PLC的立體倉(cāng)庫(kù)機(jī)械手

1、摘 要隨著自動(dòng)化水平的提高，自動(dòng)控制技術(shù)已廣泛的運(yùn)用于立體倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域中，滿足了人們對(duì)速度、精度、高度、重復(fù)存取和搬運(yùn)等方面的要求，使倉(cāng)庫(kù)整體效益和運(yùn)行的應(yīng)變能力有很大的提高。機(jī)械手在立體倉(cāng)庫(kù)貨物存取和搬運(yùn)過程中起關(guān)鍵作用，同時(shí)可編程控制器（PLC）以其功能強(qiáng)、可靠性高、使用靈活方便和易于編程等一系列的優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)控制中運(yùn)用廣泛。本文主要研究基于PLC的立體倉(cāng)庫(kù)機(jī)械手的控制系統(tǒng)，主要是對(duì)機(jī)械手本身和其控制系統(tǒng)軟、硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)，控制機(jī)械手在水平、垂直、左右方向的運(yùn)行，完成出入貨輥道輸送帶與堆垛機(jī)庫(kù)臺(tái)之間貨物傳遞。關(guān)鍵詞：立體倉(cāng)庫(kù) 機(jī)械手 PLC 控制系統(tǒng)AbstractWith the develop

2、ment of automation level, automatic control technology has been used in the field of stereoscopic warehouse. It meets peoples demands for speed, accuracy, height, repeated access and handling, etc. Additionally, it improves the emergency ability of warehouses whole benefit and operation. Manipulator

3、 plays an important role in the process of accessing and handling of stereoscopic warehouse. At the same time, PLC has advantages of strong function, high reliability, flexible use and easy to program, etc. It has been extensive used in industry control. This thesis is based on the stereoscopic ware

4、house manipulator control system. The main contents of it includes：the design of manipulator itself, hardware and software design of its control system, the operation design of manipulator in the horizontal, vertical, left and right direction, accomplishing the goods delivery between roller conveyor

5、 and stacker.Keywords: stereoscopic warehouse manipulator PLC control system目 錄引 言 1第1章 緒論 21.1本課題研究背景 21.2本課題的提出和意義 31.3本課題發(fā)展現(xiàn)狀和未來趨勢(shì) 31.4本課題研究的主要工作 4第2章 立體倉(cāng)庫(kù)機(jī)械手系統(tǒng)模型設(shè)計(jì) 62.1自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)與機(jī)械手概況 62.1.1自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)概況 62.1.2機(jī)械手概況 62.2立體倉(cāng)庫(kù)機(jī)械手模型設(shè)計(jì) 72.2.1立體倉(cāng)庫(kù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 72.2.2立體倉(cāng)庫(kù)機(jī)械手模型設(shè)計(jì) 82.2.3本系統(tǒng)研究的目標(biāo)要求 9第3章 機(jī)械手整體設(shè)計(jì)方案 103

6、.1機(jī)械手的基本原理 103.1.1機(jī)械手的基本構(gòu)成 103.1.2機(jī)械手的分類 123.2機(jī)械手系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) 133.2.1系統(tǒng)對(duì)機(jī)械手的基本要求 133.2.1系統(tǒng)各部分的選擇和設(shè)計(jì).14第4章 機(jī)械手控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 164.1機(jī)械手控制系統(tǒng)描述 164.2控制系統(tǒng)的動(dòng)作過程和控制方式 174.2.1控制系統(tǒng)的動(dòng)作過程 174.2.2控制系統(tǒng)的工作時(shí)序圖 194.2.3控制系統(tǒng)的控制方式 194.3控制系統(tǒng)操作面板的設(shè)計(jì) 204.4系統(tǒng)控制器PLC的選型 214.5控制系統(tǒng)輸入、輸出設(shè)計(jì) 21第5章 機(jī)械手控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 255.1西門子軟件介紹 255.2控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 255.2

7、.1整體程序結(jié)構(gòu) 255.2.2原點(diǎn)復(fù)位操作程序 265.2.3單操作程序 275.2.4自動(dòng)操作程序 275.3控制系統(tǒng)調(diào)試部分 29第6章 總結(jié) 31參考文獻(xiàn) 32致謝 33附錄一：主程序 34附錄二：原點(diǎn)復(fù)位程序 36附錄三：手動(dòng)操作程序 39附錄四：自動(dòng)操作程序 40引 言在現(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。各種自動(dòng)化設(shè)備、控制系統(tǒng)正逐步替代或減輕人的工作，隨著工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)一步發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)已用于各行各業(yè)，已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)中的重要支柱，甚至可以作為衡量一個(gè)國(guó)家發(fā)展水平的一項(xiàng)重要指標(biāo)。物流行業(yè)更是如此，在物流設(shè)備領(lǐng)域中不斷涌現(xiàn)出新的自動(dòng)化設(shè)備，如工業(yè)機(jī)械手、堆垛機(jī)

8、（機(jī)械手的變異）、四向托盤、高架叉車、自動(dòng)分揀機(jī)、自動(dòng)引導(dǎo)搬運(yùn)車、集裝箱等，極大的減輕了人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了物流運(yùn)作效率和服務(wù)質(zhì)量，降低了物流成本，在物流作業(yè)中起著重要作用，極大的促進(jìn)了物流的快速發(fā)展。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)正是融合了眾多先進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)和設(shè)備的典型代表，其中以工業(yè)機(jī)械手、堆垛機(jī)和倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)技術(shù)尤為突出。倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)是指在不直接進(jìn)行人工處理的情況下自動(dòng)地存儲(chǔ)或取出物料的系統(tǒng)，它功能強(qiáng)大、土地利用率高、存取效率高、準(zhǔn)確率高，廣泛地運(yùn)用于機(jī)械制造等其他行業(yè)的物流系統(tǒng)中。完成這一存取過程的機(jī)械手和堆垛機(jī)是該系統(tǒng)的最關(guān)鍵部份，機(jī)械手主要完成出入貨輥道輸送帶與堆垛機(jī)庫(kù)臺(tái)之間貨物傳遞，又堆垛機(jī)完

9、成存取工作。本課題就是以可編程控制器（PLC）為切入點(diǎn)，著重討論如何設(shè)計(jì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中的機(jī)械手控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)采用德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的S7-200系列PLC，利用所學(xué)可編程技術(shù)，結(jié)合相應(yīng)的硬件設(shè)計(jì)裝置，完成對(duì)機(jī)械手各種動(dòng)作的控制，并能根據(jù)需要隨時(shí)更改機(jī)械手動(dòng)作方式。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中各種方案的敲定與實(shí)施均是在指導(dǎo)老師的幫助下，通過實(shí)驗(yàn)完成并確定的。設(shè)計(jì)機(jī)械手要求可在空間抓放物體，且動(dòng)作靈活多樣，適用于可變換貨物的中小批量自動(dòng)化搬運(yùn)。再加上研究的機(jī)械手采用的是德國(guó)西門子S7-200系列PLC控制，是一種按預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行工件搬運(yùn)的自動(dòng)化裝置，所以所設(shè)計(jì)機(jī)械手可用于立體倉(cāng)庫(kù)完成搬運(yùn)作業(yè)，也可部分

