自動(dòng)澆注機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

信息工程學(xué)院自動(dòng)澆注機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)編號(hào)：20150105014自動(dòng)澆注機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Designofautomaticpouringmanipulatorcontrolsystem姓名學(xué)院信息工程學(xué)院專業(yè)自動(dòng)化班級(jí)一班學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師2015年6月2日摘要隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動(dòng)化程度要求越來(lái)越高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈、人工成本上漲，以往人工操作的搬運(yùn)和固定式輸送帶為主的傳統(tǒng)物件搬運(yùn)方式，不但占用空間也不容易更變生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)，加上需要人力監(jiān)督操作，更增加生產(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)生成所必須面臨的重大問(wèn)題。本論文可編程控制器(PLC)選用西門子（SIEMENS）公司S7-200系列的CPU224.機(jī)械手的開關(guān)量信號(hào)直接輸入PLC，PLC通過(guò)中間繼電器對(duì)電磁閥加以控制,而電磁閥通過(guò)控制相應(yīng)的汽缸，完成倆個(gè)工作臺(tái)之間的工件搬運(yùn)，包括左右，上下及工件的夾緊和放松六個(gè)動(dòng)作過(guò)程，并可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)兩個(gè)操作過(guò)程?！娟P(guān)鍵詞】PLC可編程控制器機(jī)械手 信息工程學(xué)院自動(dòng)澆注機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)AbstractWithadvancesinscienceandtechnology,requirementishigherandhigherdegreeofautomation,marketcompetitionisintense,laborcostsrise,previousmanualoperationoftraditionalobjectmovingandstationarybelttransportingway,notonlyoccupythespacestructureisnoteasytobecomemoreproductionline,plustheneedofhumansupervisionoperation,increasedthecostofproduction,theoriginalproductionfeedingdevicefarcannotsatisfytheneedsofthehighlyautomated.Reducelaborintensityandensurethesecurityandreliabilityofproduction,reduceproductioncosts,reduceenvironmentalpollution,improveproductqualityandeconomicbenefitistheenterprisetogeneratemajorissuestobefacedwith.Flexibleconfiguration,easyconfigurationProgrammablecontroller(PLC)thispaperselectstheSIEMENS(SIEMENS)S7-200seriesCPU224.ManipulatorswitchsignalinputdirectlyandPLC,PLCcontrolledthroughintermediaterelayofelectromagneticvalve,electromagneticvalveandbycontrollingthecorrespondingcylinder,completedtwoworkbenchbetweenworkpiecehandling,includingtheleftandrightsides,topandbottomandworkpiececlampingandrelaxationofsixactionprocess,andcanachievebothmanualandautomaticoperation.[Keywords]PLCprogrammablecontrollermanipulator目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第1章引言 頁(yè)共26頁(yè)第1章引言1.1PLC的控制系統(tǒng)1.1.1PLC的概述PLC是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的。自1836年繼電器問(wèn)世，人們就開始用導(dǎo)線將它同開關(guān)器件巧妙地連接，構(gòu)成用途各異的邏輯控制或順序控制。上世紀(jì)60年代末，它不斷吸收微計(jì)算機(jī)技術(shù)使之功能不斷增強(qiáng)，逐漸適合復(fù)雜的控制任務(wù)。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的飛速發(fā)展、微處理器的出現(xiàn)，以及流程加工行業(yè)（如汽車制造業(yè)）對(duì)生產(chǎn)流程迅速、頻繁變更的需求，PLC技術(shù)出現(xiàn)并快速發(fā)展。目前，PLC在小型化、大型化、大容量、強(qiáng)功能等方面有了質(zhì)的飛躍，使早期的PLC從最初的邏輯控制、順序控制，發(fā)展成為具有邏輯判斷、定時(shí)、計(jì)數(shù)、記憶和算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信及PID回路調(diào)節(jié)等功能的現(xiàn)代PLC。但是，仍然沿用著順序掃描、程序控制等基本模式及CPU+通信+I/O的基本結(jié)構(gòu)。PLC之所以有生命力，在于它更加適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和市場(chǎng)的要求：高可靠性、強(qiáng)抗各種干擾的能力、編程安裝使用簡(jiǎn)便、低價(jià)格長(zhǎng)壽命。它的輸入輸出端更接近現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，不需添加太多的中間部件或需要更多的接口，這樣節(jié)省了用戶時(shí)間和成本。PLC的下端(輸入端)為繼電器、晶體管和晶閘管等控制部件，而上端一般是面向用戶的微型計(jì)算機(jī)。人們?cè)趹?yīng)用它時(shí)，可以不必進(jìn)行計(jì)算機(jī)方面的專門培訓(xùn)，就能對(duì)可編程控制器進(jìn)行操作及編程?？傊?