通用上下料機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、PAGE 河南工程學(xué)學(xué)院論文版版權(quán)使用授授權(quán)書本人完全了了解河南工工程學(xué)院關(guān)關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位位論文的規(guī)規(guī)定，同意如下下各項(xiàng)內(nèi)容容：按照學(xué)校校要求提交交論文的印印刷本和電電子版本；學(xué)校有權(quán)權(quán)保存論文文的印刷本本和電子版版，并采用影影印、縮印、掃描、數(shù)字化或或其它手段段保存論文文；學(xué)校有有權(quán)提供目目錄檢索以以及提供本本論文全文文或者部分分的閱覽服服務(wù)；學(xué)校校有權(quán)按有有關(guān)規(guī)定向向國家有關(guān)關(guān)部門或者者機(jī)構(gòu)送交交論文的復(fù)復(fù)印件和電電子版；在在不以贏利利為目的的的前提下，學(xué)?？梢砸赃m當(dāng)復(fù)制制論文的部部分或全部部內(nèi)容用于于學(xué)術(shù)活動動。論文作者簽簽名： 年年 月月 日日 河南工程學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)原創(chuàng)性

2、性聲明本人鄭重聲聲明：所呈交的的論文，是本人在在指導(dǎo)教師師指導(dǎo)下，進(jìn)行研究究工作所取取得的成果果。除文中已已經(jīng)注明引引用的內(nèi)容容外，本論文的的研究成果果不包含任任何他人創(chuàng)創(chuàng)作的、已公開發(fā)發(fā)表或者沒沒有公開發(fā)發(fā)表的作品品的內(nèi)容。對本論文文所涉及的的研究工作作做出貢獻(xiàn)獻(xiàn)的其他個個人和集體體，均已在文文中以明確確方式標(biāo)明明。本學(xué)位論論文原創(chuàng)性性聲明的法法律責(zé)任由由本人承擔(dān)擔(dān)。 論文文作者簽名名： 年 月 日日河南工程學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論論文）任務(wù)務(wù)書題目 通用上下下料機(jī)器人人控制系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè) 機(jī)械械設(shè)計(jì)及其其自動化 學(xué)號 姓名名 主要內(nèi)容、基本要求求、主要參考考資料等：通用機(jī)械手手能很快的的改變工

3、作作程序，適應(yīng)性較較強(qiáng)，所以它在在不斷變換換生產(chǎn)品種種的中小批批量生產(chǎn)中中獲得廣泛泛的引用。確定通用用上下料機(jī)機(jī)器人的控控制方案，比較選取取最合適的的控制方案案，實(shí)現(xiàn)對機(jī)機(jī)械手和機(jī)機(jī)械臂同時(shí)時(shí)控制。要求該系系統(tǒng)實(shí)時(shí)快快速、操作方便便，比較符合合上下料控控制系統(tǒng)的的需要?；疽笸瓿赏ㄓ蒙仙舷铝蠙C(jī)器器人控制系系統(tǒng)設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容包包括：1查閱國國內(nèi)外相關(guān)關(guān)文獻(xiàn)不少少于15篇篇（其中外外文文獻(xiàn)不不少于2篇篇，列入?yún)⒖伎嘉墨I(xiàn)中），根據(jù)查閱的文獻(xiàn)資料情況，寫出文獻(xiàn)綜述（不少于3000字）；翻譯外文文獻(xiàn)一篇（譯文字?jǐn)?shù)不少于3000字）。文獻(xiàn)綜述與翻譯單獨(dú)裝訂成冊。2確定控控制方案。3寫出程程序，流程圖。4

4、按要求求撰寫畢業(yè)業(yè)論文。參考資料：1推薦參參考書：1 朱朱春波PLC控控制的氣動動上下料機(jī)機(jī)械手JJ液壓氣動動與密封,19999,21-242 張張波多功能上上下料用機(jī)機(jī)械手液壓壓系統(tǒng)JJ液壓與氣氣動,20002,88(2):31-3323 李李允文工業(yè)機(jī)械械手設(shè)計(jì)M北京:機(jī)機(jī)械工業(yè)出出版社,119964 程程憲平可編程控控制原理及及應(yīng)用化學(xué)工業(yè)業(yè)出版社，2009985 史史國生PLC在在機(jī)械手步步進(jìn)控制中中的應(yīng)用J中國工控控信息網(wǎng),2005516 王王永華現(xiàn)代電氣氣控制及PPLC應(yīng)用用技術(shù)MM北京:北北京航空航航天大學(xué)出出版社,220092學(xué)術(shù)期期刊、學(xué)術(shù)會議議等其它參參考文獻(xiàn)自備。完 成

5、期 限：指導(dǎo)教師簽簽名： 專業(yè)負(fù)責(zé)人人簽名： 年 月 日通用上下料機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目 錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc358914652 摘 要 PAGEREF _Toc358914652 h I HYPERLINK l _Toc358914653 ABSTRRACT PAGEREF _Toc358914653 h II HYPERLINK l _Toc358914654 1 緒論論 PAGEREF _Toc358914654 h 1 HYPERLINK l _Toc358914655 11本本課題研究究背景的意意義 PAGEREF _Toc35891465

6、5 h 1 HYPERLINK l _Toc358914656 12國國內(nèi)外研究究動態(tài)及發(fā)發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc358914656 h 1 HYPERLINK l _Toc358914657 13本本文的主要要工作 PAGEREF _Toc358914657 h 2 HYPERLINK l _Toc358914658 2 機(jī)械械手簡介3 HYPERLINK l _Toc358914659 21 機(jī)械手的的分類3 HYPERLINK l _Toc358914660 22 常見機(jī)械械手分類 PAGEREF _Toc358914660 h 4 HYPERLINK l _Toc358914

7、661 3 控制制方案9 HYPERLINK l _Toc358914662 31 系統(tǒng)控制制器的選擇擇9 HYPERLINK l _Toc358914663 32 PLC的基基本知識 PAGEREF _Toc358914663 h 10 HYPERLINK l _Toc358914664 33 PLC、電機(jī)選型型 PAGEREF _Toc358914664 h 12 HYPERLINK l _Toc358914665 4 控制制系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì) PAGEREF _Toc358914665 h 17 HYPERLINK l _Toc358914666 41 硬件系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc3

