西南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）PAGEIIIPAGEI--提供全套，各專業(yè)畢業(yè)設計瀘州職業(yè)技術學院畢業(yè)設計基于PLC與組態(tài)王Kingview6.50實現(xiàn)對機械手的控制設計學生姓名所在系機械工程系班級2012級2班專業(yè)機電一體化指導教師2014年9月15日摘要在工業(yè)生產(chǎn)等相關領域內，會有一些高溫、腐蝕及有毒氣體出現(xiàn)在工作環(huán)境中，危害了操作人員的健康，增加了工人的勞動強度。而機械手可以解決這些問題。機械手可在空間抓、放、搬運物體，動作靈活多樣，從而替代人工操作，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動化生產(chǎn)。本畢業(yè)設計任務主要通過PLC完成對一個5自由度的機械手模型控制，使其完成一系列的生產(chǎn)動作過程，并使用組態(tài)王軟件對機械手進行監(jiān)控，將機械手的動作過程進行了動畫顯示。設計所使用的機械手系統(tǒng)(TVT-99D)是由三菱FX2N-48MTPLC主機、機械手(滾珠絲桿、滑軌)、Syntron42BYG250C步進電機及其驅動器、傳感器、光電編碼器、氣動元件等組成，可實現(xiàn)機械手的上下移動、左右移動、底盤旋轉及手爪旋轉、抓放等動作。主要采用了步進順序控制及步進控制技術。涵蓋了可編程控制技術，位置控制技術、檢測技術等，是機電一體化的典型代表。設計報告首先介紹了機械手控制方式的選擇和所選擇方式的簡介；其次介紹了應用PLC設計機械手的步驟；還介紹了PLC機械手的程序調試；最后介紹了應用組態(tài)王對機械手監(jiān)控的過程，包括畫面繪制、數(shù)據(jù)變量的設置等。【關鍵詞】:機械手PLC滾珠絲杠步進控制AbstractInindustrialproductionandotherdomains,somethinglikehightemperature,corrosionandpoisonousgasappearatworkplace,whichwouldincreasedworker'slaborintensityandevenendangerstheirhealth.Withmanipulatorused,thosedifficultproblemscanbeeasilysolved.Handoperationcanbereplacedbymanipulatoroperation,becauseitcangrab,put,moveobjectsflexiblyandchangefully.Soitcanbeappliedtotransformtheproductionofvarietyofmediumandsmall-volumeautomatedproduction.Thetaskofthegraduationdesignistocontrolamechanicalhandmodelwith5degreesoffreedombyPLC,anduseittocompleteaseriesofactions.TheKINGVINGisusedtomonitorthemechanicalhand,andchangeitsmovementintoanimations.Thesystem(model:TVT-99D)IusediscomposedbyMITSUBISHISFX2N-MTPLC,mechanicalhand(ballscrew,sliderail),Syntron42BYG250Cstepmotoranditsdrivermodule,sensor,photoelectricencoder,pneumaticcomponentandsoon.Itcontrolsmanipulatormoveverticallyorhorizontally,chassisorpawrotate,pack-and-place.Thedesignmainlyusessteppingsequencecontrolandsteppingcontroltechnology.Theprocesscoversprogrammablecontroltechnology,positioncontroltechnology,detectiontechnology,whichisatypicalrepresentativeofmechatronics.Thedesignreportfirstlydescribeshowtochoosethewaytocontrolthemechanicalhandandintroductionsoftheways.Thenintroducesthedesignsteps.Italsointroducesprogramtestofthemanipulator.Atlast,thepaperintroducesthestepsofprocessingandmonitoringmanipulatorbyKingView.【Keywords】:mechanicalhandPLCballscrewstepcontrPAGE48目錄一、緒論 1（一）課題研究目的及意義 1（二）國內外機械手研究概況 11.國內方面 12.國外方面 2二、機械手控制方式選擇 3（一）機械手常用控制方法 31．控制方式的分類 32.機械手控制方式的選定 4（二）PLC簡介 51.PLC組成 52.PLC的特點 63.PLC的主要功能 64.PLC的經(jīng)濟性分析 75.PLC的應用領域及發(fā)展狀況 7（三）組態(tài)王簡介 81.仿真的基本方法 82.組態(tài)王軟件特點 8（四）機械手系統(tǒng)介紹 101.機械手本體 112.步進電機及其驅動器 123.直流電機驅動器單元 174．接近開關和限位開關 185.旋轉碼盤 19三、應用PLC設計機械手的步驟 20（一）工藝控制和設計要求 201.具體流程及步驟 202.設計要求 21（二）PLC程序設計 221.I/O點數(shù)的確定及PLC類型的選擇 222.PLC的I/O分配 223.編程方式及指令的選擇 234.PLC程序的設計 25四、PLC機械手的程序調試 31（一）PLC控制的安裝與布線 311.輸入接線 312.電源接線 313.接地 32（二）機械手控制系統(tǒng)的外部接線圖 33五、應用組態(tài)王對機械手監(jiān)控過程 34（一）畫面繪制 34（二）數(shù)據(jù)變量的設置 35（三）組態(tài)王與PLC的通訊設置 35（四）實際監(jiān)控 36六、小結 37（一）設計和調試過程遇到的問題及解決方法 371.外部接線問題 372.PLC選型的問題 373.接近開關使用 374.合并程序 385.特殊輔助繼電器M8029的使用 386.