【正文】 在夾緊位置KM2線圈得電主觸點(diǎn)閉合模擬指示燈接通，機(jī)械手工作在上升位置KM3線圈得電主觸點(diǎn)閉合模擬指示燈接通，機(jī)械手工作在右移位置KM4線圈得電主觸點(diǎn)閉合模擬指示燈接通，機(jī)械手工作在左移位置KM6線圈得電主觸點(diǎn)閉合模擬指示燈接通，機(jī)械手工作在放松位置第3章 機(jī)械手控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法也叫湊試法。該電路帶有短路保護(hù)、過載保護(hù)、欠壓和失壓保護(hù)等。設(shè)備裝有上、下限位和左、右限位開關(guān)，它的工作過程如圖所示，有八個(gè)動(dòng)作，即為：原位 → 下降 → 夾緊 → 上升 → 右移 ↑ ↓ 左移 ← 上升 ← 放松 ← 下降 主電路圖的設(shè)計(jì)在我們分析與討論過程中，畫出主回路原理圖如圖23所示。當(dāng)某個(gè)電磁閥線圈通電，就一直保持現(xiàn)有的機(jī)械動(dòng)作，例如一旦下降的電磁閥線圈通電，機(jī)械手下降，即使線圈再斷電，仍保持現(xiàn)有的下降動(dòng)作狀態(tài)，直到相反方向的線圈通電為止。 機(jī)械手PLC的I/O分配PLC的I/O口接線圖：（如下圖）經(jīng)過系統(tǒng)控制功能分析，本設(shè)計(jì)需要輸入點(diǎn)6個(gè)，輸出點(diǎn)7個(gè)。驅(qū)動(dòng)滾動(dòng)運(yùn)行則應(yīng)另外增設(shè)機(jī)械傳動(dòng)裝置。（6）行走機(jī)構(gòu)當(dāng)工業(yè)機(jī)械手需要完成膠原距離的操作，或擴(kuò)大使用范圍時(shí)，可在機(jī)座上安裝滾動(dòng)、軌道燈行走機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)械手的整機(jī)運(yùn)動(dòng)。平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但平移型手指夾持圓形零件時(shí)，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)型和平移型。由于與物件接觸的形式不同，可分為加持是和吸附式手部。此外，導(dǎo)向裝置還能承擔(dān)手臂所手的彎曲力矩和扭轉(zhuǎn)力矩以及手臂回轉(zhuǎn)勇董事在啟動(dòng)、制動(dòng)瞬間產(chǎn)生的慣性力矩，使運(yùn)動(dòng)部件受力狀態(tài)簡單。（4）手腕手腕式連接手部和手臂的部件，并可用調(diào)整被抓去物件的方位。工業(yè)機(jī)械手的手臂通常由驅(qū)動(dòng)手取物件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指定的位置。（3）手臂手臂是支撐被抓物件、手部、手腕的重要部件。（2）立柱立柱是支撐手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)均與立柱有密切的聯(lián)系。實(shí)物圖如圖22，各部分簡化結(jié)構(gòu)如圖23所示。圖21 機(jī)械手控制系統(tǒng)關(guān)系框圖 執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機(jī)構(gòu)。因此在選擇機(jī)型時(shí)不僅要滿足其功能要求及維護(hù)等方面的慮：1）合理的結(jié)構(gòu)形式2）安裝方式的選擇3）相當(dāng)?shù)墓δ芤?）系統(tǒng)可靠性的要求綜上所述，根據(jù)控制系統(tǒng)要求選擇 S7200系列PLC，S7200系列PLC屬于小型整體式結(jié)構(gòu)的PLC，本機(jī)自帶RS485通信接口，內(nèi)置電源和I/O 接口，它的結(jié)構(gòu)小巧，運(yùn)行速度快，可靠性高，具有極其豐富的指令系統(tǒng)和擴(kuò)展模塊，實(shí)時(shí)性和通信能力強(qiáng)大，便于操作，易于掌握，性價(jià)比高，是中小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的理想控制設(shè)備。PLC 的種類繁多，其結(jié)構(gòu)、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等各有不同，當(dāng)然使用場合也有所不同。6．根據(jù)確定好的輸入電壓要求和所需的總背板電流值，從用戶手冊(cè)中選擇合適的電源模塊。4．如果框架中留有空槽用于將來擴(kuò)展時(shí)，可做以下處理；1） 列出將來要擴(kuò)展的 I/O 模塊所需的背板電流；2） 將所有擴(kuò)展的 I/O 模塊的總背板電流值與步驟。電源模塊的額定輸出電流必須大于處理器模塊、I/O 模塊、專用模塊等消耗電流的總和。在選用輸出點(diǎn)數(shù)時(shí)，不但要核算一個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力，還要核算整個(gè)輸出模塊的滿負(fù)荷負(fù)載能力，即輸出模塊同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)的總電流值不得超過模塊規(guī)定的最大允許電流值。對(duì)于電容性負(fù)載、熱敏電阻負(fù)載，考慮到接通時(shí)有沖擊電流，要留有足夠的余量。二是輸出電流的選擇。4．選擇開關(guān)量輸出模塊時(shí)應(yīng)從以下三個(gè)方面來考慮：一是輸出方式選擇。二是高密度的輸入模塊，如32 點(diǎn)輸入模塊，能允許同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般24V 以下屬于低電平，其傳輸距離不宜太遠(yuǎn)。典型的交流I/O 信號(hào)為24～240V（AC），直流I/O 信號(hào)為5～24V（DC）。對(duì)一個(gè)控制對(duì)象，由于采用不同的控制方法或編程水平不一樣，I/O 點(diǎn)數(shù)就可能有所不同。根據(jù)實(shí)際需要，PLC 相應(yīng)有許多種I/O 接口模塊，包括開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊及模擬量輸出模塊，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇使用。