用中比較少用，主要是 在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時才會使用，系統(tǒng)半自動程序框圖如圖47 所示 。 基于 PLC 的搬運機械手控制系統(tǒng)設計 24 機械手復位檢測料架 1有工件檢測料架 1有工件機械手下降伺服 1定位完成抓取工件機械手上升到升降原點到升降原點機械手前進伺服 2定位完成機械手下降伺服 1定位完成松開工件機械手啟動機械手回原點否否否否否是是是是是半自動子程序入口系統(tǒng)停機 圖 47 半自動 運行 子程序框圖 自動子程序設計 自動子程序（見附錄）用于控制與生產(chǎn)線連接通信時，接收生產(chǎn)線上信號的連續(xù)循環(huán)動作，自動子程序是機械手控制系統(tǒng)最為重要的子程序，在正常生產(chǎn)中主要使用自動工作方式。當系統(tǒng)上電后，選擇自動工作方式，按下啟動按鈕，系統(tǒng)會按照自動基于 PLC 的搬運機械手控制系統(tǒng)設計 25 方式工作，機械手首先沿正方向尋找原點，并檢測料架 1 上是否有工件，當料架 1上有工件后伺服 1 反轉機械手下降到 工位 2，抓取工件并等待 2 秒，伺服 1 正轉回升降原點，伺服 2 再反轉到達前進工位后伺服 1 在反轉下降到工位 1，放下工件等待 2秒機械手回原點，在循環(huán)操作，知道停機。系統(tǒng)自動子程序框圖如圖 48 所示： 機械手復位檢測料架 1有工件檢測料架 1有工件機械手下降伺服 1定位完成抓取工件機械手上升到升降原點到升降原點機械手前進伺服 2定位完成機械手下降伺服 1定位完成松開工件機械手啟動否否否否否是是是是是自動子程序入口 圖 48 自動 運行 子程序框圖 基于 PLC 的搬運機械手控制系統(tǒng)設計 26 5 結束語 本文主要從機械手的驅動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等幾個方面對曲軸搬運機械手進行了深入、詳細、系統(tǒng)地研究。通過研究，實現(xiàn)了對生產(chǎn)線上有無工件的檢測，實現(xiàn)了機械手的自動、半自動和手動操作功能，滿足了降低勞動強度和提高生產(chǎn) 效率的要求。在提高整個生產(chǎn)線的自動化水平以及柔性制造方面起到了不可替代的作用。 在驅動系統(tǒng)設計方面，首先對機械手進行了簡單的運動分析；然后對驅動系統(tǒng)進行了方案研究和細致的分析，完成了主要驅動部件的選型。 在控制系統(tǒng)的設計方面。首先對機器人的控制系統(tǒng)進行了分析，深入研究了控制系統(tǒng)的硬件結構，繪制了硬件結構圖；然后根據(jù)操作需要，設計了控制面板，確定了接線方式并研究了運動控制的實現(xiàn)方法；最后對 PLC 及其功能模塊進行了選型，并對 I/O 接口進行了配置和對 PLC 程序、位控模塊程序等進行了編制。 基于 PLC 的搬運機械手控制系統(tǒng)設計 27 致 謝 本論文是在鄭安平教授的悉心指導下完成的，畢業(yè)設計每取得的一點進步和成果無不傾注導師大量的心血。導師廣博的見識、敏捷的思維、寬待他人的品格和悉心指導的責任心給我諸多啟迪，并將不斷地鞭策和激勵我在今后的道路上努力拼搏。在此，謹向我的導師致以由衷的謝意。 同時也衷心感謝在大學期間教過我的各科老師，是你們的悉心教導才有我學業(yè)的進步和順利的畢業(yè)。也感謝在一起愉快的度過大學生涯的的同學，感謝你們在學習和生活上給予我的幫助。 基于 PLC 的搬運機械手控制系統(tǒng)設計 28 參考文獻 [1] 蔡自興 .機器人學的發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略 [J].機器人技術與應用 ,2020,76(4):1116. 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International Conference on， 1012 July 2020,Page: 502 507 基于 PLC 的搬運機械手控制系統(tǒng)設計 29 附錄 1 系統(tǒng) 配件 清單 名稱 型號 數(shù)量 斷路器 施耐德 NSX100N 40A 4P4D 3 變壓器 S11M100/10KV 1 電源 S14524 1 伺服 電機 Panasonic MDMA152P1U 2 伺服驅動器 MDDDT5540 2 按鈕 NADWAY WAVE1GS 10 急停按鈕 ANIUEC LA15611ZS 1 指示燈 5W/24V 7 氣缸 FESTO SNU50100PPVA 1 電磁閥 SMC 公司 VZ110 2 行程開關 施耐德 XCRA15 6 接近開關 OMRON 公司 E2EX5ME2 2 定位模塊 EM253 2 輸入 /出模塊 EM223 1 CPU 西門子 6ES 72162AD230XB0 1 繼電器 歐姆龍 G5V1 9 選擇開關 H3021R 2 基于 PLC 的搬運機械手控制系統(tǒng)設計 30 附錄 2 系統(tǒng)接線圖 X 1 ：電源輸入接口 X 2 ：電機接口 X5： I/O接口 X 6 ：編碼器接口 X 3 ：RS 485通訊口 X 7 ：外置光柵接口 X 4 ：RS 232通訊口伺服驅動器L 0L 1L 2QA 0 X 1 ：電源輸入接口 X 2 ：電機接口 X5： I/O接口 X 6 ：編碼器接口 X 3 ：RS 485通訊口 X 7 ：外置光柵接口 X 4 ：RS 232通訊口伺服驅動器M 1 M 2~ 380 V~ 220 VCP U 226 EM 223 EM 253 EM 253L N L M L ML MQA 1QA 224 VDC20 VACQA 3 附圖 1 系統(tǒng)電源電路接線圖 基于 PLC 的搬運機械手控制系統(tǒng)設計 31 0 . 00 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 . 71 . 01 . 11 . 21 . 31 . 42 M1 . 51 . 61 . 72 . 02 . 12 . 22 . 32 . 42 . 52 . 62 . 73 . 03 . 13 . 23 . 33 . 43 . 53 . 63 . 71 M M1 L0 . 00 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 . 72 M2 L +1 . 01 . 11 . 21 . 31 . 41 . 51 . 61 . 7輸出至操作面板輸出至外部 接口輸出至伺服驅動器操作面板輸入行程開關輸入NL 1SF 1 2 SF 1 SF 2 自動 手動 半自動SB 4SF 5SF 6SF 7SF 8SF 9SF 1024 V D C啟動報警消除 / 試燈復位工作方式選擇上升下降前進后退夾緊松開非常停止上升極限升降原點下降極限料架 1 有工件料架 2 無工件伺服 1 報警伺服 2 報警伺服 1 定位完成伺服 2 定位完成PG 1PG 2PG 3PG 4PG 5PG 6PG 7KF 1KF 2KF 3KF 4KF 5KF 6KF 7KF 8KF 9伺服 1 停止伺服 2 停止報警燈上升指示燈下降指示燈前進指示燈后退指示燈夾緊指示燈松開指示燈上升完成下降完成前進完成后退完成夾緊完成松開完成伺服 1 電源接通伺服 2 電源接通伺服報警清除2 . 02 . 12 . 22 . 32 . 42 . 52 . 62 . 7EM223CPU226SF 3 BG 1BG 2BG 3BG 4B