10、代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行單調(diào)持久的作業(yè)，并能夠?qū)崿F(xiàn)通過更改相關(guān)控制程序來滿足對(duì)機(jī)械手各種動(dòng)作變化的控制。第1章 緒論1.1本課題研究背景隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，物流產(chǎn)業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中一個(gè)新興的服務(wù)部門，正在全球范圍內(nèi)迅速發(fā)展。在國(guó)際上，物流產(chǎn)業(yè)被認(rèn)為是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)脈和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其已經(jīng)發(fā)展成為衡量一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化程度和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志之一。從我國(guó)目前經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r來看，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的深入，單純依賴商流賺取利潤(rùn)的機(jī)會(huì)愈來愈少。因此，各企業(yè)逐漸將目光轉(zhuǎn)向素有“第三利潤(rùn)源”之稱的物流行業(yè)，紛紛投資興建不同類型的流通中心、物流中心或者配送中心，想以此形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。而自

11、動(dòng)化技術(shù)在企業(yè)物流系統(tǒng)中的作用是顯而易見的，其發(fā)展過程中融入了更多的自動(dòng)化技術(shù)。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)就是最典型的代表，在發(fā)達(dá)國(guó)家作為計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS的重要生產(chǎn)技術(shù)基礎(chǔ)之一的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)技術(shù)早在20世紀(jì)80年代末期就已發(fā)展得比較成熟。但是，由于自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)投資較高，受經(jīng)濟(jì)條件的制約，在我國(guó)起步較晚，當(dāng)然這些年來也取得了許多成果。尤其是隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的日益完善和高速發(fā)展，自動(dòng)化信息技術(shù)受到了全球的普遍重視和關(guān)注，電子商務(wù)思想日益為企業(yè)所接受。伴隨電子商務(wù)時(shí)代的到來，給全球物流帶來了新的發(fā)展趨勢(shì)。世界各國(guó)都在大力發(fā)展電子商務(wù)，并在不斷地把傳統(tǒng)物流和電子商務(wù)進(jìn)行整合，以便提高物流水平。

12、我國(guó)也不例外，新的形勢(shì)逼迫我國(guó)物流企業(yè)必須盡快適應(yīng)電子商務(wù)的要求，同時(shí)也要求我們必須大力發(fā)展與物流管理及自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)控制相關(guān)的技術(shù)。近幾年我國(guó)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，為我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展提供了重要的技術(shù)支持。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)不僅具有節(jié)省用地、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高物流效率、降低儲(chǔ)運(yùn)損耗、減少流動(dòng)資金積壓等優(yōu)勢(shì)；而且在溝通物流信息、銜接產(chǎn)需、保證生產(chǎn)均衡、合理利用資源、進(jìn)行科學(xué)儲(chǔ)備與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策等方面發(fā)揮著獨(dú)特的作用。同時(shí)，工業(yè)機(jī)械手（以下簡(jiǎn)稱機(jī)械手）技術(shù)也在近年的自動(dòng)控制領(lǐng)域中迅速發(fā)展，隨著立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展，機(jī)械手在立體倉(cāng)庫(kù)的作用也愈來愈重要。其中以隨立體倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn)而發(fā)展起來的專用機(jī)械手

13、（現(xiàn)稱堆垛機(jī)）尤為突出，將機(jī)械手技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)合理的用于現(xiàn)代自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中，可以使人們真正享受到現(xiàn)代自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于企業(yè)物流管理的益處。1.2本課題的提出和意義國(guó)內(nèi)外其它行業(yè)采用自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的情況己經(jīng)充分證明，使用自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)能夠產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)、機(jī)械手技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等飛速發(fā)展的背景下，怎樣使自動(dòng)控制技術(shù)和機(jī)械手技術(shù)在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中發(fā)揮更大的作用，是現(xiàn)在各國(guó)自動(dòng)化行業(yè)和物流行業(yè)需要著重研究的問題，而機(jī)械手技術(shù)就是需要研究的非常重要的自動(dòng)化技術(shù)之一。但目前使用的機(jī)械手的電氣控制系統(tǒng)一般采用繼電器和開關(guān)元件組成的控制系統(tǒng)，不能實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的邏輯控制和

14、較多功能控制方式的選擇，因而現(xiàn)場(chǎng)使用功能和控制方式單一，不能進(jìn)行在線管理。因此，本課題選擇研究并設(shè)計(jì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中機(jī)械手部分的控制，將利用PLC的相關(guān)知識(shí)對(duì)這部分系統(tǒng)做分析和設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)多種控制方式。機(jī)械手不只是在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中起關(guān)鍵作用，在其他各行各業(yè)中也有重要的運(yùn)用，所以對(duì)機(jī)械手的研究有著重要的意義和作用。機(jī)械手作為近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，已成為現(xiàn)代制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要的組成部分。機(jī)械手在各行業(yè)中具有的積極作用正逐漸被人們所認(rèn)識(shí)：其一，它能部分地代替人工操作；其二，它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其三，它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行

15、焊接和裝配；其四，它的結(jié)構(gòu)和控制更加靈活，能夠快速的通過更改它的結(jié)構(gòu)和控制程序，來滿足實(shí)際中的各種變化要求。因此，它能大大地改善工人的勞動(dòng)條件，降低生產(chǎn)的成本，顯著地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。1.3本課題發(fā)展現(xiàn)狀和未來趨勢(shì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)（Antomated Storage and Retrieval System，AS/RS）是指在不直接進(jìn)行人工處理的情況下能自動(dòng)存儲(chǔ)和取出物料的系統(tǒng)，它的主體是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)。我國(guó)在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的研究和應(yīng)用方面起步較早，1963年有了第一臺(tái)1.25t橋式堆垛機(jī)，1974年建成了我國(guó)第一座立體倉(cāng)庫(kù)，1977年有了第一臺(tái)采用計(jì)算機(jī)

16、進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)處理的整體式結(jié)構(gòu)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)。從此以后，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在我國(guó)得到迅速發(fā)展，我國(guó)目前己經(jīng)建成數(shù)百座各種類型的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)，多數(shù)是中小型自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)。但是我國(guó)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)技術(shù)和發(fā)達(dá)國(guó)家還有很大的差距。而我國(guó)機(jī)械手的研究與開發(fā)始于20世紀(jì)70年代，1972年我國(guó)有了第一臺(tái)機(jī)械手，隨之全國(guó)各省都開始研制和應(yīng)用機(jī)械手，我國(guó)的工業(yè)機(jī)械手(或第一代機(jī)械手發(fā)展主要是逐步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)地發(fā)展通用機(jī)械手，研制出示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合式機(jī)械手等。特別是近幾年，機(jī)械手技術(shù)在我國(guó)取得了飛速的發(fā)展，引起了各大企業(yè)的足夠重視，將機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，如伸縮、擺動(dòng)、升降、

17、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不同的典型機(jī)構(gòu)，組裝成各種用途的機(jī)械手，即便于設(shè)計(jì)制造，又便于更換工件，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。其實(shí)，機(jī)械手在各先進(jìn)工業(yè)國(guó)家早就得到了足夠的重視，并投入了大量的人力物力加以研究和應(yīng)用，尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射性和污染的場(chǎng)合，應(yīng)用得更為廣泛。就長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，機(jī)械手技術(shù)將更多的用于其他各行業(yè)，而以機(jī)械手為主的一系列自動(dòng)化設(shè)備，以及更先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)將在各行各業(yè)中起更加重要的作用。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，各種控制系統(tǒng)將陸續(xù)產(chǎn)生，對(duì)機(jī)械手和自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的要求也會(huì)越來越高，當(dāng)然生產(chǎn)效率和也會(huì)隨之進(jìn)一步提高。個(gè)人認(rèn)為，人工智能技術(shù)的發(fā)展

