普通機(jī)械手PLC與觸摸屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機(jī)械化、自動(dòng)化已成為突出的主題。隨著工業(yè)現(xiàn)代化的 進(jìn)一步發(fā)展，自動(dòng)化已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)中的重要支柱，無人車間、無人生產(chǎn)流水線等等， 已經(jīng)隨處可見。同時(shí)，現(xiàn)代生產(chǎn)中，存在著各種各樣的生產(chǎn)環(huán)境，如高溫、放射性、有 毒氣體、有害氣體場合以及水下作業(yè)等，這些惡劣的生產(chǎn)環(huán)境不利于人工進(jìn)行操作。工 業(yè)機(jī)械手就這樣誕生了。機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中任務(wù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是機(jī)器人的關(guān)鍵部 件之一。其電氣方面有步進(jìn)電機(jī)、開關(guān)電源、電磁閥等電子器件組成。該裝置涵蓋了可 編程控制技術(shù)，位置控制技術(shù)、技術(shù)、觸摸屏技術(shù)等，是機(jī)電一體化的典型代表儀器之 一。PLC與觸摸屏在工業(yè)控制中正得到廣泛的應(yīng)用.，簡要介

2、紹將PLC與觸摸屏相結(jié) 合,應(yīng)用于機(jī)械手的運(yùn)行控制中其方便的人機(jī)界面，可靠的控制性能，取得了良好的效 果。 關(guān)鍵詞：機(jī)械手；PLC ;觸摸屏；人機(jī)界面；步進(jìn)電機(jī) Abstract In the moder n in dustry, the mecha ni zati on of the product ion line, automati on have become outsta nding topic.Al ong with in dustry moder ni zati on of further developme nt, automati on have already become

3、 a moder n bus in ess en terprise in of importa nee pillar, no man car, no man produce flow ing water line etc., already everywhere it is thus clear that. In the mea ntime, the moder n produce medium, existe nee various each ki nd of produce en vir onmen t, like heat, radio, pois onous air, harmful

4、air situatio n and un derwater homework etc., these are bad product ion en vir onment disadva ntageous carry on operati on at the artificia l.ln dustry machi ne hand so birth.The machi ne hand is an in dustry robot the missi on in the system performa nee the orga ni zati on be one of the key partses

5、 of robot.lts electricity has a step to en ter electr onics spare parts, such as electrical engin eeri ng, switch power supply and electromag netism valve.etc. to con stitute.Should equip to cover programmable con trol tech niq ue, positi on con trol tech niq ue, spirit move a tech niq ue, touch hol

6、d tech nique etc., is machi ne electricity the in tegral whole turn of typical model represe ntative one of the in strume nts.The PLC hold with touch in the in dustry the con trol is get exte nsive of applicati on., Syn opsis in troducti on PLC and touch hold to comb ine together, applicati on at th

7、e mach ine hand of circulate con trol in. The man-machi ne in terface of its convenien ce, credibility of con trol function, obta ined good effect Keyword:Mach ine hand PLC ； The touch hold ； Man-mach ine in terface； The step en ter electrical engin eeri ng 摘要I. ABSTRACTH. 第一章概述仁 1.1工業(yè)機(jī)械手系統(tǒng)概論 1. 1.1

8、.1發(fā)展設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)械手的目的和意義 1 1.1.2工業(yè)機(jī)械手的應(yīng)用與發(fā)展趨勢 1 1.1.3觸摸屏技術(shù)與 PLC 2. 1.2機(jī)械手的機(jī)能和特性 2. 1.3本章小結(jié)4. 第二章 機(jī)械手的構(gòu)成與控制要求 5 2.1 機(jī)械手的工作過程概述 5. 2.2技術(shù)要求6. 2.3主要參數(shù)6. 2.4設(shè)計(jì)要求6. 2.5本章小結(jié)7. 第三章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)8 3.1設(shè)計(jì)方案8. 3.2 PLC機(jī)型的選擇10 3.3觸摸屏.0 3.4步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器1.1 3.4.1步進(jìn)電機(jī)的選型 1.1 342步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器14 343步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器電源的參數(shù) 15 3.5氣缸的選擇16 3.6元件清單18 3.7本章小結(jié)19 第

9、四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)20 4.1 PLC與觸摸屏的設(shè)計(jì) 20 4.2觸摸屏設(shè)計(jì) 20 4.2.1觸摸屏界面設(shè)計(jì)20 4.2.2觸摸屏與PLC的通訊23 4.3 I/O分配表24 4.4控制流程圖26 4.5梯形圖設(shè)計(jì)27 4.6機(jī)械手PLC程序設(shè)計(jì)說明28 4.7接線圖30 4.8本章小結(jié)30 結(jié)論與展望31 參考文獻(xiàn)32 致謝33 -26 - 第一章概述 1.1工業(yè)機(jī)械手系統(tǒng)概論 工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。它是工業(yè)機(jī)器人的 一個(gè)重要分支。其特點(diǎn)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(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓

10、取、搬 運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化 和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因此它具有一定的智能性和適 應(yīng)性。 1.1.1發(fā)展設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)械手的目的和意義 機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的 發(fā)展前景。隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，出現(xiàn)了數(shù)控加工中心，它在減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度的同 時(shí)，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。但數(shù)控加工中常見的上下料工序，通常仍采用人工操作或 傳統(tǒng)繼電器控制的半自動(dòng)化裝置。前者費(fèi)時(shí)費(fèi)工、效率低；后者因設(shè)計(jì)復(fù)雜，需較多繼 電器，接線繁雜，易受車體振動(dòng)干擾，而存在可靠性差、故障多、維修困難等問題?？删?程序控制

