引言一、課題研究背景及意義上料機械手在自動生產(chǎn)線上應(yīng)用的較多，在特定的工作場所來實現(xiàn)傳送零部件、材料或者產(chǎn)品的任務(wù)，可以把材料或者產(chǎn)品從一條生產(chǎn)線轉(zhuǎn)送到另一條生產(chǎn)線，把待加工或者待處理的材料從待加工處輸送到加工機床的特定位置，也可以把材料從一個加工工作臺移送到另一個加工工作臺[2]。二、國內(nèi)外機械手研究狀況到目前機器人經(jīng)歷了三大階段性發(fā)展，由再現(xiàn)指令的示教機器人發(fā)展到通過特定傳感器可感知一定外部信息的機器人再到近些年不僅能感知外部環(huán)境還能根據(jù)要求指令自動決策運行的智能化機器人，可見，機器人正向著更加智能、更加系統(tǒng)和模塊化的大方向發(fā)展[3-5]。在文獻[6]中提出了一種適用于數(shù)控機床的上料機械手，該機械手改善了電感線圈功率較小的缺陷。文獻[7]中提出在沖床工作中運用機械手代替人工完成對金屬板的高節(jié)拍上下料作業(yè)的方式，極大地提升了加工效率。還有一種由液壓控制的上料機械手，該機械手使用了圓柱型坐標機構(gòu)，實現(xiàn)了手腕的360°旋轉(zhuǎn)，能承受較大的工作載荷[8]。文獻[9]中提出一種五軸送料機械手，實現(xiàn)了對不超過4KG的小型工件運送，運送時定位精度可以達到0.02mm，運送的頻率為4s/次，并且加工速度也可繼續(xù)根據(jù)需求調(diào)高。文獻[10-11]細描述了對燃氣烤爐擋油盤、硅鋼片的上料機械手設(shè)計。文獻[12]中提出一種對玻璃的上下料作業(yè)的機械手，主要用在精密自動切割裂片線中。與各類機床如車裝、裝壓機、頂壓機、磨床等配合完成針對不同的工件如鈑金件、齒輪、軸承等等的上料作業(yè)的機械手也在[13-16]隨著視覺技術(shù)的不斷發(fā)展，該技術(shù)的檢測領(lǐng)域從一般的二維空間逐漸轉(zhuǎn)向三維空間的使用，可通過視覺技術(shù)來模仿人的眼睛，通過圖像采集裝置采集目標信號后通過計算機的數(shù)據(jù)處理，再反饋給機器人進行調(diào)整，通過這樣的閉環(huán)控制方式，是的機器人能夠非常精準的完成工作。視覺機械手的出現(xiàn)為生產(chǎn)制造帶來高精度智能化的發(fā)展。國外工業(yè)機器人的起步比國內(nèi)發(fā)展早，技術(shù)發(fā)展更新速度極快。在工業(yè)生產(chǎn)中機械手已經(jīng)被應(yīng)用在各個環(huán)節(jié)。美、德、日等代表著先進生產(chǎn)力的發(fā)達國家，在機械手領(lǐng)域取得了顯著的成績，從而促進了機器人技術(shù)成熟度的不斷提升，且一系列的機器人生產(chǎn)設(shè)備也相繼進入到大眾的視野，典型的如美國的智能視覺抓取工業(yè)機器人，在抓取箱或桶裝潤滑油中有著不錯的表現(xiàn)[17]；德國的工業(yè)視覺機器人，在自動化生產(chǎn)線方面有著十分廣泛的應(yīng)用；日本的工業(yè)智能抓取機器人，可支持對產(chǎn)品的準確定位與成功抓取[18]。文獻[19]當中對以機器視覺引導(dǎo)為基礎(chǔ)的KUKA機器人做出了較為細致的描述，該機器人的應(yīng)用使得對不同形狀工件的抓取成為現(xiàn)實；瑞典的智能視覺機器人，可完成對玻璃的抓取，且在抓取過程當中，不但表現(xiàn)出了較高的精度，且較好的克服了玻璃制品易反光特性所帶來的感染[20]。三、主要研究內(nèi)容1.控制方案的設(shè)計對上料機械手整體工作過程的分析設(shè)計，包括初始化、自動運行、手動運行，以及報警系統(tǒng)的設(shè)計。2.硬件的選擇選擇上料機械手的電機、變頻器、各個節(jié)點的限位開關(guān)、吸盤、報警指示燈、以及CPU、觸摸屏、急停按鈕的選擇。3.程序編寫以及仿真分塊編寫控制系統(tǒng)的各部分程序，進行仿真驗證程序的可行性。4.電氣接線圖的繪制將最終設(shè)計好的硬件接線方式繪制為A0大小圖紙，包含電機型號以及數(shù)量等明細表。

