PAGE30PAGE31基于PLC的四工位機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要機(jī)械手是在工業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化發(fā)展過程中逐漸發(fā)展應(yīng)用起來的一種新型操作裝置。近年來,隨著自動(dòng)電子技術(shù)特別是通訊和計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用,機(jī)械手的成為電子技術(shù)工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展應(yīng)用起來的一門新興工業(yè)技術(shù)。機(jī)械手傳動(dòng)是一種可以模仿著專業(yè)勞動(dòng)人手的某一部分進(jìn)行機(jī)械能力動(dòng)作,按照其中的給定操作程序、軌跡和給定操作速度要求輕松實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化的貨物抓取、搬運(yùn)或進(jìn)行重復(fù)動(dòng)力操作的自動(dòng)化或復(fù)合式的機(jī)械動(dòng)力操作傳動(dòng)裝置。盡管在此階段，機(jī)械手的靈活性遠(yuǎn)不如人類，但是它有可以執(zhí)行重復(fù)的任務(wù)，不知道疲勞，不懼怕風(fēng)險(xiǎn)，并且抓舉重物比人力量大的特點(diǎn)，因此,越來越廣泛地得到應(yīng)用使它得到了許多工業(yè)中的應(yīng)用。機(jī)械手不僅可以合理地協(xié)助提高各種工業(yè)產(chǎn)品的安全系數(shù)和自動(dòng)化生產(chǎn)管理能力，還可以合理地提高工業(yè)產(chǎn)品的勞動(dòng)效率。此外，它還可以合理地控制和減輕勞動(dòng)效率，并確保各種工業(yè)生產(chǎn)，安全的產(chǎn)品質(zhì)量，完整的安全高效的生產(chǎn)制造；特別是在各種高溫，高壓，超低溫，底壓，煙霧，易燃易爆，有害氣體和其他有害放射性物質(zhì)等中。在極端生產(chǎn)安全的自然環(huán)境中，它不僅可以用作替代人類應(yīng)用程序，以協(xié)助所有正常的生產(chǎn)安全管理方面。plc是機(jī)械可編程邏輯控制器的英文縮寫。是在傳統(tǒng)繼電順序控制器的基本逐步發(fā)展上成為以數(shù)控機(jī)床微控制器為控制關(guān)鍵的國(guó)際通用工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械自動(dòng)化編程控制解決方案設(shè)備。隨著通用電子信息技術(shù)和移動(dòng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷快速發(fā)展，plc的使用變得越來越強(qiáng)大。目前的plc已經(jīng)在工業(yè)智能化、網(wǎng)絡(luò)化兩個(gè)方面已經(jīng)取得了很好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。隨著當(dāng)前階段我國(guó)推進(jìn)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)快速發(fā)展,自動(dòng)化工業(yè)應(yīng)用普及程度的迅速進(jìn)步和不斷提高,在實(shí)現(xiàn)各種大型工件的自動(dòng)加工裝卸、轉(zhuǎn)向、輸送或手動(dòng)動(dòng)作操持工具如電焊、噴涂、搬運(yùn)等手動(dòng)操作工具等并同時(shí)進(jìn)行各種工件輔料加工、裝配等工件加工組裝作業(yè)的完全應(yīng)用自動(dòng)化,已經(jīng)在愈來愈多地開始引起國(guó)際社會(huì)的高度重視。該系統(tǒng)主要利用一臺(tái)三菱的plc,在三臺(tái)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，進(jìn)行原料運(yùn)輸生產(chǎn)過程中生產(chǎn)加工機(jī)械手的實(shí)際操作。全自動(dòng)降低，夾緊，升高，左旋，降低，釋放壓力，升高，左旋等實(shí)際操作的全過程，進(jìn)行自動(dòng)技術(shù)安全控制，并立即實(shí)施自動(dòng)緊急報(bào)警和全自動(dòng)緊急警報(bào)，用于異常工作條件。自動(dòng)安全維護(hù)提高了生產(chǎn)加工企業(yè)的安全生產(chǎn)管理效率。目錄264941緒論 1179621.1機(jī)械手概況和分類 1114281.1.1機(jī)械手行業(yè)定義 1264811.2國(guó)內(nèi)外機(jī)械手發(fā)展現(xiàn)狀 193511.2.1國(guó)外機(jī)械手發(fā)展現(xiàn)狀 2269701.2.2國(guó)內(nèi)機(jī)械手發(fā)展現(xiàn)狀 24991.3機(jī)械手的結(jié)構(gòu) 3242091.4機(jī)械手控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 494341.5研究背景及意義 4278481.6本課題主要研究?jī)?nèi)容 5232202機(jī)械手控制系統(tǒng)確定 5282342.1機(jī)械手的控制要求 5261522.2機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的比較 6235862.2.1接觸器控制系統(tǒng) 6166802.2.2基于工控機(jī)或單片機(jī)的微機(jī)控制系統(tǒng) 7241072.2.3PLC控制系統(tǒng) 7163機(jī)械手硬件選型及設(shè)計(jì) 8225303.1PLC選型 8240543.1.1PLC的I/O地址分配 837563.1.2PLC的選型 9125523.2控制器選型 10307033.2.1步進(jìn)電機(jī) 10304543.2.2步進(jìn)電機(jī)的選擇 1196273.3電氣控制原理圖 12250084控制編程設(shè)計(jì) 15132664.1編程軟件介紹 15202184.2軟件操作界面

1568614.3程序設(shè)計(jì)分析 17106534.3.1手動(dòng)動(dòng)作分析 1719864.3.2自動(dòng)且不在原位時(shí)動(dòng)作流程 17158094.3.3自動(dòng)且在原位時(shí)動(dòng)作流程 17200674.4PLC編程與調(diào)試 19181244.4.1手動(dòng)控制程序 1985274.4.2復(fù)位控制程序 20160004.4.3自動(dòng)控制程序 20145794.5操作面板顯示 2128045結(jié)論 2319688參考文獻(xiàn) 241緒論機(jī)械手自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究是目前工業(yè)工程以及自動(dòng)化設(shè)計(jì)研究領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種工業(yè)設(shè)計(jì)研究對(duì)象。近年來隨著我們國(guó)家經(jīng)濟(jì)工業(yè)化和生產(chǎn)自動(dòng)化的快速進(jìn)步,機(jī)械手逐步發(fā)展出并成為一門現(xiàn)代工業(yè)中的新興學(xué)科,并且也因此得到了較快的工業(yè)發(fā)展。機(jī)械手技術(shù)目前是廣泛用于不斷提高中小企業(yè)整體勞動(dòng)生產(chǎn)率,改善中小企業(yè)整體勞動(dòng)生產(chǎn)條件,減輕中小企業(yè)全體工人勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化和工業(yè)生產(chǎn)的全方位自動(dòng)化的一個(gè)重要工業(yè)技術(shù)手段,國(guó)內(nèi)外都一直以來十分重視它的推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。