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1、 機械手的設(shè)計 系 部： 電子與通信工程系 學(xué)生姓名： 儲赟 專業(yè)班級： 電子10C1 學(xué) 號： 102211116 指導(dǎo)教師： 居敏花 年 月 日 聲 明 本人所呈交的機械手的設(shè)計 ，是我在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)和查閱相關(guān)著作下獨立進行分析研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)

2、容外，本論文不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。 作者簽名： 日期： 【摘要】 隨著微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)和機械制造工藝水平的飛速發(fā)展，機器手的工業(yè)領(lǐng)域逐步拓展到各大領(lǐng)域。機械手是一種能自動化定位控制并可重新編程序以變動的多功能機器。 本設(shè)計中主要對控制機械手PLC的結(jié)構(gòu)選型，機械手自動控制是類順序控制類，采用步進狀態(tài)編程，其次利用組態(tài)王軟件產(chǎn)生各個

3、方向上的極限開關(guān)信號，提供給PLC，用內(nèi)存整型變量來控制機械手的運動，夾爪的夾緊與松開等。并用仿真軟件進行程序編程。上載程序用仿真軟件進行運動過程調(diào)試分析以此來改善程序設(shè)計，直到得出滿意的結(jié)果為止。 最終成果：滿足機械手抓運物體的設(shè)計要求。 【關(guān)鍵詞】：可編程控制器PLC 機械手 步進電機 ABSTRACT With the microelectronics technology, sensor technology, control technology and the rapid development of the mechanical manufacturing p

4、rocess level, and gradually expand to all major industrial areas of the robot field. The robot is an automated positioning control and can be re-programmed to change in the multi-purpose machine. Mainly in the design of the control structure of the robot PLC Selection robot automatic control

5、the class sequence control class, to stepper state programming, followed by the configuration the king software limit switch signal in all directions, to the PLC, the memory whole type variable to control the movement of the manipulator, the clamping jaws and release the like. Programming and simula

6、tion software. Upload procedures motion the process of debugging analysis using simulation software to improve program design, until satisfied with the results so far. Final results: meet the design requirements of the mechanical clutch transported objects. 【 key words 】 : programmable log

7、ic controller PLC robot stepper motor 目 錄 引言 1 一、機械手的介紹及工作原理 2 （一） 機械手的基本組成結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 2 （二） 機械手的工作原理 4 二、控制系統(tǒng)的PLC選型 5 （一）PLC程序結(jié)構(gòu)形式的選擇 5 （二）對輸入/輸出點的選擇 5 （三）對存儲容量的選擇 6 （四）對I/O響應(yīng)時間 6 （五）根據(jù)輸出負載特點選型 6 三、控制系統(tǒng)的硬件 7 （一）按鈕與限位開關(guān)的設(shè)計 7 （二）繼電器的選擇設(shè)計 9 （三）PLC的I/O地址分配表 10 （四）PLC梯形圖中的編程元件

8、11 四 、控制系統(tǒng)軟件 12 （一）機械手的運行流程設(shè)計 12 （二）控制源程序設(shè)計介紹 14 4.2.1初始位置輔助繼電器 14 4.2.2向下運動 14 4.2.3夾工件 15 4.2.4向上運動 15 4.2.5向右運動 16 4.2.6放下工件 16 4.2.7向左運動 17 （三）PLC程序的上載與下載 18 總 結(jié) 20 致謝 21 參考文獻 22 附錄 23 1、機械手主電路圖 23 2 、機械手梯形圖 23 3、PLC外部接線 25 4、機械手元件清單 26 引言 隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)自動化技術(shù)越來越高，生產(chǎn)工況也有趨于惡

9、劣的態(tài)勢，這對一線工人的操作技能也提出了更高的要求，同時操作工人的工作安全也受到了相應(yīng)的威脅。工人工作環(huán)境和工作內(nèi)容也要求理想化簡單化，對于一些往復(fù)的工作由機械手遠程控制或自動完成顯得非常重要。這樣可以避免一些人不能接觸的物質(zhì)對人體造成傷害，如冶金、化工、醫(yī)藥、航空航天等。 在機械制造業(yè)中，機械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快。目前主要應(yīng)用于機床、模鍛壓力機的上下料以及焊接、噴漆等作業(yè)，它可以按照事先制定的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，有些還具備有傳感反饋能力，能應(yīng)付外界的變化。如果機械手發(fā)生某些偏離時，會引起零部件甚至機械本身的損壞，但若有了傳感反饋自動，機械手就可以根據(jù)反饋自行調(diào)整。應(yīng)用機械手，有利于提高