，可編程控制器是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不是針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，某硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。1.1.2PLC的主要功能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。PLC系統(tǒng)主要有以下功能：多種控制功能；數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與處理功能；通信聯(lián)網(wǎng)功能；輸入、輸出接口調(diào)理功能；人機(jī)界面功能；編程、調(diào)試功能。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。1.1.3PLC的經(jīng)濟(jì)分析綜上所述，在各種環(huán)境中，使用PLC控制機(jī)構(gòu)設(shè)備，生產(chǎn)流水線和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制將越來(lái)越廣泛。對(duì)PLC的經(jīng)濟(jì)分析，應(yīng)從以下幾方面考慮：1、從影響成本的各個(gè)因素綜合考慮對(duì)目前生產(chǎn)設(shè)備控制裝置來(lái)說(shuō)，有三種類型：①繼電器控制；②半導(dǎo)體器件控制；③PLC控制。價(jià)格僅是選擇PLC品牌的一個(gè)因素，而可靠性是選擇控制裝置時(shí)需要考慮的又一個(gè)重要因素。2、從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)周期長(zhǎng)短考慮不論是對(duì)舊設(shè)備進(jìn)行改造，還是設(shè)計(jì)新的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備。毫無(wú)疑問(wèn)，生產(chǎn)、設(shè)計(jì)周期越短越好，甚至希望邊設(shè)計(jì)、邊安裝、邊調(diào)試和邊生產(chǎn)，特別是產(chǎn)品更新?lián)Q代，生產(chǎn)工藝改造，不需改動(dòng)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備及其外部接線，就能馬上組織生產(chǎn)，這不僅節(jié)約了勞動(dòng)力，而且新產(chǎn)品能盡快投入市場(chǎng)。這無(wú)疑給企業(yè)增加了活力，提高了經(jīng)濟(jì)效益。如果把這些要求得以實(shí)現(xiàn)，繼電器或半導(dǎo)體都不能滿足，而PLC則完全可以實(shí)現(xiàn)。這是因?yàn)槭褂肞LC不必改動(dòng)外部設(shè)備接線，只要對(duì)軟件進(jìn)行一些改變就可以了。也就是說(shuō)只要改變梯形圖，按照新工藝要求重新輸入新程序或修改原程序即可。這既經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)捷，可以達(dá)到事半功倍的效果。據(jù)調(diào)查，目前我國(guó)70%的機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備，都是采用繼電器進(jìn)行控制的，除了可靠性差外，程序設(shè)計(jì)也很繁雜。從方案的確立到技術(shù)條件的設(shè)計(jì)以及施工的設(shè)計(jì)，圖面的工作量很大，這勢(shì)必造成設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)。而采用PLC控制可以大大縮短設(shè)計(jì)周期，甚至有些文件資料也不必繪制成圖。設(shè)計(jì)人員完全可以利用編程器上屏幕顯示來(lái)輸入，或修改程序使得梯形圖能準(zhǔn)確無(wú)誤地反映生產(chǎn)要求。編程人員也可根據(jù)新產(chǎn)品對(duì)生產(chǎn)提出的新工藝要求，重新編寫程序并把它存儲(chǔ)在EEPROM模塊中去，需要加工哪種產(chǎn)品的程序，操作人員可以隨時(shí)調(diào)用，這既簡(jiǎn)單、方便又保密。1.1.4PLC的基本組成現(xiàn)場(chǎng)控制或檢測(cè)元件輸入給PLC各種控制信號(hào)，如限位開關(guān)、操作按鈕、選擇開關(guān)以及其他一些傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量等，通過(guò)輸入接口電路將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收和處理的信號(hào)。輸出接口電路將CPU送出的弱電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出，以驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。輸入接口 輸入接口用于接收和采集兩種類型的輸入信號(hào)，一類是由按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸頭等開關(guān)量輸入信號(hào)；另一類是由電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變換器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號(hào)。輸出接口輸出接口電路向被控對(duì)象的各種執(zhí)行元件輸出控制信號(hào)。常用執(zhí)行元件有接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥(模擬量)、調(diào)速裝置(模擬量)、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等。輸出接口電路一般由微電腦輸出接口電路和功率放大電路組成，與輸入接口電路類似，內(nèi)部電路與輸出接口電路之間采用光電耦合器進(jìn)行抗干擾電隔離。微電腦輸出接口電路一般由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求邏輯電路集成在芯片上，CPU通過(guò)數(shù)據(jù)總線將輸出信號(hào)送到輸出數(shù)據(jù)寄存器中，功率放大電路是為了適應(yīng)工業(yè)控制要求，將微電腦的輸出信號(hào)放大。其它接口若主機(jī)單元的I/O數(shù)量不夠用，可通過(guò)I/O擴(kuò)展接口電纜與I/O擴(kuò)展單元(不帶CPU)相接進(jìn)行擴(kuò)充。PLC還常配置連接各種外圍設(shè)備的接口，可通過(guò)電纜實(shí)現(xiàn)串行通信、EPROM寫入等功能。編程器編程器作用是將用戶編寫的程序下載至PLC的用戶程序存儲(chǔ)器，并利用編程器檢查、修改和調(diào)試用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行過(guò)程，顯示PLC狀態(tài)、內(nèi)部器件及系統(tǒng)的參數(shù)等。編程器有簡(jiǎn)易編程器和圖形編程器兩種。簡(jiǎn)易編程器體積小，攜帶方便，但只能用語(yǔ)句形式進(jìn)行聯(lián)機(jī)編程，適合小型PLC的編程及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。