步進電機控制問題 38（二）心得體會 39七、致謝 40參考文獻 41一、緒論（一）課題研究目的及意義機械手是工業(yè)自動化領域中經(jīng)常遇到的一種控制對象。近年來隨著工業(yè)自動化的發(fā)展機械手逐漸成為一門新興學科，并得到了較快的發(fā)展。機械手廣泛地應用與鍛壓、沖壓、鍛造、焊接、裝配、機加、噴漆、熱處理等各個行業(yè)。特別是在笨重、高溫、有毒、危險、放射性、多粉塵等惡劣的勞動環(huán)境中，機械手由于其顯著的優(yōu)點而受到特別重視?？傊?，機械手是提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件，減輕工人勞動強度和實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的一個重要手段。國內外都十分重視它的應用和發(fā)展。對于機械手的了解和控制，能加深對所學知識的理解和鞏固，提高動手能力和解決實際問題的能力。接觸與生產(chǎn)相關的東西，了解與實際工作有關的知識，對于之后的學習和工作都能有很多益處。（二）國內外機械手研究概況1.國內方面目前在一些機種方面，如噴涂機械手、弧焊機械手、點焊機械手、搬運機械手、裝配機械手、特種機械手（水下、爬壁、管道、遙控等機械手）基本掌握了機械手操作機的設計制造技術，解決了控制驅動系統(tǒng)的設計和配置，軟件的設計和編制等關鍵技術，還掌握了自動化噴漆線、弧焊自動線及其周邊配套設備的全套自動通信、協(xié)調控制技術；在基礎元件方面，諧波減速器、機械手焊接電源、焊縫自動跟蹤裝置也有了突破。從技術方面來說，我國已經(jīng)具備了獨立自主發(fā)展中國機械手技術的基礎。2.國外方面機械手首先是從美國開始研制的。1954年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機器人的概念，并申請了專利。該專利的要點是借助伺服技術控制機器人的關節(jié)，利用人手對機器人進行動作示教，機器人能實現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機器人?，F(xiàn)有的機器人差不多都采用這種控制方式。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手鉚接機器人。作為機器人產(chǎn)品最早的實用機型（示教再現(xiàn)）是1962年美國AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。這些工業(yè)機器人主要由類似人的手和臂組成它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。近幾年國外工業(yè)機械手領域有如下幾個發(fā)展趨勢。機械手性能不斷提高，而單機價格不斷下降；機械結構向模塊化、可重構化發(fā)展；控制系統(tǒng)向基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展；傳感器作用日益重要；虛擬現(xiàn)實技術在機械手中的作用已從仿真、預演發(fā)展到用于過程控制。二、機械手控制方式選擇（一）機械手常用控制方法1．控制方式的分類1)單片機單片機具有較高的集成度，特別是當前比較流行的增強型單片機，一塊芯片上集成了CPU、RAM、ROM(EEPROM或EPROM)、時鐘，定時器。外部中斷、模數(shù)轉換、數(shù)模轉換、SPI、PWM、PCA、ISP、IAP等諸多功能，價格從幾元到幾十元不等，但總體來說比較便宜。其缺點是處理速度相對較慢，當要處理的數(shù)據(jù)量特別是浮點運算工作量比較大、實時性和精度要求比較高時運用單片機開發(fā)控制系統(tǒng)就比較困難了。2)ARMARM核處理器，是具有高性能、廉價、低功耗的租SC處理器，同時，ARM處理器可以支持8位、16位、32位數(shù)據(jù)類型，采用流水線來增加處理器指令流的速度，鎖相環(huán)技術進一步提高指令運行速度?？梢郧度氩僮飨到y(tǒng)，運用于更加復雜的操作對象。其缺點是開發(fā)周期長，多用于嵌入式運用。3)DSPDSP器件具有很高的集成度，運行速度更快，多級流水線和內置的高速硬件乘法器，并且提供了高度專業(yè)化的指令集，這些都提高了FFT快速傅里葉變換和濾波器的運算速度，所以DSP器件多用于以算法為主的嵌入式系統(tǒng)。其缺點是開發(fā)難度相對比較大，而且DSP器件的價格也不便宜。4）LabView(虛擬儀器)虛擬儀器通過軟件功能來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)處理與分析及數(shù)據(jù)的顯示這3部分的物理功能，將計算機資源與儀器硬件、DSP技術相結合，在系統(tǒng)內共享軟硬件資源。虛擬儀器沒有常規(guī)儀器的控制面板，而是利用計算機強大的圖形環(huán)境，采用可視化的圖形編程語言和平臺，以在計算機屏幕上建立圖形化的軟面板來替代常規(guī)的傳統(tǒng)儀器面板。缺點有操作內存很難，設計過于程式化且對于硬件的依賴型很強。 5）PLC(可編程控制器)詳見下一節(jié)。2.機械手控制方式的選定PLC實現(xiàn)的自動控制系統(tǒng)，其控制功能基本都是通過設計軟件來實現(xiàn)的，這種軟件是利用PLC廠商提供的指令系統(tǒng)，根據(jù)機械設備的工藝流程來設計。PLC自問世以來，經(jīng)過20多年的發(fā)展，在美國、歐洲、日本等工業(yè)發(fā)達國家已成為重要產(chǎn)業(yè)，當前，PLC在國際市場上已成為最受歡迎的工業(yè)控制暢銷產(chǎn)品，用PLC設計自動控制系統(tǒng)已成為世界潮流。PLC之所以有生命力，在于它更加適合工業(yè)現(xiàn)場和市場的要求：高可靠性、強抗各種干擾的能力。編程安裝使用簡便、低價格長壽命。比之單片機，它的輸入輸出端更接近現(xiàn)場設備，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算機。人們在應用它時，可以不必進行計算機方面的專門培訓，就能對可編程控制器進行操作及編程，用來完成各種各樣的復雜程度不同的工業(yè)控制任務。PLC具有很多的優(yōu)點。機械手控制系統(tǒng)若采用PLC控制，體積小、重量輕、控制方式靈活、可靠性高、操作簡單、維修容易。由于PLC所具有的靈活性、模塊化、易于擴展等特點，可以根據(jù)現(xiàn)場要求實現(xiàn)機械手的不同工作要求。機械手采用PLC控制技術，可以大大提高該系統(tǒng)的自動化程度，減少了大量的中間繼電器、時間繼電器和硬件接線，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。同時，用PLC控制系統(tǒng)可方便地更改生產(chǎn)流程，增強控制功能。