【正文】 LC功能的基礎(chǔ)上，一些新的功能如網(wǎng)絡(luò)通訊功能得以添加，使PLC的功能更加完善。PLC可靠性高，控制系統(tǒng)穩(wěn)定，同時(shí)在半世紀(jì)的發(fā)展和總結(jié)中，已經(jīng)形成了完善的功能，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。PLC眾多的功能模塊，極大的豐富了PLC的控制領(lǐng)域，能夠滿足在不同情況下的控制要求。圖11 PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu) 中央處理器CPU 中央處理器是對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的最重要部件，其作用就相當(dāng)于人體的大腦，在PLC系統(tǒng)中處于中樞地位[1]。CPU能夠?qū)ψ陨硇畔⑦M(jìn)行檢測，識別錯(cuò)誤信息并警告提醒，黨PLC在運(yùn)行的時(shí)候，能夠控制系統(tǒng)進(jìn)行掃描，完成相應(yīng)的計(jì)算和邏輯運(yùn)算，以循環(huán)掃描的方式控制輸出。在每一個(gè)固定的掃毛周期內(nèi)，CPU都重復(fù)進(jìn)行著相同的動(dòng)作。PLC存儲器中存儲程序、邏輯變量等。系統(tǒng)程序和用戶程序在在存儲器中有獨(dú)立的位置劃分。與三極管的導(dǎo)通方式類似，PLC的輸入輸出有源形和漏形之分[2]。圖22 PLC漏形輸入和源形輸入接線漏形輸入時(shí)，PLC公共端接24V，電流由外部流入輸入端子；源形輸入時(shí)，PLC公共端接0V，電流由端子流出。繼電器輸出相較于晶體管輸出，其輸出端的承受電流更大，但是其開關(guān)量的開關(guān)頻率沒有晶體管輸出方式的高，因此在一些開關(guān)頻率較高、控制流程較快的場合，晶體管輸出方式更加實(shí)用。輸出單元也有源形輸出和漏形輸出的區(qū)別，圖23就是兩種不同的輸出方式。源形輸出時(shí)候，電流流出端子，公共端接0V。PLC運(yùn)行需要給其供電，其開關(guān)量的閉合、斷開控制是由直流電源的高低電平來實(shí)現(xiàn)的，所以PLC運(yùn)行時(shí)候需要給其供應(yīng)直流穩(wěn)壓電源。PLC有自己的內(nèi)部電源，其穩(wěn)定性很好但是輸出功率較小，直流電源一般采用直流24V電壓，保證PLC的正常運(yùn)行。在PLC的選型時(shí)候，可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。以三菱FX系列PLC為例，輸入輸出點(diǎn)有10點(diǎn)、14點(diǎn)、20點(diǎn)、30點(diǎn)、32點(diǎn)、64點(diǎn)等等，在進(jìn)行PLC選型時(shí)候，首先就是要確定控制系統(tǒng)中輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)，然后來以確定基本的選型方向。第二，選取合適的電源類型。DC電源一般為24V，AC有100230V。第三，明白輸出信號類型。繼電器輸出的方式其輸出頻率較大，在實(shí)際的應(yīng)用中很常見，一般的常見系統(tǒng)中，這種說出方式能夠適應(yīng)輸出信號的給定；晶閘管輸出的方式相較與繼電器輸出，其使用于要求信號變化頻率很快的信號輸出，但是其輸出功率較小，承載電流較小[3]。2 機(jī)械手概況 機(jī)械手的起源與發(fā)展機(jī)械手顧名思義就是使機(jī)械設(shè)備擁有手一樣的作用，靈活的完成各項(xiàng)動(dòng)作，對不同位置、不同環(huán)境下的物體有目的的進(jìn)行操作。隨著工業(yè)發(fā)展，機(jī)械手的形態(tài)和功能也發(fā)生了巨大的變化，特別是上世紀(jì)八九十年代，機(jī)械手迎來了一個(gè)蓬勃發(fā)展時(shí)期。21世紀(jì)是信息化世紀(jì)，自動(dòng)化成為了工業(yè)的主流，信息技術(shù)的發(fā)展使得機(jī)械手的工作內(nèi)容變得更加復(fù)雜。近年來，新興的機(jī)器視覺技術(shù)又讓自動(dòng)化領(lǐng)域迎來了一個(gè)新的發(fā)展變更，由傳統(tǒng)的傳感器識別到如今的機(jī)器視覺識別，賦予了機(jī)械手更大的操作識別空間，以ABB公司生產(chǎn)的機(jī)械手作為代表，世界范圍內(nèi)的機(jī)械手行業(yè)競爭也演變?yōu)閿?shù)字控制行業(yè)的競爭。無論機(jī)械手動(dòng)作的動(dòng)力來自于哪一種，其都是通過外部設(shè)備力量的施加，推動(dòng)機(jī)械部分定向的移動(dòng)，從而完成基本動(dòng)作。如機(jī)械手完成下降動(dòng)作時(shí)候，其下降的推進(jìn)氣缸只能給機(jī)械手向下的推力，當(dāng)?shù)竭_(dá)指定的位置時(shí)候，氣缸的電磁傳感器就會(huì)得到信號，傳感器的電信號會(huì)輸入到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)經(jīng)過識別、傳導(dǎo)、變換，就會(huì)輸出一個(gè)電信號給氣缸電磁閥，電磁閥得到電信號就會(huì)關(guān)斷氣流，氣缸得不到氣流就會(huì)停止動(dòng)作，于是機(jī)械手的下降動(dòng)作就完成了[5]。