【正文】 脈沖 Y20 手正轉(zhuǎn) X20 手正轉(zhuǎn)限位 Y21 手反轉(zhuǎn) X21 手反轉(zhuǎn)限位 Y22 底座正轉(zhuǎn) X22 底座正限位 Y23 底座反轉(zhuǎn) X23 底座反限位 Y24 電磁閥動(dòng)作 (1).確定輸入 輸出接點(diǎn)的總數(shù) 輸入接點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)按鈕 SB、行程開(kāi)關(guān) SQ1—— SQ光電開(kāi)關(guān) SQ5，一共 6 個(gè)。由于接近開(kāi)關(guān)有三根線，接線時(shí)注意把紅色的線接電源的正極，黑色線接電源的負(fù)極，藍(lán)色的線接 PLC 的輸入端子。機(jī)械手控制系統(tǒng)吉林大學(xué)遠(yuǎn)程教育 2021屆 ?？粕厴I(yè)論文（設(shè)計(jì)） 15 電器原理圖。在硬件設(shè)計(jì)重要進(jìn)行輸入設(shè)備的選擇（如控制按鈕、開(kāi)關(guān)及計(jì)量保護(hù)裝置的輸入信號(hào)等），還有執(zhí)行元件的選擇以及控制臺(tái) 、柜的設(shè)計(jì)等。歸位后首先橫軸步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作，橫軸前伸；前伸到位后，手抓電動(dòng)機(jī)得電帶動(dòng)手爪旋轉(zhuǎn)；當(dāng)傳感器檢測(cè)到限位磁頭 時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止， PLC 控制電磁閥動(dòng)作，手張開(kāi)；延時(shí)一段時(shí)間，豎軸步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作，豎軸下降；下降到位后，電磁閥復(fù)位，手爪加緊；延時(shí)過(guò)后，豎軸上升，同時(shí)橫軸縮回、底盤(pán)都到位后，橫軸前伸；到位后手爪旋轉(zhuǎn)，然后豎軸下降，電磁閥動(dòng)作，手張開(kāi)；延時(shí)后豎軸上升復(fù)位；然后開(kāi)始下一周期動(dòng)作。 控制流程圖 機(jī)械手工作流程圖如下圖所示。輸入電壓為 12~24V,由 FPO 模塊控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)。輸出兩路脈沖梯形圖及 f/t。 微動(dòng)開(kāi)關(guān)：當(dāng)擋塊碰到微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作（常開(kāi)點(diǎn)閉合）。采用微動(dòng)開(kāi)關(guān)作為橫軸、縱軸限位檢測(cè)用。 輸出部分：與 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)連接，注意相序。 信號(hào)輸入部分：信號(hào)源由 FPO 主機(jī)提供。如下圖所示。 使用時(shí)如果發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向不對(duì)時(shí)可以將 A 相或 B 相兩根線對(duì)調(diào)。型號(hào)： 42BYGH101。其特點(diǎn)是輸出功率大，體積小，重量輕，可靠性高，適應(yīng)寬范圍的輸入電壓波動(dòng)，具有完備的過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù)功能。由于輸入輸出點(diǎn)不夠，擴(kuò)展一個(gè) FPO—— E16RS 模塊。 本設(shè)備控制的對(duì)象是一個(gè)開(kāi)關(guān)量控制的系統(tǒng)，同時(shí)利用脈沖控制步進(jìn)店動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，故應(yīng)采用晶體管形式的輸出。模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC 采用主機(jī)模塊與輸入模塊、功能模式塊組合使用的方法，比整體式方便靈活，維修更換模塊、判斷與處理故障快速方便，適用于工藝變化較多、控制要求復(fù)雜的系統(tǒng)。準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)被控對(duì)象的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)并考慮今后系統(tǒng)的調(diào)整和擴(kuò)充，在實(shí)際統(tǒng)計(jì) I/O 點(diǎn)數(shù)基礎(chǔ)上，一般應(yīng)加上 10%20%的備用點(diǎn)數(shù)。對(duì)帶有部分模擬量控制的 ｗ 裝置等。對(duì)開(kāi)關(guān)量控制的系統(tǒng)，當(dāng)控制速度要求不高時(shí)，一般的 PLC 都可以滿足要求，如對(duì)小型泵的順序控制、單臺(tái)機(jī)械的自動(dòng)控制等。 電器元件、設(shè)備的選擇 PLC 機(jī)型的選擇 根據(jù)被控對(duì)象對(duì) PLC 控制系統(tǒng)的功能要求，可進(jìn)行 PLC 型號(hào)的選定。同時(shí)在兩軸的兩端分別加限位開(kāi)關(guān)限位。