【正文】 在此我向你們表示最衷心的感謝。感謝湖南文理學(xué)院在我四年的大學(xué)生活當(dāng)中對(duì)我的教育與培養(yǎng)，尤其要強(qiáng)烈感謝我的論文指導(dǎo)老師敖章洪老師，他對(duì)我進(jìn)行了無(wú)私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的幫助進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)。感謝生我養(yǎng)我，含辛茹苦的父母。由于缺少經(jīng)驗(yàn)，并且所學(xué)知識(shí)有限，本次設(shè)計(jì)還存在很多的不足，僅局限于理論層面上的設(shè)計(jì)，不知道此系統(tǒng)能否實(shí)際運(yùn)行，但是這是我自己獨(dú)立完成的一個(gè)設(shè)計(jì)，我已經(jīng)感到很滿足。畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，我認(rèn)為，過(guò)程比結(jié)果更重要，我更加享受設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中，通過(guò)老師的指導(dǎo)、同學(xué)的幫助，并且閱讀相關(guān)的資料，使我增加了許多專(zhuān)業(yè)以及非專(zhuān)業(yè)知識(shí)。： 啟動(dòng)復(fù)位后縮上升前伸下降氣夾夾緊上升后縮下降氣夾放松上升初始化回到原點(diǎn)圖 系統(tǒng)總流程圖 系統(tǒng)復(fù)位流程圖當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，機(jī)械手會(huì)自動(dòng)復(fù)位，復(fù)位過(guò)程是機(jī)械手先后縮，碰到左限位開(kāi)關(guān)后，然后上升，上限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作后，機(jī)械手回到原點(diǎn)。PLC輸出端Y2輸出高電平，KM2線圈通電，使伺服電機(jī)二正轉(zhuǎn)，機(jī)械手上升。主機(jī)輸出Y1輸出高端向電平，KM1通電，使伺服電機(jī)一反轉(zhuǎn)，機(jī)械手后縮。主機(jī)輸出端Y0輸出高電平，KM0通電，使伺服電機(jī)一正轉(zhuǎn)，機(jī)械手前伸。打開(kāi)電源，按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，開(kāi)機(jī)復(fù)位。不過(guò)對(duì)于新型的PLC，其存儲(chǔ)容量可根據(jù)用戶的需要而改變。該存儲(chǔ)區(qū)又分為具有失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域和無(wú)失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域，前者在PLC斷電時(shí)，由內(nèi)部的鋰電子供電。因此，它需要有一定數(shù)量的存儲(chǔ)單元（RAM）以供存放I/O的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些存儲(chǔ)單元稱(chēng)作I/O映象區(qū)。由制造廠商將其固化在EPROM中，用戶不能夠直接存取。存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。本章主要介紹了軟件的具體設(shè)計(jì)。六、具有完善的高級(jí)功能，可以通過(guò)脈沖輸入輸出插卡，可使用高速計(jì)數(shù)器和脈沖輸出功能。二、具有廣泛的擴(kuò)展功能，有5種類(lèi)型的功能插卡和4中通信插卡，對(duì)于用戶的逐步擴(kuò)展的要求，可通過(guò)擴(kuò)展插件，輕松地提供性能。結(jié)合其鐵芯的高頻損耗大的特點(diǎn)，可有效防止三次以上諧波進(jìn)入控制器回路，減少系統(tǒng)的電磁干擾。FU1至FU4六個(gè)熔斷器起過(guò)流保護(hù)作用，防止各回路發(fā)生短路現(xiàn)象；FRFRFR3三個(gè)熱繼電器對(duì)負(fù)載電機(jī)MMM3起過(guò)載保護(hù)作用，消除了主要的安全隱患[18]。 多功能隨著自調(diào)整、步進(jìn)電機(jī)控制、位置控制、伺服控制等模塊的出現(xiàn)，使PLC控制領(lǐng)域更加寬廣。編程人員也可根據(jù)新產(chǎn)品對(duì)生產(chǎn)提出的新工藝要求，重新編寫(xiě)程序并把它存儲(chǔ)在EEPROM模塊中去，需要加工哪種產(chǎn)品的程序，操作人員可以隨時(shí)調(diào)用，這既簡(jiǎn)單、方便又保密。據(jù)調(diào)查，目前我國(guó)70%的機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備，都是采用繼電器進(jìn)行控制的，除了可靠性差外，程序設(shè)計(jì)也很繁雜。如果把這些要求得以實(shí)現(xiàn)，繼電器或半導(dǎo)體都不能滿足，而PLC則完全可以實(shí)現(xiàn)。價(jià)格僅是選擇PLC品牌的一個(gè)因素，而可靠性是選擇控制裝置時(shí)需要考慮的又一個(gè)重要因素。且PLC是為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，其結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用、體積小巧，并由于具備很強(qiáng)的可靠性和抗干擾能力，使之易于裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，因而成為實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化十分理想的控制設(shè)備[10]。功能強(qiáng)現(xiàn)代PLC不僅具有條件控制、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和步進(jìn)等控制功能，而且還能完成A/D、D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控等。為了保證PLC能在惡劣的工業(yè)環(huán)境可靠的工作，在其設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中采取了一系列硬件和軟件方面的抗干擾措施，使其可以適應(yīng)惡劣的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境。