畢業(yè)設(shè)計(jì)--基于plc的機(jī)械手模擬控制

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告</p><p>　　題 目 基于PLC的機(jī)械手模擬控制</p><p>　　系 別 </p><p>　　專 業(yè) 光電子技術(shù) </p><p>　　班 級(jí) </p><p>　　學(xué)生姓名

2、</p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p><b>　　2012年 4 月</b></p><p>　　基于PLC的機(jī)械手模擬控制</p><p>　　摘要：可編程控制器是在繼電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種

3、以微處理器為核心的工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備。它集自動(dòng)化技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)為一體，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，可以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入輸出，控制各種類型的設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破鹘Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、可靠性高、通用靈活、體積小、使用壽命長(zhǎng)，可以適應(yīng)復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境，因此在汽車、鋼鐵、航空航天、船舶、化工、紡織、食品、造紙、軍工等工

4、業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　機(jī)械手是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對(duì)象，機(jī)械手在現(xiàn)代化規(guī)模生產(chǎn)過(guò)程中可以完成很多工作，如搬運(yùn)物品、裝配工件、切割、噴染等，應(yīng)用PLC控制機(jī)械手實(shí)現(xiàn)各種規(guī)定的工序動(dòng)作，可以簡(jiǎn)化控制線路，節(jié)省成本，提高生產(chǎn)效率。如果加入一些檢測(cè)元件，可以使機(jī)械手的動(dòng)作操作更加準(zhǔn)確，，可以更加完善的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。</p><p>　　關(guān)鍵詞： PLC，機(jī)

5、械手</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Abstract：Programmable controller is a microprocessor as the core of the industrial control device. It USES the programmable memory, can be in its

6、 internal storage to perform the logic operation, sequence control, timer, counter and arithmetic operation instruction, and through the digital and analog input and output, the control various types of equipment or the

7、production process. Programmable controller simple structure, convenient operation, high reliability, general flexible, small volume, l</p><p>　　Manipulator is in the field of industrial automatic control of

8、ten met in a control object, robots can do many work, such as carrying things, assembly workpiece, cut, and dyed jet, PLC control realization of different provisions of the manipulator process can be simplified control c

9、ircuit, action, to save costs, improve the production efficiency. In order to make more accurate, join operation action some test components, more perfect used in each field. </p><p>　　Key Words: PLC, mechan

10、ical hand</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要…………………………………….…………………………………………. i</p><p>　　Abstract …………………………………….……………………………………..ii</p><p>　　前言……… …………………………….……

11、… ……… …………………………. 2</p><p>　　第一章 PLC……………...……………………………………….3</p><p>　　1.1 PLC的簡(jiǎn)介……………..………………………………………….3</p><p>　　1.1. 1 PLC的概念……………………………………………………………3</p><p>　　1.1.

12、2 PLC的組成……………………………………………………………3</p><p>　　1.1. 3 PLC工作原理…………………………………………………………5</p><p>　　1.1. 4 PLC的特點(diǎn)……………………………………………………………6</p><p>　　1.1. 5 PLC的主要功能………………………………………………………7</p&g

13、t;<p>　　第二章 機(jī)械手……………...……………………………………….8</p><p>　　2.1 機(jī)械手的簡(jiǎn)介……………..………………………………………….8</p><p>　　2.1. 1機(jī)械手的概念…………………………………………………………8</p><p>　　2.2 機(jī)械手的組成和分類……………..……………………………………

14、…9</p><p>　　2.2. 1 機(jī)械手的組成………………………………………………………9</p><p>　　2.2. 2 機(jī)械手的分類………………………………………………………12</p><p>　　第三章 機(jī)械手的PLC控制設(shè)計(jì)……………...…………………………………14</p><p>　　3.1 機(jī)械手的傳送系統(tǒng)……………

15、..……………………………14</p><p>　　3.2 操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………..………………………………………….15</p><p>　　3.2. 1操作系統(tǒng)的原理………………………………………………15</p><p>　　3.2. 2手動(dòng)單步操作程序設(shè)計(jì)…………………………………………16</p><p>　　3.2. 3自動(dòng)操作

16、程序設(shè)計(jì)…………………………………………17</p><p>　　3.2. 4機(jī)械手傳送系統(tǒng)梯形圖……………………………………20</p><p>　　3.2.5程序調(diào)試運(yùn)行……………………………………22</p><p>　　結(jié)束語(yǔ)………………………………………………………………………….26</p><p>　　致謝……………………………

17、…………………………………………….27</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………….28</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異的發(fā)展，自動(dòng)化程度要求越來(lái)越高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈、人工成本快速上漲，以往以人工操作的搬運(yùn)和固定式輸送帶為主的傳統(tǒng)物件搬運(yùn)方式，不但占用

18、空間也不利于生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，加上需要人力監(jiān)督操作，更增加了生產(chǎn)成本，原有的生產(chǎn)裝料裝置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前高度自動(dòng)化的需要。減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保障生產(chǎn)的可靠性、安全性，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染、提高產(chǎn)品的質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益是企業(yè)所面臨的重大難題?；赑LC的模擬機(jī)械手集成自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)量技術(shù)、新傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)管理技術(shù)于一體，充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)

