【正文】 引言 可編程控制器 (Programmable Logic Controller)，簡稱 PLC。由于它具有功能強、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優(yōu)點，國外已廣泛應用于自動化控制的各個領域，并已成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的支柱產(chǎn)品。與繼電 — 接觸器系統(tǒng)相比系統(tǒng)更加可靠；占位空間比繼電 — 接觸器控制系統(tǒng)小；價格上能與繼電 — 接觸器控制系統(tǒng)競爭；易于在現(xiàn)場變更程序； 便于使用、維護、維修；能直接推動電磁閥、接觸器與于之相當?shù)膱?zhí)行機構(gòu)；能向中央執(zhí)行機構(gòu)；能向中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)等。根據(jù)該機械手的工作特點，采用步進順序控制方式，使程序簡化，便于調(diào)試。 本課題設計的背景 隨著科學技術(shù)的日新月異，自動化程度要求越來越高，市場競爭激烈、人工成本上漲，以往人工操作的搬運和固定式輸送帶為主的傳統(tǒng)物件搬運方式，不但占用空間也不容易更變生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)，加上需要人力監(jiān)督操作，更增加生產(chǎn)成本，原有的生產(chǎn)裝料裝置遠遠不能滿足當前高度自動化的需要。 1969 年美國數(shù)字設備公司（ DEC）研制書世界第一臺可編程控制器，并成功地應用在美國（ GM）的生產(chǎn)線上。 70 年代后期，隨著微電子技術(shù)和計算機的迅猛發(fā)展，使 PLC 從開關(guān)量的邏輯控制擴展到數(shù)字控制及生產(chǎn)過程控制域，真正成為一種電子計算機工業(yè)控制裝置，故稱為可編程控制器，簡稱 PC（ programmable controller） .但由于 PC 容易與個人計算機（ programmable puter）相混淆，故人們?nèi)粤晳T地用 PLC 作為可編程器的縮寫。 PLC 是繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，所以它在數(shù)學處理、順序控制方面具有一定優(yōu)勢。 PLC 是集自動控制技術(shù)，計算機技術(shù)和通訊技術(shù)于一體的一種新型工業(yè)控制裝置，已躍居工業(yè)自動化三大支柱（ PLC、 ROBOT、 CAD/CAM）的首位。它在集成電路、計算機技術(shù)的基礎上發(fā)展起來的的一中新型工業(yè)控制設備。具有功能強、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應用于自動化控制的各個領域，并已成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的支柱產(chǎn)品。 因此，進行機械手的 PLC 控制系統(tǒng)的設計，可以推動機械手行業(yè)的發(fā)展，擴大 PLC 在自動控制領域的應用，具有一定的經(jīng)濟和理論研究的價值。 1 機械手類型的選擇。 2 機械手硬件系統(tǒng)的設計。由于本課題的具體需求在硬件系統(tǒng)的設計過程中主要考慮了機械手的經(jīng)濟實用、穩(wěn)定的需要。在本設計中選用了目前運用最多的 PLC 編程語言梯形圖，梯形圖的編程能直觀明了的設計出機械手控制的要求，梯形圖的編寫運用 SWOPCFXGP/WINC 編程軟件，此軟件支持全部的三菱 FX 系列的 PLC，并且具 有強大的診斷功能，能更快的查找出故障的原因，從而大大縮短了維修時間。機械手最早應用在汽車制造工業(yè)，常用于焊接、噴漆、上下料和搬運。代替人完成繁重、單調(diào)重復勞動，提高勞動生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。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。其邏輯控制也由 PLC 代替原來的繼電器控制。但是，進入九十年代，隨著科學技術(shù)的發(fā)展和計算機技術(shù)的廣泛應用，人們對機械手的安全性、可靠性、準確性的要求越來越高，繼電器弱點就越來越明顯。機械手 控制要求接入設備使用簡便 ， 對應于系統(tǒng)組態(tài)的編程簡單 ， 具有人性化的人機界面 ， 配備應用程序庫 ， 加快編程和調(diào)試速度。因此 PLC 在機械手控制系統(tǒng)中的應用非常廣泛，非常有實際價值?！? 機械手可分為專用機械手和通用機械手兩大類。如自動生產(chǎn)線上的上料機械手，自動換刀機械手，裝配焊接機械手等裝置。它適用于可變換生產(chǎn)品種的中小批量自動化生產(chǎn)。 采用 PLC 控制機械手的優(yōu)點 控制方式上看：電器控制硬接線，邏輯一旦確定，要改變邏輯或增加功能很是困 難；而 plc 軟接線，只需改變控制程序就可輕易改變邏輯或增加功能。 控制速度上看：電器控制速度慢，觸點易抖動；而 plc 通過半導體來控制，速度很快，無觸點，顧而無抖動一說。 系統(tǒng)設計的基本步驟 機械手系統(tǒng)設計與調(diào)試的主要步驟，如下圖 2－ 1 所示： 在機械手控制系統(tǒng)的 設計過程中主要要考慮以下幾點： 。根據(jù)機械手控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設備。 I/O 點數(shù)選擇合適的 PLC 類型。 ，根據(jù)工作要求設計出周密完整的梯形圖程序，這是整個機械手系統(tǒng)設計的核心工作。 ，在 PLC 軟硬件設計和現(xiàn)場施工完成后，就可以進行整個系統(tǒng)的聯(lián)機調(diào)試，調(diào)試種發(fā)現(xiàn)的問題要逐一排除，直至調(diào)試成功。由 A,B兩個液壓缸完成工件的夾緊和提升的動作。由小車實現(xiàn)機械手的移動。當小車前進時以慢 —— 快 —— 慢的形式行進，返回時以慢 —— 快 —— 慢的形式后退。當工件夾緊到位時，行程開關(guān) SQ5動作， B缸的活塞桿收進，把工件提升 。當小車碰壓行程開關(guān) SQ7時，轉(zhuǎn)為快速行走 。行至右邊終點碰壓強 行程開關(guān) SQ9，小車停止前進 。然后，機械手上升，小車以慢 —— 快 —— 慢的運動形式沿原路返回，恢復 到圖中所示的原點位置。 PLC 是用于工業(yè)現(xiàn)場的電控制器。它通過運行存儲在其內(nèi)存中的程序，把經(jīng)輸入電路的物理過程得到的輸入信息，變 換為所要求的輸出信息，進而再通過輸出電路的物理過程去實現(xiàn)對負載的控制。普通計算機進行入出信息變換時，大多只考慮信息本身，信息入出的物理過程一般不考慮的。特別要考慮怎么適應于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，便于維修及抗干擾等問題 ,入出信息變換及可靠的物理實現(xiàn)，可以說是 PLC 實現(xiàn)控制的兩個基本要點。其功能要比繼電控制裝置多的多、強的多。 可以說，凡普通小型計算機能實現(xiàn)的功能， PLC 幾乎也都可以做到。集豐富功能于一身，是別的電控器所沒有的，更是傳統(tǒng)的繼電控制電路所無法比擬的。 PLC 的選型 在 PLC 系統(tǒng)設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程設計選型。因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操 作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC 的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的 PLC 和設計相應的控制系統(tǒng) 。 余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。 根據(jù)估算的方法故本課題的 I/O 點數(shù)為輸入 31 點，輸出 33 點。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。 存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式