第一章上料機械手結(jié)構(gòu)分析及控制方案設(shè)計對上料機械手的機械結(jié)構(gòu)進行了簡要說明，描述了整體結(jié)構(gòu)以及需要控制的結(jié)構(gòu)包括Y軸的升降機構(gòu)、X軸的平移機構(gòu)、材料筐升降機構(gòu)、吸盤結(jié)構(gòu)等需要通過控制系統(tǒng)控制的結(jié)構(gòu)。最后根據(jù)機械結(jié)構(gòu)及工序的分析提出了相應(yīng)的控制方案。1.1上料機械手整體結(jié)構(gòu)本文中，通過電機驅(qū)動齒輪實現(xiàn)機械手的升降和平移，通過電機驅(qū)動滾珠絲杠實現(xiàn)材料框的推升，整體結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。圖1-1上料機械手三維模型1.1.1電機控制的結(jié)構(gòu)Y軸方向的升降機構(gòu)由橫梁Y如圖1-2所示作為機架支撐整個吸盤機械手豎直方向運動，通過導(dǎo)軌保證升降的精度，通過光電傳感器控制升降行程,具體位置結(jié)構(gòu)見圖1-2。龍門架上X軸橫向傳送機構(gòu)如圖1-3所示是帶動橫梁X的水平移動機構(gòu)，齒條采用六角螺桿與龍門架進行螺紋連接。通過電機驅(qū)動齒輪，使其沿著齒條直線滾動，從而帶動X軸上的滑塊與支架進行水平移動?；瑝K與支架通過螺桿連接，導(dǎo)軌在水平移動方向上受吸盤機械手、Y軸機架與木質(zhì)叉勺的重量，導(dǎo)軌通過螺桿與龍門架連接。圖1-2升降機構(gòu)圖1-3平移機構(gòu)材料框Z軸的升降機構(gòu)是帶動推升座的升降機構(gòu)，通過六角螺桿與螺母座進行螺紋連接。驅(qū)動方式是通過電機驅(qū)動，螺母座將連接板每隔11s推升1.7mm。在材料框上部布置傳感器，當檢測到木質(zhì)叉勺的距離為46mm的時候，電機停止轉(zhuǎn)動。圖1-3所示為升降方向的驅(qū)動結(jié)構(gòu)圖。同時通過導(dǎo)軌滑塊保證精度，如圖1-4所示。圖1-4材料框升降機構(gòu)圖圖1-5材料框?qū)к壔瑝K結(jié)構(gòu)1.1.2上料機械手吸盤結(jié)構(gòu)工件運動流程：機械手運動到特定位置-吸盤松開-吸持零件-機械手上升-到達特定位置-機械手下降-松開叉勺-機械手復(fù)位，完成一個叉勺完整的抓取工作，如圖1-6所示為上料吸盤機械手。圖1-6上料吸盤機械手本次設(shè)計主要通過兩個吸盤完成一個叉勺的抓放，在機械手的兩端裝有光電傳感器，用于檢測機械手與材料框的垂直高度，當?shù)竭_預(yù)定高度，真空泵得電，吸盤吸取叉勺，同時，位于氣動元件上的彈簧發(fā)生變化，使得與光電傳感器連接的電路得電，傳感器相應(yīng)，一個傳感器對應(yīng)四個叉勺，如果抓取失敗，那么彈簧就會因為壓力泄露而伸展，傳感器電路斷開，在控制端發(fā)出警告。1.2控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案1.2.1工作過程分析上料機械手在運動過程中有幾個關(guān)鍵的停留位置，為了更明確的論述其運動過程，將對各個位置進行具體說明見圖1-7。