19、化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，配置靈活、組態(tài)方便，適應(yīng)復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境。本文就基于PLC機(jī)械手在工業(yè)控制上的應(yīng)用作詳細(xì)闡述。</p><p><b>　　第一章 PLC概況</b></p><p>　　1.1 PLC的簡(jiǎn)介</p><p>　　1.1.1 PLC的概念</p><p>　　可編程序控制器，英文稱Programma

20、ble Controller，簡(jiǎn)稱PC。但由于PC容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程序控制器的縮寫。它是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技

21、術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購(gòu)到所需的PLC后，只需按說(shuō)明書的提示，做少量的接線和簡(jiǎn)易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將P

22、LC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。</p><p>　　1.1.2 PCL的組成</p><p>　　PLC的構(gòu)成： PLC的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異，通常由主機(jī)、輸入/輸出接口、電源擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示</p><p>　　圖1 PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p&g

23、t;　　PLC的各組成元素的構(gòu)成及功能：</p><p>　　1、CPU的構(gòu)成及功能------CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。每套PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，

24、診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存儲(chǔ)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。</p><p>　　2、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。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系

25、統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O種類有開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等。</p><p>　　3、內(nèi)存---------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。不同機(jī)型的PLC期內(nèi)存大小也不盡相同，除主機(jī)單元的已有的內(nèi)存區(qū)外，大部分機(jī)型還可根據(jù)用戶具體需要加以擴(kuò)展。</p><p>　　4、電源模塊-------PLC電源用于為PLC

26、各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VAC）?！?</p><p>　　5、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(wèn)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。</p>&l

27、t;p>　　6、PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備------i) 編程設(shè)備：編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編寫程序、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。某些PLC也配有手持型編程器，目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。ii) 人機(jī)界面：最簡(jiǎn)單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來(lái)越廣泛，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)

28、人機(jī)界面也非常普及。iii)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。</p><p>　　7、PLC的通信聯(lián)網(wǎng)--------依靠先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來(lái)越顯著，甚至有人提出"網(wǎng)絡(luò)就是控制器"的觀點(diǎn)說(shuō)法。 PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC

29、與PLC 之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。 PLC的通信，還未實(shí)現(xiàn)互操作性，IEC規(guī)定了多種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，PLC各廠家均有采用。對(duì)于一個(gè)自動(dòng)化工程(特別是中大規(guī)模控制系統(tǒng))來(lái)講，選擇網(wǎng)絡(luò)非常重要的。首先,網(wǎng)絡(luò)必須是開放的，以方便不同設(shè)備的集成及未來(lái)系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)展；其次，針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)層次的傳輸性能要求，選擇

30、網(wǎng)絡(luò)的形式，這必須在較深入地了解該網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議和機(jī)制的前提下進(jìn)行；再次，綜合考慮系統(tǒng)成本、設(shè)備兼容性、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適用性等具體問(wèn)題，確定不同層次所使用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　1.1.3PLC的原理</p><p>　　PLC的工作原理：PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即在PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)（或地址號(hào)

31、）作周期性循環(huán)掃描，如無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過(guò)程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。</p><p>　　1.1.4 PCL的特點(diǎn)</p><p>　　可編程序控制器是一種以微機(jī)處理器為核心的工業(yè)通用自動(dòng)控制裝置，其實(shí)質(zhì)是一種工業(yè)控制用的專用計(jì)算機(jī)。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的機(jī)械手系統(tǒng)，它

32、們的控制形式大都采用可編程序控制器控制，特別是在智能化要求程度高容量大的現(xiàn)代化工業(yè)機(jī)械手系統(tǒng)中應(yīng)用更為普遍。其主要原因是因?yàn)镻LC具有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p><b>　　1、靈活、通用</b></p><p>　　在繼電器控制系統(tǒng)中，使用的控制器件是大量的繼電器，整個(gè)系統(tǒng)是根據(jù)設(shè)計(jì)好的電器控制圖，由人工布線、焊接、固定等手段組裝完成的，其過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力。如果因?yàn)楣に?/p>

33、上的稍許變化，需要改變電器控制系統(tǒng)的話，那么原先的整個(gè)電器控制系統(tǒng)將被全部拆除，而重新進(jìn)行布線、焊接、固定等工作，浪費(fèi)了大量的人力、物力和時(shí)間。而可編程控制器是通過(guò)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的程序?qū)崿F(xiàn)控制功能的，如果控制功能需要改變的話，只需要修改程序以及改動(dòng)極少量的接線即可。而且，同一臺(tái)可編程控制器還可以用于不同的控制對(duì)象，只要改變軟件就可以實(shí)現(xiàn)不同的控制要求，因此具有很大的靈活性、通用性。</p><p>　　2、可靠性

34、高、抗干擾能力強(qiáng)</p><p>　　對(duì)于機(jī)械手系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可靠性、抗干擾能力是非常重要的指標(biāo)，如何能在各種工作環(huán)境和條件(如電磁干擾、低溫潮濕、灰塵超高溫等)下，平穩(wěn)可靠的工作，將故障率降至最低，是研制每一種控制系統(tǒng)必須考慮的問(wèn)題。現(xiàn)代PLC采用了集成度很高的微電子器件，大量的開關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成，其可靠性程度是使用機(jī)械觸點(diǎn)的繼電器所無(wú)法比擬的。為了保證PLC能在惡劣的工業(yè)環(huán)境可靠的工作，在其設(shè)計(jì)和