圖形編程器既可用語(yǔ)句形式編程，又可用梯形圖編程，同時(shí)還能進(jìn)行脫機(jī)編程。目前PLC制造廠家大都開發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助PLC編程支持軟件，當(dāng)個(gè)人計(jì)算機(jī)安裝了PLC編程支持軟件后，可用作圖形編程器，進(jìn)行用戶程序的編輯、修改，并通過(guò)個(gè)人計(jì)算機(jī)和PLC之間的通信接口實(shí)現(xiàn)用戶程序的雙向傳送、監(jiān)控PLC運(yùn)行狀態(tài)等。電源PLC的電源將外部供給的交流電轉(zhuǎn)換成供CPU、存儲(chǔ)器等所需的直流電，是整個(gè)PLC的能源供給中心。PLC大都采用高質(zhì)量的工作穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)的開關(guān)穩(wěn)壓電源，許多PLC電源還可向外部提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于向輸入接口上的接入電氣元件供電，從而簡(jiǎn)化外圍配置。1.1.5PLC的優(yōu)點(diǎn)(1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。(2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。(3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。(4）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。(5）體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。1.1.6PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。(1)開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。(2)模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。(3)運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)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。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。(4)過(guò)程控制過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。1.2選題背景1.2.1機(jī)械手簡(jiǎn)介及發(fā)展前景我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T12643-90)對(duì)機(jī)械手的定義:“具有和人手臂相似的動(dòng)作功能，可在空間抓放物體，或進(jìn)行其它操作的機(jī)械裝置?！睓C(jī)械手可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩大類。專用機(jī)械手:它作為整機(jī)的附屬部分，動(dòng)作簡(jiǎn)單，工作對(duì)象單一，具有固定(有時(shí)可調(diào))程序，使用大批量的自動(dòng)生產(chǎn)。如自動(dòng)生產(chǎn)線上的上料機(jī)械手，自動(dòng)換刀機(jī)械手，裝配焊接機(jī)械手等裝置。通用機(jī)械手:它是一種具有獨(dú)立的控制系統(tǒng)、程序可變、動(dòng)作靈活多樣的機(jī)械手。它適用于可變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化生產(chǎn)。它的工作范圍大，定位精度高，通用性強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于柔性自動(dòng)線。機(jī)械手最早應(yīng)用在汽車制造工業(yè)，常用于焊接、噴漆、上下料和搬運(yùn)。機(jī)械手延伸和擴(kuò)大了人的手足和大腦功能，它可替代人從事危險(xiǎn)、有害、有毒、低溫和高熱等惡劣環(huán)境中的工作;代替人完成繁重、單調(diào)重復(fù)勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。目前主要應(yīng)用于制造業(yè)中，特別是電器制造、汽車制造、塑料加工、通用機(jī)械制造及金屬加工等工業(yè)。機(jī)械手與數(shù)控加工中心，自動(dòng)搬運(yùn)小車與自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng)(FMS)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。目前工業(yè)機(jī)械手主要用于機(jī)床加工、鑄造、熱處理等方面，無(wú)論數(shù)量、品種和性能方面還是不能滿足工業(yè)發(fā)展的需要。在國(guó)內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄造、熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)條件，在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合機(jī)械手等。將機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，如伸縮、擺動(dòng)、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)以及根據(jù)不同類型的加緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，所以便根據(jù)不同的作業(yè)要求選擇不同類型的基加緊機(jī)構(gòu)，即可組成不同用途的機(jī)械手。既便于設(shè)計(jì)制造，有便于更換工件，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。同時(shí)要提高速度，減少?zèng)_擊，正確定位，以便更好的發(fā)揮機(jī)械手的作用。在國(guó)外機(jī)械制造業(yè)中工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快。目前主要用于機(jī)床、橫鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先指定的作業(yè)程序來(lái)完成規(guī)定的操作。此外，國(guó)外機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)是大力研制具有某種智能的機(jī)械手。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍許偏差時(shí)，即能更正并自行檢測(cè)，重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能。目前已經(jīng)取得一定成績(jī)。