機(jī)械電子工程畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于plc氣壓基本回路設(shè)計(jì)（一）

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　基于PLC氣壓基本回路設(shè)計(jì)（一）</p><p><b>　　誠信聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：本設(shè)計(jì)及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)

2、下獨(dú)立完成的，在完成設(shè)計(jì)時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。</p><p>　　本人簽名： 年 月 日</p><p>　　基于PLC氣壓基本回路設(shè)計(jì)（一）</p><p>　　摘要 ：本論文的重點(diǎn)放在氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)和PLC各硬件部分的設(shè)計(jì)和介紹、PLC梯形圖的編寫上。利用氣壓傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的物料搬運(yùn)，具體來說包括

3、實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的各種動(dòng)作控制，像上升、下降、左行、右行、夾緊以及放松的控制，通過可編程序控制器(S7-200PLC）的程序設(shè)計(jì)控制機(jī)械手的動(dòng)作，并在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上利用氣壓元件搭建的氣動(dòng)回路結(jié)合PLC模塊來驗(yàn)證機(jī)械手臂和手抓的運(yùn)動(dòng)。另外該過程中還包括分析系統(tǒng)硬件要求，選擇合適工作方式，選擇合適的CUP以及合理分配I/O地址和完成PLC外部接線圖，最后完成氣動(dòng)機(jī)械手的程序設(shè)計(jì)梯形圖。</p><p>　　關(guān)鍵字：機(jī)械手 實(shí)驗(yàn)臺(tái)

4、 氣壓傳動(dòng)，可編程序控制器(S7-200PLC） </p><p>　　Based on the PLC basic circuit design pressure (a)</p><p>　　Abstract ：This paper focuses on the design of the pneumatic circuit and the design of the PLC hardw

5、are parts and introduction, the writing of the PLC ladder diagram.Manipulator by using pneumatic transmission, material handling, specifically including the action of manipulator control, such as up, down, left, right, c

6、lamping and relaxation control, through the programmable controller (S7-200 PLC program design of the control action of the manipulator, and on the experiment using pneumatic compon</p><p>　　Key Words: manip

7、ulator, experiment table, Pneumatic Transmission，Programmable controller (PLC S7-200)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 前 言1</b></p><p>　　1.1 研究的目的及意義1&l

8、t;/p><p>　　1.2 氣動(dòng)機(jī)械手簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.2.1 氣動(dòng)技術(shù)1</p><p>　　1.2.2 氣動(dòng)機(jī)械手2</p><p>　　1.2.3 氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)4</p><p>　　1.3 PLC的簡(jiǎn)介4</p><p>　　1.3.1 可編程控制器的概念

9、4</p><p>　　1.3.2 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域5</p><p>　　1.3.3 PLC的系統(tǒng)組成6</p><p>　　1.3.4 PLC的工作原理8</p><p>　　2 方案論證10</p><p>　　2.1 機(jī)械手的設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.1.1 氣動(dòng)機(jī)械

10、手的結(jié)構(gòu)10</p><p>　　2.1.2 氣動(dòng)機(jī)械手的工作原理11</p><p>　　2.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)氣壓元件簡(jiǎn)介11</p><p>　　2.2.1 氣壓系統(tǒng)11</p><p>　　2.2.2 氣源裝置12</p><p>　　2.2.3 氣壓缸13</p><p>　　2.

11、2.4 氣壓控制閥15</p><p>　　2.3 氣壓傳動(dòng)工作原理圖17</p><p>　　3 系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)19</p><p>　　3.1 實(shí)驗(yàn)所用的各模塊簡(jiǎn)介19</p><p>　　3.2.輔助開關(guān)24</p><p>　　3.3 PLC的選型25</p><p>　　

12、3.4 輸入和輸出信號(hào)26</p><p>　　3.5 程序設(shè)計(jì)27</p><p>　　3.6 PLC外部接線30</p><p><b>　　結(jié) 論32</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p><b>　　致 謝

13、34</b></p><p><b>　　1 前 言</b></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、低壓、粉塵、

14、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”，簡(jiǎn)稱通用機(jī)

15、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>　　1.1 研究的目的及意義</p><p>　　本課題試圖借助開發(fā)PLC對(duì)物料分揀機(jī)械手的控制，和必要的精密傳感器，使其能夠?qū)Σ煌伾奈锪习搭A(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行分揀，動(dòng)作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性生產(chǎn)線。采用PLC控制，是

16、一種預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行物料分揀的自動(dòng)化裝置，可部分代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行單調(diào)持久的作業(yè)，并且在產(chǎn)品變化或臨時(shí)需要對(duì)機(jī)械手進(jìn)行新的分配任務(wù)時(shí)，可以允許方便的改動(dòng)或重新設(shè)計(jì)其新部件，而對(duì)于位置改變時(shí)，只要重新編程，并能很快地投產(chǎn)，降低安裝和轉(zhuǎn)換工作的費(fèi)用。本設(shè)計(jì)主要完成機(jī)械手的硬件部分與軟件部分設(shè)計(jì)。主要包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　1.2 氣動(dòng)機(jī)械手簡(jiǎn)介</p><

17、;p>　　1.2.1 氣動(dòng)技術(shù)</p><p>　　氣動(dòng)技術(shù)—這個(gè)被譽(yù)為工業(yè)自動(dòng)化之“肌肉”的傳動(dòng)與控制技術(shù)，在加工制造業(yè)領(lǐng)域越來越受到人們的重視，并獲得了廣泛應(yīng)用。目前，伴隨著微電子技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，氣動(dòng)技術(shù)也不斷創(chuàng)新，以工程實(shí)際應(yīng)用為目標(biāo)，得到了前所未有的發(fā)展。氣動(dòng)技術(shù)(Pneumatics)是以壓縮空氣為介質(zhì)來傳動(dòng)和控制機(jī)械的一門專業(yè)技術(shù)?！癙neumatics”一詞起源于希臘

18、文的“Pneuma”，其原義為“呼吸”，后來才一演變成“氣動(dòng)技術(shù)”。</p><p>　　氣動(dòng)技術(shù)因具有節(jié)能、無污染、高效、低成本、安全可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，以及防火、防爆、抗電磁干擾、抗幅射等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于汽車制造、電子、工業(yè)機(jī)械、食品等工業(yè)產(chǎn)業(yè)中。隨著新材料、新技術(shù)、新工藝的開發(fā)和應(yīng)用，氣動(dòng)技術(shù)己經(jīng)突破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造理念，正在IC/LCD、微電子、生物制藥、醫(yī)療機(jī)械等高技術(shù)領(lǐng)域扮演著重要角色。</p>