18、必將推動(dòng)機(jī)械手技術(shù)和自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)技術(shù)向更高階段及智能自動(dòng)化方向發(fā)展。機(jī)械手也會(huì)變異成很多種不同的自動(dòng)化設(shè)備，但是有一點(diǎn)是一樣的，那就是都會(huì)在相應(yīng)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中起到前所未有的作用。1.4本課題研究的主要工作隨著機(jī)械手技術(shù)的迅猛發(fā)展、其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷深化，這也就要求機(jī)械手控制系統(tǒng)要有更強(qiáng)的可靠性、更高的靈活性和更好的操作方便性，同時(shí)要求降低工業(yè)生產(chǎn)成本，所以開發(fā)經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)的機(jī)械手系統(tǒng)就更具有現(xiàn)實(shí)意義。本文利用所學(xué)知識(shí)，結(jié)合當(dāng)代機(jī)械手的發(fā)展，本論文主要研究和討論以下幾個(gè)方面的問題：1、本設(shè)計(jì)課題研究的主要內(nèi)容：（1）對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)機(jī)械手整體方案進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)在對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)作簡(jiǎn)單介紹的基礎(chǔ)上，分析

19、立體倉(cāng)庫(kù)機(jī)械手整體的方案，并根據(jù)自己的想法設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單的模型，采用系統(tǒng)的觀點(diǎn)，立足全局，對(duì)機(jī)械手各功能模塊進(jìn)行合理劃分，優(yōu)化系統(tǒng)配置，綜合分析各部分特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)功能互補(bǔ)。然后提出設(shè)計(jì)思路，包括傳動(dòng)方式、控制方式、自由度等，在綜合分析的基礎(chǔ)上，整體規(guī)劃?rùn)C(jī)械手的整體結(jié)構(gòu)形式、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制功能，并對(duì)其他控制功能模塊進(jìn)行系統(tǒng)的分析，從而選定最優(yōu)方案。（2）對(duì)機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本部分是本論文研究和設(shè)計(jì)重點(diǎn)內(nèi)容，分為軟件和硬件兩部分。硬件部分研究系統(tǒng)的構(gòu)成、硬件之間的連接以及對(duì)控制系統(tǒng)的分析。軟件部分采用可編程序控制器（PLC）對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制，本課題將要選取合適的PLC型號(hào)，并介紹PLC編程軟件基本特點(diǎn)

20、；根據(jù)機(jī)械手的不同工作方式的流程圖編制出不同的PLC程序，并畫出程序流程圖和梯形圖；并能根據(jù)需要隨時(shí)改動(dòng)程序，來控制機(jī)械手不同的動(dòng)作順序。2、本設(shè)計(jì)課題擬完成的任務(wù)（1）所設(shè)計(jì)的機(jī)械手，要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，并具有一定代表性。（2）機(jī)械手為通用機(jī)械手，根據(jù)需要選取和設(shè)計(jì)機(jī)械手，包括其手臂的坐標(biāo)型式和自由度、手指的結(jié)構(gòu)，以及驅(qū)動(dòng)方式、控制方式等，要求使用面更廣，不能只限于立體倉(cāng)庫(kù)。（3）設(shè)計(jì)機(jī)械手控制系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)，完成對(duì)控制器程序設(shè)計(jì)并作相關(guān)說明。第2章 立體倉(cāng)庫(kù)機(jī)械手系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)2.1自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)與機(jī)械手概況2.1.1自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)概況自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)又稱自動(dòng)存取系統(tǒng)(AS

21、/RS，是一種采用高層貨架儲(chǔ)存貨物，用起重、裝卸、運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備進(jìn)行貨物出庫(kù)和入庫(kù)作業(yè)的倉(cāng)庫(kù)。這類倉(cāng)庫(kù)主要通過高層貨架充分利用空間進(jìn)行存取貨物，所以稱為“立體倉(cāng)庫(kù)”，也有的稱為“高架倉(cāng)庫(kù)”；又因?yàn)榇祟悅}(cāng)庫(kù)是有計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理和控制，不必人工搬運(yùn)即可實(shí)現(xiàn)存取工作，故稱為“自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)”。目前，立體倉(cāng)庫(kù)主要有以下幾種形式：升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環(huán)式、剮形水平循環(huán)式等等。立體倉(cāng)庫(kù)一般由高層貨架、倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械設(shè)備、建筑物及控制和管理設(shè)施等部分組成。其中搬運(yùn)設(shè)備（這里指機(jī)械手）是自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中的重要設(shè)備，它們一般由電力或者氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，通過手動(dòng)或自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)把貨物從一處搬運(yùn)到另一處。本課題設(shè)計(jì)

22、機(jī)械手就是實(shí)現(xiàn)入貨輥道輸送帶與堆垛機(jī)庫(kù)臺(tái)之間貨物傳遞。同時(shí)，輸送系統(tǒng)（包括搬運(yùn)設(shè)備機(jī)械手）必須具有高度的可靠性。在立體倉(cāng)庫(kù)內(nèi)，一般只有一套輸送系統(tǒng)，一旦發(fā)生故障，就會(huì)使整個(gè)倉(cāng)庫(kù)工作受到影響。所以，要求輸送系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)上的設(shè)備可靠、耐用、維修方便，對(duì)輸送系統(tǒng)設(shè)置手動(dòng)控制做后備。所以本機(jī)械手設(shè)計(jì)在程序上均設(shè)計(jì)了手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式。2.1.2機(jī)械手概況機(jī)械手除了能用于自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)外，還廣泛用于其他工業(yè)生產(chǎn)中。機(jī)械 手由操作機(jī)(機(jī)械本體、控制器、驅(qū)動(dòng)裝置和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成，是模仿著人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。現(xiàn)在把在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為

23、“工業(yè)機(jī)械手”。過去，機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式比較簡(jiǎn)單，專用性較強(qiáng)，僅為某臺(tái)機(jī)床的上下料裝置，是附屬于該機(jī)床的專用機(jī)械手。隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，逐步有了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡(jiǎn)稱通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的運(yùn)用?，F(xiàn)如今，機(jī)械手已廣泛用于各工業(yè)生產(chǎn)中，它可以提高生產(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)；尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它能代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。因此，機(jī)械手在機(jī)械加

24、工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、物流業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的運(yùn)用。2.2立體倉(cāng)庫(kù)機(jī)械手模型設(shè)計(jì)2.2.1立體倉(cāng)庫(kù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)按照立體倉(cāng)庫(kù)的定義，根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的立體倉(cāng)庫(kù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該立體倉(cāng)庫(kù)試驗(yàn)裝置包括機(jī)械手、全自動(dòng)堆垛機(jī)兩個(gè)主要組成部分，如圖2-1所示，其中（a）代表機(jī)械手部分，（b）代表堆垛機(jī)部分。（a） （b）圖2-1 立體倉(cāng)庫(kù)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖根據(jù)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的原理，設(shè)計(jì)整個(gè)倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)行過程如下：入庫(kù)時(shí)，由運(yùn)輸系統(tǒng)通過輥道運(yùn)輸帶等運(yùn)輸設(shè)備將貨物運(yùn)至入貨輥道口，再由機(jī)械手通過一定動(dòng)作運(yùn)行，將貨物送至各個(gè)堆垛機(jī)庫(kù)臺(tái)，然后由堆垛機(jī)完成貨物的儲(chǔ)存