10、材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。 機械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。近些年，隨著計算機技術(shù)、電子技術(shù)以及傳感技術(shù)等在機械手中越來越多的應(yīng)用，機械手已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中提高勞動生產(chǎn)率的重要因素。 借助PLC強大的工業(yè)處理能力，很容易實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的自動化?；诖怂悸吩O(shè)計的機械手，在實現(xiàn)各種要求的工序前提下，大大提高了工業(yè)過程的質(zhì)量，而且大大解放了生產(chǎn)力，改善了工作環(huán)境，減輕了勞動強度，節(jié)約了成本，提高了生產(chǎn)效率

11、，具有十分重要的意義。 同時，借助組態(tài)軟件的輔助作用，大大提高了系統(tǒng)的工作效率。因此，在自動化機床和綜合加工自動生產(chǎn)線上，目前幾乎都設(shè)有機械手，以減少人力和更準確地控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏地進行生產(chǎn)。 工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機械手是工業(yè)機器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機械手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。 綜上所述，有效地應(yīng)用機械手是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢 一、機械手的介紹及工作原理 （一） 機械手

12、的基本組成結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 隨著工業(yè)自動化的普及和發(fā)展，工業(yè)上機械手的應(yīng)用業(yè)越來越廣泛，對機械手的控制要求和精度也越來越高。下面一三菱公司的PLC為例，設(shè)計一個簡單的機械手移動工件控制系統(tǒng)。圖a所示為一簡易物料搬運機械手的工藝流程圖。該機械手石一個水平/垂直位移的機械設(shè)備，其操作是將工件從左工作臺搬運到右工作臺。 機械手移動工件的基本結(jié)構(gòu)圖如圖a所示。 圖a 機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)構(gòu)成。 執(zhí)行機構(gòu)包括手部、手臂和軀干。手部裝在手臂前端，可以轉(zhuǎn)動、開閉手指。機械

13、手手部的構(gòu)造系統(tǒng)模仿人的手指，分為無關(guān)節(jié)、固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)三種。手指的數(shù)量又可以分為二指、三指、四指等，其中以二指用得最多?？筛鶕?jù)夾持對象的形狀和大小配備多種形狀和尺寸的夾頭，以適應(yīng)操作的需要。本設(shè)計采用二指的構(gòu)造。手臂的作用是引導(dǎo)手指準確地抓住工件，并運送到所需要的位置上。為了使機械手能夠正確地工作，手臂的三個自由度都需要精確地定位?？傊?，機械手的運動離不開直線移動和轉(zhuǎn)動二種，因此它采用的執(zhí)行機構(gòu)主要是直線液壓缸、擺動液壓缸、電液脈沖馬達、伺服液壓馬達、交流伺服電動機、直流伺服電動機和步進電動機等。軀干是安裝手臂、動力源和各種執(zhí)行機構(gòu)的機架。 驅(qū)動機構(gòu)主要有四種：液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、電氣

14、驅(qū)動和機械驅(qū)動。其中以電氣、氣動用得最多，占90％以上，液壓、機械驅(qū)動用得較少。通用機械手則考慮采用步進電動機、直流或交流的伺服電動機、變速箱等。 機械手控制的要素包括工作順序、到達位置、動作時間、運動速度和加減速度等。機械手的控制分為點位控制和連續(xù)軌跡控制兩種，目前以點位控制為主，占90％以上。 控制系統(tǒng)可以根據(jù)動作的要求，設(shè)計采用順序控制，它首先要編制程序加以儲存，然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制機械手工作。對動作復(fù)雜的機械手則采用數(shù)字控制系統(tǒng)、小型計算機或微處理機控制的系統(tǒng)。 目前工業(yè)機械手主要用于流水線傳送、焊接、裝配、機床加工、鑄造、熱處理等方面，無論數(shù)量、品種和性能方面都能滿足工業(yè)