1.1機(jī)械手概況和分類1.1.1機(jī)械手行業(yè)定義機(jī)械手是具有擬人運(yùn)動(dòng)手臂、手腕和移動(dòng)手臂等功能的一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)電子裝置,它不僅可把任一機(jī)械物件或運(yùn)動(dòng)工具按規(guī)定空間位姿(身體位置和運(yùn)動(dòng)姿態(tài))的規(guī)定時(shí)變時(shí)間要求順序進(jìn)行正確移動(dòng),從而可以完成某一時(shí)期工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)定作業(yè)時(shí)間要求。如加工夾持各種焊鉗或?qū)Ｓ煤笜?對(duì)商用汽車或電動(dòng)摩托車上的車體內(nèi)部進(jìn)行了點(diǎn)火釬焊或者電弧焊;汽車搬運(yùn)加工壓鑄或焊接沖壓加工成型的汽車零件或金屬構(gòu)件;加工進(jìn)行各種激光刀片切割;噴涂;加工裝配一些機(jī)械化的零部件等等。1.2國(guó)內(nèi)外機(jī)械手發(fā)展現(xiàn)狀全自動(dòng)的機(jī)械手的第一個(gè)關(guān)鍵是逐步在英國(guó)進(jìn)行研發(fā)的。1958年，美國(guó)和德國(guó)與機(jī)械設(shè)備控制公司合作成功開發(fā)和制造了第一臺(tái)全自動(dòng)機(jī)械手。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)規(guī)定：必須在傳動(dòng)系統(tǒng)的人體上安裝雙管式挖掘機(jī)延伸臂，并且必須使用磁感應(yīng)塊將傳動(dòng)機(jī)構(gòu)快速放置在傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)品的頂部?？刂破鞯捏w系結(jié)構(gòu)是平面圖的。1962年，基于上述控制方案的研究，中英機(jī)械設(shè)備控制企業(yè)成功開發(fā)了配備有CNC機(jī)床的全自動(dòng)機(jī)械手，示教器的再現(xiàn)型數(shù)控機(jī)械手。商名為Unimate(即萬能自動(dòng))。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)仿照坦克炮塔,臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮、用力的液壓磁鼓驅(qū)動(dòng);數(shù)據(jù)控制存儲(chǔ)系統(tǒng)用液壓磁鼓驅(qū)動(dòng)作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制裝置。不少職業(yè)球類的坐標(biāo)型和通用型的機(jī)械手就是在這個(gè)理念基礎(chǔ)上不斷發(fā)展應(yīng)用起來的。同年,美國(guó)機(jī)械制造公司也實(shí)驗(yàn)成功一種叫Vewrsatran機(jī)械手。該機(jī)械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)、升降系統(tǒng)采用新型液壓升降驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制的該系統(tǒng)也是示教樓的再現(xiàn)型。1.2.1國(guó)外機(jī)械手發(fā)展現(xiàn)狀美國(guó)和日本多年來一直引領(lǐng)目前國(guó)際現(xiàn)代機(jī)械手的技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新方向,這意味著當(dāng)前國(guó)際水平的現(xiàn)代機(jī)械手技術(shù)是最高水平。在這個(gè)階段，除了具有更高長(zhǎng)寬比的專用機(jī)械手和公共文化服務(wù)專用機(jī)械手之外，日本正在更加關(guān)注重機(jī)械設(shè)備的開發(fā)研究。近年來，日本大部分地區(qū)在我國(guó)進(jìn)行了一些模仿產(chǎn)品的研發(fā)工作，而開拓新技術(shù)的應(yīng)用則相對(duì)較少。英國(guó)在諸如工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械臂等行業(yè)的高科技技術(shù)的開發(fā)，設(shè)計(jì)和應(yīng)用方面保持著全球領(lǐng)導(dǎo)者的影響力。同時(shí),技術(shù)的不斷進(jìn)步一直在牽引著機(jī)械手學(xué)科的發(fā)展,使機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域從工業(yè)機(jī)械手?jǐn)U展到特種機(jī)械手和服務(wù)機(jī)械手等。機(jī)械手臂的技術(shù)也正越來越深刻地深入影響著我們的日常生活。機(jī)械手不但將在大型工廠、實(shí)驗(yàn)室與機(jī)器人一起進(jìn)行工作,還將在地鐵車站、機(jī)場(chǎng)、碼頭、交通重要路口為通行人們提供指引交通路徑、回答行人問題、幫助其他行人。機(jī)械手還將逐漸步入千家萬戶,為傷病老人回家端茶端菜送飯澆水,護(hù)理患有傷病的老人等等。目前,國(guó)外產(chǎn)的機(jī)械手臂絕大部分還只是屬于第一代,主要還是依靠人工智能進(jìn)行手動(dòng)控制;但是由于國(guó)外的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展較早以至于他們擁有完善的生產(chǎn)體系,這使得他們一直擁有者處于世界領(lǐng)先水平的機(jī)械手技術(shù)。而日本、歐美在該市場(chǎng)占領(lǐng)著主要份額。近些年國(guó)外機(jī)械手技術(shù)的主要向性能、構(gòu)型設(shè)計(jì)、相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈、控制系統(tǒng)等方面發(fā)展。而且,隨著越來越多的新型控制技術(shù)的出現(xiàn),機(jī)械手在智能化的道路上已經(jīng)越走越遠(yuǎn)。改進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展方向主要是其目的也就是大幅度地降低生產(chǎn)管理成本和大幅提高生產(chǎn)工作管理精度。第二代自動(dòng)控制機(jī)械操控手臂還是裝設(shè)有微型自動(dòng)機(jī)械電子控制計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制人的運(yùn)動(dòng)管理系統(tǒng),具有控制人的多種視覺、觸覺和腦運(yùn)動(dòng)多種能力,甚至同時(shí)還有視和聽、想的多種感覺運(yùn)動(dòng)能力,已經(jīng)開始較大規(guī)模的發(fā)展和應(yīng)用中。第三代機(jī)械手則能獨(dú)立完成工作中過程中的任務(wù)。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系,并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中的重要一環(huán)節(jié)。1.2.2國(guó)內(nèi)機(jī)械手發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)現(xiàn)代機(jī)械制造手工業(yè)起步于70年代初,其技術(shù)發(fā)展形成過程大致向上可以劃分為四個(gè)主要階段:70年代的技術(shù)萌芽期;80年代的技術(shù)開發(fā)期;90年代的基礎(chǔ)實(shí)用工業(yè)化期。而今經(jīng)過多年的快速發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模。一些機(jī)械相關(guān)教學(xué)科研機(jī)構(gòu)和大型企業(yè)已基本掌握了應(yīng)用機(jī)械手的系統(tǒng)優(yōu)化軟件設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造開發(fā)技術(shù);應(yīng)用機(jī)械手運(yùn)行控制、驅(qū)動(dòng)操控系統(tǒng)的相關(guān)硬件優(yōu)化設(shè)計(jì)制造技術(shù);應(yīng)用機(jī)械手控制軟件的優(yōu)化設(shè)計(jì)和軟件編程技術(shù);機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和機(jī)械軌跡學(xué)的規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù);大型企業(yè)機(jī)械手自動(dòng)控制生產(chǎn)線與其及周邊配套機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)開發(fā)和生產(chǎn)制備等新技術(shù)和應(yīng)用部分機(jī)械關(guān)鍵技術(shù)元器件等。