25、，放至合適的倉(cāng)庫(kù)中。相反，出庫(kù)時(shí)，先由堆垛機(jī)從指定的倉(cāng)庫(kù)中取出貨物，并送至合適的堆垛機(jī)庫(kù)臺(tái)，再由機(jī)械手通過動(dòng)作，將貨物送至指定的出貨輥道口，然后在由運(yùn)輸系統(tǒng)通過輥道運(yùn)輸帶等運(yùn)輸設(shè)備將貨物送倉(cāng)庫(kù)。由于設(shè)計(jì)的方向和側(cè)重點(diǎn)不同，本設(shè)計(jì)只針對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)中的機(jī)械手部分作簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)和分析。2.2.2立體倉(cāng)庫(kù)機(jī)械手模型設(shè)計(jì)鑒于機(jī)械手在立體倉(cāng)庫(kù)中的具體運(yùn)用，對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)械手模型描述如下：在總倉(cāng)庫(kù)的前后門部分位置分別設(shè)立入貨輥道口和出貨輥道口，兩個(gè)工作臺(tái)之間用直線的軌道相連，機(jī)械手設(shè)至在其軌道上，并能前后來回運(yùn)行。立體倉(cāng)庫(kù)部分位于軌道的左右兩端，在各倉(cāng)庫(kù)的前面一定距離設(shè)置堆垛機(jī)庫(kù)臺(tái)，分別為1號(hào)庫(kù)臺(tái)、2號(hào)庫(kù)臺(tái)、3

26、號(hào)庫(kù)臺(tái)。奇數(shù)號(hào)庫(kù)臺(tái)位于軌道左邊，偶數(shù)號(hào)庫(kù)臺(tái)位于軌道右兩邊，并左右對(duì)稱。機(jī)械手主要負(fù)責(zé)貨物在出入庫(kù)時(shí)，通過自身的動(dòng)作作業(yè)，完成入、出貨輥道口與各堆垛機(jī)庫(kù)臺(tái)之間的貨物傳遞。由于設(shè)計(jì)系統(tǒng)是實(shí)驗(yàn)用，不可能像現(xiàn)實(shí)中的立體倉(cāng)庫(kù)那么大，考慮到實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)具體研究的控制系統(tǒng)中，只設(shè)置兩個(gè)堆垛機(jī)庫(kù)臺(tái)，分別位于軌道左右兩邊，這樣在實(shí)際的操作中也就不用機(jī)械手沿軌道移動(dòng)了，只需機(jī)械手完成上升、下降、伸長(zhǎng)、縮短、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等動(dòng)作就可以達(dá)到目的。立體倉(cāng)庫(kù)機(jī)械手系統(tǒng)模型圖如圖2-2所示：圖2-2 立體倉(cāng)庫(kù)機(jī)械手系統(tǒng)模型圖結(jié)合立體倉(cāng)庫(kù)機(jī)械手模型圖，設(shè)計(jì)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)過程如下：機(jī)械手具有四個(gè)位置，分別是入貨輥道口、出貨輥道口、

27、1號(hào)庫(kù)臺(tái)和2號(hào)庫(kù)臺(tái)，設(shè)其中的入貨輥道口為原點(diǎn)位置。貨物入庫(kù)時(shí)，由機(jī)械手在原點(diǎn)位置抓取物件，按照控制系統(tǒng)的命令，通過升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，送至對(duì)應(yīng)的1號(hào)（2號(hào)）庫(kù)臺(tái)。貨物出庫(kù)時(shí)，機(jī)械手根據(jù)控制系統(tǒng)命令，先由原點(diǎn)位置到相應(yīng)的1號(hào)（2號(hào)）庫(kù)臺(tái)抓取物件，通過動(dòng)作，送至出貨輥道口。機(jī)械手具體的動(dòng)作流程，將在第4章的機(jī)械手控制系統(tǒng)的動(dòng)作過程中作詳細(xì)介紹。2.2.3本系統(tǒng)研究的目標(biāo)要求根據(jù)設(shè)計(jì)模型中機(jī)械手的作用，列出設(shè)計(jì)本系統(tǒng)需要達(dá)到的目標(biāo)要求，以此來要求后面的對(duì)機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)要求利用可編程控制器（PLC）來設(shè)計(jì)控制程序，所以要求掌握PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟和基本方法，并使所設(shè)計(jì)的機(jī)械手控制

28、系統(tǒng)具備以下的功能要求：（1）從進(jìn)貨輥道口抓取貨物，通過移動(dòng)，放至2個(gè)不同方位庫(kù)臺(tái)的入庫(kù)動(dòng)作功能；（2）能實(shí)現(xiàn)從2個(gè)不同方位庫(kù)臺(tái)抓取貨物，通過移動(dòng)，放至出貨輥道口的出庫(kù)動(dòng)作功能；（3）能手動(dòng)操作進(jìn)、出庫(kù)動(dòng)作；（4）能自動(dòng)復(fù)位原點(diǎn)；（5）系統(tǒng)能按照三種不同的工作方式運(yùn)行入、出庫(kù)動(dòng)作：?jiǎn)尾僮鞣绞?、單周期操作方式和連續(xù)操作方式：（6）能根據(jù)實(shí)際需要隨意選擇三種工作方式中的一種。說明：由于系統(tǒng)的入庫(kù)動(dòng)作和出庫(kù)動(dòng)作正好相反，所以本設(shè)計(jì)著重分析和設(shè)計(jì)入庫(kù)動(dòng)作，對(duì)出庫(kù)動(dòng)作做簡(jiǎn)單的描述。第3章機(jī)械手整體設(shè)計(jì)方案3.1機(jī)械手的基本原理3.1.1機(jī)械手的基本構(gòu)成機(jī)械手主要由控制器、驅(qū)動(dòng)裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及位置檢測(cè)裝

29、置等所組成。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如圖3-1所示。圖3-1 機(jī)械手的組成方框圖一、執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是機(jī)械手主體部分，也就是我們通?？匆姷牟糠?，包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，根據(jù)需要還可以增設(shè)行走機(jī)構(gòu)。下面對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)各部分部件作簡(jiǎn)單的分析，比較機(jī)構(gòu)各種形式的用處，并以此根據(jù)來設(shè)計(jì)機(jī)械手具體方案。1、手部手部，即與物件接觸的部件，也是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的重要部分，由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手部。夾持式手部由手指(或手爪和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)型和平移型。回轉(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛。平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但平移

30、型手指夾持圓形零件時(shí)，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。手指結(jié)構(gòu)的選取取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位(是外廓或是內(nèi)孔和物件的重量及尺寸。而傳力機(jī)構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)。傳力機(jī)構(gòu)型式較多，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、彈簧式和重力式等。吸附式手部主要由吸盤等構(gòu)成，它是靠吸附力(如吸盤內(nèi)形成負(fù)壓或產(chǎn)生電磁力吸附物件，相應(yīng)的吸附式手部有負(fù)壓吸盤和電磁吸盤兩類。負(fù)壓吸盤通常用于吸取輕小片狀零件、光滑薄板材料等物件；而電磁吸盤通常用于吸取導(dǎo)磁性的環(huán)類、帶孔的盤類零件、以及有網(wǎng)孔狀的板料等物件。若用吸附式手部吸料，其吸盤