視覺功能即在機(jī)械手上安裝有電視照相機(jī)和光學(xué)測(cè)距儀（即距離傳感器）以及微型計(jì)算機(jī)。工作是電視照相機(jī)將物體形象變成視頻信號(hào)，然后送給計(jì)算機(jī)，以便分析物體的種類、大小、顏色和位置，并發(fā)出指令控制機(jī)械手進(jìn)行工作。總之，隨著PLC傳感技術(shù)的發(fā)展機(jī)械手裝配作業(yè)的能力也將進(jìn)一步提高，更重要的是機(jī)械手的安全性高，節(jié)省人工，提高效率和品質(zhì)，延長(zhǎng)機(jī)器壽命，防模具損壞，降低產(chǎn)品不良率，節(jié)省原料，降低成本，節(jié)省人力，從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。1.2.2機(jī)械手的行業(yè)狀況機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，其應(yīng)用也日益廣泛，各種類型機(jī)械手是自動(dòng)化生產(chǎn)中必不可少的重要設(shè)備。尤其是在危險(xiǎn)場(chǎng)合，在嚴(yán)重威脅人們安全和健康的環(huán)境下，采用機(jī)械手代替人，具有十分重要的意義。珠江三角洲地區(qū)塑膠工業(yè)是十分發(fā)達(dá)的，在國(guó)內(nèi)居龍頭地位，在國(guó)際上珠三角也有世界工廠之稱。目前，該行業(yè)使用的注射機(jī)專用機(jī)械手以臺(tái)灣生產(chǎn)的居多，如臺(tái)灣勁力公司生產(chǎn)的勁力牌機(jī)械手、臺(tái)灣威得客國(guó)際股份有限公司生產(chǎn)的“威得客”w255系列注射機(jī)專用機(jī)械手,等等。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，功能和性能的不斷改善和提高，，主要包括以下幾方面：1.機(jī)床加工工件的裝卸，特別是在自動(dòng)化車床、組合機(jī)床上使用較為普遍。2.在裝配作業(yè)中應(yīng)用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來(lái)裝配印制電路板，在機(jī)械行業(yè)中它可以用來(lái)組裝零部件。3.可在勞動(dòng)條件差，單調(diào)重復(fù)易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動(dòng)。4.可在危險(xiǎn)場(chǎng)合下工作，如軍工品的裝卸、危險(xiǎn)品及有害物的搬運(yùn)等。5.宇宙及海洋的開發(fā)，軍事工程及生物醫(yī)學(xué)方面的研究和試驗(yàn)。

第2章機(jī)械手的整體設(shè)計(jì)2.1機(jī)械手的控制過(guò)程如圖2-1所示，機(jī)械手的全部動(dòng)作由汽缸驅(qū)動(dòng)，而汽缸是由相應(yīng)的電磁閥控制。其中，上升/下降和左移/右移分別有雙線圈兩位電磁閥控制。首先夾緊電磁閥通電，機(jī)械手夾緊工件，接著上升電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手上升，當(dāng)碰到上限限位開關(guān)，上升電磁閥斷電時(shí)，機(jī)械手上升停止，此時(shí)右移電磁閥通電，機(jī)械手向右移動(dòng)，直到碰到右限限位開關(guān)，右移電磁閥斷電，機(jī)械手停止右移，然后下降電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手下降；當(dāng)碰到下限限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，機(jī)械手下降停止，最后夾緊電磁閥斷電，機(jī)械手放松工件。圖2-1機(jī)械手示意圖當(dāng)下降電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手下降；當(dāng)下降電磁閥斷電時(shí)，機(jī)械手下降停止。只有當(dāng)上升電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手才上升；當(dāng)上升電磁閥斷電時(shí)，機(jī)械手上升停止。同樣，左移/右移分別由左移電磁閥和右移電磁閥控制。機(jī)械手的放松/夾緊由一個(gè)單線圈兩位置電磁閥（稱為夾緊電磁閥）控制。當(dāng)該線圈通電時(shí)，機(jī)械手夾緊；當(dāng)該線圈斷電時(shí)，機(jī)械手放松。當(dāng)機(jī)械手右移到位并準(zhǔn)備下降時(shí)，為了確保安全，必須在右工作臺(tái)無(wú)工件時(shí)才允許機(jī)械手下降。也就時(shí)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，用光電開關(guān)I0.5進(jìn)行無(wú)工件檢測(cè)。2.1.1PLC機(jī)械手的原理及流程圖1．機(jī)械手在原始位置時(shí)（右旋到位）動(dòng)作，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手臂開始上升，機(jī)械手放松，機(jī)械手開始前進(jìn)。2．機(jī)械手上升到上限位置，狀態(tài)開關(guān)動(dòng)作，上升動(dòng)作結(jié)束，機(jī)械手開始左旋。3．機(jī)械手左旋到左限位置，狀態(tài)開關(guān)動(dòng)作，左旋動(dòng)作結(jié)束，機(jī)械手開始抓緊。4．機(jī)械手抓緊到抓緊位置，狀態(tài)開關(guān)動(dòng)作，抓緊動(dòng)作結(jié)束，機(jī)械手開始右旋。5．機(jī)械手開始右旋，狀態(tài)開關(guān)動(dòng)作，抓緊動(dòng)作結(jié)束，機(jī)械手開始下降。6．機(jī)械手下升到下降位置，狀態(tài)開關(guān)動(dòng)作，下降動(dòng)作結(jié)束，機(jī)械手開始后退。7．機(jī)械手右旋到右限位置，狀態(tài)開關(guān)動(dòng)作，右旋動(dòng)作結(jié)束，機(jī)械手開始下降。8．機(jī)械手后退到后退位置，機(jī)械手開始放松，一個(gè)工作循環(huán)過(guò)程完畢。9．機(jī)械手的工作方式為：?jiǎn)尾?。機(jī)械手的動(dòng)作順序如下：機(jī)械手初始位置是后退、下降、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)均到底部，機(jī)械手成放松狀態(tài)。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后，機(jī)械手開始前進(jìn)，前進(jìn)到底碰到限位開關(guān)，前進(jìn)動(dòng)作停止，機(jī)械手開始上升，上升到頂端，碰到限位開關(guān)，上升動(dòng)作停止，機(jī)械手開始執(zhí)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底，碰到限位開關(guān)，旋轉(zhuǎn)動(dòng)作停止，機(jī)械手開始執(zhí)行夾緊動(dòng)作，碰到限位開關(guān)，夾緊動(dòng)作停止，機(jī)械手開始執(zhí)行逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底，碰到限位開關(guān)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)動(dòng)作停止，機(jī)械手開始下降，下降到底部時(shí)，碰到限位開關(guān)，下降動(dòng)作停止，機(jī)械手執(zhí)行后退動(dòng)作，碰到限位開關(guān)，后退停止，機(jī)械手放松，此時(shí)回到初始位置，一個(gè)周期動(dòng)作完成。