8、58914666 h 17 HYPERLINK l _Toc358914667 42 軟件系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc358914667 h 20 HYPERLINK l _Tooc35889146668 421 梯形圖編編語 (LLD-Laadderr Diaagramm) PAGEREF _Toc358914668 h 20 HYPERLINK l _Toc358914669 4222 控制制流程圖 PAGEREF _Toc358914669 h 21 HYPERLINK l _Toc358914670 4233 梯形形圖設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc358914670 h 22

9、HYPERLINK l _Toc358914671 結(jié)束語 PAGEREF _Toc358914671 h 334 HYPERLINK l _Toc358914672 致 謝 PAGEREF _Toc358914672 h 35 HYPERLINK l _Toc358914673 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc358914673 h 36通用上下料料機(jī)器人控控制系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)摘 要機(jī)械手是工工業(yè)機(jī)器人人系統(tǒng)中傳傳統(tǒng)的任務(wù)務(wù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)，是機(jī)器人人的關(guān)鍵部部件之一。機(jī)械手的的機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)采用滾珠珠絲桿、滑桿、等機(jī)械器器件組成；電氣方面面有交流電電機(jī)、變頻器、傳感器、等電子器器件組成。該裝置涵蓋蓋了可

10、編程程控制技術(shù)術(shù)，位置控制制技術(shù)、檢測技術(shù)術(shù)等。本文介紹紹的機(jī)械手手是由PLLC輸出控控制機(jī)械手手橫軸和豎豎軸的精確確定位，微動開關(guān)關(guān)將位置信信號傳給可可編程控制制器PLCC主機(jī)；位位置信號由由接近開關(guān)關(guān)反饋給PPLC主機(jī)機(jī)，通過控制機(jī)機(jī)械手手爪爪的張合，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)機(jī)械手精精確運(yùn)動的的功能。本課題擬擬開發(fā)的通通用上下料料機(jī)械手可可在空間內(nèi)內(nèi)抓放物體體，動作靈活活多樣，可代替人人工在高溫溫和危險(xiǎn)的的作業(yè)區(qū)進(jìn)進(jìn)行作業(yè)，并可根據(jù)據(jù)工件的變變化及運(yùn)動動流程的要要求隨時(shí)更更改相關(guān)參參數(shù)。關(guān)鍵詞： PLC；可編程控控制器；機(jī)械手GENERRAL FFEEDIING RROBOTT CONNTROLL SY

11、SSTEM DESIIGNABSTRRACTManippulattor iis a tradditioonal induustriial rrobott sysstem taskk exeecutiing aagenccy, iis onne off thee keyy commponeents of tthe rrobott Thee mecchaniical struucturre off thee mannipullatorr witth baall sscreww, slliderr, suuch aas meechannicall parrts; Has ac mmotorr, fr

12、requeency convverteer, ssensoors, elecctriccal aand ootherr eleectroonic deviices Thiis unnit ccoverrs thhe prrograammabble ccontrrol ttechnnologgy, pposittion conttrol techhnoloogy, testting techhnoloogy, etc Mannipullatorr is intrroducced iin thhis ppaperr by PLC outpput ccontrrol mmanippulattor t

13、transsversse annd veerticcal sshaftt preecisiion pposittioniing, micrro swwitchh possitioon siignall to hostt proogrammmablle coontroollerr PLCC; Poositiion ffeedbback signnals fromm thee prooximiity sswitcch too thee PLCC hosst coomputter, throough the conttrol of mmanippulattor ggrippper zzhangg,

14、soo as to rrealiize tthe ffuncttion of mmanippulattor mmovemment accuurateely Thiis toopic propposedd thee devveloppmentt of geneeral loadding maniipulaator can catcch puut obbjectts innto sspacee andd fleexiblle, ccan rreplaace aartifficiaal too opeeratee at highh temmperaaturees annd daangerrous a

15、reaas, aand ccan aaccorrdingg to the requuiremment of tthe cchangge annd moovemeent oof thhe woorkpiiece proccess at aany ttime channge tthe rrelatted pparammeterrs KEY WWORDSS：PLC；The proggrammmablee conntrolller；maniipulaator1 緒論論 本課題題研究背景景的意義我國國家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)(GBB/T 1126433-90)對機(jī)械手手的定義:“具有和和人手臂相相似的動作作功能，可在空

16、間間抓放物體體，或進(jìn)行其其它操作的的機(jī)械裝置置?！睓C(jī)械手是是近代自動動控制領(lǐng)域域中出現(xiàn)的的一項(xiàng)新技技術(shù)，并已成為為現(xiàn)代科技技的一個重重要組成部部分。機(jī)械手的積積極效應(yīng)越越來越被認(rèn)認(rèn)可,首先先,它能部部分地代替替人的勞動動并能達(dá)到到生產(chǎn)工藝藝的要求,遵循一定定的程序、時(shí)間和位位置來完成成工件傳輸輸。因此,它它可以極大大地改善工工作條件的的員工,加加快工業(yè)生生產(chǎn)機(jī)械化化和自動化化。因此,帶帶的注意先先進(jìn)單位和和投入了大大量的人力力物力來研研究和應(yīng)用用。尤其在高高溫、高壓、粉塵、噪聲、應(yīng)用更廣廣泛。在我國,現(xiàn)代也有有近年發(fā)展展迅速,取取得了一定定的成果,將各種工工業(yè)部門的的注意，本課題的的工作為此此

