【正文】 會經(jīng)過單向節(jié)流閥 2，最后進入水平氣缸右側(cè)內(nèi)推動氣缸運動，使得水平氣缸縮回。 (4) 當電磁閥 4 得電，氣壓進入控制回路后，經(jīng)過電磁閥 14，氣流 會經(jīng)過單向節(jié)流閥 5，最后進入回轉(zhuǎn)氣缸右側(cè)內(nèi)推動氣缸運動，使得氣缸向右擺動。 (6) 當電磁閥 6 得電，氣壓進入控制回路后，經(jīng)過電磁閥 15，氣流會經(jīng)過單向節(jié)流閥 8，最后進入垂直氣缸右側(cè)內(nèi)推動氣缸運動，使得垂直氣缸向上縮回。 (8) 當電磁閥 8 得電，氣壓進入控制回路后，經(jīng)過電磁閥 16，氣流會經(jīng)過單向節(jié)流閥 11，最后進入垂直氣缸右側(cè)內(nèi)推動氣缸運動，使得氣爪放松。 其中氣動系統(tǒng)控制系統(tǒng)圖如下圖 26所示： 圖 26 氣動控制系統(tǒng)圖 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 11 頁 共 36頁 3 傳感器與可編程控制器（ PLC）概述 傳感器的簡介 傳感器主要是檢測被測物體的 物理信息的一種特殊非接觸式裝置，而且能夠?qū)z測到的信息按一 定的規(guī)律變換成電信號和所需的形式進行輸出。它的目的就是為了測量以我們需要的形式表現(xiàn)出來?，F(xiàn)代工業(yè)中對于傳感器的要求也越來越高，精度和測控響應的速度也是傳感器的至關重要的，它推動著機電設備向著智能化、自動化、多元化的方向發(fā)展 [11]。 如圖31 所示： 圖 31 傳感器組成 本課題涉及的是位置傳感器，對機械手 的各種缸體的位置測量和對工件有無進行判斷，以便進行反饋 。 傳感器選型 傳感器的工作原理 在所有開關中，有一種是對自然界所有物體進行感知，然后對感知的信號進行顯示，通常被人們稱為接近開關。這就是接近開關 [17]。對于不同的材料，接近開關的有效檢測距離也是不一樣 [6]。 (2) 當傳感器檢測一些如鐵塊、鋼件、鋁、黃銅等金屬材料的物體時，應該選用高頻振蕩型傳感器。 (3) 對于靈敏度不高的金屬材料零件，可以使用磁性的接近式傳感器。 在本次設計中，對于鋁合金材料的機械手臂，選擇高頻振蕩型傳感器。在工件臺 1 底部也選擇同樣類型的傳感器 1 個，本次設計中的工件所選用為小正方形的金屬塊 [18]。通過對 輸入 和 輸出 量的編寫，可以對 各種類型的機械或生產(chǎn)過程 進行監(jiān)制 [19]。到了 70 年代未的時候，處理器技術引入到 PLC 中 ,使得 PLC 增加了許多實際的功能。隨著 微處理器 的出現(xiàn)， 人們 很快的 將 微處理器引入到 可編程邏輯控制器 中去 ， 這樣 使可編程邏輯控制器 的各方面的性能大大提高了。微處理器和 PLC 有效地結(jié)合到了一起，有效地代替了傳統(tǒng)繼電器復雜的工作方式。 到了 20世紀 70年代中末期 的時候 ， PLC 的功能發(fā)生了質(zhì)的飛躍，計算機技術的日漸成熟已經(jīng)全面的引入到了 PLC 中去， PLC 的實用性也在這時大大的表現(xiàn)了出來。尤其是它的抗干擾能力也是取得了重大的突破。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 13 頁 共 36頁 20 世紀 80 年代初 PLC在先進工業(yè)國家中已 得到 廣泛 地 應用。 90 年代中期， PLC 發(fā)展的速度越來越驚人，它的硬件系統(tǒng)和軟件系 統(tǒng)也達到了當時的最先進的時候。 到了 20世紀末期， PLC 的發(fā)展 更加向著適應工業(yè)的方向 。