上述的選擇方案各有優(yōu)缺點，這次對于控制系統(tǒng)的設計不需要選擇速度最快的硬件器件，也不需要可視化的圖形編程語言和平臺，而是在達到設計要求的前提下，盡量降低系統(tǒng)的運行速度和開發(fā)成本，提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。且要求能方便地更改工作流程，完成復雜的運動控制。綜上所述，機械手的控制方式選擇PLC控制。（二）PLC簡介PLC和一般的微型計算機基本相同，也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。PLC的硬件系統(tǒng)由微處理器(CPU)、存儲器(EPROM，ROM)、輸入輸出(I/O)部件、電源部件、編程器、I/O擴展單元和其他外圍設備組成。各部分通過總線(電源總線、控制總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線)連接而成。其結構簡圖如下：圖1PLC硬件系統(tǒng)組成圖2控制面板示意圖PLC的軟件系統(tǒng)是指PLC所使用的各種程序的集合，通常可分為系統(tǒng)程序和用戶程序兩大部分。系統(tǒng)程序是每一個PLC成品必須包括的部分，由PLC廠家提供，用于控制PLC本身的運行，系統(tǒng)程序固化在EPROM中。用戶程序是由用戶根據(jù)控制需要而編寫的程序。硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成了一個完整的PLC系統(tǒng)，他們是相輔相成，缺一不可的。1.PLC組成中央處理單元（CPU）、存儲器、I/O單元、電源部分、擴展接口、通信接口2.PLC的特點可編程序控制器是一種以微機處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置，其實質是一種工業(yè)控制用的專用計算機。國內外現(xiàn)有的機械手系統(tǒng)，它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)機械手系統(tǒng)中應用更為普遍。其主要原因是因為PLC具有以下優(yōu)點：·靈活、通用·可靠性高、抗干擾能力強·操作方便、維修容易·功能強·體積小、重量輕和易于實現(xiàn)機電一體化同樣，可編程序控制器控制也有其不足的地方，在性價比上要高于繼電器控制和單片機控制，其開發(fā)潛力要差于單片機，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。3.PLC的主要功能PLC是一種應用面很廣、發(fā)展非常迅速的工業(yè)自動化裝置，在工廠自動化(FA)和計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)內占重要地位。PLC系統(tǒng)主要有以下功能：·多種控制功能；·數(shù)據(jù)采集、存儲與處理功能；·通信聯(lián)網(wǎng)功能；·輸入、輸出接口調理功能；·人機界面功能；·編程、調試功能。PLC的重量、體積、功耗和硬件價格一直在降低，雖然軟件價格占的比重有所增加，但是各廠商為了競爭也相應地降低了價格。另外，采用PLC還可以大大縮短設計、編程和投產(chǎn)周期，使總價格進一步降低。PLC產(chǎn)品面臨現(xiàn)場總線的發(fā)展，將再次革新，滿足工業(yè)與民用控制的更高需求。4.PLC的經(jīng)濟性分析綜上所述，在各種環(huán)境中，使用PLC控制機構設備，生產(chǎn)流水線和生產(chǎn)過程的自動化控制將越來越廣泛。對PLC的經(jīng)濟分析，應從以下兩個方面考慮：（1）從影響成本的各個因素綜合考慮對目前生產(chǎn)設備控制裝置來說，有繼電器控制、半導體器件控制以及PLC控制三種類型。價格僅是選擇PLC品牌的一個因素，而可靠性是選擇控制裝置時需要考慮的又一個重要因素。（2）從設計、生產(chǎn)周期長短考慮5.PLC的應用領域及發(fā)展狀況PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的界限，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時日常維護也變得容易起來，更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序而改變生產(chǎn)過程成為可能。使用情況主要分為如下幾類：·開關量邏輯控制·工業(yè)過程控制·運動控制·數(shù)據(jù)處理·通信及聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)代PLC的發(fā)展主要有兩個趨勢：一是向體積更小、速度更快、功能更強和價格更低的微小型方面發(fā)展；二是向大型網(wǎng)絡化、高可靠性、好的兼容性和多功能方面發(fā)展。6.PLC的選型對于PLC的選擇,我們必須考慮多方面的因素。例如輸入、輸出的最多點數(shù),掃描速度、內存容量、指令條數(shù)、功能模塊等。同時還要考慮其經(jīng)濟實用性以及工作環(huán)境對其的影響。PLC發(fā)展這么多年，技術成熟，各種型號的也很多，各個廠家生產(chǎn)的也有一定區(qū)別，各個重點發(fā)展方向也不同，所以我們必須根據(jù)自己設計需要，考慮如何選擇。西門子的中國業(yè)務是其亞太地區(qū)業(yè)務的主要支柱活躍在中國的信息與通訊、自動化與控制、電力、交通、醫(yī)療、照明以及家用電器等各個行業(yè)中，其核心業(yè)務領域是基礎設施建設和工業(yè)解決方案。歐姆龍S7-200系列PLC突出的特點可靠性高、操作簡便豐富的內置集成功能、強勁通訊能力、豐富的擴展模塊、簡單、易用的Micro/WIN編程軟件。OMRON的可編程序控制器更加小型化。SYSMAC、CPM1A的大小僅相當于一個PC卡(對于10點的機型來說)，從而使安裝體積大幅度減小，同時也進一步節(jié)省了控制柜的空間。它不僅具備了以往小型PLC所具備的功能，而且還可連接可編程序終端，為生產(chǎn)現(xiàn)場創(chuàng)造了新的環(huán)境。編程環(huán)境與CQM1及SYSMACA等機種相同。由于原有SYSMAC支持軟件及編程器都可繼續(xù)使用，故而系統(tǒng)的擴展及維護都可簡單進行。三菱FX系列可編程控制器是當今國內外最新，最具特色、最具代表性的微型PLC。在FX中，除基本的指令表編程方式外，還可以采用梯形土編程及對應機械動作流程進行順序設計的SFC順序功能圖編程，而且這些程序可互相轉換。在FX系列PLC中設置了高數(shù)計數(shù)器，對來自特定的輸入繼電器的高頻脈沖進行中斷處理，擴大了PLC的應用領域。其FX2NPLC還可以采用作為擴展設備的硬件計數(shù)器，可獲取最高50kHz的高速脈沖。