【正文】 ，機(jī)械手左移，按下停止按鈕，機(jī)械手右移；當(dāng)選擇夾緊/放松按鈕時(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，該方式用于機(jī)械手系統(tǒng)的“回原位”操作本系統(tǒng)中，可用手動(dòng)方式用于機(jī)械手的初始狀態(tài)定位，用操作面板按鈕的（SB5，SB6，SB7，SB8，SB9，SB10）來(lái)點(diǎn)動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)的各動(dòng)作；2. 單步：每按一次起動(dòng)按鈕SB3，機(jī)械手完成一步動(dòng)作后，自動(dòng)停止；3. 單周期操作：機(jī)械手從原點(diǎn)開(kāi)始，按一下起動(dòng)按鈕SB3，機(jī)械手自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后，返回原位（如果在動(dòng)作過(guò)程中，按下停止按鈕SB4，機(jī)械手停在該工序上，再按下起動(dòng)按鈕SB3，則又從該工序繼續(xù)工作，最后停在原位），本系統(tǒng)采用單周期方式進(jìn)行機(jī)械手的工藝過(guò)程（機(jī)械手移動(dòng)到傳送帶B工件處——夾緊工件——將工件移動(dòng)到指定位置傳送帶A——放下工件——機(jī)械手回到初始位置）；4. 連續(xù)操作：機(jī)械手從原點(diǎn)開(kāi)始，按一下起動(dòng)按鈕SB3，機(jī)械手的動(dòng)作將自動(dòng)地、連續(xù)不斷地周期性循環(huán)，在工作中，若按一下停止按鈕SB4，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)停止五 機(jī)械手系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析被控對(duì)象工藝過(guò)程提出系統(tǒng)控制要求確定外部輸入/輸出設(shè)備選擇PLC分配I/O點(diǎn)軟件滿足要求設(shè)計(jì)梯形圖編制程序清單輸入程序并檢查模擬調(diào)試滿足要求聯(lián)機(jī)調(diào)試硬件滿足要求設(shè)計(jì)控制臺(tái)（柜）及安裝接線圖現(xiàn)場(chǎng)施工接線編制技術(shù)文件圖51 系統(tǒng)設(shè)計(jì)(一) 硬件設(shè)計(jì) PLC系統(tǒng)一般由PLC、輸入輸出設(shè)備、控制柜等設(shè)備組成。 可靠性。在設(shè)計(jì)中，盡可能選擇可*的元件和產(chǎn)品，雖然，初始投資可能多一點(diǎn)，但是，考慮到因?yàn)榭?性不好造成的生產(chǎn)和維修費(fèi)用，還是值得的。在保證控制功能的基礎(chǔ)上，盡可能地將自檢、報(bào)警等功能納入設(shè)計(jì)方案。在保證控制功能和可*性的基礎(chǔ)上，盡可能地降低成本。(二) 軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)就是編寫(xiě)滿足生產(chǎn)要求的梯形圖或助記符程序，設(shè)計(jì)時(shí)的原則和要求如下： a、建立PLC輸入和輸出量的接線表和接線圖； b、建立PLC存儲(chǔ)器的分配表； c、推導(dǎo)每一個(gè)輸出、中間量和指令的動(dòng)作和停止條件； d、盡量減少掃描時(shí)間，方法是減少指令和內(nèi)存的使用； e、對(duì)每一個(gè)梯形圖梯級(jí)給予注釋?zhuān)?f、要求邏輯關(guān)系明確，輸出、中間量和指令的名字易懂好記。下圖（圖55）為PLC的I/O接線圖，選用FX2N48MT的PLC，系統(tǒng)共有15個(gè)輸入設(shè)備和6個(gè)輸出設(shè)備，分別占用PLC的15個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)，為了保證系統(tǒng)在緊急情況下(包括PLC發(fā)生故障時(shí))能可靠地切斷PLC的負(fù)載電源，設(shè)置了交流繼電器KM。 圖62七 編程軟件(一) 正常運(yùn)行流程圖開(kāi)始機(jī)械手在初始位置按下啟動(dòng)按鈕手臂外伸至最長(zhǎng)桿下降至目標(biāo)高度手抓緊計(jì)時(shí)5S桿上升手動(dòng)回初始位置是 否是否是 否是至最高底盤(pán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)180度至目標(biāo)處手放松至最松桿上升至最高手臂縮至最短底盤(pán)順時(shí)針轉(zhuǎn)180度至初始位置結(jié)束 否是 否 是 否是 否是 否是 否是圖71 正常運(yùn)行流程圖(二) 緊急停止流程圖開(kāi)始正常運(yùn)行按動(dòng)緊急停止按鈕結(jié)束圖72 緊急停止流程圖八 機(jī)械手系統(tǒng)資源分配(一) 數(shù)字量輸入部分該控制系統(tǒng)的輸入有啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、緊急停止按鈕、上、下、伸、縮、松、底盤(pán)右、底盤(pán)左、初始限開(kāi)關(guān)共11個(gè)輸入點(diǎn)，具體的輸入分配如表81所示表81輸入地址分配輸入地址對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備X000啟動(dòng)按鈕X001停止按鈕X002緊急停止按鈕X003初始位置限位開(kāi)關(guān)X004目標(biāo)限位開(kāi)關(guān)X005桿下限位開(kāi)關(guān)X006桿上限位開(kāi)關(guān)X007手臂伸限位開(kāi)關(guān)X0010手臂縮限位開(kāi)關(guān)X0011手松限位開(kāi)關(guān)X0012手動(dòng)開(kāi)關(guān)X0013單周期自動(dòng)X0014順時(shí)針轉(zhuǎn)X0015逆時(shí)針轉(zhuǎn)X0016桿下降X0017桿上升X0020手臂伸X0021手臂縮X0022手松(二) 數(shù)字量輸出部分該系統(tǒng)需要控制的外部設(shè)備有前進(jìn)/后退步進(jìn)電機(jī)，上升/下降步進(jìn)電機(jī)，夾緊/放下直流電機(jī)，底盤(pán)旋轉(zhuǎn)直流電機(jī)，其中步進(jìn)電機(jī)可調(diào)速，直流電機(jī)有正/反轉(zhuǎn)狀態(tài)。