17、提供了實(shí)實(shí)際依據(jù)。 國內(nèi)外外研究動態(tài)態(tài)及發(fā)展趨趨勢機(jī)械手用于于機(jī)械制造造業(yè),發(fā)展展迅速。目前主要要用于機(jī)床床、臥式模鍛鍛壓力機(jī)上上下,點(diǎn)焊焊,噴漆,如作業(yè),它可以按按照預(yù)先確確定的操作作程序來完完成指定的的操作。機(jī)械手的的發(fā)展趨勢勢是大力發(fā)發(fā)展海外具具有一定的的智能機(jī)械械手。可以使它它具有一定定的傳感能能力,反饋饋的外部情情況的變化化,自作相相應(yīng)的修改改。如位置略略有偏差時(shí)時(shí),可迅速速糾正和測測試他們自自己,中期期實(shí)施側(cè)重重于研究機(jī)機(jī)械功能的的視覺和觸觸覺。目前已經(jīng)經(jīng)取得了一一定的成就就。世界高端端工業(yè)機(jī)械械手有高精精化、高速度、多軸,輕輕量級開發(fā)發(fā)的趨勢。定位精度度可以滿足足要求的微微米和亞

18、微微米級,運(yùn)運(yùn)行速度可可達(dá)3米/秒,新產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量量的六軸、負(fù)載2公公斤的產(chǎn)品品系統(tǒng)現(xiàn)在在的總重量量100公公斤。更重要的的是機(jī)械手手,柔性制制造系統(tǒng),結(jié)合柔性性制造單元元,從根本本上改變當(dāng)當(dāng)前狀態(tài)的的人工操作作機(jī)械制造造系統(tǒng)。同時(shí),隨隨著小型化化和微型化化的機(jī)械手手,其應(yīng)用用領(lǐng)域?qū)⑼煌黄苽鹘y(tǒng)領(lǐng)領(lǐng)域的機(jī)械械、電子信息息、生物技術(shù)術(shù)、生命科學(xué)學(xué)和向和航航空航天等等高端產(chǎn)業(yè)業(yè)的發(fā)展。目前國內(nèi)機(jī)機(jī)械主要用用于機(jī)械加加工，鑄造造，熱處理理等的數(shù)量量，類型，功功能不能滿滿足我國工工業(yè)生產(chǎn)發(fā)發(fā)展的需求求。所以，在在國內(nèi)主要要是逐步擴(kuò)擴(kuò)大的應(yīng)用用范圍，機(jī)機(jī)械手，機(jī)機(jī)械鑄造，熱熱處理的發(fā)發(fā)展，從而而大大降低低

19、勞動強(qiáng)度度，改善工工作條件，專專用機(jī)械手手的同時(shí)，相相應(yīng)的開發(fā)發(fā)中的應(yīng)用用一般機(jī)械械手，具有有相應(yīng)的條條件和教學(xué)學(xué)操縱，同同時(shí)在計(jì)算算機(jī)控制的的機(jī)械手和和組合機(jī)械械手等，提提高了機(jī)械械的速度，減減少操作，精精確定位正正確，為了了更好地發(fā)發(fā)揮機(jī)器人人的作用工工業(yè)生產(chǎn)。與世界同同步，也應(yīng)應(yīng)大力研究究伺服，內(nèi)內(nèi)存中的表表示，觸覺覺，視覺等等的操縱性性能，并考考慮腹腔鏡鏡手術(shù)，通通常是連接接到一臺計(jì)計(jì)算機(jī)，并并逐漸成為為整個機(jī)械械的基本單單位制造系系統(tǒng)1。 本文的的主要工作作1問題提提出 ：PLC控制制的機(jī)械手手最主要是是應(yīng)用于自自動化生產(chǎn)產(chǎn)中，如何綜合合地運(yùn)用前前面學(xué)過知知識點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際際工程要求求

20、合理組合合成控制系系統(tǒng)， 在此介介紹組成可可編程控制制器控制系系統(tǒng)的一般般方法。 2系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)的主要要內(nèi)容 (1)擬定定控制系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)的技技術(shù)條件。技術(shù)條件件一般以設(shè)設(shè)計(jì)任務(wù)書書的形式來來確定，它是整個個設(shè)計(jì)的依依據(jù)；(2)選擇擇電氣傳動動的形式和電電動機(jī)、電磁閥等等執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)；(3)選定定 PLCC 的型號號；(4)編制制 PLCC 的輸入入 / 輸輸出分配表表或繪制輸輸入 / 輸出端子子接線圖； (5)根據(jù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)的要求編編寫軟件規(guī)規(guī)格說明書書，然后再用用相應(yīng)的編編程語言（常常用梯形圖圖）進(jìn)行程程序設(shè)計(jì)；(6)了解解并遵循用用戶認(rèn)知心心理學(xué)，重視人機(jī)機(jī)界面的設(shè)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)人與與機(jī)器之間間

21、的友善關(guān)關(guān)系；2 機(jī)械械手簡介2.1 機(jī)械手的的分類工業(yè)機(jī)械手手的種類很很多，關(guān)于分類類的問題，目前在國國內(nèi)尚無統(tǒng)統(tǒng)一的分類類標(biāo)準(zhǔn)，在此暫按按使用范圍圍、驅(qū)動方式式和控制系系統(tǒng)等進(jìn)行行分類。一、按用途途分機(jī)械手可分分為專用機(jī)機(jī)械手和通通用機(jī)械手手兩種:1、專用機(jī)機(jī)械手它是附屬于于主機(jī)的、具有固定定程序而無無獨(dú)立控制制系統(tǒng)的機(jī)機(jī)械裝置。專用機(jī)械械手具有動動作少、工作對象象單一、結(jié)構(gòu)簡單單、使用可靠靠和造價(jià)低低等特點(diǎn)，適用于大大批量的自自動化生產(chǎn)產(chǎn)，如自動機(jī)機(jī)床、自動線的的上、下料機(jī)械械手和“加加口工中心心”附屬的的自動換刀刀機(jī)械手。2、通用機(jī)機(jī)械手它是一種具具有獨(dú)立控控制系統(tǒng)的的、程序可變變的、