19、<p>　　隨著生產(chǎn)自動(dòng)化程度的不斷提高，氣動(dòng)技術(shù)應(yīng)用面迅速擴(kuò)大，氣動(dòng)產(chǎn)品品種規(guī)格持續(xù)增多，性能、質(zhì)量不斷提高，市場(chǎng)銷售產(chǎn)值穩(wěn)步增長(zhǎng)。在工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)的歐美、日本等國家，氣動(dòng)元件產(chǎn)值已接近液壓元件的產(chǎn)值，而且仍以較快的速度在發(fā)展。氣動(dòng)工業(yè)的高速增長(zhǎng)，進(jìn)一步刺激了氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展。氣動(dòng)技術(shù)正朝著精確化、高速化、小型化、復(fù)合化和集成化的方向發(fā)展。</p><p>　　1.2.2 氣動(dòng)機(jī)械手</p>

20、;<p>　　工業(yè)機(jī)械手使用最多的一種驅(qū)動(dòng)方式是電機(jī)驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般采用步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)以及交流伺服電機(jī)。由于電機(jī)速度高，通常須采用減速機(jī)構(gòu)(如諧波傳動(dòng)、RV擺線針輪傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)和多桿機(jī)構(gòu)等)。這類機(jī)械手的特點(diǎn)是控制精度高，驅(qū)動(dòng)力較大，響應(yīng)快，信號(hào)檢測(cè)、傳遞、處理方便，并可以采用多種靈活的控制方案。但是由于這類機(jī)械手價(jià)格昂貴，限制了在一些場(chǎng)合的廣泛應(yīng)用。因此，人們開始尋求其它一些經(jīng)濟(jì)適用的機(jī)械手驅(qū)動(dòng)方式

21、。隨著氣動(dòng)技術(shù)獲得了快速發(fā)展，其利用成本性能比低廉及同時(shí)具有許多優(yōu)點(diǎn)的氣動(dòng)設(shè)備，在滿足社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐需要的同時(shí)也越來越多的受到重視。氣動(dòng)機(jī)械手技術(shù)已經(jīng)成為能夠滿足許多行業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐要求的一種重要實(shí)用技術(shù)。</p><p>　　氣動(dòng)機(jī)械手與其它控制方式的機(jī)械手相比，具有價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率體積比高、無污染及抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)，表1.1給出了各種控制方式的比較。</p><p>　　表1.1

22、各種控制方式的比較</p><p>　　氣動(dòng)機(jī)械手是在己有的機(jī)械手基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。二者之間的區(qū)別在于氣動(dòng)機(jī)械手發(fā)展的起點(diǎn)頗高，它強(qiáng)調(diào)模塊化的形式，把專用機(jī)械手和通用機(jī)械手結(jié)合起來?，F(xiàn)代氣動(dòng)機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)由感知部分、控制部分、主機(jī)部分和執(zhí)行部分四個(gè)方面組成。采集感知信號(hào)及控制信號(hào)均由智能閥島來處理，氣動(dòng)伺服定位系統(tǒng)代替了伺服電機(jī)、步進(jìn)馬達(dá)或液壓伺服系統(tǒng)；氣缸、擺動(dòng)馬達(dá)完成原來由液壓缸或機(jī)械所作的執(zhí)行動(dòng)作；主機(jī)部

23、分采用了標(biāo)準(zhǔn)型材輔以模塊化的裝配形式，使得氣動(dòng)機(jī)械手能拓展成系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品。人們根據(jù)應(yīng)用情況的要求，選擇相應(yīng)功能和參數(shù)的模塊，像積木一樣隨意的組合，這是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想，代表氣動(dòng)機(jī)械手今后的發(fā)展方向，也將始終貫穿著氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展及實(shí)用性。因此，氣動(dòng)機(jī)械手可以代替一些功能不理想的工業(yè)機(jī)械手的地位，在目前的工業(yè)自動(dòng)線上有著及其廣泛的應(yīng)用前景。</p><p>　　1.2.3 氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)</p

24、><p>　　盡管世界工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展放緩，使得氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展受到一定的影響，然而，作為新興科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)物，氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展勢(shì)不可擋。目前，氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展呈現(xiàn)出了以下趨勢(shì)：</p><p><b>　　1、結(jié)構(gòu)模塊化</b></p><p><b>　　2、控制智能化</b></p><p><b

25、>　　3、感覺功能變強(qiáng)</b></p><p>　　4、系統(tǒng)應(yīng)用與集成化</p><p><b>　　5、可靠性越來越高</b></p><p><b>　　6、易操作更靈活</b></p><p>　　7、向微型化方向發(fā)展</p><p>　　1.3 PL

26、C的簡(jiǎn)介</p><p>　　1.3.1 可編程控制器的概念</p><p>　　可編程控制器(Programmable Logical Controller)簡(jiǎn)稱PLC。國際電工委員會(huì)（IEC）在1985年的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案第3稿中，對(duì)PLC作了如下定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、

27、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令。并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！?lt;/p><p>　　現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程是復(fù)雜多樣的，它們對(duì)控制的要求也各不相同。PLC一經(jīng)出現(xiàn)就受到了廣大工程技術(shù)人員的歡迎。PLC具有如下特點(diǎn)：</p><p>　　1、編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)。</p

28、><p>　　2、功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高。</p><p>　　3、硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)。</p><p>　　4、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。</p><p>　　5、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少。</p><p>　　6、維修工作量小，維修方便。</p><p>　　7、體積小，能耗

29、低。</p><p>　　1.3.2 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域</p><p>　　PLC的初期由于其價(jià)格高于繼電器控制裝置，使得其應(yīng)用受到限制。但最近十年來，PLC的應(yīng)用面越來越廣，其主要原因是：一方面由于處理器芯片及有關(guān)元件的價(jià)格大大下降，使得PLC的成本下降；另一方面PLC的功能大大增加，能解決復(fù)雜的計(jì)算和通信問題。目前PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦、石油、化工、電力、機(jī)械制造、汽車、

30、裝卸、紡織、環(huán)保和娛樂等行業(yè)。PLC的應(yīng)用范圍通常分成以下5種類型：</p><p><b>　　1、順序控制</b></p><p>　　這是PLC應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，也是最適合PLC使用的領(lǐng)域，它用來取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。PLC應(yīng)用于單機(jī)控制、多機(jī)控制、生產(chǎn)自動(dòng)線控制等。例如：注塑機(jī)械、印刷機(jī)械、訂書機(jī)械、包裝機(jī)械、切紙機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水

31、線及電梯控制。</p><p><b>　　2、運(yùn)動(dòng)控制</b></p><p>　　PLC制造商目前已提供了拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，在多數(shù)情況下，PLC把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模塊，其輸出移動(dòng)一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置，每個(gè)軸移動(dòng)時(shí)，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣龋３诌\(yùn)動(dòng)平滑。</p><p>　　相對(duì)來說，位置控制模