7.確定型號FX2N-48MR綜上，對于被控對象，采用PLC系統(tǒng)與采用其它形式的控制系統(tǒng)相比較，力求具有較好的性價比，使用和維修方便，選用的PLC主機和配置、控制功能等必須能滿足被控對象的各種控制要求，選用的PLC主機及配置必須是功能較強的新一代PLC機型，一般最好不要選用舊機型，若采用三菱公司的PLC，則選FX系列不選F1系列。同時還應當考慮將來工藝的變化和擴展，在滿足確定的要求外，留有一定的余量，確保整個控制系統(tǒng)可靠。還要考慮大家對產(chǎn)品的熟悉程度，以及編程指令的易懂性。在此，我選用三菱FX1N來做控制核心。FX系列PLC是由三菱公司近年來推出的高性能小型可編程控制器，以逐步替代三菱公司原F、F1、F2系列PLC產(chǎn)品。其中FX2是近年推出的產(chǎn)品，F(xiàn)X0是在FX2之后推出的超小型PLC近幾年來又連續(xù)推出了將眾多功能凝集在超小型機殼內的FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC等系列PLC，具有較高的性能價格比，應用廣泛。它們采用整體式和模塊式相結合的疊裝式結構。8.三菱FX系列的結構功能可編程控制器是一種工業(yè)控制微型計算機，它的結構原理與微型計算機相似。硬件構成有微處理器、存儲器和各種輸入、輸出接口。系統(tǒng)程序和接口器件又與微機不同，這使它的操作使用方法、編程語言、工作方式等與微型機有所不同。PLC是用微處理器實現(xiàn)繼電器、定時器和計數(shù)器以及A/D、D/A模擬轉換器件的組合體的功能，采用軟件編程進行它們之間的聯(lián)系。本設計采用FX系列PLC作為控制核心，所以現(xiàn)在就以它來講述PLC的應用知識、操作技能。FX系列PLC硬件組成與其它類型PLC基本相同，主體由三部分組成，其PLC的基本結構如圖2-1系統(tǒng)電源有些在CPU模塊內，也有單獨作為一個單元的，編程器一般看作PLC的外設。PLC內部采用總線結構，進行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。外部開關信號、模擬信號以及各種傳感器檢測信號作為PLC的輸入變量它們經(jīng)PLC的輸入端子進入PLC的輸入存儲器，收集和暫存被控對象實際運行的狀態(tài)信號和數(shù)據(jù)，經(jīng)PLC內部運算與處理后，按被控對象實際動作要求產(chǎn)生輸出結果，輸出結果送到輸出端子作為輸出變量，驅動執(zhí)行機構。PLC的各個部分協(xié)調一致地實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的控制。9.輸入輸出接口的安全保護當輸出口連接電感類設備時，為了防止電路關斷時刻產(chǎn)生高壓對輸入、輸出口造成破壞，應在感性元件兩端加保護元件。對于直流電源，應并接續(xù)流二極管，對于交流電路應并接阻容電路。阻容電路中電阻可取51-120Ω,電容取0.1-0.47μF,電容的額定電壓應大于電源的峰值電壓。續(xù)流二極管可選1A的管子,其額定電壓應大于電源電壓的3倍。圖2-2為輸入輸出口的保護環(huán)節(jié)示意圖。圖2輸入輸出保護（三）組態(tài)王簡介組態(tài)王是一套用于快速構造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它具有適應性強、開放性好、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短等優(yōu)點。通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案，在自動化領域中有著廣泛的應用。本設計通過組態(tài)王軟件對機械手進行監(jiān)控，將機械手的動作過程進行了動畫顯示，使機械手的動作過程更加形象化。能夠方便的和PLC進行連接，故采用組態(tài)王作為上位機軟件。1.仿真的基本方法使用組態(tài)王實現(xiàn)控制系統(tǒng)實驗仿真的基本方法：(1)圖形界面的設計(2)構造數(shù)據(jù)庫(3)建立動畫連接(4)運行和調試2.組態(tài)王軟件特點使用組態(tài)王軟件開發(fā)具有以下幾個特點:(1)實驗全部用軟件來實現(xiàn),只需利用現(xiàn)有的計算機就可完成自動控制系統(tǒng)課程的實驗,從而大大減少購置儀器的經(jīng)費。(2)該系統(tǒng)是中文界面,具有人機界面友好、結果可視化的優(yōu)點。對用戶而言,操作簡單易學且編程簡單,參數(shù)輸入與修改靈活,具有多次或重復仿真運行的控制能力,可以實時地顯示參數(shù)變化前后系統(tǒng)的特性曲線,能很直觀地顯示控制系統(tǒng)的實時趨勢曲線,這些很強的交互能力使其在自動控制系統(tǒng)的實驗中可以發(fā)揮理想的效果。3.編制過程注意點在采用組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)編制應用程序過程中要考慮以下三個方面:(1)圖形,是用抽象的圖形畫面來模擬實際的工業(yè)現(xiàn)場和相應的工控設備。(2)數(shù)據(jù),就是創(chuàng)建一個具體的數(shù)據(jù)庫,并用此數(shù)據(jù)庫中的變量描述工控對象的各種屬性,比如水位、流量等。(3)連接,就是畫面上的圖素以怎樣的動畫來模擬現(xiàn)場設備的運行,以及怎樣讓操作者輸入控制設備的指令。圖2組態(tài)王軟件操作界面（四）機械手系統(tǒng)介紹本次畢業(yè)設計使用的是QSPLC-JXS機械手模型裝置。機械手實物教學模型的機械結構采用滾珠絲桿、滑桿、氣缸、氣夾等機械部件組成；電氣方面有步進電機、直流電機、步進電機驅動器、傳感器、開關電源、電磁閥等電子器件組成。該模型是PLC技術、位置控制技術、氣動技術有機結合成一體的教學儀器?？蓪崿F(xiàn)機械手五維控制，完成料塊的碼放、移動等。圖3.機械手系統(tǒng)實體圖該系統(tǒng)由機械手本體、PLC控制單元、電源單元、接口單元，其部件的實物結構如下圖所示：圖4.立體機械手結構實物示意圖1.機械手本體機械手本體按功能分為由二軸平移機構、旋轉底盤、旋轉手臂機構、氣動夾手、支架、限位開關等部件組成；按活動關節(jié)分為S軸、L軸、U軸、T軸、B軸等機構，其結構示意圖如下所示：圖5.機械手結構示意圖機械手本體的活動范圍：（1）底盤的旋轉角度：大于270°（2）旋轉手臂的范圍：大于270°（3）水平移動的范圍：小于21cm（4）垂直移動的范圍：小于15cm2.步進電機及其驅動器（1）步進電機采用Syntron42BYG250C兩相混合式步進電機來控制機械手的動作，相比直流電機有更好的制動效果，又加上滾珠絲桿和滑桿配合，使機械手的運動更加穩(wěn)定。主要特點：體積小，具有較高的起動和運行頻率，有定位轉矩等優(yōu)點。