15、生產(chǎn)發(fā)展的需要。 在國內(nèi)主要是發(fā)展各方面的機械手，逐步擴大應(yīng)用范圍，以減輕勞動強度，改善作業(yè)條件。在應(yīng)用專用機械手的同時，相應(yīng)地發(fā)展通用機械手，專用條件還要研制示教機械手、組合機械手等。將機械手各運動構(gòu)件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機構(gòu)，以及用于不同類型的夾緊機構(gòu)，設(shè)計成典型的通用機構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不同的典型部件，即可組成不同用途的機械手，即便于設(shè)計制造，又便于改換工作，擴大了應(yīng)用的范圍。同時要提高速度，減少沖擊，正確定位，以更好地發(fā)揮機械手的作用。 本設(shè)計的控制系統(tǒng)采用小型可編程控制器實現(xiàn)，具有編程簡單、修改容易、可靠性高等。

16、 圖1 常見機械手圖 （二） 機械手的工作原理 機械手移動工件通過限位開關(guān)和電機來控制。 （1） 機械手分別通過前進/后退電機、上升、下降電機的正反轉(zhuǎn)來上、下、左、右移動，移動的最大位置通過上、下、左、右4個限位開關(guān)控制。 （2） 夾放工件通過夾緊、放下電機的正反轉(zhuǎn)來控制。夾緊工件通過定時器來控制，即憑經(jīng)驗設(shè)定一個時間，在這個時間內(nèi)，機械手能完全夾緊工件。放下工件通過松限位開關(guān)來控制。

17、（3） 按下啟動按鈕，整個系統(tǒng)按照PLC程序的設(shè)定有序的運行；正常停車時，按下正常停車按鈕，等機械手運行到初始位置，停車。當(dāng)按下即停按鈕時，系統(tǒng)不管運行到什么狀態(tài)，都要立即停止。 啟動按鈕 前進/后退電機 P L C 停止按鈕 上升/下降電機 急停按鈕 夾取/放下電機 限位開關(guān)（上、下、左、右、松） 圖 1.4 機械手總體框圖 二、控制系統(tǒng)的PLC選型 （一）PLC程序結(jié)構(gòu)形式的選擇 FX2N系列PLC是三菱公司的高性能疊裝式機種?？梢苑峙洳煌膯卧夯締卧?、擴展單元和特殊單元?；締卧獌?nèi)含有

18、CPU，存儲器和I/O電路，要增加系統(tǒng)的I/O點數(shù)可聯(lián)接擴展單元，增加系統(tǒng)的控制功能，則可以連接相應(yīng)的特殊單元。在本系統(tǒng)中，配置基本單元就可以滿足控制要求。不同的負載對PLC的輸出方式有相應(yīng)的要求。例如，頻繁通斷的感性負載，應(yīng)選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應(yīng)選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的PLC有許多優(yōu)點，如導(dǎo)通壓降小，有隔離作用，價格相對較便宜，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，其負載電壓靈活（可交流、可直流）且電壓等級范圍大等。所以動作不頻繁的交、直流負載可以選擇繼電器輸出型的PLC。即選用FX2N-32MR繼電器輸出型PLC作為機械手移動工件的控制系統(tǒng)。 機械手移動工件控制以三菱

19、公司的FX2N 系列PLC為例，PLC框架配置如圖1－C所示: 圖 1-C （二）對輸入/輸出點的選擇 要先弄清楚控制系統(tǒng)的 I/O 總點數(shù)，再按實際所需總點數(shù)的 15 ～ 20 ％留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需 PLC 的點數(shù)。在本設(shè)計中 I/O總點數(shù)為16，所以所需PLC點數(shù)需要在20以上。 另外要注意，一些高密度輸入點的模塊對同時接通的輸入點數(shù)有限制，一般同時接通的輸入點不得超過總輸入點的 60 ％；本設(shè)計中的輸入點為8，所以PLC所需的輸入的總輸入點需要大于14。 PLC 每個輸出點的驅(qū)動能力（ A/ 點）也是有限的，有的 PLC

20、 其每點輸出電流的大小還隨所加負載電壓的不同而異；一般 PLC 的允許輸出電流隨環(huán)境溫度的升高而有所降低等。在選型時要考慮這些問題。 PLC 的輸出點可分為共點式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點之間可以采用不同的電壓種類和電壓等級，但這種 PLC 平均每點的價格較高。如果輸出信號之間不需要隔離，則應(yīng)選擇前兩種輸出方式的 PLC 。 （三）對存儲容量的選擇 用戶對存儲容量只能作粗略的估算。在僅對開關(guān)量進行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點數(shù)乘 10 字 / 點＋輸出總點數(shù)乘 5 字 / 點來估算，本設(shè)計中的開關(guān)量為830；計數(shù)器 / 定時器按（ 3 ～ 5 ）字 / 個估算，本設(shè)