35、制造過(guò)程中采取了一系列硬件和軟件方面的抗干擾措施，使其可以適應(yīng)惡劣的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境。</p><p>　　3、操作方便、維修容易</p><p>　　PLC采用電氣操作人員熟悉的梯形圖和功能助記符編程，使用戶十分方便的讀懂程序和編寫、修改程序。對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，幾乎不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)。工程師編好的程序十分清晰直觀，只要寫好操作說(shuō)明書，操作人員經(jīng)短期的學(xué)習(xí)就可以使用。</p>

36、<p><b>　　4、功能強(qiáng)</b></p><p>　　現(xiàn)代PLC不僅具有條件控制、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和步進(jìn)等控制功能，而且還能完成A/D、D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控等。因此，它既可控制開關(guān)量，又可控制模擬量；既可控制一個(gè)機(jī)械手，又可控制一個(gè)機(jī)械手群；既可控制簡(jiǎn)單系統(tǒng)，又可控制復(fù)雜系統(tǒng)；既可現(xiàn)場(chǎng)控制，又可遠(yuǎn)程控制。</p><p>

37、　　5、體積小、重量輕和易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化</p><p>　　由于PLC采用了半導(dǎo)體集成電路。因此具有體積小、重量輕、功耗低的特點(diǎn)。且PLC是為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)，其結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用、體積小巧，并由于具備很強(qiáng)的可靠性和抗干擾能力，使之易于裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，因而成為實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化十分理想的控制設(shè)備[10]。</p><p>　　同樣，可編程序控制器控制也有其不足的地方，在性價(jià)比上要

38、高于繼電器控制和單片機(jī)控制，其開發(fā)潛力要差于單片機(jī)，并且通用性不好，不同廠家的可編程序控制器以及其附屬單元都是固定專用等等。</p><p>　　1.1.5 PCL的主要功能</p><p>　　PLC是一種應(yīng)用面很廣、發(fā)展非常迅速的工業(yè)自動(dòng)化裝置，在工廠自動(dòng)化(FA)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)內(nèi)占重要地位。</p><p>　　PLC系統(tǒng)主要有以下功能：&l

39、t;/p><p>　　1)多種控制功能；</p><p>　　2)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與處理功能；</p><p>　　3)通信聯(lián)網(wǎng)功能；</p><p>　　4)輸入、輸出接口調(diào)理功能；</p><p>　　5)人機(jī)界面功能；</p><p>　　6)編程、調(diào)試功能。</p>

40、<p>　　PLC的重量、體積、功耗和硬件價(jià)格一直在降低，雖然軟件價(jià)格占的比重有所增加，但是各廠商為了競(jìng)爭(zhēng)也相應(yīng)地降低了價(jià)格。另外，采用PLC還可以大大縮短設(shè)計(jì)、編程和投產(chǎn)周期，使總價(jià)格進(jìn)一步降低。PLC產(chǎn)品面臨現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展，將再次革新，滿足工業(yè)與民用控制的更高需求</p><p><b>　　第二章 機(jī)械手</b></p><p>　　2.1 機(jī)械手的簡(jiǎn)

41、介</p><p>　　2.1.1 機(jī)械手的概念</p><p>　　工業(yè) 機(jī) 器 人由操作機(jī)(機(jī)械本體)、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作，自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對(duì)穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。</p>&l

42、t;p>　　機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。</p><p>　　機(jī)器人并不是在簡(jiǎn)單意義上代替人工的勞動(dòng)，而是綜合了人的特長(zhǎng)和機(jī)器特長(zhǎng)的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的

43、能力，從某種意義上說(shuō)它也是機(jī)器的進(jìn)化過(guò)程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)各，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備.</p><p>　　機(jī)械手是模仿著人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為“工業(yè)機(jī)械手”。生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率:可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn);尤其在高溫、高壓、低溫、

44、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。因此，在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來(lái)越廣泛的引用.</p><p>　　機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡(jiǎn)單，專用性較強(qiáng)，僅為某臺(tái)機(jī)床的上下料裝置，是附屬于該機(jī)床的專用機(jī)械手。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”

45、，簡(jiǎn)稱通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。</p><p>　　2.2 機(jī)械手的組成和分類</p><p>　　2.2.1 機(jī)械手的組成</p><p>　　機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測(cè)裝置等所組成。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖2-1所示。</p>

46、<p>　　圖1-1機(jī)械手的組成方框圖</p><p>　　Fig.l-1 Pane Chart of Composition of Manipulator</p><p><b>　　(一)執(zhí)行機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　包括手部 、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機(jī)構(gòu)。</p><p><

47、b>　　1、手部</b></p><p>　　即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手部。</p><p>　　夾持式手部由手指(或手爪)和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)型和平移型?；剞D(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛。平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但平移型手指夾持圓形零件時(shí)，工件直徑變化不影

48、響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。</p><p>　　手指結(jié)構(gòu)取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位(是外廓或是內(nèi)孔)和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:手指有外夾式和內(nèi)撐式;指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。</p><p>　　而傳力機(jī)構(gòu)則通過(guò)手指產(chǎn)生夾緊力來(lái)完成夾放物件的任務(wù)。傳力機(jī)構(gòu)型式較多，常用的有:滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪

49、齒條式、絲杠螺母彈簧式和重力式等。</p><p>　　吸附式手部主要由吸盤等構(gòu)成，它是靠吸附力(如吸盤內(nèi)形成負(fù)壓或產(chǎn)生電磁力)吸附物件，相應(yīng)的吸附式手部有負(fù)壓吸盤和電磁盤兩類。</p><p>　　對(duì)于輕小片狀零件、光滑薄板材料等，通常用負(fù)壓吸盤吸料。造成負(fù)壓的方式有氣流負(fù)壓式和真空泵式。</p><p>　　對(duì)于導(dǎo)磁性的環(huán)類和帶孔的盤類零件，以及有網(wǎng)孔狀的板料等

50、，通常用電磁吸盤吸料。電磁吸盤的吸力由直流電磁鐵和交流電磁鐵產(chǎn)生。</p><p>　　用負(fù)壓吸盤和電磁吸盤吸料，其吸盤的形狀、數(shù)量、吸附力大小，根據(jù)被吸附的物件形狀、尺寸和重量大小而定。</p><p>　　此外，根據(jù)特殊需要，手部還有勺式(如澆鑄機(jī)械手的澆包部分)、托式(如冷齒輪機(jī)床上下料機(jī)械手的手部)等型式.</p><p><b>　　2、手腕&l

51、t;/b></p><p>　　是連接手部和手臂的部件，并可用來(lái)調(diào)整被抓取物件的方位(即姿勢(shì))。</p><p><b>　　3、手臂</b></p><p>　　手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是帶動(dòng)手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指定的位置.</p><p>　　工業(yè)機(jī)械手的手臂通常由

52、驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)的部件(如油缸、氣缸、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等)與驅(qū)動(dòng)源(如液壓、氣壓或電機(jī)等)相配合，以實(shí)現(xiàn)手臂的各種運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　手臂可能實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)如下:</p><p>　　手臂在進(jìn)行伸縮或升降運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止繞其軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，都需要有導(dǎo)向裝</p><p>　　置，以保證手指按正確方向運(yùn)動(dòng)。此外，導(dǎo)向裝置還能承擔(dān)手臂所受的彎曲力矩

53、和扭轉(zhuǎn)力矩以及手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)在啟動(dòng)、制動(dòng)瞬間產(chǎn)生的慣性力矩，使運(yùn)動(dòng)部件</p><p><b>　　受力狀態(tài)簡(jiǎn)單。</b></p><p>　　導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)形式，常用的有:單圓柱、雙圓柱、四圓柱和V形槽、燕尾槽等導(dǎo)向型式。</p><p><b>　　4、立柱</b></p><p>　　立柱是支承

54、手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降(或俯仰)運(yùn)動(dòng)均與立柱有密切的聯(lián)系。機(jī)械手的立往通常為固定不動(dòng)的，但因工作需要，有時(shí)也可作橫向移動(dòng)，即稱為可移式立柱。</p><p><b>　　5、行走機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　當(dāng)工業(yè)機(jī)械手需要完成較遠(yuǎn)距離的操作，或擴(kuò)大使用范圍時(shí)，可在機(jī)座上安</p><p>　　裝滾輪、軌

55、道等行走機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)械手的整機(jī)運(yùn)動(dòng)。滾滾輪輪式式布行走機(jī)構(gòu)可分為有軌的和無(wú)軌的兩種。驅(qū)動(dòng)滾輪運(yùn)動(dòng)則應(yīng)另外增設(shè)機(jī)械傳動(dòng)裝置。</p><p><b>　　6、機(jī)座</b></p><p>　　機(jī)座是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分，機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均安裝于機(jī)</p><p>　　座上，故起支撐和連接的作用。</p><p

56、><b>　　(二)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p>　　驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置，通常由動(dòng)力源、控制調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。常用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)。</p><p><b>　　(三)控制系統(tǒng)</b></p><p>　　控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定的要求運(yùn)

57、動(dòng)的系統(tǒng)。目前工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位(或機(jī)械擋塊定位)系統(tǒng)組成。</p><p>　　控制系統(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機(jī)械手按規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng)，并記憶人們給予機(jī)械手的指令信息(如動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度及時(shí)間)，同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)可對(duì)機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動(dòng)作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。</p><p><b

58、>　　(四)位置檢測(cè)裝置</b></p><p>　　控制機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位置，并隨時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制</p><p>　　系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)</p><p>　　以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置。</p><p>　　2.2.2 機(jī)械手的分類</p>

59、<p>　　工業(yè)機(jī)械手的種類很多，關(guān)于分類的問(wèn)題，目前在國(guó)內(nèi)尚無(wú)統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，在此暫按使用范圍、驅(qū)動(dòng)方式和控制系統(tǒng)等進(jìn)行分類。</p><p><b>　　(一)按用途分</b></p><p>　　機(jī)械手可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種:</p><p><b>　　1、專用機(jī)械手</b></p&g

60、t;<p>　　它是附屬于主機(jī)的、具有固定程序而無(wú)獨(dú)立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。專用機(jī)械</p><p>　　手具有動(dòng)作少、工作對(duì)象單一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠和造價(jià)低等特點(diǎn)，適用于大</p><p>　　批量的自動(dòng)化生產(chǎn)，如自動(dòng)機(jī)床、自動(dòng)線的上、下料機(jī)械手和“加口工中心”附屬的自動(dòng)換刀機(jī)械手。</p><p><b>　　2、通用機(jī)械手</b&