在制造業(yè)中,尤其是在汽車產(chǎn)業(yè)中,工業(yè)機(jī)械手得到了廣泛的應(yīng)用。如在傳統(tǒng)工業(yè)物料毛坯坯的加工制造(主要包括毛坯沖壓、壓鑄、鍛造等)、機(jī)械加工、焊接、熱處理、表面加工砂漿基層涂覆、上下游砂漿填料、裝配、檢測(cè)及加工企業(yè)存儲(chǔ)倉庫人工物料處理堆垛等各種機(jī)械作業(yè)中,都已逐步完全基本取代了目前傳統(tǒng)工業(yè)人工物料切割機(jī)的作業(yè)。目前隨著我國(guó)現(xiàn)代機(jī)械手制品產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展正逐步經(jīng)歷從產(chǎn)品數(shù)量快速擴(kuò)展向產(chǎn)品高質(zhì)量升級(jí)發(fā)展的一個(gè)攻堅(jiān)克難階段,實(shí)現(xiàn)我國(guó)機(jī)械手產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)零部件和相關(guān)高端技術(shù)產(chǎn)品的重大突破,實(shí)現(xiàn)我國(guó)機(jī)械手產(chǎn)品質(zhì)量的高可靠性、市場(chǎng)占有率和機(jī)械龍頭企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的大幅幅度提升,形成較為完善的機(jī)械產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系。但是目前國(guó)內(nèi)機(jī)械手產(chǎn)業(yè)仍然是國(guó)外企業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位,部分關(guān)鍵元器件的精度、穩(wěn)定性上仍與國(guó)外存在一定的差距。我們一定要緊緊抓住黨和國(guó)家的智能制造2025計(jì)劃,隨著我國(guó)工業(yè)向更深更廣更大方向的快速發(fā)展以及工業(yè)智能化制造水平的逐步提高,不斷深化提升我們的工業(yè)機(jī)械手的各種關(guān)鍵電子元器件制造水平和主要應(yīng)用領(lǐng)域范圍。1.3機(jī)械手的結(jié)構(gòu)機(jī)械手主要由手部、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。結(jié)構(gòu)如圖1-1所示：圖1-1機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖（1）手部即與主體物件相互接觸的主要部件。手部工具是人們用來手動(dòng)抓握手持機(jī)械工件(或手持工具)的主要部件,根據(jù)被動(dòng)的機(jī)械抓具和持具或被動(dòng)物件的不同及其形狀、尺寸、重量、材料和應(yīng)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)作業(yè)員的不同要求而有多種新的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用形式,如夾持型、托持型和吸附型等。

（2）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使您的各種手部握持能夠自動(dòng)完成各種相對(duì)手部位的轉(zhuǎn)動(dòng)(或者例如手部擺動(dòng))、運(yùn)動(dòng)或其他復(fù)合式手臂運(yùn)動(dòng)可使用此動(dòng)作從而使您完成各種符合要求的手臂抓握動(dòng)作，并更改這種手臂動(dòng)作所握住的物體或其他對(duì)象。進(jìn)行抓握運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)固定手臂的運(yùn)動(dòng)部位和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)組織控制任意部位可以進(jìn)行各種類型的解放運(yùn)動(dòng)，以控制實(shí)際的操作方法，例如進(jìn)行抬升，伸縮和旋轉(zhuǎn)。為了準(zhǔn)確地提取到三維空間中對(duì)象的位置以及隨機(jī)方向上的所有對(duì)象，為了自由度，需要具有6個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的自由度。其值的大小與否是機(jī)械手臂運(yùn)動(dòng)速率設(shè)計(jì)方案的主要參數(shù)的關(guān)鍵。自由度越高，機(jī)械手的整體適應(yīng)能力越強(qiáng)，實(shí)用性越強(qiáng)，機(jī)械手的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜。一般來說一輛專用無人車的機(jī)械駕駛手臂可以具有2~3個(gè)機(jī)器人的操作自由度。1.4機(jī)械手控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀機(jī)械手自誕生以來所擁有的控制系統(tǒng)都比較單一，它們都是為了執(zhí)行某項(xiàng)任務(wù)而單獨(dú)開發(fā)的，所以在開放性和擴(kuò)展性上并不是很好。因此它的控制器基礎(chǔ)從最開始的PLC逐漸向PC機(jī)+運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)展，控制系統(tǒng)硬件中各功能模塊之間的聯(lián)系與設(shè)計(jì)也因此變得更加容易。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的不斷發(fā)展,其數(shù)據(jù)運(yùn)算處理能力與工作效率大大得到提升,給機(jī)械手的控制系統(tǒng)帶來了無限可能。在融合算法的基礎(chǔ)上，機(jī)械手可以實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)、復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，編程語言的不兼容性帶來的限制使得對(duì)機(jī)械手控制系統(tǒng)的研究重心從硬件轉(zhuǎn)到了軟件上面。機(jī)械手也逐漸以多機(jī)協(xié)同控制代替了傳統(tǒng)的單機(jī)控制。運(yùn)動(dòng)控制器的研究依舊是機(jī)械手控制系統(tǒng)的主要方面。1.5研究背景及意義機(jī)械手勞動(dòng)能有效率地代替?zhèn)鹘y(tǒng)人類，完成危險(xiǎn)、重復(fù)枯燥的人類機(jī)械勞動(dòng)工作,減少現(xiàn)代人類勞動(dòng)強(qiáng)度,提高現(xiàn)代人類工業(yè)生產(chǎn)力。機(jī)械手越來越廣泛的應(yīng)用在許多工程機(jī)械制造行業(yè)中，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械零部件件的加工組裝,廣泛應(yīng)用于各種加工工件的搬運(yùn)、裝卸,特別是在自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床。機(jī)械手的技術(shù)科學(xué)研究和應(yīng)用開發(fā)的直接的涉及未來我國(guó)自動(dòng)化機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的不斷提升，必須從各種經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)角度進(jìn)行考慮。