21、計中有一個定時器。最后，一般按估算容量的 50 ～ 100 ％留有裕量。 （四）對I/O響應(yīng)時間 PLC 的 I/O 響應(yīng)時間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時間延遲（一般在 2 ～ 3 個掃描周期）等。對開關(guān)量控制的系統(tǒng)， PLC 和 I/O 響應(yīng)時間一般都能滿足實際工程的要求，可不必考慮 I/O 響應(yīng)問題。 （五）根據(jù)輸出負載特點選型 不同的負載對 PLC 的輸出方式有相應(yīng)的要求。本設(shè)計中的在負載都式動作不頻繁的交、直流負載，因此選用繼電器輸出型的。繼電器輸出型的 PLC 有許多優(yōu)點，如導(dǎo)通壓降小，有隔離作用，價格相對較便宜，承受瞬時

22、過電壓和過電流的能力較強，其負載電壓靈活（可交流、可直流）且電壓等級范圍大等。 三、控制系統(tǒng)的硬件 （一）按鈕與限位開關(guān)的設(shè)計 按鈕是最常用的主令電器，在低壓控制電路中用于手動發(fā)出控制信號。它由按鈕帽、復(fù)位彈簧、橋式觸頭和外殼等組成。按用途和結(jié)構(gòu)的不同，分為啟動按鈕、停止按鈕、急停按鈕和復(fù)合按鈕等。 在機械手控制系統(tǒng)的設(shè)計中，選用分別選用了一個啟動按鈕，一個停止按鈕，一個急停按鈕，其原理分別為：啟動按鈕帶有常開觸頭，手指按下鈕帽，常開觸頭閉合；手指松開，常開觸頭復(fù)位。停止按鈕帶有常閉觸頭，手指按下按鈕帽，常閉觸頭斷開；手指松開，常閉觸

23、頭復(fù)位。急停按鈕按下之后，機械手移動工件立即停止；急停按鈕解除后，所有輸出重新開始。一按按鈕，機床就能鎖住，解除的方法是旋轉(zhuǎn)后解除。 注1：緊急停時，電機的電源被切斷。 注2：在解除急停以前，要消除機械手異常的因素。在機械手設(shè)備中，所選用按鈕的主要技術(shù)數(shù)據(jù)如表1－1所示： 表1－1 按鈕的技術(shù)數(shù)據(jù) 型號 觸頭組合 按鈕顏色 LA25－10 —常開 綠色 LA25－01 —常閉 紅色 KA5－4211 —常開—常閉 灰色 限位開關(guān)(又稱行程開關(guān))，用于控制機械設(shè)備的行程及限位保護。在實際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于

24、生產(chǎn)機械運動部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時，行程開關(guān)的觸點動作，實現(xiàn)電路的切換。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。行程開關(guān)廣泛用于各類機床和起重機械，用以控制其行程、進行終端限位保護。在電梯的控制電路中，還利用行程開關(guān)來控制開關(guān)轎門的速度、自動開關(guān)門的限位，轎廂的上、下限位保護。 本設(shè)計為機械手移動工件的設(shè)計，該控制系統(tǒng)中出現(xiàn)了機械手向下/上運動，向左/右運動和松開工件，從而需要五個限位開關(guān)來控制，直動式行程開關(guān) 其動作原理與按鈕開關(guān)相同，但其觸點的分合速度取決于生產(chǎn)機械的運行速度，不宜用于速度低于0．4m／min的場所，在機械手控制系統(tǒng)選用直流

25、防護式限位開關(guān)。限位開關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)如表1－2所示： 表1－2 限位開關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù) 型號 額定電壓/V 額定電流/A 觸頭數(shù)量 結(jié)構(gòu)形式 個數(shù) 交流 直流 常開 常閉 JLXK1-311 500 440 5 1 1 直動防護式 5 （二）繼電器的選擇設(shè)計 繼電器的工作原理是當(dāng)某一輸入量(如電壓、電流、溫度、速度、壓力等)達到預(yù)定數(shù)值時，使它動作，以改變控制電路的工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)既定的控制或保護的目的。在此過程中，繼電器主要起了傳遞信號的作用。在本設(shè)計中需要6個正反轉(zhuǎn)繼電器和1個