本模型中采用串聯(lián)型接法，其電氣接線圖如圖6所示：圖6.步進電機電氣接線圖步進電機的參數(shù)如下：電機固有步距角，它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖信號，電機所轉動的角度。電機出廠時給出了一個步距角的值，如86BYG250A型電機給出的值為0.9°/1.8°（表示半步工作時為0.9°、整步工作時為1.8°），這個步距角可以稱之為‘電機固有步距角’，它不一定是電機實際工作時的真正步距角，真正的步距角和驅動器有關。步進電機的相數(shù)是指電機內部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進電機。電機相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72°。在沒有細分驅動器時，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進電機來滿足自己步距角的要求。如果使用細分驅動器，則‘相數(shù)’將變得沒有意義，用戶只需在驅動器上改變細分數(shù)，就可以改變步距角。保持轉矩（HOLDINGTORQUE）是指步進電機通電但沒有轉動時，定子鎖住轉子的力矩。它是步進電機最重要的參數(shù)之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉矩就成為了衡量步進電機最重要的參數(shù)之一。比如，當人們說2N.m的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉矩為2N.m的步進電機。DETENTTORQUE：是指步進電機沒有通電的情況下，定子鎖住轉子的力矩。DETENTORQUE在國內沒有統(tǒng)一的翻譯方式，容易使大家產(chǎn)生誤解；由于反應式步進電機的轉子不是永磁材料，所以它沒有DETENTTORQUE。圖7.步進電機（2）步進電機驅動器實驗室里采用SyntronSH-20403細分驅動器。步進電機驅動器主要有電源輸入部分、信號輸入部分、輸出部分等。下圖為該細分驅動器示意圖及PLC與步進電機驅動器連接圖：圖8.細分驅動器示意圖圖9.PLC與步進電機驅動器連接圖驅動器參數(shù)如下表1、表2、表3、表4、表5所示。PLC控制器與步進電機驅動器連接及工作原理，如圖9所示。步進電機驅動器有電源輸入部分、信號輸入部分、信號輸出部分等，利用驅動器可以很方便的對步進電機的轉速、方向進行控制。驅動器電源由面板上電源模塊提供，驅動器信號端采用+24V供電，需加1.5K限流電阻（見圖9中1.5K電阻）。驅動器輸入端為低電平有效。PLC通過控制其輸出點來控制驅動器光耦的開合，當PLC輸出線圈得電時，晶體管導通。相應的觸點輸出低電平，使驅動器光耦導通，當PLC輸出線圈失電時，晶體管關斷，使驅動器光耦截止。另外若不采用驅動器，而采用PLC輸出觸點直接驅動步進電機，會占用很多的輸出觸點，同時給編程帶來不便。下圖為步進電機驅動器實物圖：圖10.步進電機驅動器以下為驅動器的一些性能參數(shù)表:表1.電流設定電流值SW5SW6SW70.9AONONON1.2AONONOFF1.5AONOFFON1.8AONOFFOFF2.1A0FFONON2.4AOFFONOFF2.7AOFFOFFON3.0AOFFOFFOFF表2.性能指標供電電源10V-40VDC,容量0.03KVA重量0.21Kg輸出電流峰值3A/相（MAX）絕緣電阻在常溫常壓下小于100MΩ驅動方式恒相流PWM控制絕緣強度在常溫常壓下0.5Kv，1Min表2.電氣規(guī)格說明最小值典型值最大值單位供電電壓182440V均值輸出電流0.2111.50A邏輯輸入電流61530mA步進脈沖響應頻率——100kHz脈沖低電平時間5—1μs表4.細分設定細分倍數(shù)步數(shù)/圈（1.8Ｏ整步）SW1SW2SW3保留ONONON半步100ONOFFOFF1200OFFOFFOFF4800OFFONOFF81600ONONOFF163200OFFOFFON326400ONOFFON6412800OFFONON表5.接線信號描述信號功能CP脈沖信號：下降沿有效，共陽極時脈沖低電平持續(xù)時間不小于10μs時間不小于時間不小于"0%!(。"相電流及細分數(shù)設定：12!"3#4型細分驅動器采用撥位開關設定相電流及細分數(shù)，其中’、!、$、3位用于對相電流的設定，具體設定如表’所示。5、&、6、’"位用于對細分數(shù)的設定，具體設定如表!所示。驅動器細分設定后電機的步距角等于電機的整步步距角除以細分數(shù)。例如：細分數(shù)設定為!"，驅動步距角是’0&7的步進電機，其細分步距角為’0&78!"9"0"67。撥位開關:;9"，:))9’，細分數(shù)設定好后驅動器須斷電復位方可有效。步進電機的型號是&#<=>3"!，其相電流選3?，撥位開關’!$3設定值為’’’’。細分數(shù)根據(jù)實際應用的精度要求來選取。（$）/@.與步進電機驅動器的硬件連接可編程序控制器/@.與步進電機驅動器的連接如圖3所示。在圖3中，將可編程序控制器的脈沖輸出端="的公共端.:4"和輸出點=’"的公共端.:43皆與可編程序控時間不小于"0%!(。"DIR方向信號：用于改變電機轉向，高低電平控制電機正/反OPTO輸入信號的公共端，接+5VFREE脫機信號：當輸入控制端為低時，電機處于脫機自由狀態(tài)低時，電機勵磁電流被關斷，電機處于脫機自由狀態(tài)。GND直流電源地+V直流電源正極，典型值+24VA+電機A相A-電機A相B+電機B相B-電機B相3.直流電機驅動器單元采用ZHENGZGA37RA188iNo：105A127直流電機來控制底盤和手爪的旋轉動作。本裝置中直流電機驅動模塊是由兩個繼電器的吸合與斷開來控制電機的轉動方向的，從而實現(xiàn)基座和氣夾的正反轉。本模型所用輸入、輸出均為低電平有效。其中IN端接PLC的輸出端口，OUT端接模型的信號輸入端。COM端接PLC的傳感器電源負端。電平轉換板原理圖如圖11所示。圖11.電平轉換板原理圖圖12.直流電機4．接近開關和限位開關（1）接近開關本裝置中使用的傳感器有接近開關和開關?；蜌鈯A的正反轉限位采用接近開關（金屬傳感器），通過調整基座和氣夾上的金屬塊的位置，可以在一定范圍內改變基座和氣夾的旋轉角度。機械手的伸縮、升降均采用行程開關來限位，并通過改變行程開關的位置來調節(jié)橫軸和豎軸的運動范圍。接近開關有三根連接線（棕、蘭、黑）棕色接電源的正極、藍色接電源的負極、黑色為輸出信號，當與檔塊接近時輸出電平為低電平，否則為高電平。與PLC之間的接線圖如下，當傳感器動作時，輸出端對地接通。PLC內部光耦與傳感器電源構成回路，PLC信號輸入有效，工作原理如圖13所示。圖13.傳感器工作原理圖