22、動作靈活活多樣的機(jī)機(jī)械手。在規(guī)格性性能范圍內(nèi)內(nèi)，其動作程程序是可變變的，通過調(diào)整整可在不同同場合使用用，驅(qū)動系統(tǒng)統(tǒng)和控制系系統(tǒng)是獨(dú)立立的。通用機(jī)械械手的工作作范圍大、定位精度度高、通用性強(qiáng)強(qiáng)，適用于不不斷變換生生產(chǎn)品種的的中小批量量自動化的的生產(chǎn)。通用機(jī)械手手按其控制制定位的方方式不同可可分為簡易易型和伺服服型兩種:簡易型以以 “開一一關(guān)”式控控制定位，只能是點(diǎn)點(diǎn)位控制: 伺服型型具有伺服服系統(tǒng)定位位控制系統(tǒng)統(tǒng)，可以是點(diǎn)點(diǎn)位的，也可以實(shí)實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌軌跡控制，一般的伺伺服型通用用機(jī)械手屬屬于數(shù)控類類型。二、按驅(qū)動動方式分1、 液壓壓傳動機(jī)械械手此類是以液液壓的壓力力來驅(qū)動執(zhí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)運(yùn)動的機(jī)械械手

23、。其主要特特點(diǎn)是:抓抓重可達(dá)幾幾百公斤以以上、傳動平穩(wěn)穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊湊、動作靈敏敏。但對密封封裝置要求求嚴(yán)格，不然油的的泄漏對機(jī)機(jī)械手的工工作性能有有很大的影影響，且不宜在在高溫、低溫下工工作。若機(jī)械手手采用電液液伺服驅(qū)動動系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)連連續(xù)軌跡控控制，使機(jī)械手手的通用性性擴(kuò)大，但是電液液伺服閥的的制造精度度高，油液過濾濾要求嚴(yán)格格，成本高。2、 氣壓壓傳動機(jī)械械手此類是以壓壓縮空氣的的壓力來驅(qū)驅(qū)動執(zhí)行機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動的的機(jī)械手。其主要特特點(diǎn)是:介介質(zhì)李源極極為方便，輸出力小小，氣動動作作迅速，結(jié)構(gòu)簡單單，成本低。但是，由于空氣氣具有可壓壓縮的特性性，工作速度度的穩(wěn)定性性較差，沖擊大，而且氣源源壓力較

24、低低，抓重一般般在30公公斤以下，在同樣抓抓重條件下下它比液壓壓機(jī)械手的的結(jié)構(gòu)大，所以適用用于高速、輕載、高溫和粉粉塵大的環(huán)環(huán)境中進(jìn)行行工作。3、機(jī)械傳傳動機(jī)械手手此類機(jī)械手手即由機(jī)械械傳動機(jī)構(gòu)構(gòu)(如凸輪輪、連桿、齒輪和齒齒條、間歇機(jī)構(gòu)構(gòu)等)驅(qū)動動的機(jī)械手手。它是一種種附屬于工工作主機(jī)的的專用機(jī)械械手，其動力是是由工作機(jī)機(jī)械傳遞的的。它的主要要特點(diǎn)是運(yùn)運(yùn)動準(zhǔn)確可可靠，動作頻率率大，但結(jié)構(gòu)較較大，動作程序序不可變。它常被用用于工作主主機(jī)的上、下料。4、電力傳傳動機(jī)械手手即有特殊結(jié)結(jié)構(gòu)的感應(yīng)應(yīng)電動機(jī)、直線電機(jī)機(jī)或功率步步進(jìn)電機(jī)直直接驅(qū)動執(zhí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)運(yùn)動的機(jī)械械手，因?yàn)椴恍栊枰虚g的的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)構(gòu)，故

25、機(jī)械結(jié)結(jié)構(gòu)簡單。其中直線線電機(jī)機(jī)械械手的運(yùn)動動速度快和和行程長，維護(hù)和使使用方便。此類機(jī)械械手目前還還不多，但有發(fā)展展前途。三、按控制制方式分1、點(diǎn)位控控制它的運(yùn)動為為空間點(diǎn)到到點(diǎn)之間的的移動，只能控制制運(yùn)動過程程中幾個點(diǎn)點(diǎn)的位置，不能控制制其運(yùn)動軌軌跡。若欲控制制的點(diǎn)數(shù)多多，則必然增增加電氣控控制系統(tǒng)的的復(fù)雜性。目前使用用的專用和和通用工業(yè)業(yè)機(jī)械手均均屬于此類類。2、連續(xù)軌軌跡控制它的運(yùn)動軌軌跡為空間間的任意連連續(xù)曲線，其特點(diǎn)是是設(shè)定點(diǎn)為為無限的，整個移動動過程處于于控制之下下，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)平穩(wěn)和準(zhǔn)準(zhǔn)確的運(yùn)動動，并且使用用范圍廣，但電氣控控制系統(tǒng)復(fù)復(fù)雜。這類工業(yè)業(yè)機(jī)械手一一般采用小小型計(jì)算機(jī)機(jī)

26、進(jìn)行控制制。2.2 常見機(jī)械械手分類按機(jī)械手的的不同運(yùn)動動形式及組組合情況，其坐標(biāo)型型式可分為為以下幾類類：(1)直角角坐標(biāo)式如圖2-11所示機(jī)械械手，其手臂的的運(yùn)動系由由三個直線線運(yùn)動所組組成，即沿直角角坐標(biāo)系的的X軸的伸伸縮、沿Z軸的的升降、沿Y軸的的橫移。這種坐標(biāo)標(biāo)型式的機(jī)機(jī)械手稱為為直角坐標(biāo)標(biāo)式機(jī)械手手。它的特點(diǎn)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡簡單，定位精度度高，適用于主主機(jī)位置成成行排列的的場合。但是由于于占地面積積大而工作作范圍小以以及靈活性性差，限制了它它的使用范范圍。圖2-1 直角坐標(biāo)標(biāo)式機(jī)械手手(2)圓柱柱坐標(biāo)式如圖2-22所示的機(jī)機(jī)械手，其手臂的的運(yùn)動系由由兩個直線線運(yùn)動和一一個回轉(zhuǎn)所所組成，即