61、gt;</p><p>　　它是一種具有獨(dú)立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動(dòng)作靈活多樣的機(jī)械手。在規(guī)格性能范圍內(nèi)，其動(dòng)作程序是可變的，通過(guò)調(diào)整可在不同場(chǎng)合使用，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和</p><p>　　控制系統(tǒng)是獨(dú)立的。通用機(jī)械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強(qiáng)，適用于</p><p>　　不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化的生產(chǎn)。</p><p>　　通用

62、機(jī)械手按其控制定位的方式不同可分為簡(jiǎn)易型和伺服型兩種:簡(jiǎn)易型以 “開一關(guān)”式控制定位，只能是點(diǎn)位控制: 伺服型具有伺服系統(tǒng)定位控制系統(tǒng)，可以是點(diǎn)位的，也可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，一般的伺服型通用機(jī)械手屬于數(shù)控類</p><p><b>　　型。</b></p><p><b>　　(二)按驅(qū)動(dòng)方式分</b></p><p>　

63、　1、 液壓傳動(dòng)機(jī)械手</p><p>　　是以液壓的壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)是:抓重可達(dá)幾</p><p>　　百公斤以上、傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈敏。但對(duì)密封裝置要求嚴(yán)格，不然油</p><p>　　的泄漏對(duì)機(jī)械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。若機(jī)械</p><p>　　手采用電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可實(shí)

64、現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機(jī)械手的通用性擴(kuò)大，但是</p><p>　　電液伺服閥的制造精度高，油液過(guò)濾要求嚴(yán)格，成本高。</p><p>　　2、 氣壓傳動(dòng)機(jī)械手</p><p>　　是以壓縮空氣的壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)是:介質(zhì)李源極為方便，輸出力小，氣動(dòng)動(dòng)作迅速，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源

65、壓力較低，抓重一般在30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。</p><p><b>　　3、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械手</b></p><p>　　即由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機(jī)構(gòu)等)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手。它是一種附屬于工作主機(jī)的專用機(jī)械手，其動(dòng)力是由工作機(jī)械傳遞的。它的主要特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠，動(dòng)作頻

66、率大，但結(jié)構(gòu)較大，動(dòng)作程序不可變。它常被用于工作主機(jī)的上、下料。</p><p><b>　　4、電力傳動(dòng)機(jī)械手</b></p><p>　　即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、直線電機(jī)或功率步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手，因?yàn)椴恍枰虚g的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，故機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。其中直線電機(jī)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度快和行程長(zhǎng)，維護(hù)和使用方便。此類機(jī)械手目前還不多，但有發(fā)展前途。</p&g

67、t;<p><b>　　(三)按控制方式分</b></p><p><b>　　1、點(diǎn)位控制</b></p><p>　　它的運(yùn)動(dòng)為空間點(diǎn)到點(diǎn)之間的移動(dòng)，只能控制運(yùn)動(dòng)過(guò)程中幾個(gè)點(diǎn)的位置，不能控制其運(yùn)動(dòng)軌跡。若欲控制的點(diǎn)數(shù)多，則必然增加電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。目前使用的專用和通用工業(yè)機(jī)械手均屬于此類。</p><p&

68、gt;<b>　　2、連續(xù)軌跡控制</b></p><p>　　它的運(yùn)動(dòng)軌跡為空間的任意連續(xù)曲線，其特點(diǎn)是設(shè)定點(diǎn)為無(wú)限的，整個(gè)移動(dòng)過(guò)程處于控制之下，可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)和準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)，并且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜。這類工業(yè)機(jī)械手一般采用小型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。</p><p>　　第三章 機(jī)械手的PLC控制設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 機(jī)械手傳送系

69、統(tǒng)</p><p>　　機(jī)械手電氣控制系統(tǒng)，除了有多工步特點(diǎn)之外，還要求有連續(xù)控制和手動(dòng)控制等操作方式。工作方式的選擇可以很方便地在操作面板上表示出來(lái)。當(dāng)旋鈕打向回原點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)地回到左上角位置待命。當(dāng)旋鈕打向自動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)完成各工步操作，且循環(huán)動(dòng)作。當(dāng)旋鈕打向手動(dòng)時(shí)，每一工步都要按下該工步按鈕才能實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　機(jī)械手傳送工件系統(tǒng)示意圖，如圖1所示</p>

70、<p>　　圖1 機(jī)械手傳送示意及操作面板</p><p>　　原理接線圖如圖2所示</p><p>　　3.2 操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1操作系統(tǒng)的原理</p><p>　　操作系統(tǒng)包括回原點(diǎn)程序，手動(dòng)單步操作程序和自動(dòng)連續(xù)操作程序，如圖3所示。</p><p><b>　　其

71、原理是：</b></p><p>　　把旋鈕置于回原點(diǎn)，X16接通，系統(tǒng)自動(dòng)回原點(diǎn)，Y5驅(qū)動(dòng)指示燈亮。再把旋鈕置于手動(dòng)，則X6接通，其常閉觸頭打開，程序不跳轉(zhuǎn)（CJ為一跳轉(zhuǎn)指令，如果CJ驅(qū)動(dòng)，則跳到指針P所指P0處），執(zhí)行手動(dòng)程序。之后，由于X7常閉觸點(diǎn)，當(dāng)執(zhí)行CJ指令時(shí)，跳轉(zhuǎn)到P1所指的結(jié)束位置。如果旋鈕置于自動(dòng)位置，（既X6常閉閉合、X7常閉打開）則程序執(zhí)行時(shí)跳過(guò)手動(dòng)程序，直接執(zhí)行自動(dòng)程序。<