(2) 復(fù)位、清除某些繼電器、數(shù)據(jù)寄存器在PLC由運(yùn)行狀態(tài)切換到編程狀態(tài)，再切換到運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，某些繼電器、數(shù)據(jù)寄存器會(huì)記憶上次運(yùn)行時(shí)得到的狀態(tài)或結(jié)果，從而對(duì)本次程序運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。(二) 直流電機(jī)的正/反轉(zhuǎn)控制直流電機(jī)的控制電路較為簡(jiǎn)單，一般只要考慮PLC的輸入、輸出的接線就可以了。在這種情況下，電路中不僅要有軟件互鎖，而且要由硬件互鎖。常用的H橋驅(qū)動(dòng)電路有兩種，如圖所示，各有利弊。因?yàn)檫@種電路KM1或KM2單獨(dú)閉合時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)可以正向旋轉(zhuǎn)或者反向旋轉(zhuǎn)；當(dāng)KM1和KM2均閉合或者均不閉合，這時(shí)候直流電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于電樞短接，可以將直流電動(dòng)機(jī)很快的制動(dòng)停止，此時(shí)制動(dòng)電流與直流電動(dòng)機(jī)的容量以及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有直接的關(guān)系，所已不適合大容量的直流電動(dòng)機(jī)和大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的控制應(yīng)用中。當(dāng)KM1和KM2均不閉合時(shí)，這時(shí)候直流電動(dòng)機(jī)，相當(dāng)于電樞串電阻短接制動(dòng)，電阻限定了制動(dòng)電流；當(dāng)KM和KM2銅時(shí)閉合，此時(shí)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的直流電源將會(huì)被短路，因而發(fā)生危險(xiǎn)，所以這種電路時(shí)嚴(yán)禁KM1和KM2同時(shí)閉合的，一定要由硬件連鎖措施。(三) 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移或直線位移的控制微電機(jī)，其位移量嚴(yán)格正比于輸入脈沖數(shù)，平均轉(zhuǎn)速正比于輸入脈沖的頻率，同時(shí)，在其工作頻率內(nèi)，可以從一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)穩(wěn)定轉(zhuǎn)換到一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與其控制脈沖的頻率成正比，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)在極低頻下運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)速必然很低，而為了保證系統(tǒng)的定位精度，脈沖當(dāng)量即步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一個(gè)步距角時(shí)，工作臺(tái)移動(dòng)的距離又不能太大，這兩個(gè)因素合在一起，帶來(lái)可一個(gè)突出的問(wèn)題：定位時(shí)間太長(zhǎng)，為了保證定位精度，脈沖信號(hào)當(dāng)量不能太大，但卻影響了定位速度，因此要解決好既能提高定位速度，同時(shí)又能保證定位精度的矛盾。不同的PLC類(lèi)型索要編制的程序不同，控制字也有不同，參考說(shuō)明書(shū)就可以知道這種差異。圖94不同的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器需配合適當(dāng)?shù)腜LC，原則是勢(shì)PLC的輸出高速脈沖可以傳輸?shù)讲竭M(jìn)電器驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部。內(nèi)部電路內(nèi)部電路圖95十 機(jī)械手系統(tǒng)調(diào)試(一) 硬件調(diào)試首先在PLC處于編程狀態(tài)下，檢測(cè)各種按鈕、開(kāi)關(guān)、傳感器，以確認(rèn)這些信號(hào)能夠正確地連接到了輸入端口,確認(rèn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)均可以正常運(yùn)動(dòng)，不會(huì)產(chǎn)生碰撞、卡死、打滑等現(xiàn)象(二) 軟件調(diào)試在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，因?yàn)樯婕暗竭\(yùn)動(dòng)控制的內(nèi)容，所以在編程時(shí)，建議將可運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)速，要充分利用特殊內(nèi)部繼電器和特殊數(shù)據(jù)寄存器，以及各種指令。