為了更好，更合理地提高該生產(chǎn)線和生產(chǎn)加工的整體工作效率，降低產(chǎn)品成本，并使該生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造，并將其整合到我國(guó)當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的大規(guī)模生產(chǎn)中。工業(yè)化生產(chǎn)加工技術(shù)，采用現(xiàn)代機(jī)械手機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)方案采用機(jī)械手進(jìn)行裝卸代替人工裝卸，來合理提高工業(yè)生產(chǎn)的勞動(dòng)效率。因此,進(jìn)行這種機(jī)械手的科學(xué)研究以及設(shè)計(jì)工作是非常的具有研究意義的。1.6本課題主要研究?jī)?nèi)容（1）制定機(jī)械手的整體結(jié)構(gòu)方案。根據(jù)數(shù)控車床的總體方案設(shè)計(jì)規(guī)定，制定數(shù)控車床總體結(jié)構(gòu)的方案；（2）設(shè)計(jì)機(jī)械手控制系統(tǒng)。根據(jù)加工要求進(jìn)行計(jì)算，繪制系統(tǒng)接線圖，進(jìn)行電機(jī)選擇與傳動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算；（3）機(jī)械手的設(shè)計(jì)精度按普通精度進(jìn)行設(shè)計(jì)，定位精度0.1mm；（4）機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。2機(jī)械手控制系統(tǒng)確定2.1機(jī)械手的控制要求該機(jī)械手的控制需求：機(jī)械手運(yùn)輸零部件的動(dòng)作平面圖如圖2-1所示。該機(jī)械手可用于從A轉(zhuǎn)移產(chǎn)品工件到B，再從B到C，從C到D，再從D到A，完成方法有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方法，整個(gè)動(dòng)作過程分為16個(gè)步，即從原點(diǎn)開始以漸進(jìn)的順序進(jìn)行16次動(dòng)作后，執(zhí)行完一個(gè)循環(huán)周期，然后再返回原點(diǎn)。為了更好地促進(jìn)控制系統(tǒng)軟件的調(diào)整和維護(hù)，控制系統(tǒng)軟件具有手動(dòng)和全自動(dòng)功能。圖2-1工位動(dòng)作示意圖將手動(dòng)/自動(dòng)開關(guān)置于“手動(dòng)”部分時(shí)，按住相應(yīng)的手動(dòng)按鈕即可完成上升，降低，左偏移，右偏移，前進(jìn)，后退，夾緊和釋放。當(dāng)機(jī)械手處于原點(diǎn)時(shí)，將手動(dòng)/自動(dòng)開關(guān)置于“自動(dòng)”位置時(shí)，它將進(jìn)入全自動(dòng)操作狀態(tài)。機(jī)械手的工作模式如下：（1）手動(dòng)工作模式為單步操作，每按一次按鈕，執(zhí)行一次實(shí)際操作；（2）全自動(dòng)工作模式是連續(xù)操作，按住運(yùn)行按鈕，機(jī)械手自動(dòng)啟動(dòng)，并且循環(huán)系統(tǒng)在經(jīng)過一個(gè)循環(huán)時(shí)間后便開始工作，直到完成運(yùn)輸任務(wù)為止；（3）在操作之前，通常要進(jìn)行機(jī)械手校準(zhǔn)。校準(zhǔn)的實(shí)際情況是操縱器在左側(cè)，右側(cè)和中間。應(yīng)當(dāng)一一考慮三種情況，以便機(jī)械手可以在任何部分校準(zhǔn)，直到回到起點(diǎn)為止。（4）運(yùn)行過程中，當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，要停止一切動(dòng)作。2.2機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的比較工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)和制造中常用的控制系統(tǒng)有：傳統(tǒng)的繼電器-交流接觸器控制系統(tǒng)，微機(jī)控制系統(tǒng)和PLC軟件控制系統(tǒng)。2.2.1接觸器控制系統(tǒng)接觸器控制系統(tǒng)主要通過接觸器來控制電機(jī)的動(dòng)作，通過繼電器來控制接觸器的動(dòng)作。由于該機(jī)械手的工序多，動(dòng)作步驟多，相關(guān)的聯(lián)鎖復(fù)雜，因此控制接線會(huì)很復(fù)雜；同時(shí)由于接觸器控制的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，因此精度遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的0.1mm，因此接觸器控制系統(tǒng)不符合設(shè)計(jì)要求。2.2.2基于工控機(jī)或單片機(jī)的微機(jī)控制系統(tǒng)工控機(jī)是用于工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的計(jì)算機(jī)，其應(yīng)用對(duì)象及使用環(huán)境的特殊性，決定了工業(yè)控制機(jī)主要實(shí)時(shí)性、高可靠性、可擴(kuò)充性和可維護(hù)性等優(yōu)點(diǎn)。但是受限于技術(shù)原因，使用工控機(jī)后，需要配套相關(guān)的軟硬件等，成本會(huì)大幅增加。單片機(jī)也稱為微型控制器，是專為實(shí)時(shí)控制而設(shè)計(jì)制造的芯片，集成度高，工作可靠，但是單片機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性能較差，單片機(jī)的I/O點(diǎn)數(shù)量有限，需要進(jìn)行開發(fā)等。2.2.3PLC控制系統(tǒng)從機(jī)械手所需的控制動(dòng)作分析來看，該機(jī)械手用于在復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)下傳送產(chǎn)品工件。關(guān)鍵動(dòng)作是前進(jìn)，后退，上升，降低，左偏移，右偏移，夾緊和釋放壓力和過程延遲控制等一樣，大多數(shù)控制動(dòng)作都由簡(jiǎn)單的順序邏輯動(dòng)作完成。這是一個(gè)典型的繼電器，體現(xiàn)了順序動(dòng)作控制系統(tǒng)。它是PLC的最佳功能，且PLC有體積小，重量輕，穩(wěn)定性高，抗干擾性強(qiáng)，易于編程，易于維護(hù)等特點(diǎn)，特別是取代了汽車?yán)^電器控制系統(tǒng)，這也是其優(yōu)勢(shì)。因此，從使用性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性出發(fā)，本設(shè)計(jì)選用了PLC控制系統(tǒng)。本機(jī)械手控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，直接連接PLC的輸入點(diǎn)，PLC輸出點(diǎn)通過中間繼電器對(duì)電磁閥進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)相關(guān)動(dòng)作。系統(tǒng)框圖如圖2-2所示。圖2-2PLC控制系統(tǒng)框圖3機(jī)械手硬件選型及設(shè)計(jì) 在這個(gè)階段，世界早已有200多個(gè)鉆石級(jí)制造商已經(jīng)開發(fā)，設(shè)計(jì)和制造了各種新的可編程控制器和微控制器手機(jī)軟件產(chǎn)品系列。比較著名的知名品牌包括英國(guó)ab，多功能（ge），日本三菱（mitsbishi），歐姆龍（omron）和德國(guó)（simens）等。本文中選擇的型號(hào)是日本三菱公司（MitsubishiCorporation）生產(chǎn)的fxseriesplc。fxseriesplc主要是由MitsubishiCorporation生產(chǎn)的中小型plc。它的許多基本功能已經(jīng)達(dá)到了大，中，小型plc的出色水平，并且其價(jià)格與中小型plc相同，因此已成功發(fā)布，并且迅速遭受了非一般得銷售市場(chǎng)的關(guān)注。FX系列是在F1、F2系列的基礎(chǔ)上開發(fā)的小型PLC。早期產(chǎn)品有FX2系列和FX0系列,其性能已經(jīng)比F系列的有很大的提高了。