圖14.接近開關（2）限位開關當檔塊碰到開關時，常開點閉合。圖15.限位開關5.旋轉碼盤為了實現(xiàn)底盤的定位控制，需要用到旋轉碼盤。旋轉碼盤是一種將角位移轉換成脈沖值的檢測裝置，其結構如圖15所示。當電機旋轉時，帶動碼盤一塊旋轉，此時光電開關在碼盤的作用下發(fā)出一組脈沖信號，通過檢測這些脈沖信號就可以檢測電機的旋轉角度了。圖16.旋轉碼盤接線圖圖17.旋轉碼盤

三、應用PLC設計機械手的步驟（一）工藝控制和設計要求本課題主要研究的是基于PLC的機械手模型控制系統(tǒng)的設計，包括硬件的設計和軟件的設計。通過設計編制PLC程序實現(xiàn)機械手模型控制系統(tǒng)的自動控制。利用組態(tài)軟件設計出人機界面，進行設備和數(shù)據(jù)對象的連接，實現(xiàn)動畫連接，實現(xiàn)機械手的監(jiān)控。通過組態(tài)王將機械手的動作過程進行動畫演示，使機械手的動作形象化。提供較為直觀、清晰、準確的機械手運行狀態(tài)，為維修和故障診斷提供多方面的可能性，充分提高系統(tǒng)的工作效率。1.具體流程及步驟圖18.機械手結構示意圖打開電源，按下啟動按鈕。機械手按下方動作依次執(zhí)行：（1）機械手初始化過程S20：回原點，即機械手到達左上方，底盤轉到原點S21：手爪松開；S22：手爪順時針旋轉一定角度；S23：機械手同時下降并右移，到達物品所在A處上方后停止。（2）A點動作過程S24：手爪閉合，抓住物品；S25：機械手向上升一定高度；S26：順時針旋轉30°到達B點。（3）B點動作過程(模仿工業(yè)過程中，物件在傳送中停放進行加工的過程)S27：手爪下降一定高度；S28：手爪放松物品放B點；S29：機械手上升；S30：計時3秒，此時模仿物品加工過程，3秒后加工完畢；S31、S32、S33：手爪下降取物再上升；S34：底盤再次順時鐘轉動到達C點。（4）C點動作過程S35：手爪逆時針旋轉一定角度；S36、S37：機械手左移、下降到適合的位置；S38：手爪放松，將物品放下；S39、S40、S41、S42：機械手經(jīng)過一系列的動作回到A點物品上方。至此，機械手經(jīng)過一系列動作完成一個循環(huán)。之后再回到第（2）步，循環(huán)動作，將物品一一運送到C處。2.設計要求·選擇PLC機型(FX2N系列)，進行PLC的I/O分配?！じ鶕?jù)控制要求繪制控制流程圖，設計梯形圖控制程序并加以說明?！は螺d梯形圖程序至PLC，調試PLC控制程序?！び媒M態(tài)王軟件完成系統(tǒng)組態(tài)畫面設計并實現(xiàn)監(jiān)控功能?！ぴ趯嶒炇覍嶋H機械手調試，檢驗設計功能?！ふ碣Y料及圖紙、寫畢業(yè)設計報告。

（二）PLC程序設計1.I/O點數(shù)的確定及PLC類型的選擇本次設計使用的是QSPLC-JXS機械手模型裝置。本裝置需采用晶體管輸出型可編程控制器，可同時輸出兩路脈沖到步進電機驅動器，控制步進電機運行。由于機械手系統(tǒng)的輸入/輸出點少，要求電氣控制部分體積小，成本低，并能夠用計算機對PLC進行監(jiān)控和管理，該機械手的控制為純開關量控制，且I/O點數(shù)不多，僅需7個輸入點和7個輸出點，考慮留有一定的裕量。故選用日本三菱公司生產(chǎn)的多功能小型FX2N-48MT主機，該機輸入點為24個，輸出點為24個。2.PLC的I/O分配根據(jù)機械手動作的要求及機械手實物教學實驗裝置說明指導，輸入、輸出點分配如表6所示。表6.PLC的I/O分配表輸入端口輸出端口PLC端單元板端口注釋PLC端單元板接口注釋X1SQ2S軸原點（底盤）Y0L軸-CP垂直軸脈沖信號X2SQ1S軸限位（底盤）Y1U軸-CP水平軸脈沖信號X3SQ4L軸原點(水平方向)Y2L軸-DIR垂直軸方向信號X4SQ5L軸限位（水平方向）Y3U軸-DIR水平軸方向信號X5SQ6U軸原點（垂直方向）Y4S軸-F底盤順時針轉動X6SQ7U軸限位（垂直方向）Y5S軸-R底盤逆時針轉動X10SQ8T軸限位（手爪）Y6B軸-YV氣動夾手X11SQ9T軸原點（手爪）Y10T軸-F手臂順時針轉動X0SQ3旋轉碼盤脈沖輸出Y11T軸-R手臂逆時針轉動X17SW0啟動暫停Y7旋轉編碼控制X16SW1單步運行控制Y12旋轉編碼控制注：S軸為底盤、T軸為手爪、L軸為豎軸、U軸為橫軸、B軸為電磁閥。3.編程方式及指令的選擇（1）編程方式選擇方案一：使用起保停電路的編程方式。用輔助繼電器代表步，僅僅使用與觸電和線圈有關的指令。編出程序規(guī)范，具有易于閱讀和容易查錯的優(yōu)點，但因為存在大量的自保持觸點，使程序代碼較長。方案二：采用以轉換為中心的編程方式。這種編程方式與轉換實現(xiàn)的基本規(guī)則之間有著嚴格的對應關系，用它編制復雜的順序功能圖的梯形圖時，會有很大幫助。方案三：采用STL指令的編程方式。STL指令（步進梯形指令）是三菱廠家設計的專門用于順序控制的指令，使用該指令可以使編制順序控制程序更加方便，而且易于調試和維護，且代碼較短。根據(jù)具體需要及各方案優(yōu)點和缺點比較，本次設計采用的編程方式選用方案三。（2）指令選擇1）PLSR指令當步進電機要求的轉速較高，且未來保護步進電機，采用帶加減速功能的脈沖輸出指令PLSR控制驅動器帶動步進電機運動，從而實現(xiàn)機械手的上升下降和左右移動。對于帶加減速功能的脈沖輸出指令PLSR：〔S1·〕用來指定最高頻率，可設定的頻率范圍是10—100000Hz。〔S2·〕用來指定產(chǎn)生的脈沖個數(shù)，16位指令的脈沖數(shù)范圍是110—32767，32位指令的脈沖數(shù)范圍是110—2147483647。設定值不到110時，脈沖不能正常輸出。〔S3·〕用來設定加減速時間（50—5000ms）?！睤·〕用來指定脈沖輸出元件，只能用晶體管輸出型可編程序控制器Y0或Y1。圖19.步進指令PLSR和PLSY2）PLSY指令PLSY指令用于產(chǎn)生指定數(shù)量和頻率的脈沖。與PLSR指令的區(qū)別在于沒有加減速功能?！睸1·〕用來指定脈沖頻率，16位指令的頻率范圍是1—32767Hz，32位指令的頻率范圍是1—100000Hz?！睸2·〕用來指定產(chǎn)生的脈沖個數(shù)，16位指令的脈沖數(shù)范圍是1—3276732位指令的脈沖數(shù)范圍是1—2147483647。若指定脈沖數(shù)為0，則持續(xù)產(chǎn)生脈沖，即控制步進電機一直轉動?！睤·〕用來指定脈沖輸出元件，只能用晶體管輸出型可編程序控制器的Y0或Y1。圖4-8中所示的指令是當可編程序控制器PLC的輸入點X10有信號時，從Y0輸出頻率1000Hz的脈沖，脈沖的數(shù)量由通用數(shù)據(jù)寄存器D0給出。3）參數(shù)計算·PLC直接控制步進電機系統(tǒng)設計時，在PLC和步進電機選型前，必須計算出脈沖當量、脈沖頻率上限和最大脈沖數(shù)量3個參數(shù)：根據(jù)脈沖頻率確定PLC高速脈沖輸出頻率，根據(jù)脈沖數(shù)量確定PLC的位寬。