圖1-7上料機械手工作簡圖原點：每一個位置循環(huán)起始點為原點，上料機械手在完成一次抓取之后往往需要返回該點進行位置復(fù)核以避免累計誤差。根據(jù)運動最少的原則，取原點為需要抓取叉勺處有效行程極限最近位置。在原點位置處，上料機械手處于執(zhí)行狀態(tài)為吸盤位于材料框?qū)?yīng)正上方，其升降結(jié)構(gòu)處于最高位置。取料點：餐叉擺放的地點，設(shè)置有傳感器檢測機械手和材料筐是否到位。放料點：被吸取的叉勺所到達的加工點,設(shè)置到位傳感器。根據(jù)以上各個位置的描述，對上料機械手自動抓取叉勺工序進行了分析與設(shè)計內(nèi)容如下：（S1）啟動設(shè)備，系統(tǒng)通過各個位置的光電傳感器自動檢測（有無工件、是否在原點、上料機械手是否在原點位置），上料機械手給電，X與Y軸各結(jié)構(gòu)復(fù)位。（S2）材料筐推升電機動作，將餐叉推送到取料點。（S3）Y軸升降機構(gòu)下降，接近被抓取的零件叉勺；（S4）吸盤靠近叉勺的表面（精度要求在0.5mm，通過伺服電機控制精度），電磁閥導(dǎo)通，吸取叉勺；（S5）材料框底座將叉勺推升一層，具體位置有光電傳感器反饋。（S6）Y軸升降機構(gòu)上升到達特定高度，X方向的平移結(jié)構(gòu)開始通電，執(zhí)行定位運動，最終到達系統(tǒng)指定的位置；（S7）Y軸下降，放置叉勺。再回程到原點處。即完成一個完整的抓放過程。通過對工序的設(shè)計與分析進行了各個功能模塊的劃分，主要分為初始化模塊、自動運行模塊、手動運行模塊以及報警模塊等四個模塊。1.2.1.1初始化功能在上料機械手啟動時通過按動按鈕使Y軸先進行復(fù)位，避免吸盤撞到取料臺上。然后X軸復(fù)位到原點，以及材料筐推升電機復(fù)位到原點，在完成動作后自動運行模式才可以開啟具體流程見圖1-8。圖1-8初始化流程1.2.1.2自動運行功能上料機械手在自動運行時分為復(fù)位檢測、取料、送料、復(fù)位幾個步驟。當自動運行按鈕按下時上料機械手將自動完成所有步驟，同時自動運行模式可以通過手動運行來打斷，但吸盤不會同時停止，必須通過手動按鈕來控制具體流程見圖1-9。圖1-9自動運行流程1.2.1.3手動調(diào)試功能上料機械手在手動運行模式中可以手動控制吸盤的開關(guān)、X軸左右移動、Z軸上下移動以及材料筐的升降，從而達到調(diào)試的作用。1.2.1.4物料掉落報警功能吸盤處設(shè)置傳感器來檢測餐叉是否掉落。上料機械手在取料點將餐叉吸起之后，對應(yīng)的傳感器檢測物料數(shù)量，若物料掉落過多則X軸與Y軸停止運行，并且報警指示燈亮起。

第二章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計對控制系統(tǒng)的硬件進行了選型與設(shè)計。通過松下伺服電機選型軟件對機械手的升降電機、水平移動電機、材料筐升降電機及通用的伺服電機驅(qū)動器進行了選型。選擇了X軸Y軸及材料筐處所需的傳感器，并且設(shè)計了用作檢測吸盤物料掉落的元件。對PLC及STM32單片機兩個控制器進行了對比選型，在確定了選用PLC設(shè)計控制系統(tǒng)后，選用了想用的觸摸屏及電源模塊，最終將電氣接線圖繪制完畢。2.1電機以及驅(qū)動器選型2.1.1機械手升降電機的選擇通過Mselect3160軟件輸入?yún)?shù)后得出所需電機型號。如表2-1所示為機械手和其匹配的機械手的運動模型。如圖2-1所示為升降機構(gòu)所需的各項參數(shù)。