26、輔助繼電器。本設(shè)計所選用的輔助繼電器的型號為LY2-0 DC48V，正反轉(zhuǎn)繼電器的技術(shù)數(shù)據(jù)如表1－3與常用繼電器如圖1.4所示： 表1－3 正反轉(zhuǎn)繼電器的技術(shù)數(shù)據(jù) 型號 觸點數(shù)量 觸電容量 工作電壓 個數(shù) JZF-5 3個常開觸點 AC250V 5A 220V 6 圖 1.4 常用繼電器圖 （三）PLC的I/O地址分配表 由于CPU模塊有16點數(shù)字量輸入，16點數(shù)字量的輸出，因此不再需要輸入/輸出模塊。I/O分配采用自動分配方式，模塊上的輸入端子

27、對應(yīng)的輸入地址是X000～X007，輸出端子對應(yīng)的輸出地址是Y000～X017。 表1－4 I/O地址表 對應(yīng)地址 對應(yīng)的外部設(shè)備 輸入地址 X000 啟動按鈕 X001 停止按鈕 X002 緊急停止按鈕 X003 上限位開關(guān) X004 下限位開關(guān) X005 左限位開關(guān) X006 右限位開關(guān) X007 松限位開關(guān) 輸出地址 Y000 前進/后退電機正轉(zhuǎn)繼電器（前進） Y001 前進/后退電機反轉(zhuǎn)繼電器（后退） Y002 上升/下降電機正轉(zhuǎn)繼電器（上升） Y003 上升/下降電機反轉(zhuǎn)繼電器（下降）

28、Y004 夾緊/放下電機正轉(zhuǎn)繼電器（夾緊） Y005 夾緊/放下電機反轉(zhuǎn)繼電器（放下） 功能 定時器 T0 夾緊工件時定時5S 內(nèi)部繼電器 M0 機械手的初始位置 （四）PLC梯形圖中的編程元件 設(shè)計選用FX2N－60MR，其輸入繼電器（X）36點，輸出繼電器(Y)24點，輔助繼電器(M)384點，狀態(tài)繼電器(S)1000點，定時器(T)256點，計數(shù)器(C)，數(shù)據(jù)寄存器(D)等。 特殊輔助繼電器 M8000——運行監(jiān)控（PLC運行時自動接通，停止時斷開）； M8002——初始脈沖（僅在PLC運行開始時接通一個掃描周期

29、）； M8005——PLC后備鋰電池電壓過低時接通； M8011——10ms時鐘脈沖； M8013——1s時鐘脈沖； M8012——100ms時鐘脈沖； M8014——1min時鐘脈沖。 26 四 、控制系統(tǒng)軟件 （一）機械手的運行流程設(shè)計 ，當(dāng)正常運行流程圖正常運行流程圖，如圖1－D所示：（由于圖較大見下一頁） 緊急停止流程圖，緊急停止流程圖如圖1－E所示：

30、 圖1－E 緊急停止的流程圖 圖1－D 正常運行流程圖 （二）控制源程序設(shè)計介紹 4.2.1初始位置輔助繼電器 M0是初始位置輔助繼電器，當(dāng)機械手的位置在左上方時，M0得電。它的助記符程序為： LD X003 AND X005 OUT M0 ;機械手在初始位置 所對應(yīng)得梯形圖如圖1-F所示： 圖1-F 初始位置輔助繼電器梯形圖 4.2.

31、2向下運動 機械手在初始位置時，按下啟動按鈕，機械手開始向下運動，運動到最下端停止；當(dāng)機械手夾著工件運動到最右邊時，開始向下運動，運動到下端停止；當(dāng)緊急停止按鈕按下時，停止向下運動。它的助記符程序為： LD X000 OR Y003 AND M0 ANI X004 LD X006 ANI X002 ORB ANI X001

32、 OUT Y003 ；機械手向下運動 所對應(yīng)得梯形圖如圖1－G所示： 圖1－G 向下運動梯形圖 4.2.3夾工件 當(dāng)機械手運動到左下方時，開始夾工件，夾5S；當(dāng)緊急停止按鈕按下時，停止夾工件。它的助記符程序為： LD X004 ANI T0 AND X005 OUT Y004 ；機械手夾工件 OR Y004 O