調(diào)試程序是可以充分利用這些指令及繼電器，使程序執(zhí)行一段后停止，觀察上一段程序的執(zhí)行結(jié)果，這樣做近似于計(jì)算機(jī)中的斷點(diǎn)調(diào)試方法。系統(tǒng)中的功能可以先是實(shí)現(xiàn)一種，然后往上添加。十一 結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過(guò)短暫幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我又重新拿起PLC書(shū)認(rèn)真而努力的學(xué)習(xí)，查閱了大量的技術(shù)期刊，文獻(xiàn)，及一些國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家的相關(guān)著作。在常斗南老師的耐心指導(dǎo)下，我又將大量的資料進(jìn)行綜合及必要的擴(kuò)展,并充分利用了PLC設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)程序，將其以軟件的形式加以實(shí)現(xiàn)。特別是遠(yuǎn)程通信功能的實(shí)現(xiàn)，易于實(shí)現(xiàn)柔性加工和制造系統(tǒng)（FMS）,使得PLC如虎添翼。對(duì)于立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)，采用PLC控制，將傳統(tǒng)的繼電器控制邏輯變?yōu)镻LC的程序控制邏輯。在指導(dǎo)老師的幫助下，本著技術(shù)先進(jìn)經(jīng)濟(jì)合理，切實(shí)可行的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，且充分考慮了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀，采用的生產(chǎn)設(shè)備都是國(guó)內(nèi)的，因此本設(shè)計(jì)有一定的可行性。老師在設(shè)計(jì)的初期就方案的設(shè)計(jì)思想對(duì)我進(jìn)行講解，在查閱參考資料方面給我提供了很大的方便，在編寫(xiě)程序的過(guò)程中給予我耐心而仔細(xì)的指導(dǎo)，多次不厭其煩的給我分析和講解我在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題，使我在設(shè)計(jì)過(guò)程中避免了許多不必要的人力、物力上的浪費(fèi)，能夠?qū)⒕ν耆耐度氲匠绦虻脑O(shè)計(jì)中去。老師能在百忙之中抽出時(shí)間輔導(dǎo)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我萬(wàn)分的感動(dòng)。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中老師給予了我極大的幫助和支持，使我對(duì)本設(shè)計(jì)題目有了一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí)。領(lǐng)導(dǎo)們?yōu)榱宋覀儗?zhuān)門(mén)開(kāi)放了寬敞的圖書(shū)館，這為我的設(shè)計(jì)創(chuàng)造了極大的便利。參 考 文 獻(xiàn)張建民 : 工業(yè)機(jī)器人[M] 北京：北京理工大學(xué)出版社，1996三菱公司 : FX2N1PG PULSE GENERATOR UNIT USER’S MANUAL[Z]2003FESTO 公司 : Pneumatic positioning system Smart Positioning Controller SPC200 Manual [z] 2002董文杰 徐文立 ：移動(dòng)機(jī)械手的跟蹤控制[J] 控制與決策 2001，16（6）：914~917張碩生，余達(dá)太 ： 輪式移動(dòng)機(jī)械手的多點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方法[J] 北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，23（2）：177~180趙冬斌，易建強(qiáng)等 全方位移動(dòng)機(jī)器人結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)發(fā)現(xiàn)[J] 機(jī)器人。25（5）：394~398Altafini C Inverse kinematics along a geometric spline for a holomic mobile manipulator [A]. Proceeding of the 2001 IEEE International Conference on Robotics amp。394`398微機(jī)可編程序控制器原理、使用及應(yīng)用實(shí)例。1992，121—124李景學(xué) 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及方法 北京 ：電子工業(yè)出版社鐘肇新 可編程序控制器原理及應(yīng)用 廣州：華南理工大學(xué)出版