而可編程控制器是通過(guò)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的程序?qū)崿F(xiàn)控制功能的，如果控制功能需要改變的話，只需要修改程序以及改動(dòng)極少量的接線即可。 PLC的特點(diǎn)PLC是一種以微機(jī)處理器為核心的工業(yè)通用自動(dòng)控制裝置，其實(shí)質(zhì)是一種工業(yè)控制用的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。輸出模塊的滯后時(shí)間與模塊的類(lèi)型有關(guān)，繼電器型輸出電路的滯后時(shí)間一般在10ms左右；雙向可空硅型輸出電路在負(fù)載接通時(shí)的滯后時(shí)間約為1ms，負(fù)載由導(dǎo)通到斷開(kāi)時(shí)的最大滯后時(shí)間為10ms；晶體管型輸出電路的滯后時(shí)間約為1ms。（3）輸出刷新階段在輸出刷新階段，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)刷新所有的數(shù)據(jù)鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)響應(yīng)的外設(shè)。（2）用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC的CPU總是由上而下，從左到右的順序依次的掃描梯形圖。（1）輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次讀入所有的數(shù)據(jù)和狀態(tài)它們存入I/O映象區(qū)的相應(yīng)單元內(nèi)。由于計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的速度極高，從外部輸入輸出關(guān)系來(lái)看，處理過(guò)程似乎是同時(shí)完成的。在運(yùn)行狀態(tài)，可編程控制器通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能。系統(tǒng)程序是每一個(gè)PLC成品必須包括的部分，由PLC廠家提供，用于控制PLC本身的運(yùn)行，系統(tǒng)程序固化在EPROM中。 PLC控制電路設(shè)計(jì) PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC和一般的微型計(jì)算機(jī)基本相同，也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程開(kāi)關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊行程開(kāi)關(guān)時(shí)，行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。PLC內(nèi)部光耦與傳感器電源構(gòu)成回路，PLC信號(hào)輸入有效。將發(fā)光器件與光電器件按一定方向裝在同一個(gè)檢測(cè)頭內(nèi)。 3）金屬體和非金屬要進(jìn)行遠(yuǎn)距離檢測(cè)和控制時(shí)，應(yīng)選用光電型接近開(kāi)關(guān)或超聲波型接近開(kāi)關(guān)。機(jī)械手的夾緊與放松限位采用接近開(kāi)關(guān)（金屬傳感器），通過(guò)調(diào)整金屬塊的位置，可以在一定范圍內(nèi)改變氣夾的張合角度。 系統(tǒng)主電路圖本系統(tǒng)采用三相交流電為系統(tǒng)進(jìn)行供電，三相空氣開(kāi)關(guān)QS控制整個(gè)系統(tǒng)的電源通斷，既可完成主電路的短路保護(hù)又可方便日常的維護(hù)。本設(shè)計(jì)采用額定電壓為220V的交流接觸器，驅(qū)動(dòng)方式為電磁式驅(qū)動(dòng)，動(dòng)作方式為直動(dòng)式。當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸頭復(fù)原：常閉觸頭閉合；常開(kāi)觸頭斷開(kāi)。由于本設(shè)計(jì)中的電機(jī)的工作狀態(tài)是反復(fù)短時(shí)工作制，熱繼電器僅有一定范圍的適應(yīng)性，因此，選用帶速飽和電流互感器的熱繼電器，其額定電壓為220V。 熱繼電器的選擇熱繼電器是由流入熱元件的電流產(chǎn)生熱量，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變達(dá)到一定距離時(shí)，就推動(dòng)連桿動(dòng)作，使控制電路斷開(kāi)，從而使接觸器失電，主電路斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。具有反時(shí)延特性，當(dāng)過(guò)載電流小時(shí)，熔斷時(shí)間長(zhǎng)；過(guò)載電流大時(shí)，熔斷時(shí)間短。熔斷器是一種過(guò)電流保護(hù)器。 第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)以可編程控制器PLC作為控制核心，為完成系統(tǒng)工藝所需要求，將系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為硬件電路設(shè)計(jì)和軟件兩大部分，硬件的設(shè)計(jì)是系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)。比之單片機(jī)，它的輸入輸出端更接近現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，不需添加太多的中間部件或需要更多的接口，這樣節(jié)省了用戶時(shí)間和成本。 機(jī)械手控制方式的選定PLC實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其控制功能基本都是通過(guò)設(shè)計(jì)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種軟件是利用PLC廠商提供的指令系統(tǒng)，根據(jù)機(jī)械設(shè)備的工藝流程來(lái)設(shè)計(jì)。特別需要提出的是，PLC與STD總線工控機(jī)的區(qū)別，無(wú)論從維修、安裝和模件功能都很相似。編程方面也有很多相同點(diǎn)。