【正文】 從而控制機械動作或用作程序控制。主要用來反映各種控制信號，其觸點通常接在控制電路中。根據(jù)此系統(tǒng)的控制要求和資源要求，對電器元器件進行選型。CPU內(nèi)置了2個高速脈沖發(fā)生器。從搬運機械手的控制要求中可以看到，此次需要18個數(shù)字量輸入，15個數(shù)字量輸出，共需26點I/O，根據(jù)I/O點數(shù)，PLC選用西門子S7200系列的CPU 226 AC/DC/RLY，交流220V供電，直流數(shù)字量輸入，繼電器電路輸出類型。其硬件結(jié)構(gòu)簡圖如下：外設(shè)I/O接口 輸出部件存儲器 EPROM 微處理器 運算器 控制器電源 輸入部件I/O擴展接口 I/O擴展單元 受控元件輸入信號外部設(shè)備圖35 PLC硬件結(jié)構(gòu)簡圖根據(jù)系統(tǒng)控制要求的經(jīng)濟性和可靠性來考慮，選擇西門子S7200系列PLC。S7200 CPU將微處理器、集成電源、輸入電路和輸出電路集成在一個緊湊的外殼中，從而形成了一個功能強大的Micro PLC。它的最大特點就是體積小，功能強，響應(yīng)速度快，可靠性高。 圖33工作狀態(tài)指示燈電路圖 LED段碼指示電路因工藝需要，特設(shè)計LED七段顯示器顯示設(shè)定的機械手工作循環(huán)次數(shù)。數(shù)字編號對應(yīng)接觸器編號相對應(yīng)的功能。圖31 機械手控制電路圖為保證安全，防止PLC誤動作導(dǎo)致電源相間短路在輔助電路中設(shè)計了互鎖保護，： 圖32互鎖保護輔助電路圖根據(jù)設(shè)計要求，指示燈采用使用接觸器輔助觸點來完成相應(yīng)的狀態(tài)指示功能，紅燈代表對應(yīng)功能停止綠燈代表運行?！?”即繼電器KM2得電時直流減速電動機反轉(zhuǎn)。 機械手控制電路機械手控制電路如圖所示。根據(jù)工藝要求，本節(jié)將從機械手的電源電路、控制電路、工作狀態(tài)指示燈電路、LED段碼指示電路等方面進行設(shè)計。3 機械手硬件系統(tǒng)設(shè)計在確定設(shè)計方案之后，本章節(jié)將對機械手電氣控制系統(tǒng)中的電氣原理圖設(shè)計。由于此次設(shè)計中，機械手的控制可以分為一個步驟來實現(xiàn)，因此，利用步進順控法來進行編程較為容易實現(xiàn)。圖23機械手控制系統(tǒng)的功能框圖機械手完成以上工藝主要是通過機械控制來實現(xiàn)的，即利用PLC控制電動機的轉(zhuǎn)動。主要由S7200PLC來進行控制，通過直流減速電機，電磁鐵等來控制搬運機械手的運動。機械手的下降、上升、右旋、左旋、伸出、縮回等動作轉(zhuǎn)換，是由相應(yīng)的限位開關(guān)來控制的，而加緊、放松動作的轉(zhuǎn)換是有時間來控制的。機械手的工作均由電機驅(qū)動，它的上升、下降、左移、右移都是有電機驅(qū)動螺紋絲桿旋轉(zhuǎn)來完成的。搬運機械手通過程序的改變，能自由的改變控制方法，實現(xiàn)柔性的生產(chǎn)控制。 機械手控制系統(tǒng)的流程設(shè)計搬運機械手作為一種自動化設(shè)施，電氣系統(tǒng)應(yīng)完成預(yù)設(shè)的動作，實現(xiàn)貨物的準確搬運。2 機械手控制系統(tǒng)工藝流程與總體方案設(shè)計電氣控制系統(tǒng)是根據(jù)指令準確實現(xiàn)生產(chǎn)流程的重要核心，能夠保證搬運機械手準確快速的完成工作。（4）機械手的軟件設(shè)計原理，包括流程圖，程序清單。（2）設(shè)計機械手的工藝流程。 本文主要工作本文主要工作是應(yīng)用PLC（可編程控制器）實際設(shè)計一個搬運機械手，能實現(xiàn)搬運機械手的基本功能。不需模擬量模塊，選擇西門子S7系列的CPU 226就可以滿足要求，而且還有一定的裕量。綜上所述，機械手的控制方式選擇PLC?；赑LC的優(yōu)點，機械手采用PLC控制技術(shù)，可以大大提高該系統(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。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運行[5]。使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運行。 4）編程簡單易學(xué)PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。3）采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。2）豐富的I/O接口模塊PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強電或弱電等。（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大。（4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。（2）各輸入端均采用RC濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為10～20ms。但是為了避免與個人計算機（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC[3]。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。所以這種控制方式已經(jīng)逐漸被淘汰，顯然此控制系統(tǒng)不能選用此方案。 