后來又退出FX0S,FX0N系列和FX2N系列產(chǎn)品,接著又推出了FX0S,FX0N的替代產(chǎn)品FX1S,FX1N系列,而FX2,FX0,FX0S,FX0N等系列PLC也早已停產(chǎn)和淘汰,FX1S,FX1N和FX2N為三菱電機(jī)公司的第二代產(chǎn)品。FX3U,FX5U系列PLC是三菱電機(jī)公司在2005年開發(fā)的第三代產(chǎn)品。在在整個(gè)FX系列中是功能最強(qiáng)、速度最快、IO點(diǎn)數(shù)最多的小型PLC。而且它們還可以完全自動(dòng)兼容諸如fx1s,fx1n,fx2n等一系列的的plc。由于新的fx系列plc系統(tǒng)具有多種控制功能模塊和多種人機(jī)交互界面(hmi)模式可供用戶選擇,所以整個(gè)系統(tǒng)的軟件集成非常方便,并且用戶可以很容易地直接組成一個(gè)plc控制網(wǎng)絡(luò),同時(shí)它們還具有功能齊全的軟件編程和通用工業(yè)自動(dòng)控制組態(tài)管理軟件,使得在用戶完成工業(yè)控制管理系統(tǒng)的編程設(shè)計(jì)時(shí)更加簡(jiǎn)單,其運(yùn)行速度快,具有極強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)通信控制能力,幾乎人人可以輕松完成任何一種功能的工業(yè)控制系統(tǒng)任務(wù)。3.1PLC選型3.1.1PLC的I/O地址分配根據(jù)機(jī)械手的控制要求，PLC輸入主要是各個(gè)控制按鈕、模式切換旋鈕和限位開關(guān)等，功能描述和地址分配如表所示：表3-1PLC的輸入分配表PLC輸入地址分配名稱地址名稱地址啟動(dòng)按鈕SB1X0模式選擇（自動(dòng)）旋鈕SA1X12停止按鈕SB2X1夾緊按鈕SB10X13復(fù)位按鈕SB3X2松開按鈕SB11X14上升按鈕SB4X3上升限位開關(guān)SQ1X15下降按鈕SB5X4下降限位開關(guān)SQ2X16左移按鈕SB6X5左移限位開關(guān)SQ3X17右移按鈕SB7X6右移限位開關(guān)SQ4X20前進(jìn)按鈕SB8X7前進(jìn)限位開關(guān)SQ5X21后退按鈕SB9X10后退限位開關(guān)SQ6X22模式選擇（手動(dòng)）旋鈕SA1X11緊急停止按鈕X23根據(jù)機(jī)械手的控制要求，PLC輸出主要是控制各個(gè)步進(jìn)電機(jī)和實(shí)現(xiàn)夾緊放松動(dòng)作等，控制步進(jìn)電機(jī)需要有高速脈沖信號(hào)和方向信號(hào)；輸出信號(hào)的功能描述和地址分配如表4-2所示：表3-2PLC的輸出分配表PLC輸出地址分配名稱輸出名稱輸出上下行步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器脈沖Y0放松電磁閥Y6上下行步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器脈沖Y1原位指示燈Y7左右行步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器脈沖Y2左右行步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器方向Y3前后行步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器方向Y4前后行步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器方向Y5由上面兩個(gè)表可知，該控制系統(tǒng)共需要19個(gè)輸入點(diǎn)，9個(gè)輸出點(diǎn)，由于步進(jìn)電機(jī)需要高速脈沖。3.1.2PLC的選型根據(jù)I/O點(diǎn)的使用需求，需要內(nèi)置獨(dú)立3軸定位功能，需要至少19個(gè)輸入點(diǎn)和9個(gè)輸出點(diǎn)，預(yù)留一定量的備用點(diǎn)，因此需要24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)；根據(jù)FX系列PLC的產(chǎn)品序列進(jìn)行選型，F(xiàn)X3U系列滿足要求。三菱FX3U系列PLC可編程控制器第三代緊湊型的小型可編程控制器，采用連接器輸入輸出形式，高速處理及定位等內(nèi)置功能得到大幅提升。FX3UC系列PLC可編程控制器內(nèi)置高達(dá)64K大容量的RAM存儲(chǔ)器、內(nèi)置高速處理0.065μS/基本指令、控制規(guī)模:16-384(包括CC-LINKI/O)點(diǎn)、內(nèi)置獨(dú)立3軸100kHz定位功能(晶體管輸出型)和基本單元左側(cè)均可以連接功能強(qiáng)大簡(jiǎn)便易用的適配器。結(jié)合實(shí)際的輸入輸出點(diǎn)數(shù)量，選擇型號(hào)為FX3U-48MT/DSS的PLC作為本次的型號(hào)。3.2控制器選型根據(jù)設(shè)計(jì)的精度要求，結(jié)合成本因素，機(jī)械手的所有運(yùn)動(dòng)均由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)必須由控制器控制。步進(jìn)電機(jī)僅在有脈沖輸入時(shí)才會(huì)運(yùn)動(dòng)，并且每當(dāng)脈沖從低到高變化時(shí)，步進(jìn)電機(jī)就會(huì)動(dòng)一步；更改電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，必須添加方向數(shù)據(jù)信號(hào)。通過控制這三個(gè)步進(jìn)電機(jī)的正向和反向旋轉(zhuǎn)，可以完成機(jī)械手的上升/下降，左偏移/右偏移和向前/向后運(yùn)動(dòng)。機(jī)械手的釋放/夾緊由帶有兩個(gè)繼電器的單個(gè)電磁閥控制。插入電磁線圈后，機(jī)械手會(huì)釋放壓力。當(dāng)電磁線圈關(guān)閉時(shí)，機(jī)械手會(huì)夾緊。3.2.1步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)是一個(gè)開環(huán)增益控制組件，可將脈沖電流數(shù)據(jù)信號(hào)更改為角速度或線偏移。簡(jiǎn)單地說：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到差分信號(hào)時(shí)，它會(huì)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)根據(jù)設(shè)置的方向旋轉(zhuǎn)固定的視角（即水平俯仰角）?？梢愿鶕?jù)單個(gè)脈沖的數(shù)量來控制角速度，從而實(shí)現(xiàn)精確定位。另外，可以根據(jù)單個(gè)脈沖的頻率來控制電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度和瞬時(shí)速度，從而達(dá)到改變速度的目的。該系統(tǒng)軟件使用兩相八拍混合式步進(jìn)電機(jī)來控制機(jī)械手的動(dòng)作。與直流無刷電機(jī)相比，它具有更強(qiáng)大的制動(dòng)系統(tǒng)。另外，滾珠絲杠和滑軌相互配合，使機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)更加穩(wěn)定。主要特點(diǎn)：體積小，啟動(dòng)和運(yùn)行頻率高，定位扭矩準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。此處選擇串聯(lián)方式，電氣接線圖如圖3-1所示。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的操作需要電子系統(tǒng)來開發(fā)驅(qū)動(dòng)器。這種類型的設(shè)備是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。它將來自控制系統(tǒng)的差分信號(hào)轉(zhuǎn)換為步進(jìn)電機(jī)的角速度。換句話說：控制系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)差分信號(hào)，根據(jù)控制器，步進(jìn)電機(jī)將旋轉(zhuǎn)一個(gè)步進(jìn)螺距角。