32、塊比CNC裝置體積更小，價(jià)格更低，速度更快，操作更方便，</p><p><b>　　3、過程控制</b></p><p>　　PLC還能控制大量的過程參數(shù)，例如：溫度、流量、壓力、液位和速度等。PID模塊提供了使PLC具有了閉環(huán)控制的功能，即一個(gè)具有PID控制能力的PLC可用于過程控制。當(dāng)過程控制中某個(gè)變量出現(xiàn)偏差時(shí)，PID控制算法會(huì)計(jì)算出正確的輸出，把變量保持在設(shè)

33、定值上。</p><p><b>　　4、數(shù)據(jù)控制</b></p><p>　　在機(jī)械加工中，PLC作為主要的控制和管理系統(tǒng)用于CNC和NC系統(tǒng)中，可以完成大量的數(shù)據(jù)控制。</p><p><b>　　5、通信控制</b></p><p>　　PLC的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程I/O的通信、多臺(tái)PLC之間的

34、通信、PLC和其他智能控制設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置）之間的通信。PLC與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。</p><p>　　1.3.3 PLC的系統(tǒng)組成</p><p>　　PLC種類繁多，但其組成和工作原理基本相同。用PLC實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)是按一定算法進(jìn)行輸入/輸出變換，并將這個(gè)變換給以物理實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。PLC專為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)

35、，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，它主要是由CPU、電源、存儲(chǔ)器和專門設(shè)計(jì)的輸入/輸出接口電路等組成。PLC的結(jié)構(gòu)框圖如圖3.1所示。</p><p>　　1、中央處理單元（CPU）</p><p>　　中央處理單元（CPU）一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個(gè)芯片內(nèi)。CPU通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與存儲(chǔ)單元、輸入/輸出接口電路連接。</p><p&g

36、t;<b>　　2、存儲(chǔ)器</b></p><p>　　PLC的存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器兩部分。</p><p>　　系統(tǒng)存儲(chǔ)器包括用來存放由PLC生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在ROM內(nèi)，用戶不能直接更改。它使PLC具有基本的功能，能夠完成PLC設(shè)計(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)工作。系統(tǒng)程序質(zhì)量的好壞，很大程度上決定了PLC的性能，其內(nèi)容主要包括三部分。第一部分為系統(tǒng)管理程

37、序。第二部分為用戶指令解釋程序。第三部分為標(biāo)準(zhǔn)程序與系統(tǒng)調(diào)用。</p><p>　　圖1.1 PLC的結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　用戶存儲(chǔ)器包括用戶程序存儲(chǔ)器（程序區(qū)）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（數(shù)據(jù)區(qū)）兩部分。用戶程序存儲(chǔ)器用來存放用戶針對(duì)具體控制任務(wù)用規(guī)定的PLC編程語言編寫的各種用戶程序。用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以用來存放（記憶）用戶程序中所使用器件ON/OFF狀態(tài)和數(shù)值、數(shù)據(jù)等。用戶存儲(chǔ)器的大小關(guān)系

38、到用戶程序容量的大小，是反映PLC性能的重要指標(biāo)之一。</p><p>　　PLC使用的存儲(chǔ)器類型有三種。第一種是隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）；第二種是只讀存儲(chǔ)器（ROM）；第三種是可電擦除可編程的只讀存儲(chǔ)器（EEPROM或EPROM）。</p><p><b>　　3、輸入/輸出模塊</b></p><p>　　輸入（Input）模塊和輸出（Ou

39、tput）模塊簡(jiǎn)稱為I/O模塊。PLC的輸入和輸出信號(hào)類型可以是開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量。輸入/輸出模塊從廣義上分包含兩部分：一是與控制設(shè)備相連接的接口電路；另一部分是輸入和輸出的映像寄存器。</p><p>　　輸入模塊用于處理輸入信號(hào)，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波、隔離、電平轉(zhuǎn)換等，把輸入信號(hào)的邏輯值安全可靠地傳遞到PLC內(nèi)部。輸出模塊用于把用戶程序的邏輯運(yùn)算結(jié)果輸出到PLC外部，輸出模塊具有隔離PLC內(nèi)部電路和外部執(zhí)行

40、元件的作用，還具有功率放大的作用。</p><p><b>　　4、電源模塊</b></p><p>　　PLC一般使用220V的交流電源，內(nèi)部的開關(guān)電源為PLC的中央處理器、存儲(chǔ)器等電路提供5V、±12V、24V等直流電源，使PLC能正常工作。</p><p><b>　　5、接口模塊</b></p>

41、;<p>　　接口模塊用于將擴(kuò)展單元以及功能模塊與基本單元相連，使PLC的配置更加靈活以滿足不同控制系統(tǒng)的需要。</p><p><b>　　6、通信接口</b></p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)“人–機(jī)”或“機(jī)–機(jī)”之間的對(duì)話，PLC配有多種通信接口。PLC通過接口可以與監(jiān)視器、打印機(jī)和其他的PLC或計(jì)算機(jī)相連。</p><p>&

42、lt;b>　　7、編程器</b></p><p>　　編程器的作用是供用戶進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。</p><p>　　編程器有簡(jiǎn)易型和智能型兩類。簡(jiǎn)易型的編程器只能聯(lián)機(jī)編程，且往往需要將梯形圖轉(zhuǎn)換為機(jī)器語言助記符（語句表）后，才能輸入。智能型的編程器又稱圖形編程器，它可以聯(lián)機(jī)編程，也可以脫機(jī)編程，具有LCD或CRT圖形顯示功能，可以直接輸入梯形圖和通過屏幕對(duì)話

43、</p><p><b>　　8、其他部分</b></p><p>　　有些PLC還可配有EPROM寫入器、存儲(chǔ)器等其他外部設(shè)備。</p><p>　　1.3.4 PLC的工作原理</p><p>　　PLC是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，故它的工作原理是建立在計(jì)算機(jī)工作原理之上，即通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)的，但是 C

44、PU是以分時(shí)操作方式來處理各項(xiàng)任務(wù)的，計(jì)算機(jī)在每一瞬間只能做一件事，所以程序的執(zhí)行是按程序順序依次完成相應(yīng)各電器的動(dòng)作，所以它屬于串行工作方式。PLC工作的全過程可用圖2.2所示的運(yùn)行框圖來表示。</p><p>　　概括而言，PLC是按集中輸入、集中輸出，周期性循環(huán)掃描的方式進(jìn)行工作的。掃描周期是控制過程中一個(gè)比較重要的技術(shù)指標(biāo)。一般來說，掃描周期越大，表明掃描所需要的時(shí)間就越長(zhǎng)，要求輸入信號(hào)的寬度就越大，控制

