【導讀】環(huán)境適應性強、靈活通用、使用方便、維護簡單，所以PLC的應用領域在迅速擴大。期的PLC，凡是有繼電器的地方，都可采用。而對當今的PLC幾乎可以說凡是需要控制系。尤其是近幾年來，PLC的成本下降，功能又不段增強，所以，目前PLC在國內(nèi)外已被廣泛應用于各個行業(yè)。本文介紹的機械手是由PLC輸出多路脈沖，手爪的張合，從而實現(xiàn)機械手精確運動的功能。本課題擬開發(fā)的物料搬運機械手可在空間。變化及運動流程的要求隨時更改相關參數(shù)。

　　

【正文】 供電 7 導線 若干 8 限位開關 DC24V 2 個 統(tǒng)的控制電路設計主要是 PLC 的輸入、輸出接線圖設計，根據(jù)機械手的動 作過程和控制要求，確定 PLC 的型號和傳感器，合理分配輸入、輸出點，得到系 統(tǒng)的 PLC 輸入、輸出接線圖，如圖 所示 ： 表 32 輸入輸出接線表 輸入接口 輸出接口 PLC 端 所接元件 注釋 PLC端 所接端口 注釋 SQ0 旋轉(zhuǎn)碼盤脈沖輸出 橫軸CP 水平軸脈沖信號 SQ1 接近開關 豎軸原點（檢測作用） 豎軸CP 豎直軸脈沖信號 SQ2 限位開關 豎軸限位（限位保護售后作用） 橫軸DIR 水平軸方向信號 SQ3 接近開關 橫軸原點（檢測作用） 豎軸DIR 豎直軸方向信號 SQ4 限位開關 橫軸限位（限位保護作用） 底盤F 底盤順時針轉(zhuǎn)動 續(xù)表： 32 輸入接口 輸出接口 SQ5 接近開 底盤原點檢 底盤 底盤逆時針轉(zhuǎn)動 關 測 R SQ6 接近開關 底盤到位檢測 T 軸 F 手臂順時針轉(zhuǎn)動 SQ7 接近開關 手臂轉(zhuǎn)動原點 (T 軸 ) T 軸 R 手臂逆時針轉(zhuǎn)動 SQ8 接近開關 手臂轉(zhuǎn)動到位（ T軸） 蜂鳴器 報警信號 SB1 啟動信號 電磁閥 夾手張開信號 SB2 停止信號 SQ9 傳感器 工件檢測信號 PLC 控制的安裝與布線 輸入接線 （ 1）輸入接線一般不要超過 30m。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時，輸入接線可適當長些。 （ 2） 輸入、輸出線不能用同一根電纜，輸入、輸出線要分開。 （ 3）利用普通二極管恰當?shù)拇釉?PLC 輸入回路中，防止信號干擾，使 PLC輸入信號大大增強。 電源接線 電源是 PLC 引入干擾的主要途徑之一， PLC 應盡可能取用電壓波動較小、波形畸變較小的電源，這對提高 PLC 的可靠性有很大幫助。 PLC 的供電線路應與其他大功率用電設備或強干擾設備（如高頻爐、弧焊機等）分開。為了提高整個系統(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、晶體管開關電源等。我們正是用了隔離變壓器和交流穩(wěn)壓器來抗干擾。隔離變壓器是初級和次級之間采用隔離屏蔽層，用漆包線或同等非導磁材料組成，電器回路上不允許短路，兩極各引出一個接地抽頭。初級與次級之間的靜電屏蔽要聯(lián)結(jié)到零點位，接地抽頭配電容耦合最后引出到接地點。在選用交流穩(wěn)壓器時，一般可按照實際最大需求容量的 130%計算。這樣可以保證穩(wěn)壓特性又有助于穩(wěn)壓器工 作可靠 [16]。 PLC 供電電源為 50Hz、 220V?10%的交流電。由于本設計使用的是西門子S7200 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（如光電開關或接近開關）提供直流 24V 電源。 接地 正確選擇接地點，完善接地系統(tǒng)接地的目的通常有兩個，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 PLC 控制系統(tǒng)而言，它屬高速低電平控制裝置，應采用直接接地方式。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。 