表2-1運動模型經(jīng)過時間時間間隔電機轉(zhuǎn)速負載速度絕對位置加速度ssr/minmm/smmG10.000.000.000.000.000.00211.0011.003000.011938656590.111圖2-1升降機構(gòu)的輸入?yún)?shù)圖2-2電機可選類型由表2-1、圖2-1、圖2-2所示得出，選用電機MHMF502L1D6，具體參數(shù)見圖2-3，該電機滿足維持升降機構(gòu)的各項參數(shù)要求。圖2-3MHMF502L1D6電機結(jié)構(gòu)尺寸2.1.2機械手水平移動電機選型水平移動機構(gòu)的運動模型與升降機構(gòu)相同，圖2-4所示為平移機構(gòu)所需要的各項參數(shù)，圖2-5所示為平移機構(gòu)電機可選類型。圖2-4平移機構(gòu)輸入?yún)?shù)圖2-5平移機構(gòu)電機可選類型由圖2-3、圖2-4、圖2-5所示得出，選用電機MSMF502L1C5，具體參數(shù)見圖2-6。圖2-6MSMF042L1S1結(jié)構(gòu)尺寸2.1.3材料框升降電機選型材料框升降機構(gòu)的運動模型與機械手的升降機構(gòu)一致。如圖2-7所示為輸入的具體參數(shù)，如圖2-8所示為可選的電機類型。圖2-7材料框升降電機輸入?yún)?shù).圖2-8材料框升降電機可選類型由表2-1、圖2-7、圖2-8所示得出，選用電機MSMF022L1B1-MADLT15SF，具體參數(shù)見圖2-9。圖2-9MSMF022L1B1結(jié)構(gòu)尺寸2.1.4伺服驅(qū)動器的選擇經(jīng)過X軸、Y軸以及材料筐升降電機的選型，發(fā)現(xiàn)三者可選擇同一款驅(qū)動器即MBDLT25SF型驅(qū)動器如圖2-10所示。圖2-10MBDLT25SF型驅(qū)動器該驅(qū)動器為松下A6系列伺服驅(qū)動器B類型外殼，帶安全轉(zhuǎn)矩、支持單相或者三相200V電源電壓。（1）驅(qū)動器的使用環(huán)境該驅(qū)動器的使用環(huán)境條件見表2-2，使用要求較低，在我國北方的室內(nèi)全年均可工作，較為可靠。表2-2驅(qū)動器的使用環(huán)境條件溫度濕度海拔振動0℃-55℃20%-85%RH以下1000m以下5.88m/s2以下10-60Hz（2）驅(qū)動器的功能：1）通信功能：該驅(qū)動器具有USB、RS232、RS485，Modbus-RTU等四種通信方式。不僅可以連接電腦進行參數(shù)設(shè)定、監(jiān)視狀態(tài)而且可以實現(xiàn)與上位機1：n的通信。2）不同的控制電機方式：位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制、位置/速度控制、位置/轉(zhuǎn)矩控制、速度/轉(zhuǎn)矩控制，全閉環(huán)控制。這7種控制方式囊括了本次設(shè)計所需的所有功能，在后續(xù)軟件設(shè)計中詳細說明。2.2傳感器選型與設(shè)計2.2.1X軸Y軸限位開關(guān)選型選取歐姆龍SS超小型限位開關(guān)作為X軸的左右限位開關(guān)以及Y軸的上下限位開關(guān)。具體型號為SS-5GL13R型擺桿型限位開關(guān)見圖2-11。圖2-11SS-5GL13型限位開關(guān)該限位開關(guān)可通過5A以內(nèi)的電流，其最大動作壓力為0.49N，滿足機械部分的設(shè)計需求，其他參數(shù)見表2-3所示。