45、周期就越長(zhǎng)，控制速度就要降低。</p><p>　　PLC的過程可分為三部分。第一部分為上電處理，第二部分是掃描過程，第三部分是出錯(cuò)處理。</p><p><b>　　‘</b></p><p><b>　　圖1.2</b></p><p><b>　　2 方案論證</b>&l

46、t;/p><p>　　本論文主要內(nèi)容是以氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手作為控制對(duì)象，用PLC作為控制器，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手自動(dòng)運(yùn)行的控制過程。并在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上搭建運(yùn)行。</p><p>　　2.1 機(jī)械手的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1.1 氣動(dòng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)</p><p>　　機(jī)械手的種類很多，但按手臂坐標(biāo)類型來分主要有直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式、關(guān)

47、節(jié)坐標(biāo)式、SCARA型。</p><p>　　本論文所針對(duì)的機(jī)械手屬于圓柱坐標(biāo)式，如圖2.1所示，機(jī)械手主要是由基座和手臂兩部分組成?；闹饕蝿?wù)是支撐和完成手臂回轉(zhuǎn)。手臂裝在基座上，作上下直線運(yùn)動(dòng)，手部可夾緊/放松。</p><p>　　圖2.1 氣動(dòng)機(jī)械手示意圖</p><p>　　本機(jī)械手的機(jī)座由伺服電機(jī)控制，機(jī)械手臂由氣缸驅(qū)動(dòng)。氣缸由電磁閥控制。驅(qū)動(dòng)部分有

48、立柱升降氣缸和手臂伸縮驅(qū)動(dòng)氣缸，和機(jī)械手抓。</p><p>　　2.1.2 氣動(dòng)機(jī)械手的工作原理</p><p>　　本機(jī)械手采用氣壓驅(qū)動(dòng)，使用的是壓力為0. 6 MPa，最高可達(dá)1 Mpa。這個(gè)機(jī)械手具有二個(gè)直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)自由度，用于將原工作臺(tái)上的物品搬到其左側(cè)工作臺(tái)上。機(jī)械手的動(dòng)作由伺服電機(jī)和氣缸驅(qū)動(dòng)控制，氣缸由電磁閥控制，整個(gè)機(jī)械手在工作中能實(shí)現(xiàn)上升/下降、左旋轉(zhuǎn)/右旋轉(zhuǎn)、

49、夾緊/放松功能，是目前較為簡(jiǎn)單的、應(yīng)用比較廣泛的一種機(jī)械手。機(jī)械手的工作流程如圖2.2所示。</p><p><b>　　圖2.2 工作流程</b></p><p>　　2.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)氣壓元件簡(jiǎn)介</p><p>　　2.2.1 氣壓系統(tǒng)</p><p>　　氣壓傳動(dòng)以壓縮氣體為工作介質(zhì)，靠氣體的壓力傳遞動(dòng)力或信息的流體

50、傳動(dòng)。傳遞動(dòng)力的系統(tǒng)是將壓縮氣體經(jīng)由管道和控制閥輸送給氣動(dòng)執(zhí)行元件，把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能而作功；傳遞信息的系統(tǒng)是利用氣動(dòng)邏輯元件或射流元件以實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算等功能，亦稱氣動(dòng)控制系統(tǒng)。氣壓系統(tǒng)的組成主要有： </p><p>　?、賱?dòng)力元件——?dú)庠矗?lt;/p><p>　　②執(zhí)行元件——雙作用氣缸，單作用氣缸</p><p>　?、劭刂圃?dú)鈮洪y，單向節(jié)流閥，

51、</p><p>　?、茌o助元件——管件、氣罐、三聯(lián)件，</p><p><b>　　⑤工作介質(zhì)——空氣</b></p><p>　　氣壓傳動(dòng)具有以下獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　?。?）以空氣作為工作介質(zhì)，取之不盡，處理方便，用過以后直接排入大氣，不會(huì)污染環(huán)境，且可少設(shè)置或不必設(shè)置回氣管道。</p>&

52、lt;p>　?。?）空氣的黏度很小，只有液壓油的萬分之一，流動(dòng)阻力小，所以便于集中供氣，中、遠(yuǎn)距離輸送。</p><p>　　（3）氣動(dòng)控制動(dòng)作迅速，反應(yīng)快；維護(hù)簡(jiǎn)單，工作介質(zhì)清潔，不存在介質(zhì)變質(zhì)和更換等問題。</p><p>　?。?）工作環(huán)境適應(yīng)性好。無論是在易燃、易爆、多塵埃、輻射、強(qiáng)磁、振動(dòng)、沖擊等惡劣的環(huán)境中，氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作安全可靠。</p><p&g

53、t;　?。?）氣動(dòng)元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工制造，使用壽命長(zhǎng)，可靠性高。</p><p><b>　　氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn):</b></p><p>　　（1）由于空氣的可壓縮性大，氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的速度穩(wěn)定性差，給系統(tǒng)的速度和位置控制精度帶來很大的影響。</p><p>　?。?）氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的噪聲大，尤其是排氣時(shí)，需要加消音器。</p>&

54、lt;p>　　2.2.2 氣源裝置</p><p>　　氣源裝置是用來產(chǎn)生具有足夠壓力和流量的壓縮空氣并將其凈化、處理及儲(chǔ)存的一套裝置。圖2.3所示為常見的氣源裝置。其主要由以下元件組成。</p><p>　　空氣壓縮機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w壓力能的裝置，是啟動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力源。一般有活塞式，膜片式、螺桿式等幾種類型，其中氣壓系統(tǒng)最常使用的機(jī)型為活塞式壓縮機(jī)。在選擇空氣壓縮機(jī)時(shí)，其額定壓力

55、應(yīng)等于或略高于所需的工作壓力，其流量應(yīng)等于系統(tǒng)設(shè)備最大耗氣量并考慮管路泄露等因素空氣壓縮機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w壓力能的裝置，是啟動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力源。一般有活塞式，膜片式、螺桿式等幾種類型，其中氣壓系統(tǒng)最常使用的機(jī)型為活塞式壓縮機(jī)。在選擇空氣壓縮機(jī)時(shí)，其額定壓力應(yīng)等于或略高于所需的工作壓力，其流量應(yīng)等于系統(tǒng)設(shè)備最大耗氣量并考慮管路泄露等因素</p><p><b>　　圖2.3 氣源裝置</b>&

