【正文】 manipulator and the realization way of each function, the realization scheme of each function and the equipment used in the design control system are determined. Finally, the software program and hardware structure of PLC control system are designed.Keywords: industrial。 manipulator； Remote control；sensor feedback.. .. .. ..目錄1 緒論 1 課題背景 1 機(jī)械手的定義與分類 1 機(jī)械手的應(yīng)用及相關(guān)組成 2 機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì) 3 總體設(shè)計(jì)要求 32 PLC的介紹與選擇 5 PLC的特點(diǎn) 5 PLC的選型 5 三菱FX系列的結(jié)構(gòu)功能 6 PLC的保護(hù) 73 機(jī)械手系統(tǒng)組成 9 機(jī)械手模型的機(jī)能特性 9 夾緊機(jī)構(gòu) 9 軀干 9 旋轉(zhuǎn)編碼盤(pán) 104 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 11 PLC梯形圖中的編程元件 12 PLC的I/O分配 12 機(jī)械手控制系統(tǒng)的外部接線圖 13 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 14 14 15 手動(dòng)單步操作程序 24 回原位程序 29 PLC程序的上載和下載 34 PLC程序的上載 34 PLC程序的下載 345 設(shè)計(jì)總結(jié) 35 總結(jié) 35 展望 35參考文獻(xiàn) 37致 謝 39.. .. .. ..1 緒論 課題背景在我國(guó)飛速發(fā)展的現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)中，工業(yè)生產(chǎn)力的高低是衡量發(fā)展快慢的重要因素。隨著一系列現(xiàn)代化設(shè)備的推進(jìn)，大大的減輕了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)于以前那些操作困難、操作危險(xiǎn)的工業(yè)操作，都是通過(guò)操作工人遠(yuǎn)程控制自動(dòng)化設(shè)備自動(dòng)完成生產(chǎn)的。在各國(guó)的工業(yè)制造中，機(jī)械手技術(shù)是應(yīng)用最為廣泛的一種技術(shù)[1]。目前在一些生產(chǎn)的機(jī)床和焊接的行業(yè)中，得到大量的應(yīng)用。機(jī)械手技術(shù)是一門(mén)涉及多領(lǐng)域的跨學(xué)科綜合性技術(shù)。機(jī)械手技術(shù)的使用，已經(jīng)是我國(guó)的工業(yè)發(fā)展的重要組成部分。PLC技術(shù)在機(jī)械手中的應(yīng)用，在滿足完成工業(yè)生產(chǎn)操作的同時(shí)，也大大的改善了工人的操作環(huán)境，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展有著重要的意義。目前，在一些對(duì)人力要求較高的工業(yè)中，基本上都有使用機(jī)械手技術(shù)，用來(lái)減輕人力的需求和更好的控制，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的最大化。它能夠完成事先編輯好的操作程序，在各種工業(yè)條件都能有條不紊的作業(yè)。 機(jī)械手的定義與分類機(jī)械手是一種能夠在各種條件下工作的設(shè)備，它的工作主要是模仿人手的操作，并且可以通過(guò)改變控制程序?qū)崿F(xiàn)不同的操作的多功能機(jī)器[3]。因它能代替人們?cè)谝恍l件惡劣的場(chǎng)合，在保證生產(chǎn)質(zhì)量的同時(shí)完成生產(chǎn)工序，大大的提高了工業(yè)生產(chǎn)率，受到了各國(guó)的強(qiáng)烈重視。機(jī)械手大致可分為三類。獨(dú)立機(jī)械手又可稱為通用機(jī)械手，獨(dú)立機(jī)械手顧名思義就是獨(dú)立的不需要人工操作的機(jī)械手，而且它不附屬于主機(jī)，在擁有一般機(jī)械手傳統(tǒng)功能的同時(shí)還擁有記憶智能功能。專業(yè)機(jī)械手是專門(mén)用來(lái)工廠機(jī)床的下料和傳送的機(jī)械手，它一般附屬于自動(dòng)生產(chǎn)的生產(chǎn)線上或生產(chǎn)機(jī)床上，除少數(shù)工序外，它的操作工序都是由主機(jī)驅(qū)動(dòng)且固定地為主機(jī)服務(wù)。 機(jī)械手的應(yīng)用及相關(guān)組成目前，機(jī)械手應(yīng)用已經(jīng)觸達(dá)各個(gè)領(lǐng)域。機(jī)械手主要由：用于執(zhí)行動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和用于驅(qū)動(dòng)各動(dòng)作運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及用于控制機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的控制系統(tǒng)構(gòu)成。手臂是用來(lái)引導(dǎo)機(jī)械手抓取物體的部件，在手爪抓取物體后并承擔(dān)運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù)，將抓取的物體運(yùn)送到該工件需要加工的位置，手臂還應(yīng)具有多個(gè)自由度，能夠自由的旋轉(zhuǎn)，以完成機(jī)械手工作過(guò)程的精準(zhǔn)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是用來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手各部件運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。