27、沿X軸軸的伸縮、沿Z軸的的升降和繞繞Z軸的回回轉(zhuǎn)。這種坐標(biāo)標(biāo)型式的機(jī)機(jī)械手稱為為圓柱坐標(biāo)標(biāo)式機(jī)械手手。它與直角角坐標(biāo)式相相比較，占地面積積小而活動動范圍大，結(jié)構(gòu)簡單單，并能達(dá)到到較高的定定位精度，因此應(yīng)用用較廣泛。但由于機(jī)械械手的結(jié)構(gòu)構(gòu)關(guān)系，沿Z軸方方向移動的的最低位置置受到限制制，故不能抓抓取地面上上的物件。圖2-2 圓柱坐標(biāo)標(biāo)式機(jī)械手手(3)球坐坐標(biāo)式如圖2-33所示的機(jī)機(jī)械手，其手臂的的運(yùn)動系由由一個直線線運(yùn)動和兩兩個轉(zhuǎn)動所所組成，即沿X軸軸的伸縮、繞Y軸的的俯仰和繞繞Z軸的回回轉(zhuǎn)。這種坐標(biāo)標(biāo)型式的機(jī)機(jī)械手稱為為球坐標(biāo)式式機(jī)械手。這種機(jī)械手手手臂的俯俯仰運(yùn)動能能抓取地面面上的物件件，為了

28、使手手部能適應(yīng)應(yīng)被抓取物物件方位的的要求，常常設(shè)有有手腕上下下擺動，使其手部部保持水平平位置或其其它狀態(tài)。這種型式式的機(jī)械手手具有動作作靈活，占地面積積小而工作作范圍大等等特點(diǎn)，它適用于于沿伸縮方方向向外作作業(yè)的傳動動形式。但結(jié)構(gòu)較較復(fù)雜，此外，手臂擺角角的誤差通通過手臂會會引起手部部中心處的的誤差較大大。圖2-3 球坐標(biāo)式式機(jī)械手(5)關(guān)節(jié)節(jié)式如圖2-44所示機(jī)械械手，其手臂的的運(yùn)動類似似人的手臂臂可作幾個個方向的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動。它由大小小兩臂和立立柱等所組組成，大小兩臂臂之間的聯(lián)聯(lián)接為肘關(guān)關(guān)節(jié)，大臂與立立柱之間的的聯(lián)接為肩肩關(guān)節(jié)，各關(guān)節(jié)均均有鉸鏈構(gòu)構(gòu)成以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)轉(zhuǎn)動，手臂的運(yùn)運(yùn)動系由三三個回轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)動

29、所組成成，即大臂的的俯仰（）、小臂的俯俯仰（2）和大臂臂的回轉(zhuǎn)（）。這種坐標(biāo)型式的機(jī)械手稱為關(guān)節(jié)式機(jī)械手。它的特點(diǎn)是工作范圍大，動作靈活，通用性強(qiáng)，能抓取靠近機(jī)座的物件，并能繞過機(jī)體和工作主機(jī)之間的障礙物去抓取物件，此為其它型式機(jī)械手不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。但是關(guān)節(jié)式機(jī)械手的手指定位是由各個關(guān)節(jié)相互轉(zhuǎn)角來決定的，所以定位精度較差，另外，控制裝置和機(jī)械結(jié)構(gòu)比其它型式的機(jī)械手均復(fù)雜。圖2-4 關(guān)節(jié)式機(jī)機(jī)械手上述四種坐坐標(biāo)型式主主要根據(jù)手手臂的運(yùn)動動來確定的的，也可以由由某二種坐坐標(biāo)型式組組合起來應(yīng)應(yīng)用。機(jī)械手坐標(biāo)標(biāo)型式的正正確選擇，要通過坐坐標(biāo)型式方方案的比較較來確定。在擬定坐坐標(biāo)型式方方案時(shí)，又須根據(jù)據(jù)

30、現(xiàn)場具體體生產(chǎn)情況況和工藝、精度、安裝空空間的要求求，結(jié)合各種種坐標(biāo)型式式的特點(diǎn)來來分析比較較，確定比較較合理的坐坐標(biāo)型式。本方案考考慮通用性性，精度，搬運(yùn)物等等綜合考慮慮選用圓柱柱坐標(biāo)式機(jī)機(jī)械手。3 控制制方案3.1 系統(tǒng)控制制器的選擇擇工業(yè)機(jī)器人人的運(yùn)動控控制器是控控制技術(shù)與與運(yùn)動系統(tǒng)統(tǒng)相結(jié)合的的產(chǎn)物。在現(xiàn)代電電子技術(shù)的的支持下，它通常以以微處理器器為核心，綜合編程程軟件、運(yùn)動軌跡跡控制、控制算法法分析、各運(yùn)動部部件的實(shí)時(shí)時(shí)驅(qū)動等功功能，達(dá)到總體體運(yùn)動控制制效果。在運(yùn)動過過程中，運(yùn)動控制制器還需要要對具體的的運(yùn)動速度度、加速度、位置誤差差等進(jìn)行實(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對相關(guān)關(guān)情況做出出及時(shí)反應(yīng)應(yīng)。目

31、前先進(jìn)進(jìn)的運(yùn)動控控制器主要要是以微機(jī)機(jī)(PC)為基礎(chǔ)的的數(shù)字化控控制系統(tǒng)、以高速的的數(shù)字信號號處理器(DSP)為核心的的全數(shù)字化化控制系統(tǒng)統(tǒng)和以PLLC為核心心的全數(shù)字字化控制系系統(tǒng)。(1)基于于PC技術(shù)術(shù)的運(yùn)動控控制器計(jì)算機(jī)技術(shù)術(shù)的發(fā)展在在工業(yè)控制制領(lǐng)域也同同樣導(dǎo)致技技術(shù)面貌的的迅速改變變。工業(yè)控制制機(jī)，特別是采采用PC技技術(shù)的工業(yè)業(yè)PC的涌涌現(xiàn)，大大推動動和促進(jìn)了了開放式運(yùn)運(yùn)動控制的的發(fā)展?；诠I(yè)業(yè)PC的運(yùn)運(yùn)動控制器器可以利用用PC強(qiáng)大大的軟件環(huán)環(huán)境和技術(shù)術(shù)支持，擺脫專用用封閉式控控制系統(tǒng)的的束縛和不不便。從軟件上上看，其主要作作用是利用用其高效運(yùn)運(yùn)算功能、管理與監(jiān)監(jiān)控能力以以及豐富的的

