【正文】 機(jī)械手精確的達(dá)到各個(gè)位置，準(zhǔn)確無誤的放取貨物；同時(shí)保證運(yùn)行時(shí)不會(huì)因?yàn)檫\(yùn)行過限而造成機(jī)械上的損壞。圖41 機(jī)械手限位開關(guān)示意圖也就是說，在每次下降時(shí)都要用檢測(cè)元件檢測(cè)工作臺(tái)上是否有物品，是否符合下降要求，若不符合，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。在此系統(tǒng)中，機(jī)械手主要是通過手臂的移動(dòng)動(dòng)作和手指的抓取動(dòng)作來完成貨物出、入倉(cāng)庫的搬運(yùn)任務(wù)。機(jī)械手的動(dòng)作過程如圖42所示，設(shè)計(jì)系統(tǒng)原點(diǎn)位置為入貨輥道口位置，機(jī)械手的原始動(dòng)作狀態(tài)是：上升至上限位開關(guān)處、縮短至縮短限位開關(guān)處、旋轉(zhuǎn)至原點(diǎn)位置，且機(jī)械手手指處于松開狀態(tài)。伸長(zhǎng)至碰到伸長(zhǎng)限位開關(guān)，伸長(zhǎng)電磁閥斷電，伸長(zhǎng)停止；此時(shí)用光電開關(guān)檢測(cè)入貨輥道口工作臺(tái)上有無物品，若有物品，光電開關(guān)不接通，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降（若無物品，光電開關(guān)接通，系統(tǒng)報(bào)警）。同時(shí)接通夾緊電磁閥，機(jī)械手抓取物品，抓緊后，上升電磁閥接通，機(jī)械手上升。此時(shí)需要判斷和識(shí)別將貨物送至哪一個(gè)堆垛機(jī)庫臺(tái)，根據(jù)控制開關(guān)來判斷，若需送至1號(hào)庫臺(tái)，則接通左轉(zhuǎn)電磁閥，機(jī)械手左轉(zhuǎn)。此時(shí)又需對(duì)庫臺(tái)檢測(cè)是否有貨物存在，若此時(shí)庫臺(tái)上無物品，則光電開關(guān)接通，并接通下降電磁閥，機(jī)械手下降（若庫臺(tái)上有物品，則系統(tǒng)報(bào)警）。同時(shí)夾緊電磁閥斷開，機(jī)械手松開。上升到頂后，碰到上限位開關(guān)，上升停止；同時(shí)接通右轉(zhuǎn)電磁閥，機(jī)械手右轉(zhuǎn)。至此，機(jī)械手經(jīng)過10個(gè)動(dòng)作完成了一個(gè)工作周期。圖43機(jī)械手動(dòng)作時(shí)序圖按照立體倉(cāng)庫系統(tǒng)機(jī)械手的控制要求，設(shè)計(jì)本機(jī)械手控制系統(tǒng)的控制方式為三種，即為原點(diǎn)復(fù)位操作方式、復(fù)位手動(dòng)操作方式和自動(dòng)操作方式。這樣控制系統(tǒng)共設(shè)計(jì)四種控制方式，并可以根據(jù)實(shí)際情況，由操作人員選擇合適的控制方式。因?yàn)橄到y(tǒng)可能發(fā)生緊急情況，機(jī)械手可以在任何位置停止動(dòng)作，情況恢復(fù)后，必須進(jìn)行原點(diǎn)復(fù)位操作，所以設(shè)計(jì)原點(diǎn)復(fù)位操作控制很有必要。當(dāng)選擇左轉(zhuǎn)與右轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手右轉(zhuǎn)；按下停止按鈕，機(jī)械手左轉(zhuǎn)。當(dāng)選擇上升與下降動(dòng)作時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手下降；按下停止按鈕，機(jī)械手上升。單周期操作控制方式：機(jī)械手經(jīng)復(fù)位后，從原點(diǎn)開始，按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手自動(dòng)按照設(shè)計(jì)動(dòng)作過程完成一個(gè)周期后停止在原點(diǎn)。在工作中若按一下停止按鈕，則機(jī)械手將繼續(xù)按過程完成一個(gè)周期的多動(dòng)后，回到原點(diǎn)位置自動(dòng)停止。在該控制面板中設(shè)計(jì)有4個(gè)操作按鈕，分別是電源啟動(dòng)、急停按鈕和動(dòng)作啟動(dòng)、停止按鈕。