因此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的速度比與差分信號(hào)的頻率成正相關(guān)。圖3-1步進(jìn)電機(jī)電氣接線圖3.2.2步進(jìn)電機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī)由三個(gè)因素組成：水平螺距角（涉及相數(shù)），靜態(tài)轉(zhuǎn)矩和電流量。一旦三個(gè)因素都明確了，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)規(guī)格就會(huì)明確。1、水平俯仰角的選擇電機(jī)的水平俯仰角由負(fù)載精度決定。在電機(jī)軸上計(jì)算負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量），以及每個(gè)劑當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機(jī)的水平俯仰角應(yīng)等于或小于此度數(shù)。在此階段，銷售市場(chǎng)上步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的水平俯仰角通常為0.36度/0.72度（五相電動(dòng)機(jī)），0.9度/1.9度（兩相和四相電動(dòng)機(jī)），1.5度/3度（三相電動(dòng)機(jī)等）。2、靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的選擇，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩難以一次確定，通常都先要弄清電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩。根據(jù)電機(jī)工作期間的負(fù)載選擇靜轉(zhuǎn)矩，該負(fù)載可以分為兩種類型：慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載。不會(huì)有單一的慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載。立即啟動(dòng)（通常是低速齒輪）時(shí)必須考慮兩種負(fù)載，加速啟動(dòng)的關(guān)鍵是考慮慣性負(fù)載，而恒定頻率運(yùn)行僅需要考慮摩擦負(fù)載。通常情況下，靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)為摩擦載荷的2-3倍。一旦選擇了靜態(tài)轉(zhuǎn)矩，就可以清楚地識(shí)別出電動(dòng)機(jī)的軸和電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)度（幾何規(guī)格）3、對(duì)于電流量，選擇具有相同靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)，因?yàn)殡娏髁康闹饕獏?shù)不同，并且其工作特性也有很大差異?？梢愿鶕?jù)轉(zhuǎn)矩頻率特性的趨勢(shì)圖（參考LED驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)器的工作電壓）來區(qū)分電動(dòng)機(jī)的電流量。4、扭矩和功率轉(zhuǎn)換步進(jìn)電機(jī)通常用于各種變速應(yīng)用中，并且它們的輸出功率會(huì)發(fā)生變化。通常，僅考慮扭矩。扭矩和功率轉(zhuǎn)換如下：P=ΩMΩ=2πn/60P=2πnM/60其P為輸出功率，單位為瓦；Ω為每秒角速度，單位為弧度；n為每分鐘轉(zhuǎn)速；M為力矩，單位為牛頓·米；P=2πfM/400(半步工作），其中f為每秒脈沖數(shù)（簡(jiǎn)稱PPS)。此外，在選取電機(jī)時(shí)，我們應(yīng)該注意：1、步進(jìn)電機(jī)用于低速檔位-每分鐘的速比不超過1000轉(zhuǎn)（0.9度時(shí)3000PPS），最好在1000-3000PPS（0.9度）之間應(yīng)用，用減速設(shè)備使其為此，此時(shí)電機(jī)工作效率高且減少了噪音污染。2、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最好不要使用整步狀態(tài)，在整步狀態(tài)下振動(dòng)較大。3、當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于相對(duì)較快或較大的慣性負(fù)載下時(shí)，通常不會(huì)以工作速度啟動(dòng)，而是選擇使用較慢的向上頻率加速。首先，它可以確保電動(dòng)機(jī)不失步，其次，噪音低并且可以提高端接的精度。4、當(dāng)電動(dòng)機(jī)在600PPS（0.9度）以下工作時(shí)，應(yīng)使用小電流，大電感器和低壓驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。5、應(yīng)遵循先選電機(jī)后選驅(qū)動(dòng)的原則。據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)，采用深圳雷塞兩相57HS13系列步進(jìn)電機(jī)電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)如下：表3-2步進(jìn)電機(jī)參數(shù)表Tab.3-2Stepmotorparametertable型號(hào)靜力矩(NM)歩距角(°)相電流電阻(Ω)電感(mH)長(zhǎng)度L(mm)轉(zhuǎn)子慣量(g.cm2)重量(Kg)串聯(lián)(A)并聯(lián)(A)57HS4.01.02.1764601.0選用雷塞兩相M860系列步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，工作電流2.4——7.2A，工作電壓24——80V。3.3電氣控制原理圖根據(jù)控制電路使用到的元器件，進(jìn)行電源分配，電路圖如下圖3-2所示。圖3-2電源分配圖根據(jù)PLC的選型、輸入/輸出端口表格及其步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)控制器類型，繪制了電源電路的驅(qū)動(dòng)力部分以及PLC接線圖，如下圖的3-3PLC動(dòng)力電路、圖3-4PLC輸入電路和圖3-5PLC輸出電路所示。圖3-3動(dòng)力電路圖3-4PLC輸入電路圖3-5PLC輸出電路4控制編程設(shè)計(jì)4.1編程軟件介紹GXDeveloper是三菱PLC的編程軟件，適用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可編程控制器。支持梯形圖、指令表、SFC、ST，F(xiàn)B，Label等語言的外部接線方法快速編程設(shè)計(jì)。GXDeveloperInternet主要參數(shù)設(shè)置，可以在線更改，監(jiān)視和調(diào)整程序，并具有在現(xiàn)場(chǎng)讀寫PLC程序流的能力。GXDeveloper利用Windows的優(yōu)勢(shì)來增加可操作性。將Excel，Word等作成的說明數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制，粘貼，并有效利用。能夠用各種方法和可編程控制器CPU連接，由于運(yùn)用了梯形圖邏輯測(cè)試功能，能夠更加簡(jiǎn)單的進(jìn)行調(diào)試作業(yè)，沒有必要再和可編程控制器連接，沒有必要制作調(diào)試用的順序程序。圖4-1編程軟件GXDeveloper操作方便，指令豐富，同時(shí)集成了模擬仿真程序，大大方便了程序的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。4.2軟件操作界面

圖4-2為GXDeveloperCNC編程軟件的操作面板。操作面板大致由下拉列表，工具欄，編程區(qū)域和狀況欄組成。這里必須注意，在FX-GP/WIN-C數(shù)控編程軟件中，編寫的程序流稱為文檔，但在GXDeveloper數(shù)控編程軟件中，其稱為工程項(xiàng)目。圖4-2GX