31、的形狀、數(shù)量、吸附力大小，根據(jù)被吸附的物件形狀、尺寸和重量而定。此外，根據(jù)特殊需要，手部還有勺式(如澆鑄機(jī)械手的澆包部分、托式(如冷齒輪機(jī)床上下料機(jī)械手的手部等型式。2、手腕手腕是連接手部和手臂的部件，并可用來調(diào)整被抓取物件的方位(即姿勢(shì)。3、手臂手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是帶動(dòng)手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指定的位置。工業(yè)機(jī)械手的手臂通常由驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)的部件(如油缸、氣缸、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等與驅(qū)動(dòng)源(如液壓、氣壓或電機(jī)等相配合，以實(shí)現(xiàn)手臂的各種運(yùn)動(dòng)。手臂既能實(shí)現(xiàn)直線和回轉(zhuǎn)運(yùn)這樣的基本運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)有直線與回轉(zhuǎn)、直線與直線的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。

32、4、立柱 立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降(或俯仰運(yùn)動(dòng)均與立柱有密切的聯(lián)系。機(jī)械手的立柱通常為固定不動(dòng)的，但因工作需要，有時(shí)也可作橫向移動(dòng)，即稱為可移式立柱。5、行走機(jī)構(gòu)當(dāng)工業(yè)機(jī)械手需要完成較遠(yuǎn)距離的操作，或擴(kuò)大使用范圍時(shí)，可在機(jī)座上安裝滾輪、軌道等行走機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)械手的整機(jī)運(yùn)動(dòng)。滾輪式行走機(jī)構(gòu)可分為有軌的和無軌的兩種；驅(qū)動(dòng)滾輪運(yùn)動(dòng)則應(yīng)另外增設(shè)機(jī)械傳動(dòng)裝置。6、機(jī)座機(jī)座是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分，機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均安裝于機(jī)座上，故起支撐和連接的作用。二、驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)裝置是驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置，通常由動(dòng)力源、控制調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置

33、組成。常用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)等四種形式。三、控制器控制器是支配著工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定要求運(yùn)動(dòng)的控制裝置。目前工業(yè)機(jī)械手的控制器一般由程序控制部分和電氣定位(或機(jī)械擋塊定位部分組成。控制器有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機(jī)械手按規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng)，并記憶人們給予機(jī)械手的指令信息(如動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度及時(shí)間，同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)可對(duì)機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動(dòng)作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。四、位置檢測(cè)裝置控制機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位置，并隨時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制器，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制器進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行

34、機(jī)構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置。3.1.2機(jī)械手的分類工業(yè)機(jī)械手的種類很多，關(guān)于分類的問題，目前在國(guó)內(nèi)尚無統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，在此暫按使用范圍、驅(qū)動(dòng)方式和控制系統(tǒng)等進(jìn)行分類。然后根據(jù)自己系統(tǒng)的需要，設(shè)計(jì)合適類型的機(jī)械手。一、按用途分1、專用機(jī)械手這是附屬于主機(jī)的、具有固定程序而無獨(dú)立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。專用機(jī)械手具有動(dòng)作少、工作對(duì)象單一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠和造價(jià)低等特點(diǎn)，適用于大批量的自動(dòng)化生產(chǎn)，如自動(dòng)機(jī)床的上、下料機(jī)械手等。2、通用機(jī)械手這是一種具有獨(dú)立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動(dòng)作靈活多樣的機(jī)械手。在規(guī)格性能范圍內(nèi)，其動(dòng)作程序是可變的，通過調(diào)整可在不同場(chǎng)合使用，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是獨(dú)立的。通用機(jī)械

35、手的工作范圍大、定位精度高、通用性強(qiáng)，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化的生產(chǎn)和搬運(yùn)。二、按驅(qū)動(dòng)方式分1、液壓傳動(dòng)機(jī)械手這是以液壓的壓力來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)是:抓重可達(dá)幾百公斤以上、傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈敏。但對(duì)密封裝置要求嚴(yán)格，否則油的泄漏對(duì)機(jī)械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。若機(jī)械手采用電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機(jī)械手的通用性擴(kuò)大，但是電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴(yán)格，成本高。2、氣壓傳動(dòng)動(dòng)機(jī)械手這是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)是：介質(zhì)來源極為方便，輸出力小，氣動(dòng)動(dòng)作迅速，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。但是，

36、由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。3、 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械手這是由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(如凸輪、連桿、齒輪和齒條等驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手。它是一種附屬于工作主機(jī)的專用機(jī)械手，其動(dòng)力是由工作機(jī)械傳遞的。它的主要特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠，動(dòng)作頻率大，但結(jié)構(gòu)較大，動(dòng)作程序不可變。4、電力傳動(dòng)機(jī)械手這是有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、直線電機(jī)或功率步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手，因?yàn)椴恍枰虚g的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，故機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。其中直線電機(jī)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度快和行程長(zhǎng)，維護(hù)和使用方便。三、

37、按控制方式分1、點(diǎn)位控制這種控制的運(yùn)動(dòng)為空間點(diǎn)到點(diǎn)之間的移動(dòng)，只能控制運(yùn)動(dòng)過程中幾個(gè)點(diǎn)的位置，不能控制其運(yùn)動(dòng)軌跡。若欲控制的點(diǎn)數(shù)多，則必然增加電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。目前使用的專用和通用工業(yè)機(jī)械手均屬于此類。2、連續(xù)軌跡控制 這種控制的運(yùn)動(dòng)軌跡為空間的任意連續(xù)曲線，其特點(diǎn)是設(shè)定點(diǎn)為無限的，整個(gè)移動(dòng)過程處于控制之下，可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)和準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)，并且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜。這類工業(yè)機(jī)械手一般采用小型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。3.2機(jī)械手系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)3.2.1系統(tǒng)對(duì)機(jī)械手的基本要求根據(jù)立體倉(cāng)庫(kù)的性能，總結(jié)出系統(tǒng)對(duì)機(jī)械手的基本要求是：能快速、準(zhǔn)確地抓取、釋放和搬運(yùn)物件，也就是說要求機(jī)械手具有高精度、快速反應(yīng)

38、、一定的承載能力、足夠的工作空間和靈活的自由度及在任意位置都能自動(dòng)定位等特性，并能實(shí)現(xiàn)柔性轉(zhuǎn)換和編程控制。本課題本著以下的原則對(duì)機(jī)械手進(jìn)行設(shè)計(jì)：根據(jù)系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件，充分分析作業(yè)對(duì)象(工件的作業(yè)技術(shù)要求，擬定最合理的作業(yè)工序和工藝，定位精度要求，抓取、釋放和搬運(yùn)物件時(shí)安全性等。3.2.2系統(tǒng)各部分的選擇與設(shè)計(jì)根據(jù)前面對(duì)機(jī)械手各部分的介紹，以及每種類型的適用范圍，按照立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)機(jī)械手的基本要求，完成對(duì)機(jī)械手各部分的選擇和設(shè)計(jì)如下，設(shè)計(jì)機(jī)械手結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)示意圖如圖3-2所示。1、機(jī)械手的選型 根據(jù)前面所講述的機(jī)械手在用途上的差別，為了使機(jī)械手的使用范圍更廣，動(dòng)作能夠隨時(shí)調(diào)整，本設(shè)計(jì)選用通用