小型 PLC 和大型 PLC 也在這個時候生產(chǎn)出來可以適用于不同的環(huán)境中 [12]。內(nèi)部還有自我檢查功能，當有故障出現(xiàn)時，會及時報警。采用現(xiàn)代技術的集成電路，由于現(xiàn)代半導體技術的不斷發(fā)展， PLC的集成電路越來越小。 PLC 的結(jié)構 PLC 是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成，它與計算機的結(jié)構相似，它也可以成為小型或微型的計算機，所以 PLC 才會有工業(yè)計算機這一說法。其基本結(jié)構簡圖如下圖 34 所示： 圖 34 PLC硬件結(jié)構 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 14 頁 共 36頁 PLC 的軟件部分是廠家提供，用于存放 PLC 的系統(tǒng)運行不可少程序，一般放在EPROM 中。 PLC 主要以微型的計算機系統(tǒng)開發(fā)而來的，設計以計算機、控制技術、智能技術、電子技術和通訊技術為基礎一體的多功能控制系統(tǒng)。 PLC 發(fā)展歷程 在繼電器占主導地位時代，那時可編程控制器還沒有被發(fā)明出來，人們普遍運用繼電 器來控制工業(yè)電氣，但是對于電氣控制，越是復雜的電路所需求的線路和繼電器就會越多，雖然它的應用非常廣泛，但相對而言它的可靠性、靈活性都不高，尤其是在出現(xiàn)故障的時候，很難進行排查和解決相應的困難而且不太容易更改。 PLC 的發(fā)展分為四個不同的階段： (1) PLC 的結(jié)構設計：在這一階段中， PLC 剛剛被設計出來，隨之而來的各種順序控制器不斷出現(xiàn)，最終選擇了以微處理器為主要控制核心的 PLC 存留了下來，更加認定了它的價值性。 PLC 的一些硬件結(jié)構不斷地走向成熟的地步，對于它的應用也越來越廣泛。 PLC 生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品尅是系列化和各種不同的標價。 PLC 開始向著順序控制方向發(fā)展，其中三菱公司的 F 系列為主要典型產(chǎn)品。 (4) PLC 高性能和網(wǎng)絡化階段： 在這一階段中，隨著 CPU 運算速度提高，使得PLC 的應用領域開始涉及工業(yè)自動化。與此同時， PLC 可以連接傳統(tǒng)的編程器， PLC 的網(wǎng)絡與通信功能得到了迅速發(fā)展，為工廠的自動化奠定了良好的基礎。它的主電路模塊是用大規(guī)模集成電路制成，而且在電路上加入了濾波整流電路，同時還可以防止受潮、防止塵土、抗震等 [1]。這樣就有效的避免了大量的硬件接線，提高了生產(chǎn)的效率，要想改變程序的功能，只需要改變編程器里的程序。 PLC交流220V、直流 24V 由 PLC 內(nèi)部所提供。在這一點上， PLC 的設計者們也是充分考慮到使用者的意圖，對于使用 PLC 的習慣性。 (4) 功能完善：隨著科學技術的不斷發(fā)張， PLC 的功能也是越來越多， 新的功能在不斷地增加，從原來的只有普通的控制到現(xiàn)在擁有邏輯的控制、計數(shù)、計時，到現(xiàn)在能夠單獨的進行過程控制、數(shù)模的轉(zhuǎn)換、信息處理和聯(lián)網(wǎng)功能?，F(xiàn)在，PLC 可以實現(xiàn)人機對話功能，這說明未來 PLC 的發(fā)展方向朝著智能化的方向發(fā)展。 PLC 的體積較小，結(jié)構也不是很復雜而且 比較耐用，所以維護比較方便， PLCI/O裝置可以反映生產(chǎn)過程中的變化，還能有效地檢測，這樣更加利于維護 [7]。 FX 系列 PLC 具有很強的通信能力，兼容性也是非常好，基本能夠滿足大多數(shù)對于系統(tǒng)要求比較高的人。 