利用傳統(tǒng)繼電器實現(xiàn)對機械手的控制此控制系統(tǒng)可利用四個傳統(tǒng)繼電器作為限位開關(guān)，并加上輔助電路以實現(xiàn)機械手的功能。 機械手控制存在的問題及最新發(fā)展 利用單片機實現(xiàn)對機械手的控制由單片機設(shè)計的系統(tǒng)都有一個共性就是抗干擾性差,因為機械手一般都用在干擾源比較多、情況比較復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場,所以由單片機設(shè)計的系統(tǒng)很難保證長期穩(wěn)定的工作。*可在勞動條件差，單調(diào)重復(fù)易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，功能和性能的不斷改善和提高，主要包括以下幾方面：*機床加工工件的裝卸，特別是在自動化車床、組合機床上使用較為普遍。例如珠江三角洲地區(qū)，塑膠工業(yè)十分發(fā)達，在國內(nèi)居龍頭地位，在國際上珠三角也有世界工廠之稱。國內(nèi)方面：目前在一些機種方面，如噴涂機械手、弧焊機械手、點焊機械手、搬運機械手、裝配機械手、特種機械手(水下、爬壁、管道、遙控等機械手)基本掌握了機械手操作機的設(shè)計制造技術(shù)，解決了控制驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計和配置，軟件的設(shè)計和編制等關(guān)鍵技術(shù)，還掌握了自動化噴漆線、弧焊自動線及其周邊配套設(shè)備的全套自動通信、協(xié)調(diào)控制技術(shù)；在基礎(chǔ)元件方面，諧波減速器、機械手焊接電源、焊縫自動跟蹤裝置也有了突破。國外方面：近幾年國外工業(yè)機械手領(lǐng)域有如下幾個發(fā)展趨勢。目前機械手技術(shù)有了新的發(fā)展：出現(xiàn)了仿人型機械手、微型機械手和微操作系統(tǒng)(如細小工業(yè)管道機械手移動探測系統(tǒng)、微型飛行器等)、機械手化機器、智能機械手(不僅可以進行事先設(shè)定的動作，還可按照工作狀況相應(yīng)地進行動作，如回避障礙物的移動，作業(yè)順序的規(guī)劃，有效的動態(tài)學(xué)習(xí)等)?，F(xiàn)在，第三代機械手正在第一、第二代機械手的基礎(chǔ)上蓬勃發(fā)展起來，它是能感知外界環(huán)境與對象物，并具有對復(fù)雜信息進行準確處理，對自己行為做出自主決策能力的智能化機械手。第二代機械手具有感覺器官，仍然以程序控制為基礎(chǔ)，但可以根據(jù)外界環(huán)境信息對控制程序進行校正。目前，正式投入使用的絕大部分機械手屬于第一代機械手，即程序控制機械手。綜上所述，有效的應(yīng)用機械手，是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢。機械手與數(shù)控加工中心，自動搬運小車與自動檢測系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng)(FMS )和計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS )，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化[1]。代替人完成繁重、單調(diào)重復(fù)勞動，提高勞動生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。機械手最早應(yīng)用在汽車制造工業(yè)，常用于焊接、噴漆、上下料和搬運。近年來隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，機械手逐漸成為一門新興學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。CPU。 can strengthen and deepen the most of the former continued the basic theory and professional knowledge, further training and training to analyze and solve problems the ability to further improve their design, drafting, inspection manuals, application software, as well as the actual ability to operate, and ultimately related jobs and job base in key skills and basic skills training.Key Words: Manipulator。通過本次畢業(yè)設(shè)計，對PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計建立基本的思想：能提出自己的應(yīng)用心得；可鞏固、深化前續(xù)所學(xué)的大部分基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，進一步培養(yǎng)和訓(xùn)練分析問題和解決問題的能力，進一步提高自己的設(shè)計、繪圖、查閱手冊、應(yīng)用軟件以及實際操作的能力，從而最終得到相關(guān)崗位和崗位群中關(guān)鍵能力和基本能力的訓(xùn)練。機械手完成下降、伸出、加緊工件、上升、右旋、再下降、放松工件、縮回、放松、左旋十個動作。該系列PLC具有功能強大，編程方便，故障率低，性價比高等多種優(yōu)