根據(jù)機(jī)械手的動(dòng)作順序，可以畫出如圖2-2所示的流程圖：圖2-2機(jī)械手控制系統(tǒng)流程圖2.2PLC選型根據(jù)被控對(duì)象要求將與PLC相連的全部輸入、輸出器件根據(jù)所需的電壓、電流的大小、種類分別列表統(tǒng)計(jì)，考慮將來(lái)發(fā)展的需要再相應(yīng)增加10%-15%的余量，估算PLC所需I/O總點(diǎn)數(shù)，I/O點(diǎn)數(shù)是衡量可編程控制器規(guī)模大小的依據(jù)。根據(jù)輸入、輸出設(shè)備的類型和數(shù)量，確定了PLC的I/O點(diǎn)數(shù)，然后選擇相應(yīng)點(diǎn)數(shù)的PLC機(jī)型。世界上PLC產(chǎn)品可按地域分成三大流派：一個(gè)流派是美國(guó)產(chǎn)品，一個(gè)流派是歐洲產(chǎn)品，一個(gè)流派是日本產(chǎn)品。美國(guó)和歐洲的PLC技術(shù)是在相互隔離情況下獨(dú)立研究開發(fā)的，因此美國(guó)和歐洲的PLC產(chǎn)品有明顯的差異性。而日本的PLC技術(shù)是由美國(guó)引進(jìn)的，對(duì)美國(guó)的PLC產(chǎn)品有一定的繼承性，但日本的主推產(chǎn)品定位在小型PLC上。美國(guó)和歐洲以大中型PLC而聞名，而日本則以小型PLC著稱。本論文首先應(yīng)明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，再通過(guò)PLC的類型、輸入輸出模塊的選擇、電源的選擇、存儲(chǔ)器的選擇、冗余功能的選擇和高性能價(jià)格比，再根據(jù)本課題I/O的點(diǎn)數(shù)，輸入為14和輸出為6個(gè)，考慮到將來(lái)發(fā)展的需要選I/O端子數(shù)多的PLC,故選擇德國(guó)西門子公司的S7-200CPU214其輸入/輸出信號(hào)詳見附錄1。S7-200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。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1.極高的可靠性2.極豐富的指令集3.易于掌握4.便捷的操作5.豐富的內(nèi)置集成功能6.實(shí)時(shí)特性7.強(qiáng)勁的通訊能力8.豐富的擴(kuò)展模塊S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。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。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。2.3可編程控制器控制盤面板圖2-3時(shí)是可編程控制器控制盤面板布置圖，其中它包括加載選擇和自動(dòng)方式選擇，而加載選擇包括上/下、左/右、夾/松六個(gè)動(dòng)作；工作方式分為兩種，即自動(dòng)和手動(dòng)，其中自動(dòng)操作又分為步進(jìn)、單周期、連續(xù)操作方式。圖2-3可編程控制器控制盤面板布置接通I0.7是單操作方式。按加載選擇開關(guān)的位置，用啟動(dòng)/停止按鈕選擇加載操作，當(dāng)加載選擇開關(guān)打到左/右位置時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手右行；若按下停止按鈕，機(jī)械手左行。用上述操作可使機(jī)械手停在原點(diǎn)。接通I1.0是步進(jìn)方式。機(jī)械手在原點(diǎn)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，向前操作一步；每按啟動(dòng)按鈕一次，操作一步。接通I1.1是單周期操作方式。機(jī)械手在原點(diǎn)時(shí)，按啟動(dòng)按鈕，自動(dòng)操作一個(gè)周期。接通I1.2是連續(xù)操作方式。機(jī)械手在原點(diǎn)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，連續(xù)執(zhí)行自動(dòng)周期操作，當(dāng)按下停止按鈕，機(jī)械手完成此周期動(dòng)作后自動(dòng)回到原點(diǎn)并不再動(dòng)作。2.4機(jī)械手的整體設(shè)計(jì)機(jī)械手的整體設(shè)計(jì)包括單操作程序、步進(jìn)操作程序、自動(dòng)操作的設(shè)計(jì)。2.4.1單操作程序如圖2-4所示，此操作為單操作方式，即用按鈕操作對(duì)機(jī)械手的每一步運(yùn)動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行控制。指令如下：圖2-4單操作方式0LDNI0.71JMP12單操作程序3LBL14LDNI1.05JMP2若選擇單操作工作方式，I0.7斷開，接著執(zhí)行單操作程序。單操作程序可以獨(dú)立于自動(dòng)操作程序，可另行設(shè)計(jì)。2.4.2步進(jìn)操作程序如圖2-5所示，此操作為步進(jìn)操作圖，即每按一次啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手完成一步動(dòng)作后自動(dòng)停止。指令如下：圖2-5步進(jìn)操作方式0步進(jìn)操作程序1LBL12LDNI1.13ANI1.24JMP35LDI1.26OI0.67SM1.0,1在連續(xù)操作方式下，可執(zhí)行自動(dòng)操作程序。在步進(jìn)操作程序，按一下啟動(dòng)按鈕執(zhí)行一個(gè)動(dòng)作，并按規(guī)定順序進(jìn)行。2.4.3自動(dòng)操作如圖2-6所示，此操作為自動(dòng)操作，即按啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手會(huì)自動(dòng)完成所需完成的動(dòng)作。在需要自動(dòng)操作方式時(shí)，中間繼電器M1.0接通。步進(jìn)工作方式、單操作工作方式和自動(dòng)操作方式，都用同樣的輸出繼電器。指令如下：圖2-6自動(dòng)操作圖0自動(dòng)操作程序1LBL32LDSM0.03END2.4.4機(jī)械手的接線圖根據(jù)PLC機(jī)械手的輸入輸出點(diǎn)分配表，畫出如圖2-7所示的PLC控制系統(tǒng)I/O接線圖。圖2-7PLC控制系統(tǒng)I/O接線圖