FX 系列 PLC 系統(tǒng)配置靈活，有基本單元、擴展單元和擴展模塊這三種配置，三種配置決定了三種不同的價格，可以滿足不同人的需求，而且它的性價比也是非常高的。對于用戶而言，這樣的 PLC 的選擇范圍比較廣，它的應用性也是相對比較出色的。它內(nèi)置超高速脈沖計數(shù)器，對于輸入輸出刷新 、中斷、濾波方式更新、恒定掃描時間有著更快的處理，而且有高速計數(shù)器專用的比較指令。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 17 頁 共 36頁 4 系統(tǒng)設計 硬件設計 輸入 /輸出口分配表 在設計機械手自動操作的系統(tǒng)過程中， PLC 是控制的核心，首先對 PLC 硬件進行設計，分配表如下表 41所示： 表 41 輸入輸出分配表 輸入 輸出 X0 啟動按鈕 SB1 Y0 擺動氣缸左擺（ YA1 得電） X1 擺動氣缸左擺極限 SQ1 Y1 擺動氣缸右擺（ YA2 得電） X2 擺動氣缸右擺極限 SQ2 Y2 水平氣缸伸出（ YA3 得電） X3 水平氣缸伸出極限 SQ3 Y3 水平氣缸縮回（ YA4 得電） X4 水平氣缸縮回極限 SQ4 Y4 垂直氣缸下降（ YA5 得電） X5 垂直氣缸伸出極限 SQ5 Y5 垂直氣缸上升（ YA6 得電） X6 垂直氣缸縮回極限 SQ6 Y6 氣爪夾緊（ YA7 得電） X7 手動控制按鈕 SB2 Y7 氣爪放松（ YA8 得電） X10 自動控制按鈕 SB3 X11 停止按鈕 SB4 X12 擺動氣缸左擺按鈕 SB5 X13 擺動氣缸 右擺按鈕 SB6 X14 水平氣缸伸出按鈕 SB7 X15 水平氣缸縮回按鈕 SB8 X16 垂直氣缸下降按鈕 SB9 X17 垂直氣缸上升按鈕 SB10 X20 氣爪夾緊按鈕 SB11 X21 氣爪放松按鈕 SB12 X22 檢測開關 SQ7 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 18 頁 共 36頁 硬件接線圖 按照輸入輸出分配表，畫出 I/O硬件接線圖，如圖 412 所示： 圖 412 硬件接線圖 4,2 系統(tǒng)程序設計 順序 功能圖 在本次設計中，我們同時可以加入手動控制系統(tǒng)，在設計中可以實 現(xiàn)手動和自動控制切換系統(tǒng)。加入手動控制系統(tǒng)可以很方便的檢測和控制，實現(xiàn)手動控制我們可以在相應的電磁閥上實現(xiàn)對應的功能 [13]。在設計中，考慮到不可預料的情況下，有時非要采用手動控制操作，我們可以通過一定的編程來實現(xiàn)手動控制的方式。 (2) 手動控制程序： 按下 X12， Y0=1，即氣缸左擺；按下 X13， Y1=1，即氣缸右擺；按下 X14， Y2=1，水平氣缸伸出；按下 X15， Y3=1，水平氣缸縮回；按下 X16， Y4=1，垂直氣缸下降； 按下 X17， Y5=1，垂直氣缸上升； 按下 X20， Y6=1，氣爪夾緊；按下 X21， Y7=1，氣爪放松； 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 24 頁 共 36頁 5 MCGS 組態(tài)設計 MCGS 概述 MCGS 是一種用于對構件運 行狀態(tài)進行控制和監(jiān)控的一種組態(tài)軟件。它通常在 Windows 平臺上進行運用，對數(shù)據(jù)進行采集，以人類可以接受的形式，比如動畫，燈的報警，對流程的控制多種的形式來反應工程的狀態(tài)。 MCGS 的主要組成 MCGS 主要由主控窗口、用戶窗口、設備窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策