根據(jù)移動距離算出PLSR及指令中需要的脈沖數(shù)。根據(jù)實際測算，步進電機每接收100個脈沖，帶動機械手移動1mm。由于設計要求機械手順時針旋轉30°到達B處，而這一過程無法通過限位開關或者接近開關來實現(xiàn)，故采用旋轉碼盤進行控制。經(jīng)實際測算，旋轉碼盤上共有36個孔，每旋轉90°，則會輸出60個脈沖。故旋轉30°則會產(chǎn)生20個脈沖。采用底數(shù)為20的計數(shù)器，計數(shù)到20計數(shù)器置零，同時停止機械手繼續(xù)轉動，這樣實現(xiàn)這該過程。4.PLC程序的設計（1）程序流程圖圖20.機械手總體工作流程圖（2）順序功能圖PLC控制機械手程序：1）0步：將旋轉碼盤的脈沖計數(shù)步放置到程序的最上方。只有Y7被置1時，計數(shù)器C0才能計數(shù)，底盤順時針旋轉30°（即旋轉碼盤給出20個脈沖）后，清空C0,同時與后面的S26步相配合控制底盤停止旋轉。Y7和Y12的設置使得該計數(shù)器不會影響到其他步驟。2）開始以及初始化階段S0、S20步：PLC開啟后，電源接通，M8002發(fā)出一個脈沖，置位S0。開啟鍵X17按下時，置位S20，機械手同時接收到上升、左移以及底盤逆時鐘旋轉的指令，當?shù)竭_了上限位SQ4、左限位SQ2以及底盤原點SQ6之后，置位S21步；(注：X016為單步運行控制，每步結束時必須接通X016才能進入下一步，一下不再贅述；X001接限位SQ2、X003接限位SQ4、X5接限位SQ6；)S21步：定時器計時2秒，同時機械手爪松開，兩秒后進入下一步S22步：手爪旋轉，到達限位后，SQ8閉合，進入下一步。(X010接限位SQ8)S23步：機械手同時下降并右移，到達物品所在A處上方后停止。此時采用的PLSY指令，為使得機械手精確地到達A點，即物體的上方。機械手下降125mm，右移150mm，移動速率為400Hz（PLSY設置為800，驅動器細分度為2）。到位后進入下一步。3）A點動作階段S24步：計時器T1計時2秒，同時手爪閉合抓物，兩秒后進入下一步。S25步：抓物后上升，采用PLSR指令，上升和下降時間600ms，中間移動30mm。到位后進入下一步。為防止機械手出錯造成損傷，采用了限位保護，若未完成指令就到達上限位SQ3，則機械手停止運動。S26步：Y007置位，0步中的旋轉碼盤接通，底盤開始旋轉時，碼盤發(fā)出脈沖給計數(shù)器C0，C0計滿20個脈沖后，Y12置位，控制底盤停止轉動，機械手到達B點。之后Y012、Y007置零，進入下一步。4）B點動作階段S27步：與S25步相對應下降一定高度。S28步：手爪放松，將物品放置于B點等待加工。S29、S30步：手爪上升,定時器定時3秒，等待物品加工完成。S31、S32步：此時模擬加工已經(jīng)完成，手爪下降，再次夾緊物品。S33、S34步：機械手上升，底盤順時鐘轉動，當機械手到C點，限位SQ1控制底盤停止轉動。5）C點動作階段S35步：手爪逆時針旋轉，到位后限位SQ9動作，控制手爪停止。S36、S37步：機械手左移、下降到適合的位置之后，置位下一步。S38、S39、S40步：手爪放松，將物件放在C點后手爪上升，再右移。S41步：底盤逆時針旋轉，同時手爪順時針旋轉，都到達限位后，SQ8及SQ2動作，結束底盤和手爪旋轉，此時機械手又回到A點，置位下一步。6）回歸階段S42步：機械手下降，之后回到S24步。程序結束。至此，機械手經(jīng)過一系列動作完成一個循環(huán)。之后再回到S24步，循環(huán)動作，將物品一一運送到C處。四、PLC機械手的程序調試由于PLC是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設計的控制裝置，因此一般不需要采取什么特殊措施，就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。但環(huán)境過于惡劣、電磁干擾特別強烈，或安裝使用不當，都將不能保證PLC正常、安全、可靠的運行。因此，討論PLC設計調試就具有十分重要的意義。（一）PLC控制的安裝與布線1.輸入接線（1）輸入接線一般不要超過30m。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時，輸入接線可適當長些。（2）輸入、輸出線不能用同一根電纜，輸入、輸出線要分開。（3）利用普通二極管恰當?shù)拇釉赑LC輸入回路中，防止信號干擾，使PLC輸入信號大大增強。2.電源接線電源是PLC引入干擾的主要途徑之一，PLC應盡可能取用電壓波動較小、波形畸變較小的電源，這對提高PLC的可靠性有很大幫助。PLC的供電線路應與其他大功率用電設備或強干擾設備（如高頻爐、弧焊機等）分開。為了提高整個系統(tǒng)的抗干擾能力，可編程序控制器供電回路一般可采用隔離變壓器、交流穩(wěn)壓器、晶體管開關電源等。我們正是用了隔離變壓器和交流穩(wěn)壓器來抗干擾。隔離變壓器是初級和次級之間采用隔離屏蔽層，用漆包線或同等非導磁材料組成，電器回路上不允許短路，兩極各引出一個接地抽頭。初級與次級之間的靜電屏蔽要聯(lián)結到零點位，接地抽頭配電容耦合最后引出到接地點。在選用交流穩(wěn)壓器時，一般可按照實際最大需求容量的130%計算。這樣可以保證穩(wěn)壓特性又有助于穩(wěn)壓器工作可靠。PLC供電電源為50Hz、220V±10%的交流電。由于本設計使用的是FX1N系列可編程控制器，所以有直流24V輸出接線端。該接線端可為輸入及傳感器（如光電開關或接近開關）提供直流24V電源?？刂齐娫慈鐖D：

3.接地正確選擇接地點，完善接地系統(tǒng)接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。系統(tǒng)接地方式有：浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。對PLC控制系統(tǒng)而言，它屬高速低電平控制裝置，應采用直接接地方式。良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。所以我們給可編程控制器接上了專用接地線。（二）機械手控制系統(tǒng)的外部接線圖圖21.外部接線圖圖22.實際接線圖