第3章機(jī)械手的程序設(shè)計(jì)3.1機(jī)械手動(dòng)作過(guò)程的實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程如圖3-1所示。從原點(diǎn)開始，按下啟動(dòng)按鈕，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降。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)接通夾緊電磁閥，機(jī)械手夾緊。夾緊后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升。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)接通右移電磁閥，機(jī)械手右移。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。若此時(shí)右工作臺(tái)上無(wú)工件，則光電開關(guān)接通，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降。下降到底時(shí)，碰到下限開關(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。放松后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升。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，左移到原點(diǎn)時(shí)，碰到左限位開關(guān)，左移電磁閥斷電，左移停止。至此，機(jī)械手經(jīng)過(guò)八部動(dòng)作完成了一個(gè)周期的動(dòng)作。圖3-1機(jī)械手動(dòng)作過(guò)程3.2機(jī)械手的手動(dòng)單步操作程序3.2.1機(jī)械手左行/右行如圖3-2所示，I1.3為常開觸點(diǎn),即左/右檔,I0.2為上限位置，它主要起上限安全連鎖保護(hù)的作用，而機(jī)械手左行/右行兩個(gè)動(dòng)作只能當(dāng)機(jī)械手處在上限位置時(shí)才能執(zhí)行。I0.0是啟動(dòng)按鈕，而I0.6為停止按鈕，將加載開關(guān)扳到左/右檔，按下啟動(dòng)按鈕，通過(guò)控制右行電磁閥Q0.3，機(jī)械手向右行；按下停止按鈕，通過(guò)控制左行電磁閥Q0.4，機(jī)械手向左行。程序指令如下：圖3-2機(jī)械手左行/右行0LDI1.31AI0.22LPS3AI0.04ANQ0.45=Q0.36LPP7AI0.68ANQ0.39=Q機(jī)械手夾緊/松開如圖3-3所示，I1.5為常開觸點(diǎn)，即夾/松加載檔，將加載選擇開關(guān)扳到“夾/松”檔，按啟動(dòng)按鈕I0.0，通過(guò)控制夾緊電磁閥，機(jī)械手執(zhí)行夾緊動(dòng)作；按停止按鈕I0.6，機(jī)械手執(zhí)行松開動(dòng)作。程序指令如下:圖3-3機(jī)械手夾緊/松開0LDI1.51AI0.02SQ0.2,13LDI1.54AI0.65RQ0.2,13.2.3機(jī)械手上升/下降如圖3-4所示，I1.4為常開觸點(diǎn)，即上升/下降加載檔，將加載選擇開關(guān)扳到“上/下”檔，按啟動(dòng)按鈕I0.0，通過(guò)控制下降電磁閥，機(jī)械手執(zhí)行下降動(dòng)作；當(dāng)按下停止按鈕I0.6，通過(guò)控制上升電磁閥，機(jī)械手執(zhí)行上升動(dòng)作。程序指令如下：圖3-4機(jī)械手上升/下降0LDI1.41AI0.02ANQ0.13=Q0.04LDI1.45AI0.66ANQ0.07=Q0.13.3自動(dòng)控制程序3.3.1機(jī)械手下降/夾緊如圖3-5所示，PLC由STOP轉(zhuǎn)為RUN時(shí)，初始脈沖SM0.1對(duì)狀態(tài)進(jìn)行初始復(fù)位，并執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令，當(dāng)EN有效時(shí)，把0輸出到SW0中。當(dāng)機(jī)械手的上限限位開關(guān)I0.2和左限限位開關(guān)I0.4有效時(shí)，機(jī)械手在原點(diǎn)，且狀態(tài)S0.0置1，這是第一步。按下啟動(dòng)按鈕后，置位狀態(tài)S0.1，同時(shí)將原工作狀態(tài)S0.0清0，輸出繼電器下降電磁閥Q0.0得電，原點(diǎn)指示Q0.5復(fù)位，原點(diǎn)指示燈熄滅，機(jī)械手執(zhí)行下降動(dòng)作。當(dāng)機(jī)械手下降到底碰到下限位開關(guān)時(shí)I0.1接通，置位狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S0.2，同時(shí)將狀態(tài)S0.1清0，輸出繼電器Q0.0復(fù)位置1，于是機(jī)械手停止下降，而此時(shí)輸出繼電器夾緊電磁閥Q0.2得電，機(jī)械手執(zhí)行夾緊動(dòng)作。程序指令如下：圖3-5機(jī)械手下降和夾緊0LDSM0.11MOVW0,SW02LDI0.23AI0.44SS0.0,15LSCRS0.06LDSM0.07=Q0.58LDI0.09SCRTS0.110LDSM0.111=M2.012LDI0.113SCRTS0.214SCRE15LSCRS0.216LDSM0.017SQ0.2,118TONT37,173.3.2機(jī)械手上升和右行如圖3-6所示，按照工作方式分類，定時(shí)器T37屬于通電延時(shí)型定時(shí)器，使能端（IN）輸入有效，定時(shí)器開始計(jì)時(shí)。當(dāng)前值從0開始遞增，當(dāng)大于或等于預(yù)置值（PT）17時(shí)，定時(shí)器輸出狀態(tài)位置1（輸出觸頭有效時(shí)），當(dāng)前值最大值為3276.7s。使能端無(wú)效（斷開）時(shí)，定時(shí)器復(fù)位。當(dāng)定時(shí)器T37開始計(jì)時(shí)，延時(shí)1.87s后，接通T37常開觸點(diǎn)將狀態(tài)S0.3置1，同時(shí)將工作狀態(tài)S0.2清0，而輸出繼電器上升電磁閥Q0.1得電，機(jī)械手執(zhí)行上升動(dòng)作。由于夾緊電磁閥Q0.2已被置1，夾緊動(dòng)作繼續(xù)執(zhí)行。當(dāng)上升到上限位時(shí)，I0.2接通，置位狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S0.4，同時(shí)將狀態(tài)S0.3清0，上升電磁閥Q0.1失電，不再上升，而右行電磁閥Q0.3得電，機(jī)械手執(zhí)行右行動(dòng)作。程序指令如下：圖3-6機(jī)械手上升和右行0LDT371SCRTS0.32SCRE3LSCRS0.34LDSM0.05=M2.26LDI0.27SCRTS0.48LDSM0.09ANI0.310=Q機(jī)械手的下降和松開如圖3-7所示，當(dāng)機(jī)械手右行至右限限位開關(guān)時(shí)，I0.3接通，Q0.3失電，機(jī)械手停止右行，若此時(shí)接通無(wú)工件檢測(cè)開關(guān)I0.5，則狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S0.5，同時(shí)將狀態(tài)S0.4清0，而Q0.0再次得電，機(jī)械手執(zhí)行下降動(dòng)作，當(dāng)機(jī)械手下降到底碰到下限限位開關(guān)時(shí)，I0.1接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S6.0，同時(shí)將狀態(tài)S0.5清0，輸出繼電器原點(diǎn)指示Q0.0復(fù)位，夾緊電磁閥Q0.2被復(fù)位，于是機(jī)械手停止下降，執(zhí)行松開動(dòng)作。