而電源啟動(dòng)、急停按鈕控制PLC外部負(fù)載的電源接通或斷開，與PLC控制程序無關(guān)。運(yùn)行時(shí)按下“電源啟動(dòng)”按鈕，是KM線圈得電并自鎖，KM的主觸點(diǎn)接通，給外部負(fù)載提供交流電源，出現(xiàn)緊急情況時(shí)，用“急停”按鈕來切斷負(fù)載電源，達(dá)到避免事故發(fā)生的目的。、2號(hào)庫臺(tái)。而加載選擇開關(guān)只能在選擇單操作方式（即手動(dòng)操作）時(shí)才起作用，但操作時(shí)，按加載選擇開關(guān)的位置，用動(dòng)作啟動(dòng)、停止按鈕控制動(dòng)作?？删幊炭刂破鞯姆N類很多，德國(guó)西門子（SIMATIC）公司生產(chǎn)的S7200是近年來該公司推出的高性能小型可編程控制器，有靈活多變的系統(tǒng)配置，還有許多特殊功能模塊可以選用，各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展，功能強(qiáng)大，使用方便。該型號(hào)PLC集成的數(shù)字量輸入/輸出為14入10出，共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)。用戶存儲(chǔ)器容量8K字節(jié)。有模擬量輸入/輸出模塊、高速計(jì)數(shù)器模塊、位置控制模塊、數(shù)據(jù)輸入/輸出模塊、通信模塊等，可以實(shí)現(xiàn)模擬量控制、位置控制和聯(lián)網(wǎng)功能?？刂葡到y(tǒng)輸出設(shè)備是由PLC輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行元件，在機(jī)械手的控制系統(tǒng)中的輸出設(shè)備是各氣壓回路的電磁閥，原點(diǎn)指示燈，報(bào)警指示燈。而德國(guó)西門子公司S7200系列中的CPU224型號(hào)只集成14個(gè)輸入量、10個(gè)輸出量，所以應(yīng)增加數(shù)字量輸入?？刂葡到y(tǒng)具體I/O分配表如表4表42所示。圖45 PLC外部接線圖第5章 機(jī)械手控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)德國(guó)西門子公司上產(chǎn)的S7200系列的PLC是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。因此S7200系列具有極高的性能/價(jià)格比。S7200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。為了在程序中安排機(jī)械手控制系統(tǒng)的原點(diǎn)復(fù)位操作、單操作、自動(dòng)操作等功能程序，先對(duì)系統(tǒng)整體程序結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，如圖51所示。則跳過復(fù)位程序，執(zhí)行下面程序。若選擇單操作控制方式，接著執(zhí)行單操作程序。同樣，單操作程序也是另行單獨(dú)設(shè)計(jì)。若兩者都斷開，則跳過自動(dòng)操作程序。單周期控制方式和連續(xù)控制方式都用同樣的輸出繼電器。圖 51 系統(tǒng)整體程序結(jié)構(gòu)圖 當(dāng)控制系統(tǒng)要執(zhí)行自動(dòng)操作控制，而此時(shí)機(jī)械手又不在原點(diǎn)位置時(shí)，就需要對(duì)機(jī)械手進(jìn)行原點(diǎn)復(fù)位控制，省去用手動(dòng)操作復(fù)位，可以減輕人力和勞力。 需要注意的是，在執(zhí)行松開動(dòng)作之前，要對(duì)機(jī)械手指上是否夾的有物件進(jìn)行檢測(cè)，若沒有物件，則執(zhí)行松開動(dòng)作；若有物件則不執(zhí)行松開動(dòng)作，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。在設(shè)計(jì)單操作程序時(shí)，為了避免發(fā)生誤動(dòng)作而產(chǎn)生不安全事故，需要插入一些聯(lián)鎖電路。且這兩個(gè)動(dòng)作只能當(dāng)機(jī)械手處于上限位置時(shí)才能執(zhí)行，即為安全起見，設(shè)上限安全聯(lián)鎖保護(hù)。