五、應用組態(tài)王對機械手監(jiān)控過程（一）畫面繪制仿照機械手原形繪制了機械手的監(jiān)控畫面，另加了用內置程序增加了級計數(shù)功能，每完成一個物品從A點到C點的循環(huán)過程，計數(shù)一次。畫面使用到的動畫鏈接包括：隱含、水平移動、垂直移動、縮放、旋轉等。圖23.動畫鏈接設置界面圖24.機械手總畫面（二）數(shù)據(jù)變量的設置設置數(shù)據(jù)變量之后，將它們連接到畫面中的各個部分。圖25.數(shù)據(jù)變量設置（三）組態(tài)王與PLC的通訊設置按照給配置向導設置步驟，將組態(tài)王畫面與PLC連接到一起，串口的配置要與實際接口相同。如實際使用的COM3接口則選擇COM3進行連接。設置波特率為9600、數(shù)據(jù)位為7、停止位為1、通信方式為：RS232圖26.設置向導畫面（四）實際監(jiān)控點VIEW運行，打開畫面后就可以監(jiān)控機械手運動狀態(tài)了。圖27.組態(tài)王監(jiān)控畫面圖組六、小結（一）設計和調試過程遇到的問題及解決方法經(jīng)過將近兩個月的時間，已基本完成了畢業(yè)設計。在設計和調試的過程中，一邊學習新知識一邊鞏固課堂上學過的內容，很多內容在課堂上和實際動手會有很大的不同。所以遇到了不少的問題，編程以及調試時都遇到了一系列的困難，發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程，鍛煉了專業(yè)技能，提高了動手能力和解決問題的能力，更增加了自己的毅力和耐性。1.外部接線問題剛開始接線時，把各軸限位檢測模塊的COM端接在了GND端，使PLC檢測不到限位信號，后來在老師的更正下，我把檢測模塊的COM端與輸出端的COM端連在了一起，解決了限位開關信號檢測的問題。之后在接線的過程中我都會記得形成回路才能使接線不產(chǎn)生錯誤。2.PLC選型的問題由于對PLC類型及特點不夠了解，我們無意中采用了繼電器輸出型的PLC主機，無法使步進電機動作。后來經(jīng)過老師指導，采用了晶體管輸出型的PLC，順利完成了控制功能。3.接近開關使用在進行手爪的旋轉調試時，手爪經(jīng)過限位時，有時候會不停止而是繼續(xù)轉動。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，接近開關上的鐵塊和接受點必須要在一定近距離的范圍內才能作用，手爪旋轉使得兩者距離離開了有效范圍。調整了鐵塊和接受點距離之后，問題迎刃而解。4.合并程序未來提高機械手的工作效率，將一些步驟進行了合并，這樣，沒走一個循環(huán)雖然節(jié)省的時間不多，但是若是在實際的持續(xù)循環(huán)生產(chǎn)過程則能起到很大的作用。5.特殊輔助繼電器M8029的使用由于不了解它的作用，在合并兩個步驟的時候，M8029只在執(zhí)行完上方一條指令后就接通，導致上面的指令沒有走完就直接結束。后來調整了指令順序后解決了問題。6.步進電機控制問題開始時，由于程序中的PLSR指令里設置的頻率太高并且細分度太小，使得兩個步進電機在工作時失步，機械臂只在原地震動而不動作，最后經(jīng)過細分度和頻率的調節(jié)是步進電機運作。經(jīng)過不斷查閱資料，研究、改進，最終程序調試成功。機械手運行良好，動作正確、符合控制要求。（二）心得體會四年的大學是我學到了很多東西，不僅僅是專業(yè)知識方面，也有實際動手及設計方面，對于我們即將踏入的工作崗位有很大的幫助。畢業(yè)設計是檢驗四年的學習成果的重要途徑，它直接反映了一個學生在校期間的學習情況。能帶上這么一份豐富的經(jīng)驗走上以后的征途，心里感覺充實且信心十足。在這么長時間的設計過程中，全組同學在老師的帶領下，相互幫助，相互鼓勵，交流參考資料和操作經(jīng)驗，針對課堂上大家學習的薄弱環(huán)節(jié)進行針對性解決。在設計中遇到的困難，都在同學的討論和老師的講解之下，一一解決。通過這次畢業(yè)設計，我進一步了解了PLC控制機械手的方法以及各種器件的使用方法，在一定程度上對于PLC編程有了更進一步的理解，同時也熟練掌握了繪制各種圖形的方法，對軟、硬件的調試也有了一定的調試經(jīng)驗。為了畫出自己滿意的電路圖，圖表等，我仔細學習了PLC的繪圖技術。在設計電路初期，由于沒有設計經(jīng)驗，覺得無從下手，空有很多設計思想，卻不知道應該選哪個，經(jīng)過導師的指導，我的設計漸漸有了頭緒，通過查閱資料，逐漸確立系統(tǒng)方案。由于時間和本人專業(yè)水平的限制，這次畢業(yè)設計業(yè)存在不少不足之處，敬請各位老師和同學批評指正。七、致謝這次做畢業(yè)設計的經(jīng)歷也會使我終身受益，我感受到做畢業(yè)設計是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學習的過程和研究的過程，沒有學習就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會有所突破，那也就不叫畢業(yè)設計了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學習中激勵我繼續(xù)進步。不積跬步何以至千里。本論文在***老師的悉心指導和嚴格要求下業(yè)已完成，他為我做畢業(yè)設計創(chuàng)造了優(yōu)越的實驗條件，提供了很多的幫助。從課題選擇到具體構思和內容，無不凝聚著老師的心血和汗水。在四年的學習和生活期間，也始終感受著導師的精心指導和無私的關懷。***老師淵博的知識、嚴謹?shù)膽B(tài)度、實干創(chuàng)新的精神、豐富的實踐經(jīng)驗給我留下了深刻的影響，讓我受益匪淺。在此謹向***老師表達深深的謝意。同時對于學院和系里為我們提供的各種硬件設備，使我們有一個舒心的學習、設計環(huán)境做這次畢業(yè)設計，對此我們也表示衷心的感謝和敬意！本設計能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認真負責，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設計中得以體現(xiàn)。同時我還要感謝和我同在一個實驗室的***、***、***等。特別是***同學，在調試程序的過程中與我交流了很多東西，同時在寫論文期間在繪圖方面也給予了我很大幫助。在我本科畢業(yè)之際，我再一次衷心感謝所有給予我?guī)椭娜?。參考文獻[1]中華工控網(wǎng)，PLC控制步進電機的實例(圖與程序)，/forum/disp.asp?id=100357[2]劉少麗，淺談工業(yè)機械手設計，機電工程技術，2011年第40卷第07期[3]馬小軍，可編程控制器機器應用，東南大學出版社，2006.9[4]張鶴鳴等，可編程控制器原理及應用教程，北京大學出版社，2006.11[5]陳杰，黃鴻，傳感器與檢測技術，高等教育出版社，2009.7[6]鄭鳳翼等，圖解PLC控制系統(tǒng)梯形圖和語句表，人民郵電出版社，2006.5基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構件開發(fā)的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數(shù)字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)HYPERLINK"/detail.