由可編程控制器發(fā)出脈沖信號(hào)，經(jīng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，完成手臂的運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)中手臂由橫軸和豎軸組成，可完成伸縮、升降 的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，在底盤(pán)上裝有限位磁頭，最大旋轉(zhuǎn)角度可達(dá) 270 度。 底盤(pán)是支撐機(jī)械手全部重量并能帶動(dòng)手臂旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)。手爪的回轉(zhuǎn)則用 一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)完成，同時(shí)通過(guò)兩個(gè)限位磁頭完成回轉(zhuǎn)角度的限位，一般可設(shè)置在 180 度。本設(shè)計(jì)采用二指式氣動(dòng)手爪。 機(jī)械式夾緊機(jī)構(gòu)是最基本的一種，應(yīng)用廣泛，種類繁多。有的夾緊機(jī)構(gòu)還帶有傳感裝置和攜帶工具進(jìn)行操作的裝置。夾緊機(jī)構(gòu)本身則應(yīng) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、動(dòng)作吉林大學(xué)遠(yuǎn)程教育 2021屆 專科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 靈活和動(dòng)作可靠。為防止損壞被夾的物體，夾緊力應(yīng)限制一定的范圍內(nèi)，并鑲有軟質(zhì)墊片、彈性襯墊或自動(dòng)定心結(jié)構(gòu)。其加緊力的大小則根據(jù)夾持物體的重量、慣性和沖擊力的大小來(lái)計(jì)算。手爪抓取工件是要滿足迅速、靈活、準(zhǔn)確和可靠的要求。 機(jī)械手的傳動(dòng)分為液壓、氣壓、電氣和機(jī)械四種，本設(shè)計(jì)采用綜合傳動(dòng)方式，即手臂采用電氣傳動(dòng)，而手爪則采用氣壓傳動(dòng)。 本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)的機(jī)械手，它共有五個(gè)自由度。所以一般專用的機(jī)械手（不包括握緊動(dòng)作）通常具有二到三個(gè)自由度。這在 實(shí)際上也是不必要的，這樣會(huì)使機(jī)械手結(jié)構(gòu)復(fù)雜，費(fèi)用增多。而且把機(jī)械手的功能搞得那么復(fù)雜，動(dòng)作彼此嚴(yán)重重疊也是完全不必要的。這樣就需要安裝 27 根重量輕、小型和高輸出力的“人造肌肉”。因此，抓握物體的位置和方向（即關(guān)節(jié)間的角度）能從理論上求得。 (4) 因?yàn)槊恳粋€(gè)功能模塊要占用一定程序存儲(chǔ)空間，對(duì)功能塊的執(zhí)行需要一定的執(zhí)行時(shí)間，因此，這種語(yǔ)言在大中型可編 程控制器 和分散控制系統(tǒng)中應(yīng)用較廣泛。是有發(fā)展前途的一種編程語(yǔ)言 。 功能塊編程語(yǔ)言具有以下特點(diǎn) : (1) 以功能模塊為單位 ,從控制功能入手，使控制方案的分 析和理解變的容易 。 功能模塊基本上分為兩類 :基本功能模塊和特殊功能模塊。功能模塊用矩形來(lái)表示，每一個(gè)功能模塊的左側(cè)有不少于一個(gè)的輸入端，右側(cè)有不少于一個(gè)的輸出端。有時(shí)在有此參考書(shū)中右邊的電力軌線也常常被省略。 幾乎所有 PLC 廠商提供的 PLC 都支持梯形圖編程語(yǔ)言 ,而且都比較容易理解，只是在梯形圖結(jié)構(gòu)上可能稍有變化。 (3) 對(duì)于復(fù)雜控制系統(tǒng)描述 ,仍不夠清晰 。 梯形圖編程語(yǔ)言具有如下特點(diǎn) : 吉林大學(xué)遠(yuǎn)程教育 2021屆 專科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 (1) 與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性 。梯形圖程序的左右兩側(cè)有兩垂直的電力軌線，左側(cè)的電力軌線名義上為功率流從左向右沿著水平梯級(jí)通過(guò)各個(gè)觸點(diǎn)、功能、功能塊、線圈等提供能量，功率流的終點(diǎn)是右側(cè)的電力軌線。 梯形圖編程語(yǔ)言 (LDLadder Diagram) 梯形圖來(lái)源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述，是 PLC 編程中被最廣泛使用的一種圖形化語(yǔ)言，由于梯形圖類似于繼電器控制的電氣接線圖，便于理解 ,因此許多編程人員和維護(hù)人員都選擇了這一編程方式。這些語(yǔ)言是基于 WINDOWS 操作系統(tǒng)的編程語(yǔ)言 .而 SFC 編程語(yǔ)言則在兩類編程語(yǔ)言中均可使用。圖形化編程語(yǔ)言包括 :梯形圖 (LDLadder Diagram)、功能塊圖(FBDFunction Block Diagram)、順序功能圖 (SFCSequential Function Chart)。較多的有美國(guó)：AB 通用電氣、莫迪康公司；日本：松下、三菱、富士、歐姆龍等；德國(guó)：西門(mén)子公司；法國(guó)： TE 施耐德公司。在美、德國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一，世界總銷(xiāo)售額不斷上升，生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)，品種不斷翻新，產(chǎn)量產(chǎn)值大幅吉林大學(xué)遠(yuǎn)程教育 2021屆 ?？