機械手控制系統(tǒng)的外部接線 轉(zhuǎn)換器步進電動機水平軸方向轉(zhuǎn)換器步進電動機水平軸方向底盤電動機直流電動機直流電動機 電磁閥開關電源接近開關限位開關SB1接近開關旋轉(zhuǎn)碼盤接近開關接近開關接近開關接近開關蜂鳴器SB2微動開關傳感器 圖 33PLC 外部電氣接線圖 PLC 程序設計 編程 指令的選擇 方案一：使用起保停電路的編程方式。用輔助繼電器代表步，僅僅使用與觸電和線圈有關的指令。編出程序規(guī)范，具有易于閱讀和容易查錯的優(yōu)點，但因為存在大量的自保持觸點，使程序代碼較長。 方案二：采用以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式。這種編程方式與轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本規(guī)則之間 有著嚴格的對應關系，用它編制復雜的順序功能圖的梯形圖時，會有很 幫助。 方案三：采用 STL 指令的編程方式。 STL指令（步進梯形指令）是西門子廠家設計的專門用于順序控制的指令，使用該指令可以使編制順序控制程序更加方便，而且易于調(diào)試和維護，且代碼較短。 經(jīng)論證本次設計采用的編程方式選用方案三。 PLC 程序設計流程 程序設計流程如下圖所示： N N Y Y Y N 通電傳入子程序 橫豎軸復位 夾手底盤復位 橫軸前伸 到達指定位置？ Y N Y N Y N Y N Y 豎軸 上升 夾手張開，豎軸下降 夾手夾緊 下降到指定位置？ 上升到指定位置？ 是否夾緊？ 底盤轉(zhuǎn)動 橫軸收回 是否轉(zhuǎn)動？ 收回 到指定 位置？ N Y N Y N Y N Y 橫軸前伸 到達指定位置？ 夾手旋轉(zhuǎn) 是否轉(zhuǎn)動？ 豎軸下降 到達指定位置？ 夾手張開，豎軸上升 到達指定位置？ N Y N Y N Y N 圖 34 程序設計流程圖 夾手復位 是否到達指定位置 橫軸收縮 底盤旋轉(zhuǎn) 是否到達指定位置 是否到達指定位置 停止 編寫程序 本程序采用順序編程，由工作過程得機械手的工作過程功能表圖如 附錄 。 梯形圖程序 見 機械手控制程序的調(diào)試 在程序調(diào)試過程中出現(xiàn)了一系列的問題，但最終都一一解決了。在使用 STL指令編程時，剛開始由于對 STL 指令掌握的不是很好，所以犯了不少錯誤，加上機械手模型裝置本身存在的一些問題，所以在調(diào)試程序時，機械手動作不符合控制要求。經(jīng)過不斷查閱資料，研究、改進，最終程序調(diào)試成功。機械手運行良好，動作正確、符合控制要求。 4 結(jié)束語 在本次課題設計中，機械手模型控制系統(tǒng)采用 PLC 進行控制，大大提高了該系統(tǒng)的自動化程度，減少了大量的中間繼電器、時間繼電器和硬件接線，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。同時，使用 PLC進行控制可方便更改生 產(chǎn)流程，增強控制功能。通過本次 設計 ， 可 以 根據(jù)工件的變化及運動流程的要求隨時更改相關參數(shù)，實現(xiàn)機械手控制系統(tǒng)的不同工作需求，機械手控制系統(tǒng) 具有 了 很大的靈活性和可操作性 本文中介紹的機械手模型控制系統(tǒng)對于教學有很好的輔助作用。機械手控制技術是一項綜合型的技術，機械手控制系統(tǒng)又是一個復雜的隨機系統(tǒng)，本次設計的機械手模型控制系統(tǒng)與真正的機械手控制系統(tǒng)之間還有很大的差距。另外，本文中的機械手模型控制系統(tǒng)比較簡單，還需要不斷改進和加強。 參考文獻 致 謝 本論文是在導師的精心指導和熱情的幫助下完成的。導師淵博的知識 、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、孜孜不倦的鉆研精神以及平易近人的作風為我樹立了榜樣，激勵著我奮發(fā)向上，努力學習。值此論文完成之際，謹向?qū)熤乱猿绺叩木匆夂椭孕牡? 感謝！ 在我做設計的過程中，我的各位老師和同學給我提供了很多幫助和支持，在此表示特別的感謝！ 此外，非常感謝家人對我的關心和大力的支持，在此深深的祝福他們身體健康，生活幸福。 在論文完成答辯之際，向本次論文評審和答辯的各位老師，表示最誠摯的謝意！