11、器PLC控制的機(jī)械手控制系統(tǒng)動(dòng)作簡便、線路設(shè)計(jì)合理、具有較強(qiáng)的抗干擾 能力，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，降低了維修率，提高了工作效率。 在工資水平較低的中國，很多行業(yè)盡管仍屬于勞動(dòng)力密集型，機(jī)械手的使用已經(jīng)越 來越普及。 那些電子和汽車業(yè)的歐美跨國公司很早就在它們?cè)O(shè)在中國的工廠中引進(jìn)了 自動(dòng)化生產(chǎn)。但現(xiàn)在的變化是那些分布在工業(yè)密集的華南、華東沿海地區(qū)也開始對(duì)機(jī)械 手表現(xiàn)出越來越濃厚的興趣，因?yàn)樗麄円鎸?duì)工人流失率高，以及經(jīng)濟(jì)效益帶來的挑戰(zhàn)。 隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，自動(dòng)化程度的迅速提高，實(shí)現(xiàn)工件的裝卸、轉(zhuǎn)向、輸送 或操持焊槍、分揀流程越來越節(jié)約勞動(dòng)力，可見機(jī)械手的大力開展有著很重要的意義。 1

12、.1.2工業(yè)機(jī)械手的應(yīng)用與發(fā)展趨勢 頻繁和 生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率；可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、 保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)；工業(yè)機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、 重復(fù)的長時(shí)間作業(yè)，或是危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、 焊接、涂裝、塑料制品成形、機(jī)械加工和簡單裝配等工序上，以及在原子能工業(yè)等部門 中，完成對(duì)人體有害物料的搬運(yùn)或工藝操作，以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來 越廣泛的應(yīng)用。 1.1.3觸摸屏技術(shù)與PLC 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，在20世紀(jì)90年代初，出現(xiàn)了一種新的人機(jī)交互作用技術(shù) 觸摸屏技術(shù)。利用觸摸屏技術(shù)用戶只需用手指輕輕觸碰計(jì)算機(jī)

13、顯示屏上的圖符或 文字就能實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)的操作，擺脫了鍵盤和鼠標(biāo)的操作，使人機(jī)交互更為直截了當(dāng)。 觸摸屏技術(shù)使界面能夠訪問計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫，而不依賴于傳統(tǒng)的鍵盤、鼠標(biāo)界面。 因此，觸摸屏應(yīng)用已發(fā)展成為顯示器市場的一支生力軍。 可編程序控制器（簡稱PLC）已成為工業(yè)控制領(lǐng)域中最主要的自動(dòng)化裝置之一,它是 當(dāng)前電氣程控技術(shù)的主要實(shí)現(xiàn)手段，結(jié)合人機(jī)界面技術(shù)的飛速發(fā)展，大中型計(jì)算機(jī)控制 在這一領(lǐng)域的應(yīng)用帶來了更大的挑戰(zhàn)。 機(jī)械手是代替人在特殊環(huán)境下搬運(yùn)工件的機(jī)械裝置，他比人力搬運(yùn)具有力量大、速 度快、工作不受環(huán)境和時(shí)間限制、控制簡單等優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)中將PLC與觸摸屏聯(lián)合應(yīng)用 與機(jī)械手的自動(dòng)控制中，可以使機(jī)械手

14、在不適合宜人直接控制的特殊環(huán)境下工作，PLC 控制機(jī)械手的自動(dòng)運(yùn)行，并把采集到的各工作狀態(tài)信息送到觸摸屏顯示，操作員可以通 過觸摸屏對(duì)機(jī)械手的運(yùn)行進(jìn)行設(shè)定和選擇。 1.2機(jī)械手的機(jī)能和特性 根據(jù)古典力學(xué)觀點(diǎn)，物體在三維空間內(nèi)的靜止位置時(shí)由三個(gè)坐標(biāo)和繞三軸旋轉(zhuǎn)的角 度來決定。因此，抓握物體的位置和方向（即關(guān)節(jié)的角度）能從理論上得。根據(jù)資料介 紹，如果采用的機(jī)械手，其機(jī)能要接近人的上肢，則需要27個(gè)自由度，而每一個(gè)自由 度至少需要一個(gè) 人造肌肉”這樣就需要安裝27根重量輕、小型和高輸出力的 人造肌 肉”就目前的技術(shù)狀況而言還是很難做得到的。而且把機(jī)械手搞那么復(fù)雜，動(dòng)作彼此 重疊也是完全沒有必要的。

15、如果機(jī)械手要求具有完全通用的程度， 那么它的整機(jī)、本體、 手臂和手指都得由三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)和三個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，總共就需要24個(gè)自由度。這在實(shí)際 上也是不需要的，這樣會(huì)使機(jī)械手結(jié)構(gòu)復(fù)雜，費(fèi)用增多。因此，不應(yīng)盲目模仿人手的動(dòng)作 增加過度的自由度，而應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要的動(dòng)作，設(shè)計(jì)出最少的自由度就能完成作業(yè)所需要 的動(dòng)作。所以一般專用的機(jī)械手（不包括握緊動(dòng)作）通常具有二到三個(gè)自由度。而通用 機(jī)械手則一般取四到五個(gè)自由度。 本次設(shè)計(jì)的是普通的機(jī)械手，因此共有3個(gè)自由度：手臂左右伸縮、手臂上下擺動(dòng)、 手指抓握。 1夾緊機(jī)構(gòu) 機(jī)械手手爪是用來抓取工件的部件。 手爪抓取工件時(shí)要滿足迅速、靈活、準(zhǔn)確可靠 的要求。設(shè)計(jì)制造夾

16、緊機(jī)構(gòu)一一手爪時(shí)，首先要從機(jī)械手的坐標(biāo)形式，運(yùn)行速度和加速 度的情況來考慮。其夾緊力的大小則根據(jù)夾持物體的重量、慣性和沖擊力來計(jì)算。則同 時(shí)考慮有足夠的開口尺寸，以適應(yīng)被抓物體的尺寸變化為擴(kuò)大機(jī)械手的應(yīng)用范圍，還需 備有多種抓取機(jī)構(gòu)，以根據(jù)需要來更換手爪。為防止損壞被夾的物體，夾緊力要限制在 一定的范圍內(nèi)并鑲有軟質(zhì)墊片、彈性襯墊或自動(dòng)定心結(jié)構(gòu)。為防止突然斷電造成被抓物 體落下，還可以有自鎖結(jié)構(gòu)。夾緊機(jī)構(gòu)本身則結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、動(dòng)作靈活和 工作可靠。 夾緊結(jié)構(gòu)形式多樣、有機(jī)械式、吸盤式和電磁式等。有的夾緊機(jī)構(gòu)還帶有傳感裝置 和攜帶工具進(jìn)行操作的裝置。本設(shè)計(jì)采用機(jī)械式夾緊裝置。 機(jī)械式夾緊