32、軟件資源源，實(shí)現(xiàn)更高高的控制算算法、軌跡插補(bǔ)補(bǔ)算法和補(bǔ)補(bǔ)償算法，從而豐富富運(yùn)動控制制軟件，并大大提提高伺服掃掃描速度，提高系統(tǒng)統(tǒng)的分辨率率，以實(shí)現(xiàn)最最小的移動動單位和最最大的進(jìn)給給速度，便于用微微小程序段段以高速度度、高精度實(shí)實(shí)現(xiàn)軌跡形形狀復(fù)雜的的曲線或曲曲面。(2)基于于DSP運(yùn)運(yùn)動控制器器20世紀(jì)990年代以以來，數(shù)字信號號處理（簡簡稱DSPP)在運(yùn)動動控制器中中得到越來來越廣泛的的應(yīng)用，這主要是是因?yàn)樗牡母咚龠\(yùn)算算使得很多多復(fù)雜的控控制算法和和功能得以以實(shí)現(xiàn)，而且集成成度高，它利用控控制器本身身獨(dú)特的硬硬件結(jié)構(gòu)可可以實(shí)現(xiàn)快快速的硬件件位置捕捉捉功能。DSP系系統(tǒng)具有接接口方便、穩(wěn)定性好

33、好、精度高、可重復(fù)性性好、集成方便便等優(yōu)點(diǎn)，目前市場場上已出現(xiàn)現(xiàn)了多種DDSP型的的高級運(yùn)動動器，這些芯片片能同時(shí)控控制多軸，有的己包包含了運(yùn)動動軌跡插補(bǔ)補(bǔ)運(yùn)算及包包含有前饋饋補(bǔ)償功能能的算法，這為多軸軸伺服電機(jī)機(jī)的控制帶帶來了極大大的方便。但由于DDSP技術(shù)術(shù)更新的速速度快、數(shù)學(xué)知識識要求多，開發(fā)和調(diào)調(diào)試工具還還不完善，軌跡控制制，多軸聯(lián)動動參數(shù)匹配配等需通過過編制程序序來實(shí)現(xiàn)，掌握對機(jī)機(jī)械手的控控制比較困困難。(3)基于于PLC的的運(yùn)動控制制PLC具有有通用性強(qiáng)強(qiáng)、使用方便便、適應(yīng)面廣廣、可靠性高高、抗干擾能能力強(qiáng)、編程簡單單等特點(diǎn)。隨著PLLC的發(fā)展展，出現(xiàn)了更更多的功能能強(qiáng)大的指指令，

34、這些指令令本身在單單操作的意意義上提供供了更強(qiáng)的的計(jì)算能力力，特別是運(yùn)運(yùn)動控制指指令和在網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通訊方方面功能更更加強(qiáng)大，命令支持持各種運(yùn)動動功能，實(shí)現(xiàn)多軸軸協(xié)調(diào)控制制、高度的集集成操作及及位置環(huán)和和速度環(huán)的的閉環(huán)控制制，能夠滿足足高性能工工業(yè)機(jī)器人人位置和運(yùn)運(yùn)動精度要要求。雖然采用基基于PC的的運(yùn)動控制制器和基于于DSP運(yùn)運(yùn)動控制器器也能夠?qū)崒?shí)現(xiàn)機(jī)械手手的運(yùn)動控控制，但是采用PPLC的控控制接線簡簡單，只需通過過運(yùn)動控制制指令便可可實(shí)現(xiàn)對機(jī)機(jī)械手的運(yùn)運(yùn)動控制，由PLCC構(gòu)成機(jī)械械手控制器器，硬件配置置的工作量量較小，無需作復(fù)復(fù)雜的電路路板，只需在端端子之間接接線。因此本設(shè)設(shè)計(jì)選用PPLC為機(jī)機(jī)

35、械手運(yùn)動動控制器2。3.2 PLC的基基本知識PLC是從從早期的繼繼電器邏輯輯控制系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)展而來來的。自18336年繼電電器問世，人們就開開始用導(dǎo)線線將它同開開關(guān)器件巧巧妙地連接接，構(gòu)成用途途各異的邏邏輯控制或或順序控制制。上世紀(jì)660年代末末，它不斷吸吸收微計(jì)算算機(jī)技術(shù)使使之功能不不斷增強(qiáng)，逐漸適合合復(fù)雜的控控制任務(wù)。隨著微電電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技技術(shù)和數(shù)據(jù)據(jù)通信技術(shù)術(shù)的飛速發(fā)發(fā)展、微處理器器的出現(xiàn)，以及流程程加工行業(yè)業(yè)（如汽車車制造業(yè)）對對生產(chǎn)流程程迅速、頻繁變更更的需求，PLC技技術(shù)應(yīng)時(shí)出現(xiàn)并并快速發(fā)展展。 目目前，PLC在在小型化、大型化、大容量、強(qiáng)功能等等方面有了了質(zhì)的飛躍躍，使早期的的

36、PLC從從最初的邏邏輯控制、順序控制制，發(fā)展成為為具有邏輯輯判斷、定時(shí)、計(jì)數(shù)、記憶和算算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理理、聯(lián)網(wǎng)通信信及PIDD回路調(diào)節(jié)節(jié)等功能的的現(xiàn)代PLLC。但是，仍然沿用用著順序掃掃描、程序控制制等基本模模式及CPPU+通信信+I/OO的基本結(jié)結(jié)構(gòu)。 PLC可可以不斷更更新發(fā)展在在產(chǎn)業(yè)發(fā)展展，是因?yàn)樗m合于于工業(yè)領(lǐng)域域和市場的的需求：可靠性高高，能力強(qiáng)，抵御各種種干擾，編程簡單單安裝使用用，使用壽命命長，價(jià)格低。它更接近近現(xiàn)場設(shè)備備的輸入/輸出端，中間，或不需要要加多少部部分需要更更多的接口口，這樣可以以節(jié)省用戶戶的安裝時(shí)時(shí)間，更多的用用戶，以降低成成本。PLC的的下端(輸輸入端)為