表2-3限位開關(guān)工作參數(shù)項目參數(shù)容許操作速度0.1~1m/s容許操作頻率400次/min沖擊加速度最大1,000m/s2使用環(huán)境溫度-25℃~85℃60%RH(不結(jié)冰）使用環(huán)境濕度85%RH以下（+5~+35℃時）2.2.2材料筐處光電傳感器選型因為材料每次上升的高度極小，所以選擇精度在1mm以內(nèi)的光電傳感器用作檢測物料是否到達指定位置。圖2-12C-MPXSC-1-8S標準型光電傳感器表2-4C-MPXSC-1-8S型傳感器參數(shù)檢測物體有效動作距離保證動作距離響應(yīng)頻率電源電壓使用溫度重量8X8X1mm1mm0~0.8mm1KHzDC12~24V-20℃~60℃約30g此光電傳感器有三個引腳，詳細的接線方式如圖2-13所示。圖2-13C-MPXSC-1-8S型傳感器接線方式2.2.3吸盤物料掉落檢測元件的設(shè)計吸盤處檢測所需的傳感器以及輸入點數(shù)量較多，因此設(shè)計了一種串聯(lián)電路，來減少擴展IO模塊。在每個吸盤處都設(shè)置一個無毒的金屬薄片，當吸盤吸起餐叉時薄片壓下，導(dǎo)通一個開關(guān)例如XP01見圖2-14，每4個吸盤為一組進行檢測，當薄片都壓下時本組所對應(yīng)的輸入口接通。共有25組即100個吸盤。圖2-14吸盤處物料檢測示意圖2.3控制器的對比與選型2.3.1PLC控制方式使用系列PLC進行控制系統(tǒng)的編寫。選擇S7-1215DC/DC/DC型CPU如圖2-15所示作為本系統(tǒng)的控制器。圖2-15S7-1215DC/DC/DC型號CPU它具有125KB工作存儲器，以及24V直流電源；搭載了14個24VDC的輸入點。10個24VDC輸出點，以及AI2和AQ2；具有6個高速計數(shù)器和4個脈沖輸出；信號板擴充板載I/O；3個通信模塊用于串行通信；8個用于擴充I/O的信號模塊；每0.04ms可以發(fā)送1000條指令；2個PROFINET端口，可以用作梯形圖編程、PLC和HMI之間的數(shù)據(jù)通信。在使用西門子S7-1200系列控制器控制伺服電機時只需使用軸控制模塊就可以組態(tài)伺服電機如圖2-16所示。具有電機的點動，連續(xù)運行，以及絕對方式定位軸，相對位置方式定位軸等功能如圖2-17所示，滿足所有對電機控制的需求。組態(tài)以及程序編寫較為簡單。

圖2-16軸控制原理圖2-17軸控制功能2.3.2STM32單片機做控制器在用STM32單片機控制電機時需要進行時鐘的選用、分頻系數(shù)的計算、串口通信模塊的設(shè)置、按鍵輸入模塊、電機驅(qū)動模塊的設(shè)計等環(huán)節(jié)較為繁瑣。使用STM32單片機控制松下伺服電機需要對驅(qū)動器進行初始化設(shè)定，而上文的西門子PLC控制伺服電機則較為簡單。2.3.3總結(jié)對比STM32單片機更適用于小型控制系統(tǒng)的設(shè)計，與生產(chǎn)線上其他環(huán)節(jié)的聯(lián)動性差；STM32單片機控制電機所需配置的內(nèi)容極多，且需要編寫PWM波的原始程序，較為復(fù)雜；PLC更適合于上料機械手的工作場景，有利于與整條生產(chǎn)線上的各個環(huán)節(jié)形成整體；PLC控制伺服電機與步進電機有相應(yīng)的模塊，可以直接調(diào)用，編程較為簡單，節(jié)省時間成本以及出錯率。因此選擇西門S-1200系列單片機來設(shè)計上料機械手的控制系統(tǒng)。2.4觸摸屏的選型選擇TP1500Basic系列彩色顯示屏作為本控制系統(tǒng)的人機界面如圖2-18所示。該觸摸屏擁有1024X768像素，256中色彩。15寸大小相較于其它的屏幕有更大的操作空間。有一個PROFINET接口與PLC通訊，滿足本次所有的設(shè)計需求。