17、是最基本的一種，應(yīng)用廣泛，種類繁多。 如可以按手指運(yùn)動(dòng)的方式和模 仿人手的動(dòng)作；按夾持的方式分；按手指的數(shù)目分；按使用的動(dòng)力原則分。在本次的設(shè) 計(jì)中，要設(shè)計(jì)的手爪時(shí)二指式為氣動(dòng)控制。由可編程控制器控制電磁閥動(dòng)作，從而控制 手爪的開閉。手爪的回轉(zhuǎn)則用一個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)完成， 同時(shí)通過兩個(gè)限位開關(guān)完成回轉(zhuǎn)角 度的限位，設(shè)置為180度。 2軀干 軀干由底盤和手臂兩在部分組成。 底盤是支撐機(jī)械手全部重量并能帶動(dòng)手臂旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)。 手臂是機(jī)械手的主要部分，它是支撐手爪、 工件并使它們運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)中手 臂由橫軸和豎軸組成，可完成伸縮、升降的運(yùn)動(dòng)。手臂采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲桿、螺母 來實(shí)現(xiàn)伸縮和升降的運(yùn)動(dòng)。由

18、可編程控制器發(fā)出脈沖信號(hào)，經(jīng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)步 進(jìn)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)，完成手臂的運(yùn)動(dòng)。改變發(fā)出脈沖的個(gè)數(shù)，可控制手 臂的兩個(gè)軸運(yùn)動(dòng)的距離。同時(shí)在兩軸的兩端分別加限位開關(guān)限位。采用絲桿、螺母結(jié)構(gòu) 傳動(dòng)的特點(diǎn)是易于自鎖，位置精度較高，傳動(dòng)效率較高。 1.3本章小結(jié) 本章通過對(duì)研究和發(fā)展工業(yè)機(jī)械手的目的以及意義、發(fā)展前景的闡述，充分的 了解了設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)械手有著非常重要的意義。根據(jù)現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，以及工業(yè)機(jī)械 手的設(shè)計(jì)原理和工作特性，與在諸多的控制系統(tǒng)的比較下，選擇了PLC控制系統(tǒng)作 為控制的核心。 第二章機(jī)械手的構(gòu)成與控制要求 2.1機(jī)械手的工作過程概述 機(jī)械手的構(gòu)成及工作示意圖如圖1

19、所示機(jī)械手設(shè)置有五種工作方式：回原點(diǎn)工作 方式,手動(dòng)控制方式、單步運(yùn)行、單周運(yùn)行、連續(xù)運(yùn)行選擇好工作方式開后按下對(duì)應(yīng)開 關(guān)機(jī)械手就能在指定方式下運(yùn)行機(jī)械手在最上面和最左邊且松開時(shí)為系統(tǒng)原點(diǎn)狀態(tài)，也 稱初始狀態(tài)，把工件從A點(diǎn)搬到B點(diǎn)并返回原點(diǎn)的過程為機(jī)械手的一個(gè)工作周期。 對(duì)機(jī)械手工作循環(huán)的要求：單周/連續(xù)循環(huán):按下開始按鈕后，要求自動(dòng)完成一個(gè)循環(huán) 周期或者連續(xù)工作自動(dòng)回原點(diǎn):按下回原點(diǎn)起動(dòng)按鈕后，機(jī)械手執(zhí)行松開、上升和左行動(dòng) 作，這時(shí)原點(diǎn)條件滿足、系統(tǒng)處于初始狀態(tài)手動(dòng):要求機(jī)械能對(duì)夾緊、松開、上升、下降、 左行、右行各動(dòng)作執(zhí)行手動(dòng)操作。 設(shè)計(jì)中還要求具有遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視功能。 根據(jù)以上要求,采用

20、可編程序控制器和觸摸屏進(jìn)行控制設(shè)計(jì)中使用通用機(jī)械手，各控 制元件和電氣線路都不變，只把四個(gè)限位開關(guān)的常開觸點(diǎn)以及控制機(jī)械手下降、夾緊、上 升、左行和右行的電磁閥線圈與PLC的輸入、輸出點(diǎn)相連.所有控制開關(guān)在觸摸屏內(nèi)模 擬，簡化了控制電路，同時(shí)節(jié)約了 PLC輸入點(diǎn).選用的日三菱本FX2N-48MT可編程序控 制器和MT4200T觸摸屏，由PLC實(shí)現(xiàn)機(jī)械手自動(dòng)運(yùn)行控制和工作狀態(tài)的切換，并把采集 到的各工作狀態(tài)數(shù)據(jù)信息送到觸摸屏顯示，操作員可以通過觸摸屏對(duì)機(jī)械手的運(yùn)行進(jìn)行 設(shè)定和選擇。 圖2.1機(jī)械手的構(gòu)成及工作示意圖 2.2技術(shù)要求 (1) 輸入電壓：AC200240V (帶保護(hù)地三芯插座)或 D

21、C24V。 (2) 消耗功率：250W. (3) 外型尺寸： 250 cm X180 cm X100CM 2.3主要參數(shù) (1) 負(fù)荷參數(shù)：額定負(fù)荷為1kg；最大負(fù)荷為3kg。 (2) 臂的運(yùn)動(dòng)參數(shù)：橫軸方向移動(dòng)范圍是 450mm,速度是100伽/s；豎軸方向移動(dòng)范 圍是450mm,速度是100mm/s。 (3) 手爪運(yùn)動(dòng)參數(shù)：旋轉(zhuǎn)角度為180。 (4) 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)參數(shù)：旋轉(zhuǎn)角度為 2700。 2.4設(shè)計(jì)要求 (1) 手臂上下直線運(yùn)動(dòng)。 (2) 手臂左右直線運(yùn)動(dòng) (3) 手爪夾緊動(dòng)作。 手臂和手爪采用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，由PLC發(fā)出控制脈沖控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)手臂的 進(jìn)給和定位。 2.5本章小結(jié) 在