程序指令如下：圖3-7機(jī)械手下降和松開0LDI0.31AI0.52SCRTS0.53SCRE4LSCRS0.55LDSM0.06=M2.17LDI0.18SCRTS0.69SCRE10LSCRS0.611LDSM0.012RQ0.2,113TONT38,153.3.4機(jī)械手上升和左行如圖3-8所示，按照工作方式分類，定時(shí)器T38屬于通電延時(shí)型定時(shí)器，使能端（IN）輸入有效，定時(shí)器開始計(jì)時(shí)。當(dāng)前值從0開始遞增，當(dāng)大于或等于預(yù)置值（PT）15時(shí)，定時(shí)器輸出狀態(tài)位置1（輸出觸頭有效時(shí)），當(dāng)前值最大值為3276.7s。使能端無(wú)效（斷開）時(shí)，定時(shí)器復(fù)位。定時(shí)器T38開始計(jì)時(shí)，延時(shí)1.5s后，接通T38常開觸點(diǎn)將狀態(tài)S0.7置1，同時(shí)將狀態(tài)S0.6清0，而輸出繼電器下降電磁閥Q0.1再次得電，機(jī)械手執(zhí)行上升動(dòng)作。行至限位開關(guān)位置，上限限位開關(guān)I0.2接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S1.0,同時(shí)將狀態(tài)S0.7清0，下降電磁閥Q0.1失電，機(jī)械手停止上升，而此時(shí)左行電磁閥Q0.4得電，執(zhí)行左行動(dòng)作。程序指令如下：圖3-8機(jī)械手的上升與左行0LDT381SCRTS0.72SCRE3LSCRS0.74LDSM0.05=M2.36LDI0.27SCRTS1.08SCRE9LSCRS1.010LDI0.411AM1.03.3.5機(jī)械手回零如圖3-9所示，當(dāng)機(jī)械手行至上限位置，上限限位開關(guān)I0.2接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S1.0,同時(shí)將狀態(tài)S0.7清0，上升電磁閥Q0.1失電，機(jī)械手停止上升，而左行電磁閥Q0.4得電，機(jī)械手執(zhí)行左行動(dòng)作。當(dāng)機(jī)械手到達(dá)左限限位開關(guān)I0.4接通，將狀態(tài)S1.0清0.如果此時(shí)為連續(xù)工作狀態(tài)，M1.0置1，即狀態(tài)轉(zhuǎn)移回到S0.1，重復(fù)執(zhí)行自動(dòng)程序。若為單周期操作方式，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S0.0，則機(jī)械手停在原點(diǎn)。程序指令如下：0LDI0.41SCRE2LDM2.03OM2.14=Q0.05LDM2.26OM2.37=Q0.1

第4章PLC機(jī)械手的程序調(diào)試4.1控制系統(tǒng)的程序調(diào)試步驟1）對(duì)于比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需要繪制系統(tǒng)流程圖，用以清楚的表明動(dòng)作的順序和條件。2）設(shè)計(jì)梯形圖。這是程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。3）將程序輸入到PLC的用戶存儲(chǔ)器，并查找程序是否正確。4）對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。4.2調(diào)試過(guò)程中要注意的事項(xiàng)1）數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)的接口必須要與軟件的端口設(shè)置保持匹配，否則運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生通信錯(cuò)誤的問(wèn)題。本設(shè)計(jì)中采用的是COM4端口。2）連接PLC上的輸入輸出端口對(duì)應(yīng)的動(dòng)作必須與程序中的輸入輸出點(diǎn)的定義保動(dòng)作持一致，本設(shè)計(jì)中輸入端口X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X10分別定義為前進(jìn)、后退、下移、上移、順時(shí)針旋轉(zhuǎn)、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)、放松、夾緊的動(dòng)作，X0為啟動(dòng)按鈕，X11為停止按鈕。輸出端Y4、Y5、Y6、Y7分別代表機(jī)械手左/右移、上/下移、順時(shí)針/逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)、夾/放物的動(dòng)作。3）連接PLC時(shí)，要清楚PLC的供電電壓是多少伏，如果實(shí)際電壓小于供電電壓則不能運(yùn)行，PLC上的Power燈就不會(huì)亮；如果實(shí)際電壓大于供電電壓，則PLC有可能會(huì)被燒壞。4）端口接線一定要牢固。5）切記上電時(shí)一定要注意安全。

結(jié)束語(yǔ)畢業(yè)設(shè)計(jì)是考驗(yàn)我們大學(xué)這幾年來(lái)的所學(xué)，它要求我們將大學(xué)這幾年來(lái)所學(xué)到的知識(shí)能夠融會(huì)貫通、熟練應(yīng)用，并要求我能夠理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)我們的綜合運(yùn)用能力以及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。剛接到課題的時(shí)候，我們是一頭霧水，不知道該如何下手。后來(lái)通過(guò)胡老師的講解，是我們對(duì)這個(gè)課題有了一個(gè)大體的理解。接下來(lái)我們就開始畫原理圖，原理圖畫出來(lái)、正確之后，我們就開始對(duì)硬件進(jìn)行連接。之后，就開始跑線路，走一遍路線可以幫助我們更好的理解，為下面的軟件設(shè)計(jì)提供鋪墊。硬件的設(shè)計(jì)完成之后，就開始我們的軟件設(shè)計(jì)了，選擇PLC的型號(hào)，選擇輸入輸出設(shè)備等等，其中最主要的還是編程。創(chuàng)建的程序可在串行系統(tǒng)中與PLC進(jìn)行通信、文件傳送、操作監(jiān)控以及完成各種測(cè)試功能。也可以將其存儲(chǔ)為文件，并用打印機(jī)打印輸出。在下面的程序編程中，我們遇到了很大的困難，因?yàn)槔锩嫔婕暗诫姶砰y的控制，所以對(duì)于這一部分的稱序搞不懂，后來(lái)在老師的幫助下，才知道在這里不需要用程序來(lái)控制電磁閥。開始是我們自己編寫程序，然后去調(diào)試，通過(guò)模擬調(diào)試發(fā)現(xiàn)了很多問(wèn)題，根本就達(dá)不到要求，但是我們沒有放棄，之后又經(jīng)過(guò)了很多次的改寫、調(diào)試，最后在老師的指導(dǎo)下我們的聯(lián)機(jī)調(diào)試終于獲得了成功。一個(gè)人要不斷否定自己，不斷戰(zhàn)勝自己、不斷超越自己、不斷完善自己，這樣才能不斷進(jìn)步，總之，通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多東西，意外收獲也很大。