39、性機(jī)械手。2、手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為了使機(jī)械手的通用性更強(qiáng)，更加靈活多變，把手部機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成可更換結(jié)構(gòu)。當(dāng)搬運(yùn)物件是棒狀、方形、圓形時(shí)，手部選用夾持式手部；當(dāng)搬運(yùn)物件是光滑板形（采用負(fù)壓式）、網(wǎng)狀板形（采用電磁式）時(shí)，手部選用吸附式手部。手指運(yùn)動(dòng)形式均為平移型。3、機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮到機(jī)械手的通用性，同時(shí)由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必須設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)才可滿足工作的要求。因此，手腕設(shè)計(jì)成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)氣缸。4、機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按照抓取物件的要求，本機(jī)械手的手臂有4個(gè)自由度，即手臂的上升與下降、伸長(zhǎng)與縮短、左轉(zhuǎn)與右轉(zhuǎn)，以及機(jī)械手的前后移動(dòng)。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)是通過立柱

40、來實(shí)現(xiàn)的，立柱設(shè)計(jì)為可移動(dòng)式立柱，立柱的橫向移動(dòng)即為手臂的橫移，手臂的各種運(yùn)動(dòng)由氣缸來實(shí)現(xiàn)。5、機(jī)械手的坐標(biāo)形式按機(jī)械手手臂的不同運(yùn)動(dòng)形式及其組合情況，其座標(biāo)型式可分為直角座標(biāo)式、圓柱座標(biāo)式、球座標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。由于本機(jī)械手在搬運(yùn)貨物過程中，需要手臂具有升降、收縮及回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此，采用圓柱座標(biāo)型式機(jī)械手。圖3-2 機(jī)械手結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)示意圖6、機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方式設(shè)計(jì)由于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏，阻力損失和泄漏較小，且成本低廉，結(jié)合實(shí)際情況綜合考慮，本機(jī)械手采用氣壓傳動(dòng)方式。7、機(jī)械手的控制方案設(shè)計(jì)考慮到機(jī)械手的通用性，同時(shí)使用點(diǎn)位控制，因此我們采用可編程序控制器(PLC對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制。當(dāng)機(jī)械

41、手的動(dòng)作流程需要改變時(shí)，只需改變PLC程序即可實(shí)現(xiàn)，非常方便快捷。第4章 機(jī)械手控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)機(jī)械手的工作要求和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，本課題機(jī)械手控制系統(tǒng)選用PLC作為系統(tǒng)的控制器，本章主要對(duì)機(jī)械手控制系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單描述，并確定系統(tǒng)選取PLC控制器的型號(hào)，確定系統(tǒng)輸入、輸出分配，畫出PLC外部接線圖，對(duì)控制系統(tǒng)硬件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。4.1機(jī)械手控制系統(tǒng)描述本系統(tǒng)控制的對(duì)象為所設(shè)計(jì)的圓柱座標(biāo)式氣動(dòng)機(jī)械手。它的手臂具有三個(gè)自由度，即水平方向的伸長(zhǎng)和縮短、豎直方向的上升和下降、繞豎直軸的順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)（右轉(zhuǎn)）和逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)（左轉(zhuǎn)），并由它的末端執(zhí)行裝置（機(jī)械手手指）完成抓緊、放開物品功能。以上機(jī)械手各動(dòng)作均采

42、用氣缸驅(qū)動(dòng)，而氣缸由對(duì)應(yīng)的電磁閥控制。其中, 上升、下降，左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，以及伸長(zhǎng)和縮短分別由2位5通雙線圈電磁閥控制。如當(dāng)下降電磁閥通電時(shí), 機(jī)械手下降，當(dāng)下降電磁閥斷電時(shí), 機(jī)械手下降停止。只有當(dāng)上升電磁閥通電時(shí), 機(jī)械手才上升；當(dāng)上升電磁閥斷電時(shí), 機(jī)械手上升停止。同理, 左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)分別由左轉(zhuǎn)電磁閥和右轉(zhuǎn)電磁閥控制；伸長(zhǎng)、縮短分別由伸長(zhǎng)電磁閥和右轉(zhuǎn)電磁閥控制。機(jī)械手的放松或夾緊由一個(gè)單線圈兩位置電磁閥，稱為夾緊電磁閥控制。當(dāng)該線圈通電時(shí), 機(jī)械手夾緊；當(dāng)該線圈斷電時(shí),機(jī)械手放松。這樣，可用PLC的輸出端與相應(yīng)的電磁閥線圈相連，通過編程，使電磁閥各線圈按一定序列激勵(lì)，從而使機(jī)械手按預(yù)先安排的動(dòng)

43、作序列工作，如果欲改變機(jī)械手的動(dòng)作，不需改變接線，只需將程序中動(dòng)作代碼及順序稍加修改即可。另外，除抓放外，其余六個(gè)動(dòng)作末端或指定位置均放置一限位開關(guān)(如圖4-1所示，以檢測(cè)動(dòng)作是否到位，當(dāng)動(dòng)作到達(dá)限位時(shí)才能執(zhí)行下一個(gè)動(dòng)作任務(wù)。圖4-1為機(jī)械手的限位開關(guān)示意圖，其中SQ1-SQ8分別代表下降、上升、伸長(zhǎng)、縮短、旋轉(zhuǎn)至入貨口、旋轉(zhuǎn)至1號(hào)庫(kù)臺(tái)、旋轉(zhuǎn)至2號(hào)庫(kù)臺(tái)、旋轉(zhuǎn)至出貨口限位開關(guān)。設(shè)置限位開關(guān)的目的是為了能夠使機(jī)械手精確的達(dá)到各個(gè)位置，準(zhǔn)確無誤的放取貨物；同時(shí)保證運(yùn)行時(shí)不會(huì)因?yàn)檫\(yùn)行過限而造成機(jī)械上的損壞。當(dāng)機(jī)械手動(dòng)作到位并準(zhǔn)備下降時(shí)，為了確保安全，在下降抓取前需確定工作臺(tái)上有物品才能下降，而在下降放

44、開物品前需確定工作臺(tái)無物品才允許下降。圖4-1 機(jī)械手限位開關(guān)示意圖也就是說，在每次下降時(shí)都要用檢測(cè)元件檢測(cè)工作臺(tái)上是否有物品，是否符合下降要求，若不符合，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。設(shè)計(jì)中用光電開關(guān)I1.1進(jìn)行無物品檢測(cè)，I1.1接通表示無物品，I1.1斷開表示有物品。最終機(jī)械手會(huì)在PLC程序的控制下，按照第2章的立體倉(cāng)庫(kù)機(jī)械手實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭贫ㄈ搿⒊鰩?kù)的機(jī)械手動(dòng)作順序，并按此動(dòng)作完成任務(wù)，從而完成立體倉(cāng)庫(kù)內(nèi)貨物的入、出庫(kù)工作。4.2控制系統(tǒng)的動(dòng)作過程和控制方式4.2.1控制系統(tǒng)的動(dòng)作過程在此系統(tǒng)中，機(jī)械手主要是通過手臂的移動(dòng)動(dòng)作和手指的抓取動(dòng)作來完成貨物出、入倉(cāng)庫(kù)的搬運(yùn)任務(wù)。由于出庫(kù)和入庫(kù)動(dòng)作恰好相反，但其設(shè)