22、本章中，講述了機(jī)械手的工作過程、技術(shù)設(shè)計(jì)要求、以及系統(tǒng)要求所達(dá)到的 參數(shù)。形成一個(gè)完善的控制和工作的設(shè)計(jì)過程。根據(jù)機(jī)械手所要達(dá)到的要求，為后 續(xù)的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。 第三章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 3.1設(shè)計(jì)方案 從滿足機(jī)械手自動(dòng)控制系統(tǒng)的安全性、擴(kuò)展性、和可靠性、穩(wěn)定性方面考慮，目前 常見的機(jī)械自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要有單片機(jī)控制、繼電器控制以及PLC控制類型所以設(shè) 計(jì)機(jī)械手方案用的PLC有以下3種： 方案一: 隨著集成芯片技術(shù)的不斷提高，特別是高檔8位、16位單片機(jī)的普及，單片機(jī)在 自動(dòng)控制中應(yīng)用非常廣泛。根據(jù)控制的要求，單片機(jī)可以控制機(jī)械手。但是由于單片機(jī) 可提供電源僅是 DC5V，電源的抗干擾能力很弱，

23、外部傳感器等元件的電源一般都是 DC24V要如果要與單片機(jī)連接，就必須采用中間轉(zhuǎn)換電路，增加設(shè)計(jì)的難度和成本， 對(duì)設(shè)計(jì)人員的要求也就更高。而且單片機(jī)不適合工業(yè)控制場所。 繼電器控制裝置是采用硬邏輯的方式， 一個(gè)繼電器線圈的通斷將會(huì)同時(shí)影響該繼電 器的所有常開常閉觸點(diǎn)動(dòng)作，同觸點(diǎn)在控制線路的位置無關(guān)。雖然繼電器控制不需要很 強(qiáng)的軟、硬件支持。價(jià)格相對(duì)便宜，但是繼電器的接通和斷開需要一定的時(shí)間，而且性 能不穩(wěn)定，精度不高，不具備自動(dòng)控制功能。 PLC是一種新型的具有極高可靠性的通用工業(yè)自動(dòng)化控制裝置，抗干擾性強(qiáng)，可靠 性高。它以微處理器為核心，有機(jī)地將微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)及通信技術(shù)融 為

24、一體。其特點(diǎn)如下：高可靠性；豐富的I/O接口模塊；采用模塊化結(jié)構(gòu)； 編程簡單 易學(xué)；安裝簡單，維修方便。PLC有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求， 如：定位控制模塊，CRT模塊。易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。PLC的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重 量輕，可靠性高，抗振防潮和耐熱能力強(qiáng)，使之易于安裝在機(jī)器設(shè)備內(nèi)部，制造出機(jī)電 一體化產(chǎn)品。而且PLC內(nèi)部的電源是DC24V，因此，傳感器等用外部電源驅(qū)動(dòng)時(shí)，該 外部電源必須為DC24V，這樣外部元件可以不經(jīng)過電源的處理就可以直接與PLC連接, 省去了中間電路的轉(zhuǎn)換 鑒于PLC的諸多優(yōu)勢，結(jié)合機(jī)械手自動(dòng)控制系統(tǒng)的需要，選擇日本三菱公司的 FX2N系列可編程序控制

25、器。FX2N系列PLC是日本三菱公司生產(chǎn)的具有高性能價(jià)格比 的小型可編程控制器，由于它具有控制能力強(qiáng)、體積小、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而得到廣 泛的應(yīng)用 圖3.1控制的系統(tǒng)框架圖 根據(jù)控制的要求，機(jī)械手在電機(jī)的帶動(dòng)下需要完成五個(gè)動(dòng)作。而現(xiàn)在，隨著技術(shù)的 進(jìn)步，越來越多的電機(jī)都可以完成這些控制要求，例如：直流電機(jī)、伺服電機(jī)以及步進(jìn) 電機(jī)。由于這個(gè)機(jī)械手要求電機(jī)在停止時(shí)具有鎖緊功能，而且可以完成指定距離的移動(dòng) 或角度的旋轉(zhuǎn)。綜合以上的要求，步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)都可以完成這些要求，但是由于 系統(tǒng)的控制精度要求不是很高，無須考慮閉環(huán)反饋，所以步進(jìn)電機(jī)就完全可以滿足控制 了。步進(jìn)電機(jī)與普通電機(jī)的不同之處在于它是

26、一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī) 構(gòu)，它可以同時(shí)完成兩個(gè)工作：一是傳遞轉(zhuǎn)矩；二是控制轉(zhuǎn)角位置或速度。 3.2 PLC機(jī)型的選擇 在PLC選型時(shí)，基本原則是滿足系統(tǒng)的功能需要，同時(shí)要兼顧維修、設(shè)備的通用 性?？刂聘鶕?jù)被控對(duì)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)的功能要求，使用了 4個(gè)限位開關(guān)，9個(gè)按鈕， 1個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)，1個(gè)工件檢測光電開關(guān)。要用到的輸入數(shù)量預(yù)計(jì)有20個(gè)；使用了 2個(gè)步 進(jìn)電機(jī)，5個(gè)電磁換向閥，1個(gè)原點(diǎn)指示燈，輸出數(shù)量約有 7個(gè)，在選擇機(jī)型時(shí)還要考 慮以后系統(tǒng)的調(diào)整和擴(kuò)充，在實(shí)際統(tǒng)計(jì)I/O點(diǎn)數(shù)基礎(chǔ)上，所以預(yù)留10%-20%的數(shù)量，可 以確定要選擇輸入輸出總量點(diǎn)數(shù)是 48點(diǎn)的PLC 0 日本的三菱F

27、X2N系列小型PLC具有性價(jià)比高，功能完善，指令豐富等優(yōu)點(diǎn)，能 滿足對(duì)本對(duì)象各項(xiàng)控制性能要求，因此，本文系統(tǒng)采用三菱FX2N系列的FX2N-48MT 作為基本模塊。 3.3觸摸屏 按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息的介質(zhì)， 把觸摸屏分為4種，它們分別為電阻式、 電容感應(yīng)式、紅外線式以及表面聲波式。每一類觸摸屏都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)， 看在哪種環(huán) 境下使用，在工業(yè)環(huán)境中我們選擇電阻式觸摸屏。 電阻式觸摸屏利用壓力感應(yīng)進(jìn)行控制。電阻觸摸屏的主要部分是一塊與顯示器表面 非常配合的電阻薄膜屏，這是一種多層的復(fù)合薄膜，它以一層玻璃或硬塑料平板作為基 層，表面涂有一層透明氧化金屬（透明的導(dǎo)電電阻）導(dǎo)電層，上面蓋有一