控制系統(tǒng)時(shí)用來(lái)控制機(jī)械手加工的順序，加工的快慢和在加工過(guò)程中加入適當(dāng)?shù)难訒r(shí)，保證系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的裝置。在控制過(guò)程中，首先需要弄清機(jī)械手所要完成的操作步驟，然后根據(jù)操作步驟設(shè)計(jì)合理的控制程序，用來(lái)控制機(jī)械手的運(yùn)行。本設(shè)計(jì)采用的是小型PLC控制系統(tǒng)。機(jī)械手技術(shù)的性能也在不斷的提高，目前，機(jī)械手發(fā)展的方向主要有以下幾個(gè)方面：熱工業(yè)行業(yè)因其工作溫度高，工作環(huán)境復(fù)雜。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，機(jī)械手在這些熱加工行業(yè)的使用也將逐步的擴(kuò)大?？焖傩院推椒€(wěn)性是衡量機(jī)械手性能的主要指標(biāo)，提高二者的性能必定是機(jī)械手今后發(fā)展的有力方向。為了使機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域拓寬和更好的發(fā)展，組合式機(jī)械手將會(huì)是一種具有發(fā)展前途的機(jī)械手[7]。 對(duì)于一些需要人工判斷的場(chǎng)合如事故、障礙和情況變化的場(chǎng)合，傳統(tǒng)的機(jī)械手已經(jīng)不能夠代替人的工作了。這種機(jī)械手對(duì)于一些精密的操作方面，有著不錯(cuò)發(fā)展前景。3. 控制要求能夠按控制要求實(shí)現(xiàn)手爪抓取物件后，手臂能夠完成上下左右的運(yùn)動(dòng)，手腕能夠在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下按控制做出旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手能夠完成整個(gè)工序周期內(nèi)所有的操作動(dòng)作。它的核心部件是微型處理器，通過(guò)編輯程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)器的控制、計(jì)數(shù)等功能，還可以改變輸入/輸出方式來(lái)控制各環(huán)節(jié)的機(jī)械制造過(guò)程。(2) I/O接口豐富：PLC的接口針對(duì)在不同的使用場(chǎng)合，有不同的接口模塊用來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行通信和控制(3) 模塊化的結(jié)構(gòu)：PLC的各個(gè)功能都是通過(guò)不同的模塊實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)模塊之間相互獨(dú)立，可以人為的根據(jù)對(duì)設(shè)備的需求自由的組合。(5) 安裝、維修簡(jiǎn)易：PLC能在各種環(huán)境下工作，不需要建立獨(dú)立的機(jī)房。PLC每個(gè)模塊都有正常工作和故障報(bào)警指示的裝置，對(duì)用戶了解生產(chǎn)狀況有著極大的幫助。 PLC的選型在選擇PLC的型號(hào)時(shí)，我們除了要考慮PLC的I/O接口點(diǎn)數(shù)、指令條數(shù)等PLC性能外，還需要考慮它的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性以及工作環(huán)境的影響[10]。不同廠家生產(chǎn)的PLC在側(cè)重功能上也不盡相同；因此，我們?cè)谶x擇PLC要根據(jù)設(shè)計(jì)所需的功能，合理地選擇PLC型號(hào)。他們生產(chǎn)PLC不僅活躍在工業(yè)自動(dòng)化控制方面，就連基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面也與涉及。歐姆龍的PLC設(shè)計(jì)趨于小型化。它還具有一些小型PLC不具備的功能，它能夠連接程序的終端，塑造出全新的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。這種PLC具備以往PLC所有的指令，還能夠使用梯形圖編輯程序和對(duì)一些需要有步驟的機(jī)械流程進(jìn)行順序功能設(shè)計(jì)，并且這些程序之間都是可以相互變換的。 2. 確定使用型號(hào)FX1N60MR 在選擇使用PLC控制系統(tǒng)與其他控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該盡量的提高所選器材的性價(jià)比，并且在維修和使用方面都要相對(duì)簡(jiǎn)單；所選擇的PLC要保證能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的控制要求；不宜選用較落后的PLC機(jī)型，盡量選用功能完善的PLC新機(jī)型。本設(shè)計(jì)選用三菱的FX1N為核心部件。 3. FX1N的優(yōu)越性 FX1N的CPU處理速度相對(duì)較高。擁有兩百多條指令，更加完善了指令功能[12]。能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)表格、中斷單速等的定位。 在通信方面上，而且能同時(shí)使用多個(gè)通信口。 三菱FX系列的結(jié)構(gòu)功能 PLC實(shí)質(zhì)是應(yīng)用在工業(yè)上的一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，且結(jié)構(gòu)也計(jì)算機(jī)類似。因?yàn)樗某绦蚪涌谂c微機(jī)的程序接口有差異，使得它的編程語(yǔ)言以及操作方式也與微機(jī)有所差異