由于PLC所具有的靈活性、模塊化、易于擴(kuò)展等特點(diǎn)，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的不同工作要求。但是由于自身的致命弱點(diǎn)，其I/O信號(hào)采用傳統(tǒng)的模擬量信號(hào)，因此它無(wú)法在TDCS工程師站上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行遠(yuǎn)方診斷、維護(hù)和組態(tài)。在初期邏輯運(yùn)算的基礎(chǔ)上，增加了數(shù)值運(yùn)算、閉環(huán)調(diào)節(jié)等功能，增加了模擬量和PID調(diào)節(jié)等功能模塊；運(yùn)算速度提高，CPU的能力趕上了工業(yè)控制計(jì)算機(jī)；通信能力的提高發(fā)展了多種局部總線和網(wǎng)絡(luò)(LAN)，因而也可構(gòu)成為一個(gè)集散系統(tǒng)。硬件結(jié)構(gòu)方面，總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高，兼容性強(qiáng)，軟件資源豐富，特別是有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，故對(duì)要求快速、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、模型復(fù)雜和計(jì)算工作量大的工業(yè)對(duì)象的控制占有優(yōu)勢(shì)。（3）集散控制系統(tǒng)原理框圖： 集散控制系統(tǒng)原理框圖 ：工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（IPCS）（1）硬件組成：主機(jī)板、外部總線、內(nèi)部總線、人機(jī)接口、通訊接口（2）工作原理：工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)工控機(jī)）是一種應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，它能將生產(chǎn)的過(guò)程和管理調(diào)度相結(jié)合，從而使工業(yè)在就地控制加集中控制的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步向自動(dòng)化方向發(fā)展。本章主要就系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)部分、控制部分等進(jìn)行方案選擇論證，并簡(jiǎn)述了系統(tǒng)的工作原理。通過(guò)設(shè)計(jì)編制PLC程序?qū)崿F(xiàn)機(jī)械手控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制。機(jī)械手性能不斷提高，而單機(jī)價(jià)格不斷下降；機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展；控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展；傳感器作用日益重要；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械手中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制。它能識(shí)別景物，具有觸覺(jué)、視覺(jué)、力覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)等多種感覺(jué)，能實(shí)現(xiàn)搜索、追蹤、辨色識(shí)圖等多種仿生動(dòng)作，具有專(zhuān)家知識(shí)、語(yǔ)音功能和自學(xué)能力等人工智能[3]。這代機(jī)械手基本上采用點(diǎn)位控制系統(tǒng)，沒(méi)有感覺(jué)外界環(huán)境信息的感覺(jué)器官，主要用于焊接、噴漆和上下料。本次課題設(shè)計(jì)的機(jī)械手就是通過(guò)PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的。隨著微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC在硬件配置、軟件編程、通訊聯(lián)網(wǎng)功能以及模擬量控制等方面均取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，已經(jīng)成為工廠自動(dòng)化的標(biāo)準(zhǔn)配置之一[1]。特別是在笨重、高溫、有毒、危險(xiǎn)、放射性、多粉塵等惡劣的勞動(dòng)環(huán)境中，機(jī)械手由于其顯著的優(yōu)點(diǎn)而受到特別重視。本章主要從課題研究的背景、目的及其意義等方面對(duì)該設(shè)計(jì)作出簡(jiǎn)要概述。negative respectively, so as it can control the movement of manipulator on the horizontal axis and vertival axis。本設(shè)計(jì)中由行程開(kāi)關(guān)將位置信號(hào)傳給PLC主機(jī)，PLC分別控制各個(gè)交流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而控制機(jī)械手在橫軸與豎軸的運(yùn)動(dòng)；接近開(kāi)關(guān)將位置信號(hào)反饋給PLC主機(jī)，通過(guò)控制交流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)控制機(jī)械手手爪的張合，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手精確運(yùn)動(dòng)的功能。自從機(jī)械手問(wèn)世以來(lái)，相應(yīng)的各種難題迎刃而解。機(jī)械手能代替人類(lèi)完成危險(xiǎn)、重復(fù)、枯燥的工作，減輕人類(lèi)勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)力，因此機(jī)械手得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本課題設(shè)計(jì)的物料搬運(yùn)機(jī)械手可在空間抓放物體，動(dòng)作靈活多樣，并可根據(jù)工件的變化及運(yùn)動(dòng)流程的要求隨時(shí)更改相關(guān)參數(shù)。 position signal