28、層外表面經(jīng)硬 化處理、光滑防擦的塑料層，它的內(nèi)表面也有一層涂層，在它們之間有許多細(xì)小的透明 隔離點(diǎn)把兩層導(dǎo)電層隔開絕緣。 當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，兩層導(dǎo)電層在觸摸點(diǎn)位置就有了接觸，電阻發(fā)生變化，在X 和丫兩個(gè)方向上產(chǎn)生信號(hào)，然后將這兩個(gè)信號(hào)送至觸摸屏控制器?？刂破鱾蓽y到這一 接觸并計(jì)算出（X和丫）的位置，在根據(jù)模擬鼠標(biāo)的方式運(yùn)作，這就是電阻觸摸屏的最 基本的原理。 這種觸摸屏是對(duì)外界完全隔離的工作環(huán)境， 不怕灰塵和水汽，它可以用任何物體來觸摸， 也可以用來寫字畫畫，比較適合工業(yè)控制領(lǐng)域及辦公室內(nèi)有限的使用。因此選用本系統(tǒng) 觸摸屏硬件是用基于 Windows XP操作系統(tǒng)的MT4200T型觸摸式面板,

29、MT4200T的顯示尺寸是4.3寸，分辨率是480X272，顯示色彩是65536真彩，觸摸板：精密電阻網(wǎng)絡(luò)， COMO:RS232、RS485 RS422。新性的操作員控制和監(jiān)視功能,可通過以下方式下載 RS232 （串口）、USB、通過以太網(wǎng)（IP） HMI0 PLCDtO ibishi 圖3.2觸摸屏與PLC的連接 3.4步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器 3.4.1步進(jìn)電機(jī)的選型 系統(tǒng)要求機(jī)械手氣爪的重量根據(jù)要求初步設(shè)定為1 kg,其尺寸為50*50*50MM抓 舉物體的額定負(fù)荷為1kg，最大負(fù)荷為3kg，在橫軸與豎軸之間的滑塊在滿足剛性要求 的條件下，其重量為1 kg。以物體的最大負(fù)荷來計(jì)算，加上機(jī)械手

30、本身也是由一定重量 的，所以在選擇步進(jìn)電機(jī)的時(shí)候必須考慮步進(jìn)電機(jī)的力矩和電機(jī)控制的精度?？紤]到步 進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行到所設(shè)定的速度時(shí)或停止時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊力，所以步進(jìn)電機(jī)在運(yùn) 轉(zhuǎn)中需要考慮電機(jī)的加減速時(shí)間。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值并結(jié)合電機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，加減速時(shí)間 可以設(shè)定為 T= 300MS為了保障系統(tǒng)的穩(wěn)定，首先設(shè)定電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為 n=300r/min. 根據(jù)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速計(jì)算得知，物體運(yùn)動(dòng)的速度是1200mm/s。根據(jù)步進(jìn)電機(jī)力矩的計(jì) 算公式：T=（4 Tn廠。其中，卜；表示慣量力矩；卜由電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm 和系統(tǒng)負(fù)載慣量Jl組成：j=Jm+jl，并且1JmJl 4； 是電機(jī)的角加速度，計(jì) 算；=

31、2n二10經(jīng)60訂=10.47; Tn是系統(tǒng)外力折算到電機(jī)上的力矩，是系統(tǒng)的機(jī)械 效率，在本系統(tǒng)中，根據(jù)查表得知=0.5-0.8，為了計(jì)算的方便，在這我取=0.7。根據(jù) 這個(gè)公式分別計(jì)算出兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)的力矩。電機(jī)力矩的計(jì)算如下： (1) 手爪電機(jī)力矩的計(jì)算 手爪部分電機(jī)力矩的計(jì)算分成兩部分進(jìn)行計(jì)算。第一部分是手爪塊繞電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)。 電機(jī)轉(zhuǎn)軸通過支撐手爪塊的矩形中心，且垂直于矩形所在平面，所以其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量表示： 2 2、 2 2 Jl = a b m 12= 5050 仆 12=20.83kg.cm2=2.083*10-5kg.m2 其中 a、b 分別表示塊的長和寬。根據(jù)計(jì)算的結(jié)果，考慮步進(jìn)電機(jī)與傳

32、動(dòng)系統(tǒng)慣量匹配條件： JmJl =14,根據(jù)查表得知minet公司生產(chǎn)的兩相混合式步進(jìn)電機(jī) MT86STH60-4204A，其電機(jī)慣量約為 3*10-5 kg.m2,電機(jī)的力矩是2.8 N.M可以滿足 設(shè)計(jì)的慣量匹配。 4=2.083*10-5+3*10-5=5.08310-5 kg.m2。在手爪系統(tǒng)中，抓舉的負(fù)荷就可以看成 是系統(tǒng)的外力，根據(jù)電機(jī)系統(tǒng)外力的力矩計(jì)算公式： Tn =9.55FV . N =9.55=1.25 N.M 因此：T=(JU+Tn)/ 口 =5.0830% 10.47+1.25/ 0.7=1.8 N.M 在計(jì)算出的力矩T上再加上一個(gè)安全系數(shù)0.51，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值本設(shè)計(jì)取的

33、安全系數(shù) 為0.8。所以電機(jī)力矩至少要滿足：T J.8 0.8=2.44N.M。上面選擇的型號(hào)為mi net 公司生產(chǎn)的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)MT86STH60-4204A。電機(jī)的力矩是2.8N.M，額定電 流是1.3A，重量1kg。完全可以滿足系統(tǒng)的要求。 (2) 橫軸電機(jī)力矩的計(jì)算 橫軸是由電機(jī)帶動(dòng)絲杠運(yùn)轉(zhuǎn)，可以看成是工作臺(tái)折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， =(0.0015X 3.14 興 2 1+1+3+0.3 W 9.8 /9.8=3*10-5kgm2 考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)慣量匹配條件：Jl =14,根據(jù)查表得知mi net公 司生產(chǎn)的兩相混合式步進(jìn)電機(jī) MT86STH78-4204A其電機(jī)慣量