不僅進(jìn)一步學(xué)習(xí)了PLC的一些重要知識(shí)，增強(qiáng)了自己動(dòng)手的能力，而且，還讓自己學(xué)到了平時(shí)所學(xué)不到的東西，那就是——只要自己有信心，肯努力就一定能夠克服困難，做好任何事情都有可能。這次的PLC設(shè)計(jì),加深了我們對(duì)PLC軟硬件系統(tǒng)的理解與掌握,也使我深深體會(huì)到學(xué)習(xí)PLC的重要性和艱難性.同時(shí)還增強(qiáng)了我的動(dòng)手能力。能把我們所學(xué)到的書本知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去,現(xiàn)在看到硬件不再是無(wú)頭緒了,對(duì)看程序也有了了解,同時(shí)學(xué)習(xí)PLC對(duì)我真的很有用,現(xiàn)在PLC與我們的生活緊密相關(guān).不過(guò)在經(jīng)過(guò)了前面的一些努力之后，我有信心也有能力去把它完成的更加完美。在設(shè)計(jì)中，體會(huì)到理論必須和實(shí)際相結(jié)合。要邊學(xué)習(xí)，邊實(shí)踐，遇到新的問(wèn)題就要不段的探索和努力即可獲得問(wèn)題的解決。因本人第一次搞設(shè)計(jì)，在此設(shè)計(jì)中必然存在或多或少的不足之處，還望老師給予批評(píng)指正。

參考文獻(xiàn)[1]張建民.工業(yè)機(jī)器人[M]，北京理工大學(xué)出版社，1992[2]李靜.機(jī)電一體化技術(shù)基礎(chǔ)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，1996[3]楊長(zhǎng)能.可編程控制器基礎(chǔ)及應(yīng)用[M]，重慶大學(xué)出版社，1999[4]陸鑫盛.氣動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[M]，上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2000[5]皮壯行.可編程序控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例[M]，北京出版社，2000[6]劉艷玲．采用MAX232實(shí)現(xiàn)MCS-51單片機(jī)與PC機(jī)的通信[J]．天津理工學(xué)院學(xué)報(bào)，1999[7]杜鵬.12位并行模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD1674及其應(yīng)用[J].國(guó)外電子元器件.2001,8(8):33-34.[8]宋伯生.可編程序控制器[M]，北京:中國(guó)勞動(dòng)出版社，1993[9]吳麗.電氣控制與PLC實(shí)用教程[M]，河南:黃河水利出版社，2000[10]ZhuBangshenChinaSafetyScienceJournal[J].ChinaSciencePress,2010,15(1):44-47.[11]R．Akaya，A．A．Kulaksiz．Amicrocontroller-basedstand-alonephotovoltaicpowersystemforresidentialappliances[J]．AppliedEnergy78(2004)419–431．[12]HashimotoY,etc．Somespeakingplantapproachtothesynthesisofcontrolsysteminthegreenhouse[J]．ActaHort,1985,174：219-226[13]RengangChen;Strydom,J.T;VanWyk,J.D.Designofplonarintegratedpassivemoduleforzero-voltage-switchedasymmetricalhalf-bridgePWMconverter[J].IEEETransactionsonIndustryApplicationstheIndustryofElectricalandElectronicEngineers.2002，(6):1112-1116.[14]ClaireWaring.Beekeepingaroundtheworld:RafterbeekeepiginCambodiawithApisdors-ata.[J].Beeworld.,2004,85(1)[15]MLodesani.Limitsofchemotherapyinbeekeeping.[J].BEEWORLD,2005,86(4)

致謝本論文是在胡貞老師的悉心指導(dǎo)和熱情關(guān)懷下完成的，胡老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度，淵博的專業(yè)知識(shí)，勤奮的工作作風(fēng)令我們受益匪淺，當(dāng)我們各種不同的問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)，他總是能給我們指明問(wèn)題的核心，給以我們明確的目標(biāo)，使我們能更深入的理解。胡貞老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、高深的學(xué)術(shù)造詣和銳意進(jìn)取的科學(xué)探索精神令人敬仰，為我今后的人生道路樹立了榜樣。值此論文完成之際，首先向指導(dǎo)老師表示衷心的感謝和崇高的敬意。經(jīng)過(guò)一個(gè)月的努力，我們順利的完成了機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這是對(duì)我們所學(xué)知識(shí)的一次綜合運(yùn)用，通過(guò)設(shè)計(jì)鞏固了專業(yè)理論知識(shí)，培養(yǎng)和提高了獨(dú)立分析能力，同時(shí)也培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。同時(shí)也使我深刻的體會(huì)到了實(shí)踐和理論的區(qū)別與聯(lián)系，讓我明白怎么樣才能把理論應(yīng)用與實(shí)踐，在這次實(shí)訓(xùn)中，我得到了鍛煉，但是也感覺到了自己的不足，因此，我必須在剩下的的時(shí)間里對(duì)自己提高要求，讓自己適應(yīng)社會(huì)潮流，滿足社會(huì)需要。目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第一章總論 1第一節(jié)項(xiàng)目背景 1第二節(jié)項(xiàng)目概況 2第二章項(xiàng)目建設(shè)必要性 5第三章市場(chǎng)分析與建設(shè)規(guī)模 7第一節(jié)汽車市場(chǎng)需求分析 7第二節(jié)市場(chǎng)預(yù)測(cè) 12第三節(jié)項(xiàng)目產(chǎn)品市場(chǎng)分析 13第四節(jié)建設(shè)規(guī)模 16第四章場(chǎng)址選擇 17第一節(jié)場(chǎng)址所在位置現(xiàn)狀 17第二節(jié) 場(chǎng)址建設(shè)條件 17第五章技術(shù)方案、設(shè)備方案、工程方案 22第一節(jié)技術(shù)方案 22第二節(jié)設(shè)備方案 28第三節(jié)工程方案 33第六章原材料、燃料供應(yīng) 38第七章總圖布置與公用輔助工程 PAGEREF_T