56、lt;/p><p><b>　　2.2.3 氣壓缸</b></p><p>　　氣壓傳動(dòng)中將壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的氣動(dòng)執(zhí)行元件。氣缸有作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的和作往復(fù)擺動(dòng)的兩類。作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的氣缸又可分為單作用、雙作用、膜片式和沖擊氣缸 4種。</p><p>　　氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示：</p&g

57、t;<p>　　圖2.4 雙作用氣缸 圖2.5 單作用氣缸</p><p><b>　　1 單作用氣缸 </b></p><p>　　單作用氣缸只有一腔可輸入壓縮空氣，實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。其活塞桿只能借助外力將其推回；通常借助于彈簧力，膜片張力，重力等。 機(jī)械手抓通過單作用氣缸抓放，夾持力度通過氣缸的彈簧來

58、調(diào)整。 其原理及結(jié)構(gòu)見下圖 </p><p>　　圖2.6 單作用氣缸原理圖</p><p>　　單作用氣缸的特點(diǎn)是：</p><p>　　1）僅一端進(jìn)（排）氣，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耗氣量小。</p><p>　　2）用彈簧力或膜片力等復(fù)位，壓縮空氣能量的一部分用于克服彈簧力或膜片張力，因而減小了活塞桿的輸出力。</p><p&g

59、t;　　3）缸內(nèi)安裝彈簧、膜片等，一般行程較短；與相同體積的雙作用氣缸相比，有效行程小一些。</p><p>　　氣缸復(fù)位彈簧、膜片的張力均隨變形大小變化，因而活塞桿的輸出力在行進(jìn)過程中是變化的。</p><p>　　由于以上特點(diǎn)，單作用活塞氣缸多用于短行程。其推力及運(yùn)動(dòng)速度均要求不高場(chǎng)合，如氣吊、定位和夾緊等裝置上。單作用柱塞缸則不然，可用在長(zhǎng)行程、高載荷的場(chǎng)合。</p>

60、<p><b>　　2雙作用氣缸</b></p><p>　　雙作用氣缸指兩腔可以分別輸入壓縮空氣，實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng)的氣缸。其結(jié)構(gòu)可分為雙活塞桿式、單活塞桿式、雙活塞式、緩沖式和非緩沖式等。此類氣缸使用最為廣泛。</p><p>　　1）雙活塞桿雙作用氣缸雙活塞桿氣缸有缸體固定和活塞桿固定兩種。</p><p>　　缸體固定時(shí)，其所帶載荷

61、（如工作臺(tái)）與氣缸兩活塞桿連成一體，壓縮空氣</p><p>　　依次進(jìn)入氣缸兩腔（一腔進(jìn)氣另一腔排氣），活塞桿帶動(dòng)工作臺(tái)左右運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)范圍等于其有效行程s的3倍。安裝所占空間大，一般用于小型設(shè)備上。</p><p>　　活塞桿固定時(shí)，為管路連接方便，活塞桿制成空心，缸體與載荷（工作臺(tái)）連成一體，壓縮空氣從空心活塞桿的左端或右端進(jìn)入氣缸兩腔，使缸體帶動(dòng)工作臺(tái)向左或向左運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)的運(yùn)

62、動(dòng)范圍為其有效行程s的2倍。適用于中、大型設(shè)備。 </p><p>　　2.2.4 氣壓控制閥</p><p>　　氣壓控制閥是氣壓系統(tǒng)中用來控制氣流方向、壓力和流量的元件。借助于這些閥，便能對(duì)氣壓執(zhí)行元件的啟動(dòng)和停止、運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度、動(dòng)作順序和克服負(fù)載的能力等進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，使各類氣壓機(jī)械都能按要求協(xié)調(diào)地工作。</p><p><b>　?。?）單向

63、節(jié)流閥</b></p><p>　　節(jié)流閥和單向節(jié)流閥是簡(jiǎn)易的流量控制閥，它們?cè)诙勘靡簤合到y(tǒng)中的主要作用是與溢流閥配合，組成三種節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)：即進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)、回氣節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)和旁路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)。對(duì)于執(zhí)行元件要求往返節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)可使用兩個(gè)單向節(jié)流閥。節(jié)流閥也在容積節(jié)流調(diào)速回路中使用。這種閥沒有壓力及溫度補(bǔ)償裝置，不能自動(dòng)補(bǔ)償載荷及油液粘度變化時(shí)造成的速度不穩(wěn)定，但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和維護(hù)方便。所以

64、在載荷變化不大或?qū)λ俣确€(wěn)定性要求不高的一般液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　圖2.7 單向節(jié)流閥結(jié)構(gòu)示意圖</p><p><b>　　圖2.8 實(shí)物圖</b></p><p><b>　　（1）電磁閥</b></p><p>　　電磁動(dòng)換向閥簡(jiǎn)稱電磁換向閥，是靠通電線圈對(duì)銜鐵的吸引轉(zhuǎn)化

65、而來的推力操縱閥芯換位的換向閥。</p><p>　　電磁閥的工作原理：電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，每個(gè)孔都通向不同的氣管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動(dòng)來檔住或漏出不同的排氣的孔，而進(jìn)氣孔是常開的，氣就會(huì)進(jìn)入不同的排氣管，然后通過氣的壓力來推動(dòng)氣缸的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞竿帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng)。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。&l

66、t;/p><p>　　① 如圖2.6二臺(tái)肩結(jié)構(gòu)的三位四通O型中位機(jī)能的電磁換向閥，閥體的兩側(cè)各有一個(gè)電磁鐵和一個(gè)對(duì)中彈簧。圖示為電磁鐵斷電狀態(tài)，在彈簧力的作用下，閥芯處在常態(tài)位（中位）。當(dāng)左側(cè)的電磁鐵通電吸合時(shí)，銜鐵通過推桿將閥芯推至右端，則P、A和B、T分別導(dǎo)通，換向閥在圖形符號(hào)的左位工作；反之，右端電磁鐵通電時(shí)，換向閥就在右位工作。</p><p>　　電磁鐵不僅有交流和直流之分，而且有干

67、式和濕式之別。交流電磁鐵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，啟動(dòng)力大，動(dòng)作快，但換向沖擊大，噪聲大，換向頻率不能太高（約 30次／min），當(dāng)閥芯被卡住或由于電壓低等原因吸合不上時(shí)，線圈易燒壞。直流電磁鐵需直流電源或整流裝置，但換向沖擊小，換向頻率允許較高（最高可達(dá)240次／min），而且有恒電流特性，電磁鐵吸合不上時(shí)線圈也不會(huì)燒壞，故工作可靠性高。</p><p>　　圖2.9 三位四通換向閥</p><