34、為8*10-5 kg.m2，電機(jī)的 _5_5 力矩是4.2N.M可以滿足設(shè)計(jì)的慣量匹配。J3 108 10 J=11 10，kg.m2 Tn =9.55FV N 二 9.55匯（1+1+3 + 0.3 啓9.8.2 0.300 = 1.84N .M T=（J ； Tn）=1110 10.47 1.840.7 = 2.63N.M。式中各個(gè)參數(shù)代表 的含義是：W表示可移動(dòng)物體的重量（N），在橫軸上可移動(dòng)的物體包括絲杠、手爪、 負(fù)荷以及手爪電機(jī)；P表示絲杠的螺距（mm）。 根據(jù)手爪步進(jìn)電機(jī)的選型方法，橫軸電機(jī)力矩T =2.63/0.8=3.3 N.M選擇型號(hào)為 minet公司生產(chǎn)的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)

35、MT86STH78-4204A。電機(jī)的力矩是4.2N.M，額 定電流是1.3A，重量1.5kg可以滿足系統(tǒng)的要求。 （3）豎軸電機(jī)力矩的計(jì)算 豎軸是也由電機(jī)帶動(dòng)絲杠運(yùn)轉(zhuǎn)，可以看成是工作臺(tái)折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量的計(jì)算方法與橫軸電機(jī)的計(jì)算方法相同 Jl =2V /2mg = 2p砒 2兀g =0.0015 2 3.1421 1 1 3 0.3 2 1.59.89.8 = 4.7 10 kg.m2 考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)慣量匹配條件： Jm： Jl=14,根據(jù)查表得知minet公司 生產(chǎn)的兩相混合式步進(jìn)電機(jī) MT86STH117-4204A其電機(jī)慣量為10*10-5 kg.m2，電機(jī)的

36、 力矩是 8.2N.M 可以滿足設(shè)計(jì)的慣量匹配。 J 廠 4.7 1010 10 =14.7 10kg.m2 Tn =9.55FV / 刎=9.551+1+1+3 + 0.3疋2 + 1.5 H9.8X20.護(hù) 300=2.8N.M T =(J 漢 e+Tn ) / = (14.7x10, xlO.47 + 1.84 丫 0.7 = 4N.M 式中各個(gè)參數(shù)代表的含義是： W表示可移動(dòng)物體的重量（kg）,在豎軸上可移動(dòng)的 物體包括手爪、負(fù)荷、支撐橫軸上下移動(dòng)的滑塊以及橫軸和豎軸兩條絲杠、手爪和橫軸 的步進(jìn)電機(jī)；P表示絲杠的螺距（mm）。 豎軸電機(jī)力矩T =4亠8 =0.5N.M。選擇型號(hào)為min

37、et公司生產(chǎn)的兩相混合式步進(jìn)電 機(jī)MT86STH117-4204A。電機(jī)的力矩是8.2 N.M，額定電流1.68A，重量1.7Kg,滿足系 統(tǒng)的要求。 （4）兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的接線原理圖如下圖3.3表示 紅RED 綠GRE 圖3.3步進(jìn)電機(jī)接線原理圖 Bl 藍(lán)Blu 3.4.2步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器 采用系minet公司生產(chǎn)的GMD03系列步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，主要由電源輸入部分、 信號(hào)輸入部分、輸出部分等。如圖1-9所示。 電源輸入部分由電源模塊提供，用兩根導(dǎo)線連接，注意極性。 電源輸入部分：信號(hào)源由FPO主機(jī)提供。由于FPO主機(jī)提供。由于FPO提供的電 平為24V，而輸入部分的電平為5V，中間加了保護(hù)電

38、路。 輸出部分：與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)連接，注意相序。 343步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器電源的參數(shù) icp DIR 0OFTO 保護(hù)電路原理圖 本次設(shè)計(jì)采用的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器電源是銘偉系列 DM150的開關(guān)電源。其特點(diǎn)是輸出功 率大，體積小,重量輕，可靠性高，適應(yīng)寬范圍的輸入電壓波動(dòng)，具有完備的過電壓、過電流 保護(hù)功能。具體參數(shù)如下表1所示： 表3.1步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器電源的參數(shù) 輸入交流電壓 110220V/5 0HZ, 60HZ 輸出直流電壓 24V 最大功率 156W 工作環(huán)境 -1040攝氏度 護(hù) 1 1 電 路 0- 二 CP歩進(jìn)脈沖 DIR方冋電平 FREE脫機(jī)電平 OPTO公尹陽棍 A+ A- B+ 圖3.4步進(jìn)驅(qū)動(dòng)和

39、保護(hù)電路原理圖 3.5氣缸的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，抓取物體的重量在 13Kg之間，根據(jù)牛頓力學(xué)定理，手爪必須 克服物體向下的重力和靜摩擦力（其中靜摩擦力與物體的重力相等），以物體的最大重 量來計(jì)，手爪至少需要60牛頓的力，計(jì)算公式如下： F = mg f = 3 10 3 10 = 60 N 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，氣源大于 0.2MPa且小于0.85MPa。結(jié)合氣缸的理論計(jì)算公式， 其中F與P是已知的，并且1MPa =10kgf/cm2。所以得到如下的計(jì)算： F 二 PA 即 60=8.5 A，得出 A=7cm2 其中F :氣缸理論出力，單位是kgf ； P：工作壓力，單位是kgcm2 ； A :活

40、塞受 壓面積，單位是cm2。根據(jù)計(jì)算好的活塞受壓面積以及氣缸的工作壓力，查表得到所要 的氣缸由生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)氣缸，復(fù)動(dòng)式，型號(hào)為：SNS公司生產(chǎn)的QGB（SC）-40*100-S-CB。 其符號(hào)代碼具體表示的含義：QGB（SC）表示標(biāo)準(zhǔn)氣缸；40*100表示氣缸的內(nèi)徑*行程； S表示該氣缸是帶磁性的；CB表示后蓋固定式（雙耳型）。選擇的磁感應(yīng)開關(guān)是 SNS 公司生產(chǎn)的型號(hào)為CS1-U（ U表示與標(biāo)準(zhǔn)氣缸配套的向上型的磁感應(yīng)開關(guān)）。氣缸具體 參數(shù)表如表1所示： 表3.2氣缸具體參數(shù)表 型號(hào) QGB(SC)-40*100-S-CB 內(nèi)徑 40mm 動(dòng)作形式 復(fù)動(dòng)型 使用流體 空氣 固定形式 CB型 使