33、UT T0 K50定時5S鐘 ANI X002 所對應(yīng)的梯形圖如圖1－H所示: 圖1－H 夾工件梯形圖 4.2.4向上運動 機械手夾緊工件后或者工件放下后，開始向上運動，運動到最上端停止；當(dāng)緊急停止按鈕按下時，停止向上運動。它的助記符程序為: LD T0 ANI X003 OR X007 ANI X002 OR Y002

34、 OUT Y002 ；機械手向上運動 所對應(yīng)的梯形圖如圖1－I所示： 圖1－I 向上運動梯形圖 4.2.5向右運動 機械手夾緊工件，上升到最上端后，開始向右運動，運動到最右端停止；當(dāng)緊急停止按鈕按下時，停止向右運動。它的助記符程序為: LDI X007 ANI X006 AND X003 ANI X002 OR Y000 OUT Y000 ；機械手

35、夾著工件向右移動 所對應(yīng)的梯形圖如圖1－J所示： 圖1－J 向右運動梯形圖 4.2.6放下工件 當(dāng)機械手運動到最右、最下端時，開始放下工件；當(dāng)緊急停止按鈕按下時，停止放下工件。它的助記符程序為： LD X004 ANI X007 AND X006 ANI X002 OR Y005 OUT Y005 ；機械手放下工件 所對應(yīng)的梯形圖

36、如圖1－K所示： 圖1－K 放下工件梯形圖 4.2.7向左運動 機械手放下工件，上升到最上端后，開始向左運動，運動到最左端停止；當(dāng)緊急停止按鈕按下時，停止向左運動。它得助記符程序為： LD X003 ANI X005 AND X006 ANI X002 OR Y001 AND X007

37、 OUT Y001 ；機械手向左移動 所對應(yīng)得梯形圖如圖1－L所示： 圖1－ L 向左運動梯形圖 （三）PLC程序的上載與下載 所謂PLC程序的上載,就是把PLC中的程序讀入到計算機中,其操作步驟如下： 1、通信電纜的連接。應(yīng)使用編程轉(zhuǎn)換接口電纜SC－09連接好計算機的RS－232C接口和PLC的RS－422編程器接口。 2、端口設(shè)置。選擇“PLC”菜單下的“端口設(shè)置”菜單命令，可選擇計算機與PLC通信的RS－232C串行口（COM1~COM4）和“傳送速率”（9600或19200bi

38、t/s）。 3、程序上載。選擇“PLC”菜單下的“傳送”子菜單中的“讀入”，就會彈出如圖4-10所示的“PLC類型選擇對話框”，選擇實際型號的PLC類型后，點“確定”按鈕后，將PLC中的程序讀入到計算機中。 圖4-9 程序讀入PLC類型選擇對話框 所謂PLC程序的下載，就是把計算機中的程序?qū)懭氲絇LC中，其操作步驟是“通信電纜的連接”和“端口設(shè)置”，同“PLC的程序的上載”中的步驟1和2。而PLC程序的下載的操作步驟是： 在執(zhí)行下載功能時，首先應(yīng)將PLC上的主機開關(guān)撥在“ST

39、OP”位置，如果使用了RAM或EEPROM存儲器卡，其寫保護在處于關(guān)斷狀態(tài)。選擇“PLC”菜單下“傳送”子菜單中“寫出”，將計算機中的程序發(fā)送到PLC中，在彈出的窗口中選擇“范圍設(shè)置”，如圖4-11所示，可減少寫入所需的時間。 圖4-10 程序?qū)懗鰧υ捒? 另外，執(zhí)行菜單命令“PLC——傳送——校驗”是用來比較計算機和PLC中的順序程序是否相同。如果二者不符合，將顯示與PLC不相符的指令的步序號。選中某一步序號，可顯示計算機和PLC中該步的序號指令。 總 結(jié) 通過本次