68、p>　?、诙蝗姶砰y由閥體和電磁線圈兩部分組成，是自帶橋式整流電路，并帶過電壓、過電流安全保護(hù)的直動(dòng)式結(jié)構(gòu)</p><p>　　系統(tǒng)中工作狀態(tài)一：電磁閥線圈不通電。此時(shí)，電磁閥鐵芯在回復(fù)彈簧的作用下靠在雙管端，關(guān)閉雙管端出口，單管端出口處于開啟狀態(tài)，制冷劑從電磁閥單管端出口管流向冷藏室蒸發(fā)器、冷凍室蒸發(fā)器流回壓縮機(jī)，實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)。 </p><p>　　系統(tǒng)中工作狀態(tài)二

69、：電磁閥線圈通電。此時(shí)，電磁閥鐵芯在電磁力的作用下克服回復(fù)彈簧作用力移到單管端，關(guān)閉單管端出口，雙管端出口處于開啟狀態(tài)，制冷劑從電磁閥雙管端出口管流向冷凍室蒸發(fā)器流回壓縮機(jī)，實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)。電磁閥是用來控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器；并不限于液壓，氣動(dòng)。電磁閥用于控制液壓流動(dòng)方向，工廠的機(jī)械裝置一般都由液壓鋼控制，所以就會(huì)用到電磁閥。</p><p>　　2.3 氣壓傳動(dòng)工作原理圖</p>&l

70、t;p>　　其升降運(yùn)動(dòng)通過升降氣缸A、垂直導(dǎo)柱、滑動(dòng)導(dǎo)柱、垂直導(dǎo)軌及升降位置微動(dòng)開關(guān)相互配合完成，轉(zhuǎn)動(dòng)是通過伺服電，轉(zhuǎn)動(dòng)工作行程為0~180°，神到指定位置的手臂是通過氣缸B來完成，手部是通過單作用氣缸控制機(jī)械手抓來夾持物品。</p><p>　　圖2.10 機(jī)械手氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖</p><p>　　圖2.11 連接實(shí)物圖如下圖：</p><p&

71、gt;<b>　　3 系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 實(shí)驗(yàn)所用的各模塊簡(jiǎn)介</p><p>　　1 交流電源模塊 DB-1</p><p><b>　?。?）功能簡(jiǎn)介：</b></p><p>　　該模塊為交流電源模塊，背面連接為其它模塊提供所需要的AC380V和AC220V電壓

72、。</p><p>　?。?）基本結(jié)構(gòu)說明：</p><p>　　剩余電流動(dòng)作保護(hù)器：設(shè)備總電源開關(guān),起到對(duì)地漏電保護(hù)作用，對(duì)地漏電不大于0.03mA；如果漏電跳閘，請(qǐng)專業(yè)人員進(jìn)行檢修，查出問題并解決后將漏電指示按鈕按下，開關(guān)才能推上去使斷路器吸合（注：未解決跳閘問題之前嚴(yán)禁合起斷路器，以免造成人身傷害）；</p><p>　　①交流電壓表：顯示外接電網(wǎng)電壓；<

73、;/p><p>　?、谥甘緹簦禾崾救嚯奤、V、W的通斷情況，燈亮表示相對(duì)應(yīng)的電源導(dǎo)通，反之則斷開；如果發(fā)現(xiàn)某一相指示燈熄滅，請(qǐng)檢查是否對(duì)應(yīng)熔斷器燒壞，或者電網(wǎng)供電是否正常；</p><p>　　③AC380V電壓輸出：護(hù)套插座，連接設(shè)備專用護(hù)套插線給其他模塊提供AC380V電壓（注：無外接元件時(shí)嚴(yán)禁用手或?qū)w去碰觸插座）；</p><p>　?、苋蹟嗥鳎簩?duì)電路起過載保

74、護(hù)作用，額定電流10A；如果紅色指示燈亮，說明相對(duì)應(yīng)的熔斷器被燒壞，請(qǐng)及時(shí)更換；</p><p>　?、萁涣麟娏鞅恚猴@示設(shè)備總電流；</p><p>　　⑥指示燈：提示AC220V的通斷情況，燈亮表示相對(duì)應(yīng)的電源是通的，反之則斷開；</p><p>　　⑦AC220V電壓輸出：護(hù)套插座，連接配套的護(hù)套插線給其他模塊提供AC 220V電壓（注：無外接元件時(shí)嚴(yán)禁用手或?qū)?/p>

75、體去碰觸插座）。</p><p>　?。?）使用注意事項(xiàng)：</p><p>　　該電源模塊提供負(fù)載能力最大為4KW，請(qǐng)注意外部負(fù)載不要超過4KW。</p><p>　　圖3.1 實(shí)物圖 圖3.2 DB-1內(nèi)部電路圖 </p><p>　　直流電源模塊DB-2

76、 </p><p>　　圖3.3 DB-2實(shí)物圖和內(nèi)部電路圖</p><p><b>　?。?）功能簡(jiǎn)介：</b></p><p>　　該模塊為直流電源模塊，為其它模塊和元器件提供所需要的DC 5V、DC 12V和DC 24V電壓。</p><p>　?。?）基本結(jié)構(gòu)說明：</p&

77、gt;<p>　?、俦ｋU(xiǎn)管：對(duì)電路起過載保護(hù)作用(通常用2A的保險(xiǎn)管)；</p><p>　　②指示燈：提示AC 220V的通斷情況，燈亮表示模塊供電已導(dǎo)通，反之則斷開；</p><p>　　③AC 220V電壓輸入：護(hù)套插座，連接配套的護(hù)套插線接受DB-1模塊供的AC 220V電壓；</p><p>　?、茈娫撮_關(guān)：控制該模塊總電路的通斷；</

78、p><p>　?、軩C 12V電壓表：顯示DC 12V電壓輸出的實(shí)際電壓；</p><p>　　⑥D(zhuǎn)C 5V電壓輸出：大孔為護(hù)套插座，小孔為針式插線孔，相同顏色的三個(gè)孔是導(dǎo)通的；連接設(shè)備專用的插線給其他模塊提供DC 5V電壓；</p><p>　?、逥C 12V電壓輸出：大孔為護(hù)套插座，小孔為針式插線孔，相同顏色的三個(gè)孔是導(dǎo)通的；連接設(shè)備專用的插線給其他模塊提供DC 1

79、2V電壓；</p><p>　?、郉C 24V電壓輸出：大孔為護(hù)套插座，小孔為針式插線孔，相同顏色的三個(gè)孔是導(dǎo)通的；連接設(shè)備專用的插線給其他模塊提供DC 24V電壓；</p><p>　?、酓C 5V電壓表：顯示DC 5V電壓輸出的實(shí)際電壓；</p><p>　?、釪C 24V電壓表：顯示DC 24V電壓輸出的實(shí)際電壓。</p><p>　　