圖2-18TP1500BasiccolorPN觸摸屏2.5電源模塊的選取選取了施耐德 ABL2REM24015K型的開關(guān)電源作為PLC的供電電源如圖2-19所示。該電源的額定功率為35W額定電流為1.5A。圖2-19DC24V直流電源模塊2.6電氣接線圖及電氣柜的繪制通過查找相應(yīng)的數(shù)據(jù)手冊得到了驅(qū)動器、電機以及擴展模塊的尺寸圖和接線方式，設(shè)計了相應(yīng)的電器柜及電氣原理圖具體見附錄。

第三章控制系統(tǒng)軟件設(shè)計通過博途V15軟件對上料機械手的控制系統(tǒng)進行了設(shè)計。首先進行了設(shè)備的組態(tài)，之后設(shè)計了所需的IO變量表，使用了關(guān)鍵的軸控制功能通過分塊編程最終完成了控制系統(tǒng)的設(shè)計。在設(shè)計完控制的基礎(chǔ)程序之后進行了相應(yīng)的人機界面設(shè)計。3.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計3.1.1設(shè)備組態(tài)選用了S7-1215DC/DC/DC型號CPU作為控制器，組態(tài)了3個CM1243-5型號的DP接口作為伺服電機與PLC的通訊接口。組態(tài)了2個SM1221DI16x24VDC的輸入接口，24V直流電源供電。將所有輸入輸出地址進行編號以便于IO變量表的編寫。圖3-1設(shè)備組態(tài)3.1.2IO變量表的編寫手動控制所需的輸入變量以及程序中所用到的輸出變量如表3-1所示。吸盤處所用到的25個傳感器所對應(yīng)的輸入地址如表3-2所示。

表3-1常規(guī)IO變量功能端口功能端口啟動I0.0X軸向左點動I2.0停止I0.1X軸向右點動I2.1總復(fù)位I0.2Y軸向上點動I2.2自動運行開關(guān)I0.3Y軸向下點動I2.3吸盤開關(guān)I0.4取料臺向上點動I2.4點動開關(guān)I0.5取料臺向下點動I2.5取料臺電機下限位I0.6正常運行綠燈Q6.0取料臺電機上限位I0.7報警紅燈Q6.1X軸左限位I1.0吸盤Q6.2X軸右限位I1.1X軸_脈沖Q6.6Y軸上限位I1.2X軸_方向Q6.7取料臺限位I1.3Y軸_脈沖Q6.4取料臺傳感器（推料電機）I1.4Y軸_方向Q6.5放料臺限位I1.5取料臺電機_方向Q7.1取料臺下限位I1.6取料臺電機_脈沖Q7.0

表3-2吸盤傳感器功能端口功能端口第1組餐叉I2.7第14組餐叉I4.4第2組餐叉I3.0第15組餐叉I4.5第3組餐叉I3.1第16組餐叉I4.6第4組餐叉I3.2第17組餐叉I4.7第5組餐叉I3.3第18組餐叉I5.0第6組餐叉I3.4第19組餐叉I5.1第7組餐叉I3.5第20組餐叉I5.2第8組餐叉I3.6第21組餐叉I5.3第9組餐叉I3.7第22組餐叉I5.4第10組餐叉I4.0第23組餐叉I5.5第11組餐叉I4.1第24組餐叉I5.6第12組餐叉I4.2第25組餐叉I5.7第13組餐叉I4.33.1.3軸的組態(tài)根據(jù)齒輪的直徑以及周長公式可計算出電機每轉(zhuǎn)一圈負載的位移為238mm,查找電機手冊后的到電機每轉(zhuǎn)所需的脈沖數(shù)為8388。在下方將相應(yīng)的限位開關(guān)進行了組態(tài)如圖3-2所示。圖3-2電機參數(shù)的設(shè)定在設(shè)置好電機參數(shù)后設(shè)定控制系統(tǒng)要求的最大轉(zhuǎn)速、啟動停止速度、加速度以及減速度，具體數(shù)值見圖3-3。圖3-3速度設(shè)置X軸與Y軸以及材料筐推升電機的組態(tài)過程相同，不再贅述。