40、畢業(yè)設(shè)計讓我更進一步的了解了三菱公司FX系列單片機的特點,并且學(xué)會如何對按鈕、電磁閥、編碼盤以及其他一些輸入/輸出點進行控制，實現(xiàn)了工業(yè)機械手模型的手動和自動控制。設(shè)計中我采用PLC進行工業(yè)機械手模型運行控制，對電機、行程開關(guān)及其他一些輸入/輸出點進行控制，實現(xiàn)了機械加工中移動工件的自動化。機械手作為工件取送設(shè)備雖然應(yīng)用于不同的場合，其具體的工作情況不同，但本質(zhì)的工作過程卻是類似的。采用PLC對機械手進行控制也是目前常見的控制方式，本設(shè)計給出的機械手控制程序，控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)大為簡化，系統(tǒng)的可靠性和靈活性都大大提高，可以應(yīng)用于大部分的類似場合。 這期間提高了我構(gòu)建實際PLC控制系統(tǒng)的能力以

41、及了解了對程序調(diào)試的步驟和方法。熟悉了PLC的I/O的連接方法。和對一些硬件根據(jù)實際要求進行適當(dāng)?shù)倪x擇。 在這次畢業(yè)設(shè)計過程中，我對所涉及的知識有了更進一步的掌握，對實用化的技術(shù)理論有了更清晰了解。知道設(shè)計的方法，如何去查閱資料，怎樣去解決問題，為以后做設(shè)計鋪平道路。 當(dāng)然我的設(shè)計中有不足的地方，如設(shè)計結(jié)構(gòu)比較簡單，可運行的步驟少，機械手的靈活性不夠高。希望將來的學(xué)生能將這個機械手功能豐富，并講究工藝水平，使這個機械手變得更美觀、更具有實際應(yīng)用性。針對我自己所設(shè)計的機械手，提出進一步開展研究的展望和設(shè)想：設(shè)置機械手的底座是可以旋轉(zhuǎn)移動的，這樣機械手的活動范圍更廣；機械手的肢體關(guān)節(jié)，可有成角

42、度的彎曲，這樣更有利于抓拿放物體時，對工件進行準確的定位。 致謝 感謝我的指導(dǎo)老師，在論文的選題、開題報告以及論文的撰寫過程中居老師多次詢問研究進程，自始至終我都得到了居老師的指導(dǎo)、熱情幫助，，并為我指點迷津幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵使我的畢業(yè)設(shè)計順利完成。 感謝所有老師這兩年來的教導(dǎo)，其中吳振英老師，樸老師，戴老師你們一絲不茍的作風(fēng)，嚴謹求實的教學(xué)態(tài)度，踏踏實實的精神給我留下深刻的印象，不僅傳授我知識，而且教我做人，雖歷時兩載，卻使我終生受益。對你們的感激之情是無法用言語表達的。此外也感謝其他所有任課教師等對我的教育培養(yǎng)

43、。他們細心指導(dǎo)我的學(xué)習(xí)與研究，在此，我要向諸位老師深深地鞠上一躬。 感謝我們的學(xué)校為我們提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境以及學(xué)習(xí)設(shè)備，為我不斷吸取新知識提供了良好的源泉。 感謝評閱我論文的各位老師，你們耐心查閱并給我指出不足之處，使我的論文進一步完善，符合標準。 參考文獻 【1】 殷慶縱 李洪群《可編程控制器件》 清華大學(xué)出版社 2010年3月 【2】 殷洪義 吳建華主編.《PLC原理與實踐》北京清華大學(xué)出版社,2008年10月 299-308 【3】 肖明耀《三菱FX系列PLC應(yīng)用技能實訓(xùn)》中國電力出版社 2010年6月 111-117 【4】 夏辛明 《可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用》 北京

44、理工大學(xué)出版社，2008年10月 【5】 王也仿 《可編程控制器應(yīng)用技術(shù)》 機械工業(yè)出版社，2008年6月 【6】 汪志鋒 《可編程序控制器原理與應(yīng)用》 西安電子科技大學(xué)出版社 2008年9月 附錄 1、機械手主電路圖  2 、機械手梯形圖 3、PLC外部接線 機械手控制系統(tǒng)外部接線圖如圖1－N所示： 4、機械手元件清單 元器件名稱 型號 數(shù)量 生產(chǎn)公司 備注 啟動按鈕 LA25－10 1 三菱 常開 停止按鈕 LA25－01 1 三菱 常閉 急停按鈕 KA5－4211 1 三菱 常開－常閉 行程開關(guān) JLXK1-311 5 三菱 直流防護式 輔助繼電器 LY2-0 DC48V 1 三菱 3個常開觸點 正反轉(zhuǎn)繼電器 JZF－5 6 三菱 AC250V 5A