80、（3）使用注意事項(xiàng)：</p><p>　?、偈褂帽灸K，必須先用帶護(hù)套插導(dǎo)線從交流電源模塊DB-1的AC220V OUT與本模塊AC220V IN相連接，提供必要的供電電源；</p><p>　?、谠撾娫茨K提供DC24V、DC12V、DC5V直流電源，最大負(fù)載電流4.5A，請(qǐng)注意外部負(fù)載必須在負(fù)載能力范圍以內(nèi)。</p><p>　　3. 可編程控制模塊 DB-8&

81、lt;/p><p>　　圖3.4 DB-8實(shí)物圖</p><p>　　(1)功能簡(jiǎn)介:該模塊為西門子S7-200 CPU224 CN可編程控制器模塊，輸入相對(duì)應(yīng)的程序就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。</p><p>　　(2)基本結(jié)構(gòu)說明：</p><p>　?、買/O輸入端公共端：與M端口相連接；</p><p>　?、贏C 22

82、0V電壓輸入：護(hù)套插座，連接配套的護(hù)套插線接受DB-1模塊供的AC 220V電壓；</p><p>　?、郾ｋU(xiǎn)管：對(duì)電路起過載保護(hù)作用(通常用2A的保險(xiǎn)管)；</p><p>　?、茈娫撮_關(guān)：控制該模塊總電路的通斷；</p><p>　　⑤PLC模塊：S7-200 CPU224 CN繼電器輸出, I/O輸入點(diǎn)14個(gè)、輸出點(diǎn)10個(gè)；</p><p&

83、gt;　?、薮锌冢河门涮椎碾娎|線和電腦相連接用來下載程序程序；</p><p>　?、逫/O輸出公共端:與DC24V+相連接，每個(gè)公共端的額定電流最大為10A；</p><p>　?、郔/O輸出端：接負(fù)載，每點(diǎn)額定電流最大為2A； </p><p>　　⑨I/O輸入端：接開關(guān)量與L+相連 </p><p>　?、釳端口: PLC內(nèi)部供電負(fù)極

84、；L+端口：PLC內(nèi)部供電正極。</p><p>　　(3) PLC控制器連接電路圖</p><p>　　圖3.5 S7-200 224 CN PLC輸I/O點(diǎn)外部接線方法示意圖</p><p>　?。?）使用注意事項(xiàng)：</p><p>　　下載程序時(shí)要將PLC上的開關(guān)撥到stop位置，下載完程序運(yùn)行時(shí)再將其撥到run位置；</p&

85、gt;<p>　　4.按鈕控制模塊DB-9</p><p>　　(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)介紹：</p><p>　　1—三位旋鈕 2—按鈕</p><p>　　3—常開觸點(diǎn) 4—常閉觸點(diǎn)</p><p><b>　　5—急停按鈕</b>&

86、lt;/p><p><b>　　(2)使用說明：</b></p><p>　　①禁止帶電連接導(dǎo)線，該模塊控制電壓為DC24V，請(qǐng)勿采用AC220V作為控制電壓；</p><p>　?、谑褂迷撃K前，必須仔細(xì)檢查電氣控制線路是否準(zhǔn)確無誤，確認(rèn)后再進(jìn)行電氣線路連接；</p><p>　?、鄹鱾€(gè)端口全部開放，電氣可根據(jù)自己實(shí)際需求

87、在外部進(jìn)行連接；</p><p>　?、茉谑褂眠^程中，若發(fā)現(xiàn)外部控制有誤動(dòng)作、誤操作等危險(xiǎn)情況發(fā)生時(shí)，請(qǐng)及時(shí)切斷電源停止控制或操作。</p><p>　　圖 3.6 按鈕控制模塊</p><p><b>　　3.2.輔助開關(guān)</b></p><p>　　接近開關(guān)又稱無觸點(diǎn)行程開關(guān)。它能在一定的距離（幾毫米至幾十毫米）內(nèi)檢

88、測(cè)有無物體靠近。當(dāng)物體與其接近到設(shè)定距離時(shí)，就可以發(fā)出“動(dòng)作”信號(hào) 接近開關(guān)的核心部分是“感辨頭”，它對(duì)接近的物體有很高的感辨能力，是一種非接觸測(cè)量。</p><p>　　接近開關(guān)與被測(cè)物不接觸、不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械磨損和疲勞損傷、工作壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快、無觸點(diǎn)、無火花、無噪聲、防潮、防塵、防爆性能較好、輸出信號(hào)負(fù)載能力強(qiáng)、體積小、安裝、調(diào)整方便；但是 觸點(diǎn)容量較小、輸出短路時(shí)易燒毀。</p><p>

89、;<b>　　圖3.7 行程開關(guān)</b></p><p>　　3.3 PLC的選型</p><p>　　目前，世界上有200多個(gè)廠家生產(chǎn)可編程控制器產(chǎn)品，比較著名的PLC生產(chǎn)廠家主要有美國的AB、通用（GE）、日本的三菱（MITSBISHI）、歐姆龍（OMRON）、德國的西門子（SIMENS）、法國的TE、韓國的三星（SUMSUNG）、LG等。</p>

90、<p>　　本文選擇的是德國的西門子公司生產(chǎn)的S7–200PLC。S7–200系列PLC是西門子公司生產(chǎn)的一種小型PLC，其許多功能達(dá)到大、中型PLC的水平，而價(jià)格卻和小型PLC的一樣，因此它一經(jīng)推出，即受到了廣泛的關(guān)注。特別是S7–200CPU22*系列PLC，由于它具有多種功能模塊和人機(jī)界面（HMI）可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易地組成PLC網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)它具有功能齊全的編程和工業(yè)控制組態(tài)軟件，使得在完成控制

91、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)更加簡(jiǎn)單，其速度快，具有極強(qiáng)的通信能力，幾乎可以完成任何功能的控制任務(wù)。</p><p>　　CPU22*系列PLC它有如下五種不同結(jié)構(gòu)的配置單元：</p><p>　　1、CPU221，它具有6輸入/4輸出，I/O共計(jì)10點(diǎn)，無擴(kuò)展能力；</p><p>　　2、CPU222，它具有8輸入/6輸出，I/O共計(jì)14點(diǎn)，并可以進(jìn)行一定的模擬量控制和2個(gè)模塊

92、的擴(kuò)展；</p><p>　　3、CPU224，它具有14點(diǎn)輸入/10點(diǎn)輸出，I/O點(diǎn)數(shù)共計(jì)24點(diǎn)，它有七個(gè)擴(kuò)展模塊，有內(nèi)置時(shí)鐘；</p><p>　　4、CPU226，它具有24輸入/16輸出，I/O共計(jì)40點(diǎn)，與CPU224相比，它增加了通信口的數(shù)量，通信能力大大增強(qiáng)；</p><p>　　5、CPU226XM，這是西門子公司后推出的一種增強(qiáng)型主機(jī)，它在用戶程序