41、用壓力范圍 0.4 0.9MPa 保證耐壓力 13.5 MPa 使用溫度范圍 0 70C 使用速度范圍 50-800mm/s 緩動(dòng)形式 20mm 接管口徑 G1/8 為了準(zhǔn)確的對(duì)手爪抓緊松開的控制，我采用了電磁換向閥。換向閥是利用閥芯在閥 體孔內(nèi)做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使空氣路線接通或切斷而改變空氣流向的閥。 根據(jù)氣缸的理論出力 的大小，結(jié)合電磁閥的工作方式，我選擇了型號(hào)是：SNS公司生產(chǎn)的4V130C-06的二 位五通的電磁換向閥。符號(hào)代碼：4V代表規(guī)格代號(hào)，表示二位五通電磁閥；1代表系 列代號(hào)，表示1： 100系列；30C代表線圈及位數(shù)，表示雙頭三位置封閉型；06代表接 管口徑。具體參數(shù)表如表2所示：

42、 表3.3電磁換向閥具體參數(shù)表 型號(hào) 4V130C-06 工作介質(zhì) 空氣（經(jīng)40毫米濾網(wǎng)過濾） 動(dòng)作方式 內(nèi)部先導(dǎo)式 位置數(shù) 二位五誦 有效截面積 9平方毫米（CV-0.50） 接管口徑 進(jìn)氣=出氣=排氣=1/8 潤滑 不需要 使用壓力 1.5 8Kgf/cm(21 114Psi) 最大耐壓力 10.5 Kgf/cm (150 Psi) 工作溫度 5 60 r 電壓范圍 10% 耗電量 AC: 1.3VA DC : 1.5W 絕緣性 F級(jí) 保護(hù)等級(jí) IP65 (DIN40050) 接電形式 直接出線式或端子式 最高動(dòng)作頻率 每秒5次 最短勵(lì)磁時(shí)間 0.05 秒 空氣壓縮機(jī) 減壓閥 圖3.5 氣

43、動(dòng)工作原理圖 3.6元件清單 表3.4元件清單 元件名 型號(hào) 數(shù)量 PLC 三菱 FX2N-48MT 1臺(tái) 觸摸屏 Eview MT4200T 1臺(tái) 步進(jìn)電機(jī) MT86STH78-4204A 1臺(tái) MT86STH117-4204A 1臺(tái) 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器 GMD03 2個(gè) 氣缸 SNS QGB(SC)-40*100-S-CB 1個(gè) 電磁換向閥 4V130C-06 5個(gè) 開關(guān)電源 銘偉系列DM150 1個(gè) 熔斷器 RL1-15 1個(gè) 機(jī)械機(jī)構(gòu) 1套 限位開關(guān) 4個(gè) 按鈕 9個(gè) 選擇開關(guān) 1個(gè) 關(guān)電開關(guān) 1個(gè) 配電箱 1個(gè) 導(dǎo)線 若干 3.7本章小結(jié) 本章中，重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)的硬件選擇。根據(jù)提出的設(shè)計(jì)方案

44、，PLC的選型根據(jù)控制的要求計(jì)算 出10 口數(shù)量，考慮到需要脈沖控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，故應(yīng)采用晶體管形式輸出的PLC，型號(hào)是三 菱FX2N系列的FX2N-48M。步進(jìn)電機(jī)作為整個(gè)機(jī)械機(jī)構(gòu)的執(zhí)行元件，在整個(gè)系統(tǒng)中占有非常重 要的地位，在選擇時(shí)必須要滿足物體運(yùn)動(dòng)時(shí)電機(jī)的力矩。在本章中分別計(jì)算出了四個(gè)不同型號(hào)的步 進(jìn)電機(jī)。機(jī)械手手爪的抓緊或松開都是靠電磁換向閥來控制氣缸的動(dòng)作。氣缸的選擇主要是根據(jù)抓 握負(fù)荷的大小來確定氣缸的推力 第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 4.1 PLC與觸摸屏的設(shè)計(jì) 日本的三菱FX2N-48MT系列PLC具有豐富的編程指令,軟件設(shè)計(jì)環(huán)境良好，可采用 梯形圖、功能指令 和指令表等基本的編程語

45、言在安裝好了編程軟件STEP 7 MicroWIN 的個(gè)人計(jì)算機(jī)上，使用PC/ PPI電纜把CPU226模塊連接到計(jì)算機(jī)的串口上，把波特率設(shè) 置為19. 2k ,并在軟件中設(shè)置好通訊參數(shù)，使計(jì)算機(jī)與PLC建立在線聯(lián)機(jī)，便可根據(jù)設(shè)計(jì) 要求進(jìn)行梯形圖（LAD）程序的編寫.程序中使用了位邏輯指令、定時(shí)器指令、計(jì)數(shù)器指 令、程序控制指令，程序包括一個(gè)主程序、四個(gè)子程序（分別實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)、自動(dòng)回原 點(diǎn)等）。 4.2觸摸屏設(shè)計(jì) 觸摸屏的基本原理是用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏 ，所觸摸的 位置由觸摸屏控制器檢測，并通過接口（如RS - 232串行口）送到CPU。從而確定輸入的 信息。觸摸屏

46、系統(tǒng)一般包括兩個(gè)部分：觸摸屏控制器（卡）和觸摸檢測裝置。MT4200T使 用基于Windows的軟件GT Designer Vision,進(jìn)行既簡單又高效的組態(tài)，其特點(diǎn)有： 1可在不同顯示分辨率下縮放組態(tài) 2使用矢量圖可快速而容易地創(chuàng)建和修改圖形 3使用預(yù)繪圖象對(duì)象擴(kuò)展圖形庫 4標(biāo)準(zhǔn)Windows字體，動(dòng)畫，精確定位. 如同安裝其它計(jì)算機(jī)軟件一樣，按提示操作把Pro Tool Pro CS和Pro Tool Pro RT安裝到 組態(tài)計(jì)算機(jī)上通過通訊電纜把組態(tài)計(jì)算機(jī)和觸摸屏連接起來 4.2.1觸摸屏界面設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)的控制與操作要求，設(shè)計(jì)了人機(jī)交互界面，該界面直觀、方便，有關(guān)部件的工作 狀態(tài)、運(yùn)