Developer編程軟件的操作界面與FX-GP/WIN-CCNC編程軟件的操作面板相比，該軟件取消了功能圖和功能按鈕，并將這兩個(gè)部分組合為一個(gè)梯形圖識(shí)別工具欄；增加了工程參數(shù)，數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換工具欄，注釋工具欄等。這種友好且可視化的操作面板使實(shí)際操作更加容易。表4-1給出了圖4-2所示的變壓器接地線的名稱和內(nèi)容。表4-1：操作界面說明序號(hào)名稱內(nèi)容1下拉菜單包含工程、編輯、查找/替換、交換、顯示、在線、診斷、工具、窗口、幫助，共10個(gè)菜單2標(biāo)準(zhǔn)工具條由工程菜單、編輯菜單、查找/替換菜單、在線菜單、工具菜單中常用的功能組成3數(shù)據(jù)切換工具條可在程序菜單、參數(shù)、注釋、編程元件內(nèi)存這四個(gè)項(xiàng)目中切換4梯形圖標(biāo)記工具條包含梯形圖編輯所需要使用的常開觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)、應(yīng)用指令等內(nèi)容5程序工具條可進(jìn)行梯形圖模式，指令表模式的轉(zhuǎn)換；進(jìn)行讀出模式，寫入模式，監(jiān)視模式，監(jiān)視寫入模式的轉(zhuǎn)換6SFC工具條可對(duì)SFC程序進(jìn)行塊變換、塊信息設(shè)置、排序、塊監(jiān)視操作7工程參數(shù)列表顯示程序、編程元件注釋、參數(shù)、編程元件內(nèi)存等內(nèi)容，可實(shí)現(xiàn)這些項(xiàng)目的數(shù)據(jù)的設(shè)定8狀態(tài)欄提示當(dāng)前的操作：顯示PLC類型以及當(dāng)前操作狀態(tài)等9操作編輯區(qū)完成程序的編輯、修改、監(jiān)控等的區(qū)域10SFC符號(hào)工具條包含SFC程序編輯所需要使用的步、塊啟動(dòng)步、選擇合并、平行等功能鍵11編程元件內(nèi)存工具條進(jìn)行編程元件的內(nèi)存的設(shè)置12注釋工具條可進(jìn)行注釋范圍設(shè)置或?qū)?各程序的注釋進(jìn)行設(shè)置4.3程序設(shè)計(jì)分析在該機(jī)械手四工位控制系統(tǒng)，我們?cè)O(shè)計(jì)了自動(dòng)和手動(dòng)兩種工作方式。4.3.1手動(dòng)動(dòng)作分析手動(dòng)控制方式即單步運(yùn)行方式，手動(dòng)實(shí)際操作不需要遵循過程姿勢(shì)的順序，使用按鈕可以獨(dú)立操作機(jī)械手的每個(gè)姿勢(shì)，例如按下“降低”按鈕，可以降低機(jī)械手；按下“向上”按鈕，將抬起機(jī)械手。在全自動(dòng)工作模式下，按下運(yùn)行按鈕后，機(jī)械手將逐漸遵循從起點(diǎn)開始的工藝流程，并繼續(xù)自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)，直到按下停止按鈕，機(jī)械手將自動(dòng)關(guān)閉。4.3.2自動(dòng)且不在原位時(shí)動(dòng)作流程在全自動(dòng)模式下，機(jī)械手自動(dòng)控制系統(tǒng)的總體運(yùn)行狀態(tài)為：接通開關(guān)電源，并按住開始按鈕以開始校準(zhǔn)。如果機(jī)械手不在原位，PLC將另外向上游和下游控制器輸入脈沖信號(hào)和電平信號(hào)，上游和下游步進(jìn)電機(jī)將正向旋轉(zhuǎn)，機(jī)器人將上升，上限開關(guān)在升到頂部時(shí)被觸碰；PLC將在控制器上左右移動(dòng)。另外，輸入脈沖信號(hào)和電平信號(hào)后，左右步進(jìn)電機(jī)將正轉(zhuǎn)，橫坐標(biāo)將向右移動(dòng)。行駛到右限位開關(guān)，將終止右方向移動(dòng)；最后，PLC將脈沖信號(hào)輸入到前后控制器。前排，后排，左排和右排的步進(jìn)電機(jī)均反轉(zhuǎn)，而機(jī)械手也反轉(zhuǎn)。在行駛到后退限位開關(guān)時(shí)，后退運(yùn)動(dòng)將終止并返回到起點(diǎn)。4.3.3自動(dòng)且在原位時(shí)動(dòng)作流程在自動(dòng)模式且當(dāng)機(jī)械手在原位時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，整個(gè)機(jī)械手的動(dòng)作步驟如下：（1）機(jī)械手從原位到達(dá)A工位并夾緊：PLC將脈沖信號(hào)輸入到上游和下游控制器，上游和下游步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，并且機(jī)械手下降。下降時(shí)觸碰到到下限開關(guān)，下降終止，夾緊繼電器關(guān)閉電源，機(jī)械手夾緊。（2）機(jī)械手從A工位到達(dá)A工位上方（即原位）：夾緊后，PLC將脈沖信號(hào)和電平信號(hào)另外輸入到上游和下游控制器，上游和下游步進(jìn)電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，上升到頂是觸碰到上限開關(guān)，機(jī)械手停止上升。（3）機(jī)械手從A工位上方（即原位）到達(dá)B工位上方：PLC將脈沖信號(hào)和電平信號(hào)輸入到正向和反向控制器。電機(jī)向前旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手向前移動(dòng)。當(dāng)遇到前進(jìn)限位開關(guān)時(shí)，前進(jìn)運(yùn)動(dòng)將終止。（4）機(jī)械手從B工位上方到達(dá)B工位同時(shí)放松：PLC將脈沖信號(hào)輸入到上游和下游控制器，上游和下游步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，并且機(jī)械手下降。當(dāng)降下地面時(shí)遇到下限開關(guān)時(shí)，下降停止，夾緊繼電器通電，并且機(jī)械手釋放壓力。（5）機(jī)械手從B工位到達(dá)B工位上方：釋放壓力后，PLC將脈沖信號(hào)和電平信號(hào)另外輸入到上游和下游控制器，上游和下游步進(jìn)電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，并且機(jī)械手上升。當(dāng)天花板升高時(shí)，遇到上限開關(guān)，并且終止升高。（6）機(jī)械手從B工位上方到達(dá)C工位上方：PLC從上下控制器輸入脈沖信號(hào)，上下步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，并且機(jī)械手移動(dòng)直到遇到偏置限位開關(guān)，偏置姿勢(shì)終止。（7）機(jī)械手從C工位上方到達(dá)C工位同時(shí)夾緊：PLC將脈沖信號(hào)輸入到上游和下游控制器，上游和下游步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，并且機(jī)械手下降。在降落地面時(shí)遇到下限開關(guān)時(shí)，降落終止，夾緊繼電器跳閘，機(jī)器手夾緊。（8）機(jī)械手從C工位到達(dá)C工位上方：夾緊后，PLC將脈沖信號(hào)和電平信號(hào)另外輸入到上游和下游控制器，上游和下游步進(jìn)電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，并且機(jī)械手上升。當(dāng)升高到頂部時(shí)，遇到上限開關(guān)，終止升高。（9）機(jī)械手從C工位上方到達(dá)D工位上方：PLC向正向和反向控制器輸入脈沖信號(hào)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，而機(jī)械手后退。當(dāng)遇到反向限位開關(guān)時(shí)，后退終止（10）機(jī)械手從D工位上方到達(dá)D工位同時(shí)放松：PLC將脈沖信號(hào)輸入到上游和下游控制器，上游和下游步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，并且機(jī)械手下降。下降時(shí)遇到下限開關(guān)，下降終止，夾緊繼電器通電，機(jī)械手釋放壓力（11）機(jī)械手從D工位到達(dá)D工位上方：釋放壓力后，PLC將脈沖信號(hào)和電平信號(hào)另外輸入到上游和下游控制器，上游和下游步進(jìn)電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，并且機(jī)械手上升。