37、為繼電器、晶體管和和晶閘管等等控制部件件，而上端一一般是面向向用戶的微微型計(jì)算機(jī)機(jī)。用戶在應(yīng)應(yīng)用它時(shí)，不需要進(jìn)進(jìn)行專門的的計(jì)算機(jī)培培訓(xùn)，就能對PPLC進(jìn)行行基本操作及及編程。總之，可編編程控制器器像是計(jì)算算機(jī)，一臺為了了專門應(yīng)對對工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)環(huán)境而設(shè)設(shè)計(jì)的計(jì)算算機(jī)。它有豐富的的輸入/輸輸出接口，并且具有有較強(qiáng)的驅(qū)驅(qū)動能力。但可編程程控制器產(chǎn)產(chǎn)品并不是是針對某一一具體工業(yè)業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)應(yīng)用時(shí)，某硬件需需根據(jù)實(shí)際際需要進(jìn)行行選用配置置，其軟件需需根據(jù)控制制要求進(jìn)行行設(shè)計(jì)編制制。PLC的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)(1)實(shí)時(shí)時(shí)性，可靠性實(shí)時(shí)性是電電氣控制設(shè)設(shè)備的前提提性能。PLC產(chǎn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)計(jì)的開發(fā)是是基于控制制前提的，

38、所以它的的信號處理理時(shí)間短，速度快。它的實(shí)時(shí)時(shí)性使它經(jīng)經(jīng)常用于處處理聯(lián)鎖保保護(hù)工業(yè)控控制裝置，能滿足各各種工業(yè)領(lǐng)領(lǐng)域的大、中、小型工業(yè)業(yè)控制項(xiàng)目目。可靠性是電電氣控制設(shè)設(shè)備的關(guān)鍵鍵性能。PLC所有有的I/OO輸入輸出出信號均采采用光電隔隔離，使工業(yè)現(xiàn)現(xiàn)場的外電電路與控制制器內(nèi)部電電路之間電電氣上隔離離，具有很高高的可靠性性。從PLCC的機(jī)外電電路來說，使用PLLC構(gòu)成控控制系統(tǒng)，和同等規(guī)規(guī)模的繼電電接觸器系系統(tǒng)相比，電氣接線線及開關(guān)接接點(diǎn)已減少少到數(shù)百甚甚至數(shù)千分分之一，故障也就就大大降低低。此外良好的的自診斷功功能，一旦電源源或其他軟軟，硬件發(fā)生生異常情況況，CPU立立即采取有有效措施，以防

39、止故故障擴(kuò)大。在應(yīng)用軟軟件中，應(yīng)用者還還可以編入入外圍器件件的故障自自診斷程序序，使系統(tǒng)中中除PLCC以外的電電路及設(shè)備備也獲得故故障自診斷斷保護(hù)。這樣，整個系統(tǒng)統(tǒng)就具有極極高的可靠靠性。(2)配套套齊全，功能完善善，適用性強(qiáng)強(qiáng)PLCC發(fā)展到今今天，產(chǎn)品種類類繁多，規(guī)模分成了了大、中、小各種規(guī)規(guī)模的系列列化產(chǎn)品。I/O卡卡種類豐富富，可以根據(jù)據(jù)工控的不不同要求進(jìn)進(jìn)行不同的的配置，適用于各種種規(guī)模的工工業(yè)控制場場合。現(xiàn)代PLLC除了邏邏輯處理功功能以外，還大多具有有比較完善善的數(shù)據(jù)運(yùn)運(yùn)算能力，能夠適用用于各種數(shù)數(shù)字控制領(lǐng)領(lǐng)域。近年來PPLC的功功能單元大大量涌現(xiàn)，能夠讓PPLC輕松松實(shí)現(xiàn)位置置控

40、制、溫都控制制、CNC機(jī)機(jī)床控制使使。加上PLLC通信能能力的增強(qiáng)強(qiáng)及人機(jī)界界面技術(shù)的的發(fā)展，使用PLLC組成各各種控制系系統(tǒng)變得非非常容易。(3)安裝裝簡單，易學(xué)易用用PLCC作為通用用工業(yè)控制制計(jì)算機(jī)，是面向工工礦企業(yè)的的工控設(shè)備備。它可以在各各種工業(yè)環(huán)環(huán)境下直接接運(yùn)行，編程語言言易于為工工程技術(shù)人人員接受。梯形圖語語言的圖形形符號與表表達(dá)方式和和繼電器電電路圖相當(dāng)當(dāng)接近，直觀性強(qiáng)強(qiáng)，只需用PLCC的少量開開關(guān)量邏輯輯控制指令令就可以方方便地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)繼電器電電路的功能能。使不熟悉電電子電路、不懂計(jì)算算機(jī)原理和和匯編語言言的人使用用計(jì)算機(jī)從從事工業(yè)控控制變得非非常便捷。(4)安裝裝簡單，維修方

41、便便PLC用存存儲邏輯代代替接線邏邏輯，大大減少少了控制設(shè)設(shè)備外部的的接線，使用時(shí)只只需將現(xiàn)場場的各種設(shè)設(shè)備與PLLC相應(yīng)的的I/O端端相連接，即可投入入運(yùn)行。各種模塊塊上均有運(yùn)運(yùn)行和故障障指示裝置置，便于用戶戶了解運(yùn)行行情況和查查找故障。由于采用用模塊化結(jié)結(jié)構(gòu)，因此一旦旦某模塊發(fā)發(fā)生故障，用戶可以以通過更換換模塊的方方法，使系統(tǒng)迅迅速恢復(fù)運(yùn)運(yùn)行。(5)體積積小，重量輕，能耗低以超小型PPLC為例例，新近出產(chǎn)產(chǎn)的品種底底部尺寸小小于1000mm，重量小于于150gg，功耗僅為數(shù)瓦。由于體積積很小很容易易裝入工業(yè)業(yè)機(jī)械內(nèi)部部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)機(jī)電一體化化的理想控控制設(shè)備。3.3 PLC、電機(jī)選型型1 P