72、;/p><p>　　回原位程序如圖4所示。用S10~S12作回零操作元件。應(yīng)注意，當(dāng)用S10~S19作回零操作時(shí)，在最后狀態(tài)中在自我復(fù)位前應(yīng)使特殊繼電器M8043置1。</p><p>　　3.2.2手動(dòng)單步操作程序設(shè)計(jì)</p><p>　　手動(dòng)操作不需要按工序順序動(dòng)作，可以按普通繼電接觸器控制系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)。手動(dòng)控制的梯形圖見(jiàn)圖5-1所示子程序0，手動(dòng)按鈕I2.0、I2.

73、1、I2.2、I2.3、I2.4、I2.5、分別控制下降、上升、右移、左移、夾緊、放松各個(gè)動(dòng)作。為了保持系統(tǒng)的安全運(yùn)行，設(shè)置了一些必要的聯(lián)鎖保護(hù)，基中在左右移動(dòng)的控制環(huán)節(jié)中加入了I0.2作為上限連鎖。因?yàn)闄C(jī)械手只有處于上限位置（I0.2=1）時(shí)，才允許左右移動(dòng)。</p><p>　　由于夾緊，放松動(dòng)作選用單線圈雙位電磁閥控制，因此在梯形圖中用“置位”、“復(fù)位”指令來(lái)控制，該指令具有保持功能，并且也設(shè)了機(jī)械聯(lián)鎖。只

74、有當(dāng)機(jī)械手處于下限（I0.1=1）時(shí)，才能進(jìn)行夾緊和放松動(dòng)作。手動(dòng)控制的程序如圖3-3所示:</p><p>　　圖5-1手動(dòng)控制程序圖</p><p>　　如圖5所示。圖中上升/下降，左移/右移都有聯(lián)鎖和限位保護(hù)。</p><p>　　3.2.3自動(dòng)操作程序設(shè)計(jì)</p><p>　　機(jī)械手的自動(dòng)操作流程圖如圖3-4所示。圖中矩形方框表示其自

75、動(dòng)工作循環(huán)過(guò)程中的一個(gè)“工步”，方框中用文字表示該步的編號(hào)，方框的右邊畫出該步動(dòng)作的執(zhí)行元件，相鄰兩工步之間用有向線段連接，表明轉(zhuǎn)換方向，有向線段上的小橫線表示轉(zhuǎn)換的條件，當(dāng)轉(zhuǎn)換條件得到滿足時(shí)，便從上一工步轉(zhuǎn)到下一工步。</p><p>　　對(duì)于順序控制可用多種方法進(jìn)行編程，用移位寄存器也很容易實(shí)現(xiàn)這種控制功能，轉(zhuǎn)換的條件有各行程開關(guān)，光電開關(guān)及定時(shí)器的狀態(tài)來(lái)決定。</p><p>　　為

76、了保證運(yùn)行的可靠性，在執(zhí)行夾緊和放松動(dòng)作時(shí)，分別用定時(shí)器T37和定時(shí)T38作為轉(zhuǎn)換的條件，并采用具有保持功能的繼電器為夾緊電磁閥線圈供電，其工作過(guò)程分析如下：</p><p>　　a、機(jī)構(gòu)處于原位，上限位和左限位行程開關(guān)閉合，I0.2、I0.4接通，移位寄存器首位m1.0置“1”，Q0.6輸出原位顯示，機(jī)構(gòu)當(dāng)前處于原位。</p><p>　　b、按下啟動(dòng)按鈕，I0.0接通，產(chǎn)生位移信號(hào)，使

77、移位寄存器右移一位，m1.1置“1”（同時(shí)m1.0恢復(fù)為0），m1.1得電，Q0.1輸出下降信號(hào)。</p><p>　　c、下降至下限位，下限位開關(guān)受壓，I0.1接通，移位寄存器右移一位，使m1.2置“1”（其余為0），Q0.2接通，夾緊動(dòng)作開始，同時(shí)T37接通，定時(shí)器開始計(jì)時(shí)。</p><p>　　d、經(jīng)過(guò)延時(shí)（與設(shè)定K值有關(guān)），T37觸點(diǎn)接通，移位寄存器又右移一位，使m1.3置“1”（

78、其系為0），Q0.3接通，機(jī)構(gòu)上升。由于m1.2為1，因此夾緊動(dòng)作繼續(xù)執(zhí)行。</p><p>　　e、上升至上限位，上限位開關(guān)受壓，I0.2閉合，移位寄存器右移一位，m1.4置“1”（其系為0），Q0.4接通，機(jī)構(gòu)右行。</p><p>　　f、右行至右限位，I0.3接通，將移位寄存器中“1”移到m1.5，Q0.1得電，機(jī)構(gòu)再次下降。</p><p>　　g、下降至

