【正文】 繼電器等期間來(lái)隔離 PLC 的內(nèi)部電路和外部的 I/O 電路。 CPU 模塊的工作電壓一般是 5V，而 PLC 外部的輸入、輸出電路的電源電壓較高，例如 DC 24V 和 AC 220V。 輸入模塊用來(lái)接收和采集輸入信號(hào)，開(kāi)關(guān)量輸入模塊用來(lái)接收從按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、數(shù)字撥號(hào)開(kāi)關(guān)、壓力繼電器等來(lái)的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)；模擬量輸入模塊用來(lái)接收電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號(hào)。 S7200 將 CPU 模塊簡(jiǎn)稱(chēng)為 CPU。 　 圖 21 PLC 的組成 模塊 CPU 模塊主要有微處理器） CPU 芯片和存儲(chǔ)器組成。 PLC 的組成 PLC 主要由 CPU 模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成（見(jiàn)圖 11）。可編程序控制器及其相關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易 于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）在 1985 年的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案第 3 稿中，對(duì) PLC 作了如下定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。 PLC 的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，已經(jīng)廣泛第應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制系統(tǒng)中， PLC 在其他領(lǐng)域，例如明勇和家庭自動(dòng)化的應(yīng)用也得到迅速的發(fā)工業(yè)機(jī)械手的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 展。 現(xiàn)今機(jī)械手的發(fā)展更主要的是將機(jī)械手和柔性制造系統(tǒng)以及柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。手的抓力大小可通過(guò)裝在手指內(nèi)側(cè)的壓力敏感元件來(lái)控制，達(dá)到自動(dòng)調(diào)整握力的大小。 觸覺(jué)功能即在機(jī)械手上安裝有觸覺(jué)反饋控制裝置。 視覺(jué)功能即在機(jī)械手上安裝有電視照相機(jī)和光學(xué)測(cè)距儀（即距離傳感器）以及衛(wèi)星計(jì)算機(jī)。為此，國(guó)外機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)是大力研制具有某些智能的機(jī)械手，使其擁有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，做出相應(yīng)的變更。目前主要用 于機(jī)床、模鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)中，它可按照事先制定的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，但是還不具備任何傳感反饋能力，不能應(yīng)付外界的變化。此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺(jué)、視覺(jué)等性能地機(jī)械手，并考慮于計(jì)算機(jī)聯(lián)用，逐步成為整個(gè)機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個(gè)基本單元。既便于設(shè)計(jì)制造，又便于改換工作，擴(kuò)大了應(yīng)用的范圍。在應(yīng)用專(zhuān)用機(jī)械九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 5 手的同時(shí)，相應(yīng)地發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī) 械手和組合式機(jī)械手等。 機(jī)械手的發(fā)展 趨勢(shì) 目前國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)械于主要用于機(jī)床加工、鑄鍛、熱處理等方面，數(shù)量、品種、性能方面都不能滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。研究安裝各種傳感器，把接收到的信息反饋，使機(jī)械手具有感覺(jué)機(jī)能；第三代機(jī)械手能獨(dú)立完成工作過(guò)程中的任務(wù)。 90 年代以后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展，機(jī)械手技術(shù)也得到飛速的多元化發(fā)展。 8090 年代，裝配機(jī)械手處于鼎盛時(shí)期，尤其是日本。如尤尼曼特 (Unimate)機(jī)械手即屬于這種類(lèi)型。 50～ 60 年代即制成了傳送和裝卸工件的通用機(jī)械手和數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)發(fā)展這一新技術(shù)都很重視，幾十年來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計(jì)在不斷地修改，品種在不 斷地增加，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地?cái)U(kuò)大。由于通用機(jī)械手的應(yīng)用和發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)了智能機(jī)器人的研制。 綜上所述，有效地應(yīng)用機(jī)械手是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢(shì)。 ，便于有節(jié)奏地生產(chǎn) 應(yīng)用機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個(gè)側(cè)面，同時(shí)由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)地工作，這是減少人力的另一個(gè)側(cè)面。而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全地完成作業(yè)，大大地改善了工人的勞動(dòng)條件。 機(jī)械手的應(yīng)用意義 在機(jī)械工業(yè)中，機(jī)械手的應(yīng)用意義可以概括如下： 應(yīng)用機(jī)械手，有利于提高材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動(dòng)化程度，從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。近年還研制了一種客車(chē)車(chē)內(nèi)噴漆通用機(jī)械手，可用以對(duì)客車(chē)內(nèi)部進(jìn)行連續(xù)噴漆，以改善勞動(dòng)條件，提高噴漆的質(zhì)量和效 率。 拆修裝是鐵路工業(yè)系統(tǒng)繁重體力勞動(dòng)較多的部門(mén)之一，促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展。進(jìn)而在程序控制、數(shù)字控制等機(jī)床上應(yīng)用，成為設(shè)備的一個(gè)組成部分。為了提高工作效率，和確保工人的人身安全，尤其對(duì)于大件、少量、低速和人力所不能勝任的作業(yè)就更需要采用機(jī)械手操作。機(jī)械手可在空間抓放物體，動(dòng)作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動(dòng)化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性自動(dòng)線。