粕厴I(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6 度上升而價(jià)格則不斷下降。滿足工廠自動(dòng)化（ FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要。 PLC 的通信包括 PLC 與 PLC， PLC 與計(jì)算機(jī)， PLC 與其它智能設(shè)備之間的通信，PLC 系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可直接或通過(guò)通信處理單元，通信轉(zhuǎn)換單元相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，已實(shí)現(xiàn)信息的交換和構(gòu)成。 現(xiàn)代的 PLC 都具有數(shù)學(xué)運(yùn)算數(shù)據(jù)傳遞，轉(zhuǎn)換，排序和查表等功能，可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，分析和處理，同時(shí)的通過(guò)通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其電智能裝 置。有的小型 PLC 也具有模擬量輸入輸出，所以 PLC 可實(shí)現(xiàn)模擬量控制而且具有 PID 控制功能的 PLC 可構(gòu)成閉環(huán)控制，用于過(guò)程控制。機(jī)器人等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。 大多數(shù) PLC 都有拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位 置控制模塊，這一功能廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備。例：機(jī)床，注塑機(jī)印刷機(jī)械，裝配生產(chǎn)線，電鍍流水線及電梯的控制等。高檔 PLC 具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過(guò)程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。 （ 2）中檔 PLC 出具有低檔 PLC 的功能外，還具有模擬量輸入 /輸出，算術(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送和比較；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，遠(yuǎn)程 I/O，子程序，通信聯(lián)網(wǎng)等功能，有些還可增設(shè)中斷控制，吉林大學(xué)遠(yuǎn)程教育 2021屆 ?？粕厴I(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 PID 控制等 功能，適應(yīng)于復(fù)雜控制系統(tǒng)。但它們之間是非電纜進(jìn)行聯(lián) 接，并且各模塊可以應(yīng)地疊裝，這樣不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可以做的體積小巧。 還有一些 PLC 將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成所謂疊裝式 PLC。這種模塊式 PLC 的特點(diǎn)是配置靈活、可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。整體式PLC 一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展 (2) 模塊式 PLC 模塊式 PLC 是將 PLC 各組成部分分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如 CPU 模塊、 I/O模塊、電源模塊（有的含在 CPU 模塊中）以及其他模塊。 整體 PLC 由不同 PLC 點(diǎn)數(shù)的基本單元和擴(kuò)展單元組成，基本單元內(nèi)有 CPU、 I/O 接口，與 I/O 擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口、以及編程器或 EPROM 寫(xiě)入器相連的接口等。技術(shù)條件一般以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的形式來(lái)確定，它是整個(gè)設(shè)計(jì)的依據(jù)； （ 2） 選擇電氣傳動(dòng)形式和電動(dòng)機(jī)、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)； （ 3） 選定 PLC 的型號(hào)； （ 4） 編制 PLC 的 輸入 / 輸出分配表或繪制輸入 / 輸出端子接線圖； 吉林大學(xué)遠(yuǎn)程教育 2021屆 ?？粕厴I(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 （ 5） 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求編寫(xiě)軟件規(guī)格說(shuō)明書(shū)，然后再用相應(yīng)的編程語(yǔ)言（常用梯形圖）進(jìn)行程序設(shè)計(jì)； （ 6） 了解并遵循用戶認(rèn)知心理學(xué)，重視人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)人與機(jī)器之間的友善關(guān)系； 吉林大學(xué)遠(yuǎn)程