93、存儲(chǔ)容量和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量上進(jìn)行了擴(kuò)展，其他指標(biāo)和CPU226相同。</p><p>　　當(dāng)CPU的I/O點(diǎn)數(shù)不夠用或需要進(jìn)行特殊功能的控制時(shí)，就要進(jìn)行I/O的擴(kuò)展。I/O擴(kuò)展包括I/O點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展和功能模塊的擴(kuò)展。不同的CPU有不同的擴(kuò)展規(guī)范，它主要受CPU的功能限制。</p><p>　　典型的數(shù)字量輸入/輸出擴(kuò)展模塊有：</p><p>　　輸入擴(kuò)展模塊EM221有

94、兩種：8點(diǎn)DC輸入、8點(diǎn)AC輸入。</p><p>　　輸出擴(kuò)展模塊EM222有三種：8點(diǎn)DC晶體管輸出、8點(diǎn)AC輸出、8點(diǎn)繼電器輸出。</p><p>　　輸入/輸出混合擴(kuò)展模塊EM223有六種：分別為4點(diǎn)（8點(diǎn)、16點(diǎn)）DC輸入/4點(diǎn)（8點(diǎn)、16點(diǎn)）DC輸出、4點(diǎn)（8點(diǎn)、16點(diǎn)）DC輸入/4點(diǎn)（8點(diǎn)、16點(diǎn)）繼電器輸出。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中共7個(gè)輸入

95、量，共4個(gè)輸出量，共計(jì)11點(diǎn)，因此選用了S7–200系列CPU224，CPU224具有14點(diǎn)輸入/10點(diǎn)輸出，I/O點(diǎn)數(shù)共計(jì)24點(diǎn)，它可以有七個(gè)擴(kuò)展模塊，有內(nèi)置時(shí)鐘，它有更強(qiáng)的模擬量和高速計(jì)數(shù)的處理能力，是使用最多的S7–200產(chǎn)品。</p><p>　　3.4 輸入和輸出信號(hào)</p><p>　　本控制系統(tǒng)有7個(gè)輸入開關(guān)量，分別為：</p><p>　　系統(tǒng)啟動(dòng)按

96、鈕1個(gè) 負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的啟動(dòng)；</p><p>　　系統(tǒng)停止按鈕1個(gè) 負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的停止；</p><p>　　下降限位開關(guān)1個(gè) 負(fù)責(zé)檢測(cè)機(jī)械手到達(dá)最低位置；</p><p>　　上升限位開關(guān)1個(gè) 負(fù)責(zé)檢測(cè)機(jī)械手到達(dá)最高位置；</p><p>　　伸出限位開

97、關(guān)1個(gè) 負(fù)責(zé)檢測(cè)機(jī)械手是否伸到位置；</p><p>　　收縮限位開關(guān)1個(gè) 負(fù)責(zé)檢測(cè)機(jī)械手是否收回；</p><p><b>　　I/O表分配：</b></p><p><b>　　3.5 程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1 具體運(yùn)動(dòng)過程如下：<

98、;/p><p>　　①接通電源，啟動(dòng)氣源裝置，給氣罐充氣，使其能有足夠的氣壓驅(qū)動(dòng)整個(gè)裝置正常工作。</p><p>　?、诖蜷_模塊電源，使PLC硬件得電。</p><p>　?、郯匆幌耂B1啟動(dòng)，Q0.0輸出，電磁閥5左端的電，手臂氣缸A伸出，到達(dá)預(yù)定放物塊的位置，同時(shí)，氣缸C伸出，手抓打開。</p><p>　　當(dāng)氣壓桿伸出到觸發(fā)了限位開關(guān)4之

99、后，觸發(fā)電磁閥開關(guān)，電磁閥13失電后，氣缸C靠彈簧力度和機(jī)械手抓結(jié)構(gòu)來夾持住物品，延時(shí)2S后，A缸收縮。</p><p>　?、墚?dāng)物品夾住后，伺服電機(jī)得電帶動(dòng)整個(gè)手臂旋轉(zhuǎn)到指定位置后，手臂B伸出到達(dá)指定位置后，A缸伸出，電磁閥13得電手抓張開，物品放下，停留1秒后電磁閥13失電。手臂A收縮，到達(dá)位置后旋轉(zhuǎn)回初始位置，氣缸B收縮。</p><p>　?、莓?dāng)觸發(fā)開關(guān)3時(shí)循環(huán)動(dòng)作，按下SB2停下

100、即可。</p><p>　　2 控制程序梯形圖他如下：自動(dòng)連續(xù)工作式程序：</p><p><b>　　手動(dòng)控制程序：</b></p><p>　　3.6 PLC外部接線</p><p>　　圖3.9 PLC外部接線圖</p><p><b>　　結(jié)論</b></p&

101、gt;<p>　　本論文介紹了PLC的定義、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域，發(fā)展趨勢(shì)、基本組成、以及工作原理。在簡(jiǎn)單介紹工業(yè)機(jī)械手的基礎(chǔ)上，對(duì)基于PLC的機(jī)械手群控系統(tǒng)的構(gòu)成進(jìn)行了詳盡的論述。</p><p>　　本設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。本論文結(jié)論如下：</p><p>　　1、本論文機(jī)械手采用氣壓驅(qū)動(dòng)，氣動(dòng)機(jī)械手具有節(jié)能、無污染、高效、低成本、安全可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。</p&

102、gt;<p>　　2、用PLC作為控制器，優(yōu)化了機(jī)械手群的控制系統(tǒng)。</p><p>　　3、完成了電氣控制系統(tǒng)硬件和PLC外部接線的設(shè)計(jì)。</p><p>　　4、全部程序均采用模塊化設(shè)計(jì)思想，不僅在設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)構(gòu)清晰，還易于檢查和修改。程序采用梯形圖編寫，簡(jiǎn)單、易懂。</p><p>　　5、通過PLC的控制，每個(gè)機(jī)械手均能獨(dú)立完成八個(gè)動(dòng)作；機(jī)械手群能

103、夠自動(dòng)運(yùn)行或手動(dòng)運(yùn)行。</p><p>　　當(dāng)然，本次設(shè)計(jì)還存在一些不足，例如：論文只是對(duì)PLC的控制以及PLC編程做了闡述。對(duì)限位開關(guān)和紅外檢測(cè)器并未作出選擇。當(dāng)然，設(shè)計(jì)中肯定還有很多不足的地方和紕漏之處，懇請(qǐng)專家和老師指正。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[l]左建民.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)

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