47、行參數(shù)都可在觸摸屏上動(dòng)態(tài)顯示如圖所示 圖4.1手動(dòng)方式人機(jī)界面 圖4.2回原點(diǎn)方式人機(jī)界面 圖4.3單步方式人機(jī)界面圖 圖4.4單周方式人機(jī)界面圖 圖4.5自動(dòng)方式人機(jī)界面圖 422觸摸屏與PLC的通訊 1.觸摸屏的串口設(shè)計(jì) 2.PLC的串口設(shè)計(jì) 4.3 I/O分配表 輸入（1）地址分配 序號(hào) 名稱 符號(hào) 編號(hào) 1 上限位行程開關(guān) ST1 X0 2 下限位行程開關(guān) ST2 X1 3 左限位行程開關(guān) ST3 X2 4 右限位行程開關(guān) ST4 X3 5 下降點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB1 X4 6 上升點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB2 X5 7 左移點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB3 X6 8 右移點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB4 X7 9 手動(dòng)選擇開關(guān) SA

48、1-1 X10 10 回原點(diǎn)選擇開關(guān) SA1-2 X11 11 單步選擇開關(guān) SA1-3 X12 12 單周期選擇開關(guān) SA1-4 X13 13 自動(dòng)循環(huán)操作方式 SA1-5 X14 14 回原點(diǎn)啟動(dòng)按鈕 SB5 X15 15 全自動(dòng)啟動(dòng)按鈕 SB6 X16 16 全自動(dòng)停止按鈕 SB7 X17 17 工件檢測光電開關(guān) ST5 X20 18 夾緊工件點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB8 X21 19 放松工件點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB9 X22 輸出（0）地址分配 序號(hào) 名稱 符號(hào) 編號(hào) 1 上升電磁閥 YV1 Y0 2 下降電磁閥 YV2 Y1 3 右移電磁閥 YV3 Y2 4 左移電磁閥 YV4 Y3 5 夾緊電磁閥 Y

49、V5 Y4 6 原點(diǎn)指示燈 HL Y5 4.4控制流程圖 * 原點(diǎn) 下降 夾緊工件 上升 右移 下降 松開工件 上升 左移 下限位行程開關(guān) 工件檢測光電開關(guān) 上限位行程開關(guān) 右限位行程開關(guān) 下限位行程開關(guān) 工件檢測光電開關(guān) 上限位行程開關(guān) 左限位行程開關(guān) 圖4.6機(jī)械手工作的流程圖 4.5梯形圖設(shè)計(jì) XDOD xao2 YOU 4 T Ii I MS044 YS05 MB W $2$ 50 51 52 圖4.7機(jī)械手PLC控制初始化程序梯形圖 20 M30B X005 T卜 X02I -I I- am T卜 001 mo XBOD沏仇 HI YOU? S1 m XOI6 T卜 1 54 M0M

50、 YU03 圖4.8機(jī)械手PLC手動(dòng)操作梯形圖 S1Q IS1LF S11 一1丸卜 SI2 一m MO(JO T卜 SET004 曲T*004 f Y0 叩 1 Y001j 0(J8J C VWJ -SE1 S10 -psi QC4 -PST ri vnnn -pET S11 -psi rm t UU-D ET SI 2 -pET H043 -PSI SI 2 0 -28 - 圖4.9機(jī)械手PLC回原點(diǎn)控制梯形圖 -35 - mi XQOC $5 TO k SET SET S24I THU xflQg 103 114 SIL Will J I就卜 IK -SCT 物 卜 圖4.10機(jī)械手PL

51、C自動(dòng)循環(huán)控制梯形圖 4.6機(jī)械手PLC程序設(shè)計(jì)說明 機(jī)械手用PLC控制，接通PLC電源，特殊輔助繼電器M8000閉合。如果機(jī)械手不在 原點(diǎn)，X0和X2不能同時(shí)閉合，特殊輔助繼電器 M8044和丫5不動(dòng)作，原點(diǎn)指示燈HL亮， 表示機(jī)械手處于原點(diǎn)位置。 （1）將選擇開關(guān)SA1扳至手動(dòng)方式，S0為ON,由程序梯形圖2可知，按下下降點(diǎn)動(dòng) 按鈕SB1, X4閉合，丫1接通，機(jī)械手下降；同理，分別按下按鈕 SB2、SB3、 SB4、SB8、SB9,機(jī)械手分別執(zhí)行上升、左移、右移、工件夾緊、工件放松 等動(dòng)作。 (2) 將選擇開關(guān)SA1扳至回原點(diǎn)方式，S1為ON。從程序梯形圖3可知，當(dāng)按下回原 點(diǎn)啟動(dòng)按鈕S

52、B5時(shí)，X15閉合，轉(zhuǎn)移到狀態(tài)S10,機(jī)械手上升；上升到位后壓 合上限位行程開關(guān)ST1, X0閉合，轉(zhuǎn)移到狀態(tài)S11機(jī)械手左移，左移到位后壓 合左限位行程開關(guān)ST3,X2閉合，轉(zhuǎn)移到狀態(tài)S12,完成特殊輔助繼電器M8043 的置位和機(jī)械手回原點(diǎn)的動(dòng)作。 (3) 選擇開關(guān)SA1扳至單步運(yùn)行方式，初始狀態(tài)1ST指令使M8040接通，禁止所有 狀態(tài)轉(zhuǎn)移。但當(dāng)按下全自動(dòng)啟動(dòng)按鈕SB6時(shí)，X16閉合，特殊輔助繼電器M8042 閉合，使得M8040為OFF，使?fàn)顟B(tài)按順序轉(zhuǎn)移一步。每按一次 SB6,按程序梯 形圖4所示的狀態(tài)向前完成一步動(dòng)作。 (4) 選擇開關(guān)扳至單周期運(yùn)行方式，初始狀態(tài)1ST指令使轉(zhuǎn)移開始輔助繼電器 M8041僅在按