【正文】 板、凸輪定位器模板、射頻識(shí)別接口模板等，這在以后還會(huì)有很大發(fā)展。 PLC 中的 CPU 與存儲(chǔ)器配合，完成控制功能。它是一個(gè)數(shù)字采樣控制系統(tǒng)。這包括了文本化編程（ IL、 ST）和圖形編程（ LD、 FBD）兩個(gè)方面，而 SFC 則在兩類編程語(yǔ)言中均可使用。這是以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的 可編程序邏輯控制裝置在高層次上走向開放性的標(biāo)準(zhǔn)化文件，是 PLC 發(fā)展的一大趨勢(shì)。 PLC 的構(gòu)成 從結(jié)構(gòu)上分， PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、 I/O 模塊 、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少的組成單元。 I/O 模塊 PLC 與 電氣回路的接口，是通過(guò)輸入輸出部分（ I/O）完成的。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入 PLC 系統(tǒng)，輸出模塊相反。開關(guān)量是指只有開和關(guān)（或 1 和 0）兩種狀態(tài)的信號(hào)，模擬量是指連續(xù)變化的量。 模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型（ 420mA,020mA）、電壓型（ 010V,05V,1010V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。 按 I/O 點(diǎn)數(shù)確 定模塊規(guī)格及數(shù)量， I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。同時(shí)，有的還為輸入電路提供 24V 的工作電源。 底板或機(jī)架 大多數(shù)模塊式 PLC 使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使 CPU 能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。小編程器 PLC 一般有手持型編程器，目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。 輸入輸出設(shè)備：用于永久性地存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，如 EPROM、 EEPROM 寫入器、條碼閱讀器，輸入模擬 量的電位器，打印機(jī)等。 機(jī)械手由以下結(jié)構(gòu)： 執(zhí)行機(jī)構(gòu) —— 驅(qū)動(dòng) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) —— 控制系統(tǒng) —— 智能系統(tǒng) —— 遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控系統(tǒng)，五部分組成。 液壓操作力最大。本設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)形式 :前后、上下兩個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)，均由液壓伺服系統(tǒng)控制，該控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是可以給操作臂一個(gè)信號(hào)的動(dòng)力反饋系統(tǒng)。在方位、肩部和肘部上的軸直接控制位置，利用主臂控制速度?？刂葡到y(tǒng)的特性是可以使操縱器以一定的速度和精確性進(jìn)行工作。在設(shè)計(jì)上考慮維修的簡(jiǎn)單性。 工業(yè)機(jī)械手傳輸在末端工具上的力或負(fù)載的感覺到操作者的手中 (動(dòng)力反饋 )“動(dòng)力反饋”的意思是在機(jī)械手臂末端上的力有一小部分反饋到操作柄。對(duì)于動(dòng)力反饋，操作者有機(jī)會(huì)感覺在方位、肩部和肘部的軸的負(fù)載改變的不同情況 (慣性和加速度 )。、 基于 PLC 的機(jī)械手控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 共 30 頁(yè) 動(dòng)力臂的機(jī)械構(gòu)造 動(dòng)力臂由上臂和一個(gè)較底臂 (下臂 )連接組成，它建立一個(gè)圍繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的支撐上。上臂的運(yùn)動(dòng)是通過(guò)液壓缸直接控制，下臂的運(yùn)動(dòng)是由液壓缸通過(guò)一個(gè)可以圍繞肩軸旋轉(zhuǎn)并且通過(guò)一個(gè)傳送橫梁來(lái)控制。通過(guò)橫梁和和肘部零件的連接保持最終配置部件的位置恒定不 便。 控制和伺服系統(tǒng) 操縱臂包含通過(guò)三個(gè)控制電路操控動(dòng)力臂所有元件。 位置控制系統(tǒng) 操作臂上的電位計(jì)隨該臂的移動(dòng)給出一個(gè)控制電壓，同時(shí)動(dòng)力臂的移動(dòng)帶動(dòng)反饋電位計(jì)產(chǎn)生一個(gè)極性相反與位移成比例的反饋電壓，兩者同時(shí)輸入電子控制器進(jìn)行比較產(chǎn)生偏差電壓，經(jīng)過(guò)電子控制器的轉(zhuǎn)換，輸出一相應(yīng)的電流信號(hào)給電液伺服閥，從而操控動(dòng)力臂移動(dòng)到操控所要求的位置，若偏差信號(hào)為“ 0”，于是動(dòng)力臂將停止在這個(gè)位置。它使操作者必須使用兩公斤的力才能將工具額定的負(fù)載舉起，可以讓操作者有機(jī)會(huì)感覺在方位、肩部和肘部的軸的負(fù)載改變的不同情況（慣性和加速度），通過(guò)操作力的改變，操作者可以正確的確定使用的力和搬運(yùn)的路徑，目的是為了獲得一個(gè)快速和最佳的 工作周期。他是一個(gè)水平 /垂直位移的機(jī)械設(shè)備，用來(lái)將工作由左工作臺(tái)搬到右工作臺(tái)。其中，上升 /下降和左移 /右移分別由雙線圈兩位電磁閥控制。只有當(dāng)上升電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手才上基于 PLC 的機(jī)械手控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 共 30 頁(yè) 升；當(dāng)上升電磁閥端電時(shí)，機(jī) 械手上升停止。