3機(jī)械手控制系統(tǒng) 基于PLC的機(jī)械手控制系統(tǒng)的研究意義機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化過程都是由機(jī)械部分和控制部分共同構(gòu)成的，而本次的課題是基于PLC的機(jī)械手控制系統(tǒng)，就是通過PLC程序的控制，來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手預(yù)期希望達(dá)到的效果[6]。而基于PLC的機(jī)械手控制系統(tǒng)的研究，首先能夠加強(qiáng)機(jī)械自動(dòng)化的意識。其次，基于PLC的機(jī)械手控制系統(tǒng)的研究，能夠?qū)LC這主流的控制系統(tǒng)有更加深刻的認(rèn)知。進(jìn)行機(jī)械手控制系統(tǒng)的研究，能夠在接受他人設(shè)計(jì)思想的同時(shí)，舉一反三的應(yīng)用，使設(shè)計(jì)的內(nèi)容更加豐富。在進(jìn)行控制系統(tǒng)研究的過程中，能夠在試驗(yàn)中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，使系統(tǒng)得到進(jìn)一步完善?；赑LC的機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，有許多自身具備的有點(diǎn)。一般的應(yīng)用較多的中小型PLC，I\O口一般在20512點(diǎn)之間，眾多的接觸觸電能夠?qū)崿F(xiàn)輸入信號的接收和輸出信號的給定，傳統(tǒng)的信號反饋通過開關(guān)控制，不僅系統(tǒng)復(fù)雜，而且電器元件眾多，所占空間很大，系統(tǒng)成本很高。 操作性較強(qiáng)基于PLC的控制系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)相同的控制動(dòng)作的過程中，從硬件的選擇和軟件程序的編寫，都有很強(qiáng)的變化因素。機(jī)械手作為機(jī)械設(shè)備，如果希望其擁有人一樣的動(dòng)作，就需要設(shè)計(jì)者在其執(zhí)行動(dòng)作之前，大腦中已經(jīng)有一個(gè)完整的動(dòng)作流程?；赑LC的機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠多角度的進(jìn)行控制系統(tǒng)的研究，有極強(qiáng)的操作性。PLC是信息技術(shù)與控制技術(shù)的結(jié)合，通過編程軟件進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)對電路的控制，從而將信號給到制定的機(jī)械系統(tǒng)，從而使機(jī)械設(shè)備自主的完成相應(yīng)的動(dòng)作。系統(tǒng)設(shè)計(jì)后進(jìn)行調(diào)試，不再僅僅只是硬件設(shè)施的調(diào)試，軟件控制程序成為了重點(diǎn)，通過數(shù)據(jù)通訊，可以實(shí)現(xiàn)原有的控制要求，這是信息化時(shí)代的必然趨勢，也是順應(yīng)了社會(huì)對于數(shù)字化通訊的要求[8]。搬運(yùn)、打磨、焊接、剖光等功能性機(jī)械手較為常見。電動(dòng)器具流水線中，自動(dòng)化程度較高，設(shè)備實(shí)現(xiàn)的功能也較為復(fù)雜。電動(dòng)馬達(dá)繞線后在其轉(zhuǎn)軸兩端需要壓上質(zhì)地較硬的紡脫落夾片，在流水線中，一般繞線后馬達(dá)的轉(zhuǎn)移和沖壓夾片是在兩個(gè)工位上完成的，其不僅操作過程復(fù)雜、效率低下，而且在有限的工廠環(huán)境下所占空間大，這是一種極大的浪費(fèi)。高溫和充滿油污的馬達(dá)轉(zhuǎn)子在左傳動(dòng)裝置上，當(dāng)其運(yùn)動(dòng)到指定的位置，處于原位的機(jī)械手得到信號，這時(shí)候水平位置氣缸運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)機(jī)械手水精確的水平移動(dòng)到左工位產(chǎn)品的上方，通過上下伸縮氣缸和夾緊氣缸的動(dòng)作，將產(chǎn)品夾起來，之后水平位置氣缸反向動(dòng)作至初始位置。本次課題就是以自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備為載體，具體的實(shí)施設(shè)備功能的整合，使多重動(dòng)作在一臺設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。同時(shí)系統(tǒng)增加了觸摸屏，人機(jī)界面的設(shè)計(jì)能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)控系統(tǒng)動(dòng)作的流程，同時(shí)在設(shè)備維護(hù)過程中，通過人機(jī)界面操作能夠分步的控制系統(tǒng)，從而更加安全。 機(jī)械手的動(dòng)力系統(tǒng)主要是氣缸，氣缸在伸縮過程中，用傳感器進(jìn)行識別是否到達(dá)指定的位置。傳感器固定在氣缸外端，當(dāng)氣缸動(dòng)作時(shí)候，活塞到達(dá)傳感器固定的位置，磁環(huán)就會(huì)使得傳感器得到信號。當(dāng)在檢測左工位有無產(chǎn)品時(shí)候，選用光電傳感器。通俗來講，光電傳感器就是一個(gè)外部的常閉出點(diǎn)。接近傳感器在產(chǎn)品接觸到觸頭一定距離時(shí)候能感受到信號，其相當(dāng)一個(gè)常開觸點(diǎn)。由于機(jī)械手動(dòng)作中有沖壓過程，為了防止人員操作