在加載開關(guān)撥到“抓緊/放開”時(shí)，設(shè)立下限安全聯(lián)鎖保護(hù)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手抓緊；按下停止按鈕，機(jī)械手放開。根據(jù)要求和需要，設(shè)計(jì)單操作程序，見附錄三。由于單周期操作控制和連續(xù)控制都將采用自動(dòng)操作程序，若此時(shí)為單周期操作狀態(tài)，機(jī)械手將停在原點(diǎn)；若此時(shí)為連續(xù)工作狀態(tài)，重復(fù)執(zhí)行自動(dòng)程序。若出現(xiàn)緊急情況按下急停按鈕，或者PLC掉電，則機(jī)械手會(huì)立即停止動(dòng)作。綜合考慮后，設(shè)計(jì)自動(dòng)操作程序，見附錄四。這部分是在實(shí)驗(yàn)室完成了，整個(gè)過程是利用STEP 7200軟件按一下順序和方法完成調(diào)試。結(jié)果：在過程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤3個(gè)，并及時(shí)改正錯(cuò)誤，并編譯成功。單擊“確定”即可下裝。結(jié)果：在此過程中，除此下載失敗，原因是PLC的型號(hào)和CPU的版本與實(shí)際不符。經(jīng)過認(rèn)真的排查，原因是程序錯(cuò)誤，是對(duì)子程序條件換回指令（CRET）使用錯(cuò)誤，再次改正后下載成功。用狀態(tài)表來讀、寫、強(qiáng)制和監(jiān)視PLC的內(nèi)部編程元件。在梯形圖中有顯示出各個(gè)編程元件的狀態(tài)，如果位操作數(shù)為1（ON），觸點(diǎn)、線圈將出現(xiàn)彩色塊，并允許以最快的通信速度顯示、更新觸點(diǎn)和線圈的狀態(tài)。 結(jié)果：調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)5處錯(cuò)誤，其中有2處是動(dòng)作過程錯(cuò)誤，沒有按照設(shè)計(jì)的過程運(yùn)行，這由書寫程序時(shí)大意造成；有1處錯(cuò)誤是對(duì)順空繼電器指令理解不夠深刻；還有2處是屬于硬件接線錯(cuò)誤。4總裝與統(tǒng)調(diào)嚴(yán)格說，總裝統(tǒng)調(diào)是可編程控制器設(shè)計(jì)構(gòu)成控制系統(tǒng)的最后一個(gè)設(shè)計(jì)步驟。也就是在進(jìn)行完總體設(shè)計(jì)以及具體的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，除了要分別對(duì)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試外，還必須對(duì)軟、硬件系統(tǒng)進(jìn)行合調(diào)試和試運(yùn)行，反復(fù)進(jìn)行修改調(diào)整，直到整個(gè)控制系統(tǒng)全部投入正常工作為止。第6章 總結(jié)通過為期兩個(gè)多月的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)，現(xiàn)在畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)入收尾階段，本論文以立體倉(cāng)庫為載體，對(duì)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)的一些普遍問題作了分析和研究，并設(shè)計(jì)立體倉(cāng)庫機(jī)械手模型。機(jī)械手控制系統(tǒng)采用PCL控制，系統(tǒng)硬件具有可靠性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)。且程序可以靈活改變，可以根據(jù)機(jī)械手的動(dòng)作順序修改程序，使機(jī)械手的通用性更強(qiáng)。通過設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)和掌握了立體倉(cāng)庫和機(jī)械手方面的基本知識(shí)，了解了自動(dòng)化技術(shù)在現(xiàn)在各行各業(yè)中的運(yùn)用和發(fā)展?fàn)顩r，知道了其發(fā)展趨勢(shì)和發(fā)展前景，鞏固了可編程控制器等自動(dòng)化專業(yè)課程的相關(guān)知識(shí)。