機(jī)械的放松 /加緊由一個(gè)單線圈兩位置電磁閥（稱為加緊電磁閥）控制。 當(dāng)機(jī)械手處于原點(diǎn)時(shí)（即左限位開關(guān)和上限位開關(guān)合上），啟動(dòng)以后，機(jī)械手移向 A 點(diǎn)，加緊工件，然后回到原位，移向 B 點(diǎn)，放下工件，再回到原位完成一次動(dòng)作。也就是說(shuō)，若上一次搬運(yùn)到右工作臺(tái)上的工件尚未搬走時(shí)，機(jī)械手應(yīng)自動(dòng)停止下降。從原點(diǎn)開始，按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降。夾緊后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升。右移到位時(shí)，碰到右限位開關(guān)，右移電磁閥斷電，右移停止。下降到底時(shí)，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，下降停止；同時(shí)夾緊電磁閥斷電，機(jī)械手放松。上升到頂時(shí)，碰到上限位開關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時(shí)接通左移電磁閥，機(jī)械手左移。至此，機(jī)械手經(jīng)過(guò)八步動(dòng)作完成一個(gè)周期。自動(dòng)操作方式又分為單步、單周期和連續(xù)操作方式。例如，當(dāng)選擇上 /下運(yùn)動(dòng)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械上升；按下停止按鈕，機(jī)械手下降。當(dāng)選擇夾緊 /放松運(yùn)動(dòng)時(shí)，按下起動(dòng)按鈕，機(jī)械手夾緊；按下停止按鈕，機(jī)械手放松。在工作中若按一下停止按鈕，則機(jī)械手停止重 新起動(dòng)時(shí)，需要手動(dòng)操作方式將機(jī)械手移回原點(diǎn)，然后按一下起動(dòng)按鈕，機(jī)械手又重新開始單周期操作。 基于 PLC 的機(jī)械手控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 共 30 頁(yè) 在工作中若按一下停止按鈕，則機(jī)械手動(dòng)作停止。 在工作中若按一下復(fù)位按鈕，則機(jī)械手將繼續(xù)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后，回到原點(diǎn)自動(dòng)停止。 本設(shè)計(jì)中應(yīng)包括： 操作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)：該開關(guān)應(yīng)有手動(dòng)、單步、單周期、連續(xù)等四個(gè)位置可供選擇。 起動(dòng)、停止及復(fù)位按鈕。 位置檢測(cè)元件：機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)是按行進(jìn)程原則進(jìn)行控制的。 無(wú)工件檢測(cè)元件：右工作臺(tái)上無(wú)工件用光電開關(guān)來(lái)檢測(cè)。 2. 輸出設(shè)備 — 由 PLC 的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行元件。 基于 PLC 的機(jī)械手控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 共 30 頁(yè) 圖 33 操作屏布置 為了對(duì)機(jī)械手處于原點(diǎn)進(jìn)行指示，還可以配置一個(gè)原點(diǎn)的指示燈。 根據(jù)所確定的用戶輸入設(shè)備及輸出設(shè)備，可畫出 PLC 的 I/O 連接圖，如圖 14所示。 基于 PLC 的機(jī)械手控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 共 30 頁(yè) 基于 PLC 的機(jī)械手控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 共 30 頁(yè) 圖 34 I/O 連接圖 PLC 的選擇 該機(jī)械手的控制為純開關(guān)量控制，且所要的 I/O 點(diǎn)數(shù)不多，因此選擇一般小型抵擋機(jī)即可。 由于所要的 I/O 點(diǎn)數(shù)為 15/6 點(diǎn)，考慮到機(jī)械手操作的工藝固定， PLC 的 I/O 點(diǎn)基本上可不留裕量。 2） GEI/J（ SR10）其主機(jī) I/O 點(diǎn)數(shù)為 15/9。 3） F140M 其主機(jī) I/O 點(diǎn)數(shù)為 24/16 點(diǎn)。 故選擇 F140M 機(jī)型。如圖 14 所示的編號(hào)。 基于 PLC 的機(jī)械手控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 共 30 頁(yè) 圖 35 總結(jié)構(gòu)程序框圖 在該結(jié)構(gòu)框圖中，當(dāng)操作方式選擇開關(guān)置于“手動(dòng)”時(shí)，輸入點(diǎn) X407 接通，其輸入繼電器常閉接點(diǎn)斷開，執(zhí)行手動(dòng)操作程序。 在執(zhí)行自動(dòng)操作時(shí)，如選擇開關(guān)置于“連續(xù)”時(shí)，起動(dòng)后輔助繼電器 M200 接通，程序自動(dòng)循環(huán)。如果操作選擇開關(guān)置于“單周期”或運(yùn)行過(guò)程中按下復(fù)位按鈕時(shí)，則輔助繼電器 N200 復(fù)位，程序執(zhí)行完一個(gè)周期（即機(jī)械手回到原點(diǎn)）時(shí)自動(dòng)停止。 下面是各程序的設(shè)計(jì)。手動(dòng)操作控制很簡(jiǎn)單，可以很方便地按一般繼電器控制線路來(lái)設(shè)計(jì)，其梯形圖如圖 36 所示。 另外，由于左 /右，上 /下運(yùn)動(dòng)采用雙線圈兩位電磁閥控制，兩個(gè)線圈不能同時(shí)通電，因此在左 /右，上 /下移動(dòng)的電路中了互鎖環(huán)節(jié)。 當(dāng)運(yùn)動(dòng)選擇開關(guān)置于“ 夾 /松”時(shí)，按起動(dòng)按鈕時(shí)夾緊，按停止按鈕時(shí)放松。 基于 PLC 的機(jī)械手控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 共 30 頁(yè)