當(dāng)升高到頂時(shí)，遇到上限開關(guān)，終止升高。（12）機(jī)械手從D工位上方到達(dá)A工位上方（即原位）：PLC左右控制器另外輸入脈沖信號(hào)和電平信號(hào)，左右步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，機(jī)械手右移，直到遇到右偏移極限開關(guān)，終止右偏移姿態(tài)。經(jīng)過上述12步的循環(huán)，完成一個(gè)工作動(dòng)作周期，同時(shí)具備下一個(gè)動(dòng)作周期開始的條件，并繼續(xù)循環(huán)運(yùn)行下去，直至按下停止運(yùn)行按鈕。同時(shí)，為了操作方便，按下停止按鈕后，如果機(jī)械手不在原位，則會(huì)完成整個(gè)循環(huán)后再停止運(yùn)行；當(dāng)按下急停按鈕時(shí)，則立即停止任何動(dòng)作。4.4PLC編程與調(diào)試4.4.1手動(dòng)控制程序手動(dòng)操作是指單步操作。當(dāng)按下匹配按鈕（例如，按下上升按鈕）時(shí)，機(jī)械手逐漸升起，何時(shí)減速由按鈕或限位開關(guān)決定。按照這樣的思路，編寫如下程序：圖4-3手動(dòng)控制程序4.4.2復(fù)位控制程序復(fù)位控制程序主要是判斷動(dòng)作剛開始時(shí)，機(jī)械手是否在原位，如果不在原位，則需要按照先判斷是否在上限位，如果不在則先上升到上限位；然后再判斷是否右移到位，如果不在則先右移到右限位，最后再判斷是否后退到位，如果不到位則再后退到位的動(dòng)作步驟來執(zhí)行。4.4.3自動(dòng)控制程序自動(dòng)控制程序按照對(duì)應(yīng)的步來行走,根據(jù)每步行走時(shí)的不同信號(hào)的通斷和步號(hào)進(jìn)行區(qū)別，具體控制程序如下。（1）機(jī)械手從原位到達(dá)A工位并夾緊：PLC將脈沖信號(hào)輸入到上游和下游控制器，上下游步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，機(jī)械手下降。下降遇到下限開關(guān)時(shí)，下降終止，夾緊繼電器關(guān)閉電源，機(jī)械手夾緊（2）機(jī)械手從A工位到達(dá)A工位上方（即原位）：夾緊后，PLC將脈沖和電平信號(hào)另外輸入到上下游控制器，上下游步進(jìn)電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手上升。上升到頂時(shí)，碰到上限位開關(guān)，終止升高。（3）機(jī)械手從A工位上方（即原位）到達(dá)B工位上方：PLC將脈沖和電平信號(hào)另外輸入到前后游控制器，電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手向前移動(dòng)，碰到前行限位開關(guān)，終止前行。（4）機(jī)械手從B工位上方到達(dá)B工位同時(shí)放松：PLC將脈沖和電平信號(hào)另外輸入到上下游控制器，上下游步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，機(jī)械手下降。下降到下限位開關(guān)，下降停止，夾緊電磁閥得電，機(jī)械手釋放壓力。（5）機(jī)械手從B工位到達(dá)B工位上方：釋放壓力后，PLC將脈沖和電平信號(hào)另外輸入到上下游控器，上下游步進(jìn)電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手上升。上升到頂時(shí)，碰到上限位開關(guān)，終止上升。（6）機(jī)械手從B工位上方到達(dá)C工位上方：PLC將脈沖信號(hào)另外輸入左右游控制器，左右游步進(jìn)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，機(jī)械手向左偏移，移動(dòng)至碰到左移限位開關(guān)，終止向左偏移。（7）機(jī)械手從C工位上方到達(dá)C工位同時(shí)夾緊：PLC將脈沖信號(hào)另外輸入到上下游控制器，上下游步進(jìn)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，機(jī)械手下降。降到碰到下限位開關(guān)，下降停止，夾緊繼電器跳閘，機(jī)器手夾緊。（8）機(jī)械手從C工位到達(dá)C工位上方：夾緊后，PLC將脈沖和電平信號(hào)另外輸入到上下游控制器，上下游步進(jìn)電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手向上運(yùn)動(dòng)。上升至上限位開關(guān)，終止上升。（9）機(jī)械手從C工位上方到達(dá)D工位上方：PLC將脈沖信號(hào)另外輸入到前后游控制器，電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手后移，碰到后退限位開關(guān)，終止后退。（10）機(jī)械手從D工位上方到達(dá)D工位同時(shí)放松：PLC將脈沖信號(hào)另外輸入到上下游控制器，上下游步進(jìn)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手鄉(xiāng)下運(yùn)動(dòng)。降到下限位開關(guān)，下降終止，夾緊繼電器跳閘，機(jī)器手釋放壓力。（11）機(jī)械手從D工位到達(dá)D工位上方：釋放壓力后，PLC將脈沖信號(hào)和電平信號(hào)另外輸入到上下游控制器，上下游步進(jìn)電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手向上移動(dòng)。上升到上限位開關(guān)，終止上升。（12）機(jī)械手從D工位上方到達(dá)A工位上方（即原位）：PLC將脈沖和電平信號(hào)另外輸入到左右游控制器，左右游步進(jìn)電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手向右偏移，移動(dòng)到右移限位開關(guān)，終止向右偏移。在對(duì)應(yīng)的條件滿足后，使用的脈沖指令發(fā)出脈沖給驅(qū)動(dòng)器，結(jié)合方向信號(hào)，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)。4.5操作面板顯示操作面板與PLC之間通訊，顯示機(jī)械手的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，機(jī)械手的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)等相關(guān)信息；同時(shí)，通過面板上的操作按鈕，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的上升、下降等動(dòng)作，可以實(shí)現(xiàn)夾爪的夾緊放松等操作；可以選擇操作模式，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作或自動(dòng)操作；通過復(fù)位按鈕，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手回到初始位置；急停按鈕可以顯示急停的狀態(tài)等。圖4-18操作面板顯示5結(jié)論 在本畢業(yè)設(shè)計(jì)論文中，詳細(xì)介紹了機(jī)械手的組成，操作規(guī)程和PLC基本知識(shí)。在PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全過程中，完成了控制電路的設(shè)計(jì)，并根據(jù)自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制回路完成了PLC梯形圖控制程序。在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我們還必須具有很多以前從未學(xué)習(xí)過的專業(yè)知識(shí)，因此公共圖書館將成為您的很好的助手。在查看材料的整個(gè)過程中，我們必須區(qū)分好壞，并選擇相關(guān)的專業(yè)知識(shí)。不經(jīng)意間，每個(gè)人查看材料的能力也得到了很好的鍛煉。每