據(jù)資料介紹，美國(guó)生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有 75％是小批量生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三在 50 件以下，零件真正在機(jī)床上加工的時(shí)間僅占零件生產(chǎn)時(shí)間的5％。專(zhuān)用機(jī)床是大批量生產(chǎn)自動(dòng)化的有效辦法，程控機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等自動(dòng)化機(jī)械是有效解決多品種小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的重要辦法。 機(jī)械手的應(yīng)用 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化已成為突出的主題。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門(mén)操持危險(xiǎn)物品的主從式操作手也常稱(chēng)為機(jī)械手。 機(jī)械手的種類(lèi)，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專(zhuān)用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。自由度越多，機(jī)械手的靈活性 越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有 6 個(gè)自由度。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。 機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。 工業(yè)機(jī)械手的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 第 2 章 機(jī)械手和 PLC 機(jī)械手 機(jī)械手的概述 它能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。 課題研究的內(nèi)容 本課題主要研究的是基于 PLC 的機(jī)械手模型控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括硬件的設(shè)計(jì)和軟件的設(shè)計(jì)。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。機(jī)械手在美國(guó)、加拿大等國(guó)家應(yīng)用較多，如用果實(shí)采摘機(jī)械手來(lái)摘果實(shí)、裝配生產(chǎn)線上應(yīng)用智能機(jī)器人等。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。國(guó)內(nèi)外都十分重視它的應(yīng)用和發(fā)展。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。近年來(lái)隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展 機(jī)械手逐漸成為一門(mén)新興學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。 【 關(guān)鍵詞 】 機(jī)械手 ； PLC； 電磁閥 工業(yè)機(jī)械手的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 Based on plc industrial manipulator control system design Abstract In the field of industrial automation manipulator is often met in a control object. In recent years, with the development of industrial automation manipulator gradually bee a new subject, and with the rapid development. Manipulator widely application and fing, stamping, fing, welding, assembling, handling, spray paint, heat treatment, etc. Especially in heavy, high temperature, toxic and dangerous, radioactive, dust and so on bad work environment, manipulator because of its significant advantages by pay special attention to. In a word, the manipulator is to improve the labor productivity, improve working conditions, reduce labor intensity and realize industrial production automation is an important means. This design based on PLC describes the manipulator control system design, introduced the manipulator control system, the hardware selection method, the software design process, and the working process of the PLC control device. The design and implementation of the manipulator in the handling assembly line, manipulator controlled by the S7200PLC plete conveyor belt carrying objects from A to B conveyor, and then go to the next workflow. The implementation of the up / down and left / right of the manipulator, respectively, to achieve control movement of the cylinder by a double coil solenoid valve。 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手在搬運(yùn)裝配線上，通過(guò) S7200PLC 控制機(jī)械手完成從 A 傳送帶搬運(yùn)物件至 B 傳送帶中，然后進(jìn)入下一個(gè)工作流程。總之， 機(jī)械手是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的一個(gè)重要手段。機(jī)械手廣泛地應(yīng)用與鍛壓、沖壓、鍛造、焊接、裝配、搬運(yùn)、噴漆、熱處理等各個(gè)行業(yè)。 JIU JIANG UNIVERSITY 畢 業(yè) 論 文 題 目 基于 PLC的工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 英文題目 Based on plc industrial manipulator control system design 院 系 專(zhuān) 業(yè) 姓 名 年 級(jí) 指導(dǎo)教師 二零一三年五月九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 1 摘 要 機(jī)械手是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對(duì)象。近年來(lái)隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展機(jī)械手逐漸成為一門(mén)新興學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。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。 本設(shè)計(jì)描述了基于 PL