PLC 從現(xiàn)場收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號(hào)都需經(jīng)過一定距離。同時(shí)控制器又通過I/O 接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給工業(yè)生產(chǎn)過程中的被控設(shè)備，驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)控制。 I/O 模塊的選擇PLC 是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，它的控制對(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程，它的工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。由于目前I/O 點(diǎn)數(shù)較多的PLC 價(jià)格也較高，若備用的I/O 點(diǎn)的數(shù)量太多，將使成本增加。各種指令占存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)可查閱PLC 產(chǎn)品使用手冊(cè)。通常，一條邏輯指令占用存儲(chǔ)器一個(gè)字。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在選擇存儲(chǔ)容量時(shí)，一般按實(shí)際需要的10%～25%考慮裕量。 PLC 容量選擇PLC 容量包括兩個(gè)方面：一是I/O 的點(diǎn)數(shù)；二是用戶存儲(chǔ)器的容量（字?jǐn)?shù)）。盡管如此，每種PLC 都有自己的環(huán)境技術(shù)條件，用戶在選用時(shí)，特別是在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)環(huán)境條件要進(jìn)行充分的考慮。離線編程的PLC，其主機(jī)和編程器共用物料混合控制系統(tǒng)采用離線編程。當(dāng)被控設(shè)備的工藝過程改變時(shí)，只需用編程器重新修改程序，就能滿足新的控制要求，給生產(chǎn)帶來很大方便。物料混合控制系統(tǒng)控制要求比較簡單選擇整體式結(jié)構(gòu)的PLC。由于同一機(jī)型的PLC，其模塊可互為備用，以便備件的采購和管理；另外，功能及編程方法統(tǒng)一，有利于技術(shù)人員的培訓(xùn)；其外部設(shè)備通用也有利于資源共享。一般大型的控制系統(tǒng)都使用模塊式結(jié)構(gòu)，這樣功能易擴(kuò)展，比整體式靈活。整體式結(jié)構(gòu)把PLC 的I/O 和CPU 放在一塊印刷電路板上，并封裝在一個(gè)殼體內(nèi)，省去了插接環(huán)節(jié)，因此體積小、價(jià)格便宜。2．功能強(qiáng)、弱適當(dāng)對(duì)于開關(guān)量控制的工程項(xiàng)目，若控制速度要求不高，一般選用低檔的PLC，西門子公司的S7200 系列機(jī)或歐姆龍公司的COM1。第2章 機(jī)械手控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 硬件選型 PLC 機(jī)型選擇機(jī)型選擇的基本原則是在滿足控制功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠、維護(hù)使用方便及最佳的性能價(jià)格比。綜上所述，由于PLC為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強(qiáng)大、性價(jià)比高，是目前工業(yè)自動(dòng)化的首選控制裝置。新近生產(chǎn)的PLC 都具有通信接口，通信非常方便。通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。閉環(huán)過程控制過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線?，F(xiàn)在PLC 已經(jīng)發(fā)展成為不但具有邏輯控制功能、還具有過程控制功能、運(yùn)動(dòng)控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)通訊功能等多種性能，是名符其實(shí)的多功能控制器。程控制器(PLC)從上個(gè)世紀(jì)70 年代發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制系統(tǒng)，起初它主要是針對(duì)開關(guān)量進(jìn)行邏輯控制的一種裝置，可以取代中間繼電器、時(shí)間繼電器等構(gòu)成開關(guān)量控制系統(tǒng)。且其外部I/O 接線一般都用于多芯扁平電纜和插頭、插座，直接從印刷電路板上引出，不如接線端子可靠。 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制工控機(jī)采用總線結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品兼容性強(qiáng)，有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，在要求快速、實(shí)用性強(qiáng)、功能復(fù)雜的領(lǐng)域中占優(yōu)勢(shì)。但是，單片機(jī)是一片集成電路，不能直接將它與外部I/O 信號(hào)相連。 單片機(jī)控制單片機(jī)作為一個(gè)超大規(guī)模的集成電路，機(jī)構(gòu)上包括CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器和多種輸入/輸出接口電路。繼電器串接在控制電路中根據(jù)主電路中的電壓、電流、轉(zhuǎn)速、時(shí)間及溫度等參量變化而動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)電力拖動(dòng)裝置的自動(dòng)控制及保護(hù)。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)我們采用可編程控制器控制。循環(huán)過程：在不出意外，正常運(yùn)行的情況下，循環(huán)以上過程。此時(shí)，放松放下物體。右移過程：持續(xù)夾緊物體，向右移動(dòng)，當(dāng)右移到位時(shí)，閉合右限位開關(guān)SQ3，機(jī)械手停止右移。