79、下限位，下限位開關(guān)受壓，移位寄存器又右移一位，使m1.6置“1”（其系為0），Q0.2復(fù)位，機(jī)構(gòu)放松，放下搬運(yùn)零件同時(shí)接通T38定時(shí)器，定時(shí)器開始計(jì)時(shí)。</p><p>　　h、延時(shí)時(shí)間到，T38常開點(diǎn)閉合，移位寄存器移位，m1.7置“1”（其系為0），Q0.3再次得電上升。</p><p>　　i、上升至上限位，上限位開關(guān)受壓，I0.2閉合，移位寄存器右移一位，m2.0置“1”（其系為0

80、）傳送帶A運(yùn)動(dòng)，Q0.5置“1”，機(jī)構(gòu)左行。</p><p>　　g、左行至原位后，左限位開關(guān)受壓，I0.4接通，移位寄存器右移一位，m2.1置“1”（其系為0），傳送帶A運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　傳送帶A運(yùn)動(dòng)，直到SP，光電開關(guān)檢測(cè)到有工件后，線圈得電，常開觸上閉合，移位寄存器仍右移一位。一個(gè)自動(dòng)循環(huán)結(jié)束。</p><p>　　自動(dòng)操作程序中包含了單周或連續(xù)運(yùn)動(dòng)

81、，程序執(zhí)行單周或連續(xù)取決于工作方式選擇開關(guān)。當(dāng)選擇連續(xù)方式時(shí)I1.2使m0.0置“1”，當(dāng)機(jī)構(gòu)回到原位時(shí)，移位寄存器自動(dòng)復(fù)俠，并使m1.0為“1”，同時(shí)I1.2閉合，又獲得一個(gè)移位信號(hào)，機(jī)構(gòu)按順序反復(fù)執(zhí)行；當(dāng)選擇單周期操作方式時(shí)，I1.1使m0.0為“0”；當(dāng)機(jī)構(gòu)回到原位時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)構(gòu)自動(dòng)動(dòng)作一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期后停止在原位。自動(dòng)操作的梯形圖程序如圖6所示。單步動(dòng)作時(shí)每按一次啟動(dòng)按鈕，機(jī)構(gòu)按動(dòng)作順序向前步進(jìn)一步?？刂七壿嬇c自動(dòng)操作基本一

82、致。所以只需在自動(dòng)操作梯形圖上添加步進(jìn)控制邏輯。在圖6中，移位寄存器的使用控制用m0.1來(lái)控制，m0.1的控制線路串接有一個(gè)梯形圖塊，該塊的邏輯為I0.0·I1.0+I1.0。當(dāng)處于單步狀態(tài)，I1.0=1時(shí)，移位寄存器能否移位取決于上一步是否完成和啟動(dòng)按鈕是否按下。</p><p><b>　　圖6自動(dòng)控制程序圖</b></p><p>　　3.2.4機(jī)械手

83、傳送系統(tǒng)梯形圖</p><p>　　如圖7所示。圖中從第0行到第27行為回原位狀態(tài)程序。從第28行到第66行，為手動(dòng)單步操作程序。從第67行到第129行為自動(dòng)操作程序。這三部分程序（又稱為模塊）是圖3的操作系統(tǒng)運(yùn)行的。</p><p>　　回原位程序和自動(dòng)操作程序。是用步進(jìn)順控方式編程。在各步進(jìn)順控末行，都以RET結(jié)束本步進(jìn)順控程序塊。但兩者又有不同?；卦怀绦虿荒茏詣?dòng)返回初始態(tài)S1。而自

84、動(dòng)操作程序能自動(dòng)返回初態(tài)S2。</p><p>　　3.2.5程序調(diào)試運(yùn)行</p><p>　　將程序輸入PLC機(jī)中先在PLC機(jī)上模擬調(diào)試，用開關(guān)模擬輸入信號(hào)，用PLC機(jī)上的指示燈模擬輸出情況，調(diào)試通過(guò)后在與機(jī)械部分連接，進(jìn)行在線連機(jī)調(diào)試，直到全部系統(tǒng)進(jìn)行正常為止。</p><p><b>　　1．原位</b></p><p

85、><b>　　2、運(yùn)行中</b></p><p>　?。ㄉ闲小⑾滦袩艟G色為有效）</p><p>　　3、PLC與組態(tài)軟件的連接</p><p>　　組態(tài)軟件與PLC的連接使用的是設(shè)備目錄下的DDE，再?gòu)腄DE中選PLC，PLC為西門子系列中的S7-200系列中的PPI方式。</p><p><b>　　

86、4、運(yùn)行程序</b></p><p>　　if (運(yùn)行標(biāo)志==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if (次數(shù)>=0&&次數(shù)<50)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>

87、;　　下移信號(hào)=1;</b></p><p>　　機(jī)械手y=機(jī)械手y+2;</p><p><b>　　次數(shù)=次數(shù)+1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if (次數(shù)>=50&&次數(shù)<70)</p><p

88、><b>　　{</b></p><p><b>　　下移信號(hào)=0;</b></p><p><b>　　加緊信號(hào)=1;</b></p><p>　　左爪=左爪+1/21*5;</p><p>　　右爪=右爪-1/21*5;</p><p><

89、;b>　　次數(shù)=次數(shù)+1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if (次數(shù)>=70&&次數(shù)<120)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　加緊信號(hào)=0;</b><