雖然，還有很多尚未解決的問題有待于繼續(xù)研究，但相信對(duì)利用PLC控制機(jī)械手的研究是非常有新意、有意義的，它有著廣泛的應(yīng)用前景。在設(shè)計(jì)過程中，老師時(shí)時(shí)給我熱情的鼓勵(lì)和不倦的教誨，在設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法上給我了諸多啟示，解答了很多難題。在此我對(duì)邵老師表示無盡的感謝！其次，還要感謝自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室的老師，以及和我一起在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的同學(xué)，在實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程中，是他們給我提出了寶貴的意見，給我了很大的幫助，在此我表示深深的謝意！同時(shí)，我要向電子信息工程學(xué)院團(tuán)委老師、我的年級(jí)輔導(dǎo)員和班主任表示深深的感謝！最后，我要感謝父母、家人，感謝在大學(xué)期間所有給我過幫助、關(guān)心過我的同學(xué)和老師！附 錄附錄一：主程序 若工作方式選擇開關(guān)撥至原點(diǎn)復(fù)位操作控制方式，則執(zhí)行子程序SBR0；否則跳過子程序SBR0。若工作方式選擇開關(guān)撥至單周期操作或者連續(xù)操作控制方式，則執(zhí)行子程序SBR2；，則跳過子程序SBR2。附錄二：子程序1——原點(diǎn)復(fù)位程序 ：若工作方式選擇原點(diǎn)復(fù)位開關(guān)。：判斷機(jī)械手是否在縮短限位位置，若不在縮短限位位置，機(jī)械手縮短，機(jī)械手停止縮短，；若在縮短限位位置。若沒有物件，；若有物件，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，報(bào)警指示燈亮。附錄三：子程序2手動(dòng)操作程序附錄四：子程序3——自動(dòng)操作方式，對(duì)狀態(tài)進(jìn)行初始復(fù)位，當(dāng)機(jī)械手在原點(diǎn)位置時(shí)。按下啟動(dòng)按鈕，原點(diǎn)指示燈熄滅。若無物件，機(jī)械手發(fā)出報(bào)警信號(hào)，報(bào)警指示燈亮，報(bào)警指示燈熄滅；若有物件。：，機(jī)械手執(zhí)行抓緊動(dòng)作，同時(shí)定時(shí)器T37開始計(jì)時(shí)，接通T37定時(shí)器常開觸點(diǎn)。 ：，機(jī)械手執(zhí)行左轉(zhuǎn)動(dòng)作，當(dāng)旋轉(zhuǎn)碰到1號(hào)庫臺(tái)限位時(shí)，機(jī)械手停止左轉(zhuǎn)。 ：，機(jī)械手執(zhí)行下降動(dòng)作，當(dāng)下降碰到下降限位開關(guān)時(shí)，機(jī)械手停止下降，.：，機(jī)械手執(zhí)行松開動(dòng)作，同時(shí)定時(shí)器T38開始計(jì)時(shí)，接通T38定時(shí)器常開觸點(diǎn)。此時(shí)需用光電開關(guān)檢測(cè)2號(hào)庫臺(tái)上是否有物件，若有物件，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，報(bào)警指示燈亮，報(bào)警信號(hào)解除，指示燈熄滅；若無物件。：，機(jī)械手執(zhí)行上升動(dòng)作，當(dāng)上升碰到上升限位開關(guān)時(shí)，機(jī)械手停止上升，.：，機(jī)械手執(zhí)行左轉(zhuǎn)動(dòng)作，當(dāng)旋轉(zhuǎn)碰到原點(diǎn)限位開關(guān)時(shí)，機(jī)械手停止左轉(zhuǎn)，. ：，機(jī)械手執(zhí)行縮短動(dòng)作，當(dāng)碰到縮短限位時(shí)，機(jī)械手停止縮短動(dòng)作。 、中間繼電器接通，機(jī)械手執(zhí)行下降動(dòng)作。 、中間繼電器接通，機(jī)械手執(zhí)行松開動(dòng)作。 、中間繼電器接通，機(jī)械手執(zhí)行右