3.1.4主程序的編寫控制系統(tǒng)的主程序如圖3-4所示，包含總開關(guān)的設(shè)置、初始化、自動運行、手動運行，以及報警系統(tǒng)等5個程序段。上文中設(shè)計的每種功能都對應(yīng)了一個FC程序塊，增加了程序的可讀性，同時也方便進行調(diào)試各部分的具體程序見附錄。圖3-4主程序的編寫3.1.5報警系統(tǒng)程序節(jié)選使用一個ADD加法運算模塊對25個傳感器所對應(yīng)的計數(shù)器數(shù)值進行求和，前段設(shè)有吸盤和Y軸上限位的常開開關(guān)，只有當吸盤工作以及Y軸上升到最上方時加法運算器才進行求和運算，并將結(jié)果保存到“餐叉求和數(shù)據(jù)塊”中。通過一個大小比較模塊，使“餐叉求和數(shù)據(jù)塊”中的數(shù)據(jù)與22進行對比，若小于22表明餐叉掉落過多，物料掉落報警紅燈將會亮起，提醒工作人員及時處理。在機械手將物料運送到放料點之后，通過放料點的限位開關(guān)控制“餐叉求和數(shù)據(jù)塊”中的數(shù)據(jù)與0相乘，達到清零的效果，防止下次物料檢測出現(xiàn)錯誤具體程序見圖3-5。圖3-5報警功能程序節(jié)選

3.2人機交互界面設(shè)計首先進行了觸摸屏的組態(tài)，該觸摸屏通過PN網(wǎng)線接口與PLC通信，畫面如圖3-10所示，其中設(shè)置有6個點動運行的按鈕、以及電源和吸盤開關(guān)、初始化、自動運行、手動控制等按鈕。在右上方設(shè)置有機械手工作情況示意圖，在機械手運行到各個位置時相應(yīng)的圓點將被亮，在運行時想用的箭頭也會閃爍，方便使用者了解機械的具體運行狀態(tài)。右上方設(shè)置有運行指示燈，正常運行情況下為綠色，出現(xiàn)餐叉掉落以及人為急停時將變?yōu)殚W爍的紅色報警指示燈，以示警戒。下方設(shè)置有一排限位開關(guān)，與相應(yīng)的變量連接，后續(xù)程序仿真時方便觀察。圖3-10觸摸屏界面

結(jié)論設(shè)計的基于PLC的上料機械手控制系統(tǒng)，屬于PLC-傳感器反饋系統(tǒng)氣動系統(tǒng)組成的典型自動化控制系統(tǒng)。首先設(shè)計了上料機械手的機械結(jié)構(gòu)，并且確定了上料機械手控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，對上料機械手的控制硬件進行了選型與計算；其次基于控制方案編寫了相應(yīng)的自動運行、手動調(diào)試、初始化，以及報警梯形圖；最后基于PLC梯形圖設(shè)計了相應(yīng)的人機界面。文中所設(shè)計的自動上料機械手彌補了人工上料效率低的缺陷，利用機械手全自動、運送量大，可靠性強的顯著特點，提升生產(chǎn)線的效率，降低工作人員的安全隱患，將推動上料機械手控制系統(tǒng)的發(fā)展。參考文獻[1]鄭淮棱,潘琦.淺析工業(yè)機械手的發(fā)展趨勢及應(yīng)用[J].科技風(fēng),2019(20):183.[2]胡云堂.基于PLC的柔性生產(chǎn)線送料機械手控制系統(tǒng)設(shè)計[J].機械工程與自動化,2011(03):149-150+152.[3]楊麗.基于視覺引導(dǎo)的層壓機上料機械手關(guān)鍵技術(shù)研究[D].河北科技師范學(xué)院,2020.[4]田豐基于模糊決策的機器人路徑規(guī)劃研究D].工業(yè)大學(xué)，2008.[5]陳祥勇，基于OpenGL的工業(yè)機器人操作可視化研究[D].南京航空航天大學(xué)，2008.