90、;/p><p><b>　　上移信號(hào)=1;</b></p><p>　　機(jī)械手y=機(jī)械手y-2;</p><p>　　工件y=工件y-2;</p><p><b>　　次數(shù)=次數(shù)+1;</b></p><p><b>　　}</b></p>&

91、lt;p>　　if (次數(shù)>=120&&次數(shù)<220)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　上移信號(hào)=0;</b></p><p><b>　　右移信號(hào)=1;</b></p><p>　　機(jī)械手x=機(jī)械手x+1;

92、</p><p>　　工件x=工件x+1;</p><p>　　左爪=左爪+20/21;</p><p>　　右爪=右爪+20/21;</p><p><b>　　次數(shù)=次數(shù)+1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　i

93、f (次數(shù)>=220&&次數(shù)<270)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　右移信號(hào)=0;</b></p><p><b>　　下移信號(hào)=1;</b></p><p>　　機(jī)械手y=機(jī)械手y+2;</p>

94、<p>　　工件y=工件y+2;</p><p><b>　　次數(shù)=次數(shù)+1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if (次數(shù)>=270&&次數(shù)<290)</p><p><b>　　{</b></

95、p><p><b>　　下移信號(hào)=0;</b></p><p><b>　　放松信號(hào)=1;</b></p><p>　　左爪=左爪-1/21*5;</p><p>　　右爪=右爪+1/21*5;</p><p><b>　　次數(shù)=次數(shù)+1;</b></

96、p><p><b>　　}</b></p><p>　　if (次數(shù)>=290&&次數(shù)<340)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　放松信號(hào)=0;</b></p><p><b>　　上

97、移信號(hào)=1;</b></p><p>　　機(jī)械手y=機(jī)械手y-2;</p><p><b>　　次數(shù)=次數(shù)+1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if (次數(shù)>=340&&次數(shù)<440)</p><p&g

98、t;<b>　　{</b></p><p><b>　　上移信號(hào)=0;</b></p><p><b>　　左移信號(hào)=1;</b></p><p>　　機(jī)械手x=機(jī)械手x-1;</p><p>　　左爪=左爪-20/21;</p><p>　　右爪=右爪

99、-20/21;</p><p><b>　　次數(shù)=次數(shù)+1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if (次數(shù)==440)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　左移信號(hào)=0;<

100、;/b></p><p><b>　　次數(shù)=0;</b></p><p><b>　　工件x=0;</b></p><p><b>　　工件y=100;</b></p><p>　　\\本站點(diǎn)\左爪=0;</p><p>　　\\本站點(diǎn)\右爪=10

101、/210*100;</p><p>　　if (停止標(biāo)志==1)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　停止標(biāo)志=0;</b></p><p><b>　　運(yùn)行標(biāo)志=0;</b></p><p><b>　　}&l

102、t;/b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　5.操作面板</b></p><p>　　（面板中有上行、下行指示燈，數(shù)字計(jì)算單位，檔位開關(guān)，單步按鈕。）</p><p>&l

103、t;b>　　結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，它以接入式CPU為核心，通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備，是很容易與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體的。</p><p>

104、;　　機(jī)械手的初始位置在原位，按下啟動(dòng)按鈕后，機(jī)械手依次完成：下降→夾緊→上升→右移→下降→放松→上升→左移→傳送帶A運(yùn)動(dòng)（檢測(cè)到有工件停）九個(gè)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手一個(gè)周期的動(dòng)作。機(jī)械手的下降、上升、左移、右移的動(dòng)作轉(zhuǎn)換靠限位開關(guān)來(lái)控制，而夾緊、放松動(dòng)作的轉(zhuǎn)換是由時(shí)間繼電器來(lái)控制的。自動(dòng)操作程序中包含了單周或連續(xù)運(yùn)動(dòng)，程序執(zhí)行單周或連續(xù)取決于工作方式選擇開關(guān)。</p><p>　　為滿足生產(chǎn)要求，機(jī)械手設(shè)置手動(dòng)方式和

105、自動(dòng)方式，而自動(dòng)方式又分為單步、單周和連續(xù)工作方式。</p><p><b>　　謝辭</b></p><p>　　在畢業(yè)論文的完成過(guò)程中，我首先要感謝我的指導(dǎo)教師xx老師的耐心指導(dǎo)！xx老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對(duì)我產(chǎn)生重要影響。xx老師淵博的知識(shí)、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。同時(shí)，在此次

106、畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我也學(xué)到了許多了關(guān)于動(dòng)態(tài)試驗(yàn)方面的知識(shí)，實(shí)驗(yàn)技能有了很大的提高。</p><p>　　另外，我還要特別感謝同學(xué)們對(duì)我實(shí)驗(yàn)以及論文寫作的指導(dǎo)，他們?yōu)槲彝瓿蛇@篇論文提供了巨大的幫助。</p><p>　　最后，再次對(duì)關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心感謝。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p&

107、gt;　　1. 王衛(wèi)兵. 可編程序控制器的原理及應(yīng)用. 機(jī)械工業(yè)出版社.1995 </p><p>　　2 常斗南. 可編程序控制器的原理及應(yīng)用. 試驗(yàn) 機(jī)械工業(yè)出版社. 2001 </p><p>　　3. 程憲平. 機(jī)電傳動(dòng)與控制. 華中理工大學(xué)出版社. 2003 </p><p>　　4.成大光.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)〔S〕.北京:化

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