45、計(jì)思路和控制方法都相同，為了避免重復(fù)，本論文主要是分析和設(shè)計(jì)對(duì)入庫(kù)過程的控制，出庫(kù)過程暫不涉及。機(jī)械手的動(dòng)作過程如圖4-2所示，設(shè)計(jì)系統(tǒng)原點(diǎn)位置為入貨輥道口位置，機(jī)械手的原始動(dòng)作狀態(tài)是：上升至上限位開關(guān)處、縮短至縮短限位開關(guān)處、旋轉(zhuǎn)至原點(diǎn)位置，且機(jī)械手手指處于松開狀態(tài)。當(dāng)有貨物入庫(kù)時(shí)，機(jī)械手從原點(diǎn)位置開始，按下啟動(dòng)按鈕，伸長(zhǎng)電磁閥通電，機(jī)械手伸長(zhǎng)。伸長(zhǎng)至碰到伸長(zhǎng)限位開關(guān)，伸長(zhǎng)電磁閥斷電，伸長(zhǎng)停止；此時(shí)用光電開關(guān)檢測(cè)入貨輥道口工作臺(tái)上有無物品，若有物品，光電開關(guān)不接通，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降（若無物品，光電開關(guān)接通，系統(tǒng)報(bào)警）。下降至碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷開，下降停止。同時(shí)接通夾緊電磁

46、閥，機(jī)械手抓取物品，抓緊后，上升電磁閥接通，機(jī)械手上升。上升到頂時(shí)，碰到上限位開關(guān)，上升電磁閥斷開，上升停止。此時(shí)需要判斷和識(shí)別將貨物送至哪一個(gè)堆垛機(jī)庫(kù)臺(tái)，根據(jù)控制開關(guān)來判斷，若需送至1號(hào)庫(kù)臺(tái)，則接通左轉(zhuǎn)電磁閥，機(jī)械手左轉(zhuǎn)。左轉(zhuǎn)至1號(hào)庫(kù)臺(tái)限位時(shí)，圖4-2 機(jī)械手動(dòng)作過程圖碰到限位開關(guān)，左轉(zhuǎn)電磁閥斷開，左轉(zhuǎn)停止。此時(shí)又需對(duì)庫(kù)臺(tái)檢測(cè)是否有貨物存在，若此時(shí)庫(kù)臺(tái)上無物品，則光電開關(guān)接通，并接通下降電磁閥，機(jī)械手下降（若庫(kù)臺(tái)上有物品，則系統(tǒng)報(bào)警）。下降到底后，碰到下限限位開關(guān)，下降電磁閥斷開，下降停止。同時(shí)夾緊電磁閥斷開，機(jī)械手松開。松開后，上升電磁閥接通，機(jī)械手上升。上升到頂后，碰到上限位開關(guān)，上升停

47、止；同時(shí)接通右轉(zhuǎn)電磁閥，機(jī)械手右轉(zhuǎn)。有右轉(zhuǎn)至原點(diǎn)位置后，碰到原點(diǎn)限位開光，右轉(zhuǎn)電磁閥斷開，右轉(zhuǎn)停止（若需送至2號(hào)庫(kù)臺(tái)，則逐步完成右轉(zhuǎn)、下降、松開、上升、左轉(zhuǎn)到達(dá)原點(diǎn)位置）。至此，機(jī)械手經(jīng)過10個(gè)動(dòng)作完成了一個(gè)工作周期。4.2.2控制系統(tǒng)的工作時(shí)序圖根據(jù)動(dòng)作流程畫出控制系統(tǒng)的工作時(shí)序圖如圖4-3所示。圖4-3機(jī)械手動(dòng)作時(shí)序圖4.2.3控制系統(tǒng)的控制方式按照立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)機(jī)械手的控制要求，設(shè)計(jì)本機(jī)械手控制系統(tǒng)的控制方式為三種，即為原點(diǎn)復(fù)位操作方式、復(fù)位手動(dòng)操作方式和自動(dòng)操作方式。其中自動(dòng)操作方式又分為單周期和連續(xù)操作方式。這樣控制系統(tǒng)共設(shè)計(jì)四種控制方式，并可以根據(jù)實(shí)際情況，由操作人員選擇合適的控制方

48、式。1、原點(diǎn)復(fù)位操作方式：當(dāng)機(jī)械手在進(jìn)行各種動(dòng)作之前必須進(jìn)行原點(diǎn)復(fù)位操作控制方式，使機(jī)械手自動(dòng)復(fù)位到原點(diǎn)位置，這就避免了在用手動(dòng)操作方式去使機(jī)械手復(fù)位。因?yàn)橄到y(tǒng)可能發(fā)生緊急情況，機(jī)械手可以在任何位置停止動(dòng)作，情況恢復(fù)后，必須進(jìn)行原點(diǎn)復(fù)位操作，所以設(shè)計(jì)原點(diǎn)復(fù)位操作控制很有必要。2、手動(dòng)操作控制方式：設(shè)計(jì)程序，用按鈕對(duì)機(jī)械手的每一步動(dòng)作單獨(dú)進(jìn)行操作控制。當(dāng)選擇左轉(zhuǎn)與右轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手右轉(zhuǎn)；按下停止按鈕，機(jī)械手左轉(zhuǎn)。當(dāng)選擇伸長(zhǎng)與縮短動(dòng)作時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手縮短；按下停止按鈕，機(jī)械手伸長(zhǎng)。當(dāng)選擇上升與下降動(dòng)作時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手下降；按下停止按鈕，機(jī)械手上升。當(dāng)選擇抓緊與放開動(dòng)作

49、時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手抓緊；按下停止按鈕，機(jī)械手放開。3、單周期操作控制方式：機(jī)械手經(jīng)復(fù)位后，從原點(diǎn)開始，按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手自動(dòng)按照設(shè)計(jì)動(dòng)作過程完成一個(gè)周期后停止在原點(diǎn)。4、連續(xù)操作控制方式： 機(jī)械手經(jīng)復(fù)位后，從原點(diǎn)開始，按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手將自動(dòng)地、連續(xù)不斷地按照設(shè)計(jì)動(dòng)作過程周期性循環(huán)。在工作中若按一下停止按鈕，則機(jī)械手將繼續(xù)按過程完成一個(gè)周期的多動(dòng)后，回到原點(diǎn)位置自動(dòng)停止。4.3控制系統(tǒng)操作面板的設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)控制要求，需要設(shè)計(jì)一定的操作按鈕和操作開關(guān)，并按一定的順序布置在控制箱面板上，如圖4-4所示為入庫(kù)系統(tǒng)操作控制面板設(shè)計(jì)布置圖。在該控制面板中設(shè)計(jì)有4個(gè)操作按鈕，分別是電源啟動(dòng)

50、、急停按鈕和動(dòng)作啟動(dòng)、停止按鈕。動(dòng)作的啟動(dòng)、停止按鈕在各種控制操作方式下都會(huì)用到，但各自使用不一樣。而電源啟動(dòng)、急停按鈕控制PLC外部負(fù)載的電源接通或斷開，與PLC控制程序無關(guān)。為了保證在當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)緊急情況下（包括PLC發(fā)生故障時(shí)），能可靠地切斷PLC的負(fù)載電源，設(shè)置了交流接觸器KM（見圖4-5）。運(yùn)行時(shí)按下“電源啟動(dòng)”按鈕，是KM線圈得電并自鎖，KM的主觸點(diǎn)接通，給外部負(fù)載提供交流電源，出現(xiàn)緊急情況時(shí)，用“急?！卑粹o來切斷負(fù)載電源，達(dá)到避免事故發(fā)生的目的。同時(shí)該控制面板中還設(shè)計(jì)了三個(gè)萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開關(guān)，來對(duì)各種情況的選擇，分別是手動(dòng)加載選擇開關(guān)、工作方式選擇開關(guān)和入庫(kù)位置選擇開關(guān)。入庫(kù)位置選擇開關(guān)

51、I1.7、I2.0分別接通代表貨物將被送至1號(hào)、2號(hào)庫(kù)臺(tái)。工作方式選擇開關(guān)主要是對(duì)系統(tǒng)控制方式的選擇，根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的控制方式，其中I1.3、I1.4、I1.5、I1.6分別代表單操作控制方式、原點(diǎn)復(fù)位控制方式、單周期操作控制方式和連續(xù)操作控制方式。而加載選擇開關(guān)只能在選擇單操作方式（即手動(dòng)操作）時(shí)才起作用，但操作時(shí)，按加載選擇開關(guān)的位置，用動(dòng)作啟動(dòng)、停止按鈕控制動(dòng)作。圖4-4 操作面板布置圖4.4系統(tǒng)控制器PLC的選型可編程控制器(PLC按輸入輸出點(diǎn)數(shù)以及CPU功能分為大、中、小3種類型，按其結(jié)構(gòu)又可分為整體式和模塊式PLC?？删幊炭刂破鞯姆N類很多，德國(guó)西門子（SIMATIC）公司生產(chǎn)

52、的S7-200是近年來該公司推出的高性能小型可編程控制器，有靈活多變的系統(tǒng)配置，還有許多特殊功能模塊可以選用，各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展，功能強(qiáng)大，使用方便。本設(shè)計(jì)機(jī)械手控制系統(tǒng)選用的PLC是德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的S7-200系列中的CPU224型號(hào)。該型號(hào)PLC集成的數(shù)字量輸入/輸出為14入10出，共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)。I/O端子可很容易地整體拆卸，是具有較強(qiáng)控制能力的控制器?；疚徊紶栠\(yùn)算執(zhí)行時(shí)間為0.22s，用戶存儲(chǔ)器容量8K字節(jié)。而且它還具備6路30kHz單相高速計(jì)數(shù)器和2路20kHz高速脈沖輸

53、出可以分別用來接收旋轉(zhuǎn)編碼器信號(hào)和直接控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行。有模擬量輸入/輸出模塊、高速計(jì)數(shù)器模塊、位置控制模塊、數(shù)據(jù)輸入/輸出模塊、通信模塊等，可以實(shí)現(xiàn)模擬量控制、位置控制和聯(lián)網(wǎng)功能。4.5控制系統(tǒng)輸入、輸出設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)輸入設(shè)備是用以生產(chǎn)輸入控制信號(hào)的設(shè)備，在本設(shè)計(jì)的機(jī)械手控制系統(tǒng)中有：?jiǎn)?dòng)、停止按鈕；發(fā)訊開關(guān)，即各個(gè)位置上的限位開關(guān)；工作方式選擇開關(guān)選用萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開關(guān)；加載選擇開關(guān)。控制系統(tǒng)輸出設(shè)備是由PLC輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行元件，在機(jī)械手的控制系統(tǒng)中的輸出設(shè)備是各氣壓回路的電磁閥，原點(diǎn)指示燈，報(bào)警指示燈。表4-1 I/O分配表輸入信號(hào)輸 入 信 號(hào)地址元件初始狀態(tài)功能I0.0控制按鈕SB1常開

54、啟動(dòng)按鈕I0.1行程開關(guān)SQ1常開下限限位開關(guān)I0.2行程開關(guān)SQ2常開上限限位開關(guān)I0.3行程開關(guān)SQ3常開伸長(zhǎng)限位開關(guān)I0.4行程開關(guān)SQ4常開縮短限位開關(guān)I0.5行程開關(guān)SQ5常開旋轉(zhuǎn)至入貨口（原點(diǎn)位置）限位開關(guān)I0.6行程開關(guān)SQ6常開旋轉(zhuǎn)至1號(hào)庫(kù)臺(tái)限位開關(guān)I0.7行程開關(guān)SQ7常開旋轉(zhuǎn)至2號(hào)庫(kù)臺(tái)限位開關(guān)I1.0行程開關(guān)SQ8常開旋轉(zhuǎn)至出貨口位置限位開關(guān)I1.1接近開關(guān)SQ9常開無物品檢測(cè)開關(guān)I1.2控制按鈕SB2常閉停止按鈕I1.3萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開關(guān)1常開單操作I1.4常開原點(diǎn)復(fù)位I1.5常開單周期操作I1.6常開連續(xù)操作I1.7萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開關(guān)2常開送至1號(hào)庫(kù)臺(tái)I2.0常開送至2號(hào)庫(kù)臺(tái)I2.

55、1加載選擇開關(guān)常開左轉(zhuǎn)與右轉(zhuǎn)I2.2常開伸長(zhǎng)與縮短I2.3常開上升與下降I2.4常開抓緊與松開表4-2 I/O分配表輸出信號(hào)輸 出 信 號(hào)地址元件初始狀態(tài)功能Q0.0指示燈常開原點(diǎn)指示Q0.1電磁閥YV1常開豎直下降Q0.2電磁閥YV2常開豎直上升Q0.3電磁閥YV3常開手臂左轉(zhuǎn)Q0.4電磁閥YV4常開手臂右轉(zhuǎn)Q0.5電磁閥YV5常開手臂伸長(zhǎng)Q0.6電磁閥YV6常開手臂縮短Q0.7電磁閥YV7常開手抓抓緊Q1.0指示燈常開報(bào)警指示本設(shè)計(jì)機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)共使用21個(gè)輸入量、9個(gè)輸出量。而德國(guó)西門子公司S7-200系列中的CPU224型號(hào)只集成14個(gè)輸入量、10個(gè)輸出量，所以應(yīng)增加數(shù)字量輸入。

56、比較EM221（8個(gè)輸入點(diǎn)，0個(gè)輸出點(diǎn)）、EM222（0個(gè)輸入點(diǎn)，8個(gè)輸出點(diǎn)）、EM223（4/8/16個(gè)輸入點(diǎn)、4/8/16個(gè)輸出點(diǎn)）三種數(shù)字量擴(kuò)展模塊后，選用型號(hào)為EM221的數(shù)字量輸入模塊一塊，增加8個(gè)輸入?？刂葡到y(tǒng)具體I/O分配表如表4-1、表4-2所示。由輸入、輸出組成的PLC外部接線圖如圖4-5所示。圖4-5 PLC外部接線圖第5章 機(jī)械手控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1西門子軟件介紹德國(guó)西門子公司上產(chǎn)的S7-200系列的PLC是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因

57、此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：極高的可靠性，極豐富的指令集，易于掌握，便捷的操作，豐富的內(nèi)置集成功能，實(shí)時(shí)特性，強(qiáng)勁的通訊能力，豐富的擴(kuò)展模塊。S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：機(jī)械手系統(tǒng)，沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。5.2控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)5.2.1整體程序結(jié)構(gòu)為了在程序中安排機(jī)械手控制系統(tǒng)的原點(diǎn)復(fù)位操作、單操作、自動(dòng)操作等功能程序，先對(duì)系統(tǒng)整體程序結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，如圖5-1所示。整個(gè)程序設(shè)計(jì)用跳轉(zhuǎn)指令來完成對(duì)各種操作功能的控制，若選擇原點(diǎn)復(fù)位操作控制方式，I1.4接通，接著執(zhí)行復(fù)位程序。若I1.4斷開，則跳過復(fù)位程序