42、LLC機(jī)型的的選擇根據(jù)被控對對象對PLLC控制系系統(tǒng)的功能能要求，可進(jìn)行PPLC型號號的選定。 進(jìn)進(jìn)行PLCC選型時(shí)，基本原則則是滿足控控制系統(tǒng)的的功能需要要，同時(shí)要兼兼顧維修、備件的通通用性。對開關(guān)量量控制的系系統(tǒng)，當(dāng)控制速速度要求不不高時(shí)，一般的PPLC都可可以滿足要要求，如對小型型泵的順序序控制、單臺機(jī)械械的自動控控制等。當(dāng)控制速速度要求較較高、輸出有高高速脈沖信信號等情況況時(shí)，要考慮輸輸入/輸出出點(diǎn)的形式式，最好采用用晶體管形形式輸出。對帶有部部分模擬量量控制的裝置等。2 輸入入/輸出的的點(diǎn)數(shù)：I/O點(diǎn)數(shù)數(shù)可以衡量量PLC規(guī)規(guī)模的大小小。準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)計(jì)被控對象象的輸入信信號和輸出出信號的總

43、總點(diǎn)數(shù)并考考慮今后系系統(tǒng)的調(diào)整整和擴(kuò)充，在實(shí)際統(tǒng)統(tǒng)計(jì)I/OO點(diǎn)數(shù)基礎(chǔ)礎(chǔ)上，一般應(yīng)加加上10%-20%的備用點(diǎn)點(diǎn)數(shù)。多數(shù)小型型PLC為為整體式，具有體積積小、價(jià)格便宜宜等優(yōu)點(diǎn)，適于工藝藝過程比較較穩(wěn)定，控制要求求比較簡單單的系統(tǒng)。模塊式結(jié)結(jié)構(gòu)的PLLC采用主主機(jī)模塊與與輸入模塊塊、功能模式式塊組合使使用的方法法，比整體式式方便靈活活，維修更換換模塊、判斷與處處理故障快快速方便，適用于工工藝變化較較多、控制要求求復(fù)雜的系系統(tǒng)。此外，還應(yīng)應(yīng)考慮用戶戶儲存器的的容量、PLC的的處理速度度是否能滿滿足實(shí)時(shí)控控制的要求求、編程器與與外圍設(shè)備備的選擇等等。本論文首先先應(yīng)明確控控制的任務(wù)務(wù)和范圍，確定所需需的

44、動作流流程，然后根據(jù)據(jù)控制要求求，估算輸入入輸出點(diǎn)數(shù)數(shù)、所需存儲儲器容量、確定PLLC的功能能、外部設(shè)備備特性等，再通過PPLC的類類型、輸入輸出出模塊的選選擇 、電源的選選擇、存儲器的的選擇、冗余功能能的選擇和和高性能價(jià)價(jià)格比，本設(shè)備控控制的對象象是一個開開關(guān)量控制制的系統(tǒng)，同時(shí)利用用脈沖控制制步進(jìn)店動動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，故應(yīng)采用用晶體管形形式的輸出出?？删幊绦蛐蚩刂破鞑刹捎肍系列列的F160MMR。3電動機(jī)機(jī)的選擇：Y2系列三三相異步電電動機(jī)具有有結(jié)構(gòu)新穎穎、造型美觀觀、噪音低、振動小、絕緣等級級高等特點(diǎn)點(diǎn)，是Y系列電電機(jī)的更新新產(chǎn)品。外殼防護(hù)護(hù)等級IPP54，它具有良良好的起動動性能和運(yùn)運(yùn)行性

45、能，結(jié)構(gòu)簡單單，工作可靠靠，維修方便便等特點(diǎn)，電機(jī)采用用E級或BB級絕緣，外殼防護(hù)護(hù)等級為IIP44，冷卻方式式為ICOO141，額定頻率率為50HHz，額定電壓壓為3800V。豎軸驅(qū)動電電機(jī)承載整整個機(jī)械手手的所有負(fù)負(fù)載，需要功率率較大，而機(jī)械手手主要用于于生產(chǎn)線夾夾持較輕便便物體，綜合考慮慮，豎軸選用用Y2-663M2-2，功率2550W，可滿足生生產(chǎn)需要。橫軸主要驅(qū)驅(qū)動橫臂的的左右運(yùn)動動，承載重量量較小，選用Y2-63M11-2，功率1880W，即可滿足足生產(chǎn)需要要。電動機(jī)3主主要用來控控制機(jī)械手手抓的加緊緊和放松，所承載負(fù)負(fù)載最小，因此可選選用Y2-63M11-4，功率1220W。由于

46、交流電電機(jī)需要無無極調(diào)速選選用變頻器器，其主電路路給異步電電動機(jī)提供供調(diào)速調(diào)壓壓調(diào)頻電源源的電力變變換，本方案選選擇FR-A5044變頻器。變頻器的各各回路接線線端子如圖圖3-1所示示，其中 表示主回回路接線端端子， 表示控控制回路輸輸入接線端端子，表示控制制輸出接線線端子。主回路接線線及注意事事項(xiàng)：圖3-1 端子接線線圖1主回路路接線主回路電源源和電動機(jī)機(jī)的連接如如圖3-22所示。電源必須須接R、S、T，絕對不能能接U、V、W，否則會損損壞變頻器器。在接線時(shí)時(shí)不必考慮慮電源相序序。使用單相相電源時(shí)必必須接R、S端。電機(jī)接到到U、V、W端子上上。當(dāng)加入正正轉(zhuǎn)開關(guān)（信信號）時(shí)，電動機(jī)旋旋轉(zhuǎn)方向從

47、從軸向看時(shí)時(shí)為逆時(shí)針針方向。圖3-2 電源和電電機(jī)的連接接2主電路路接線端子子介紹及注注意事項(xiàng)(1)主回回路接線端端子簡介1)交流電電源輸入端端子R、S、T：連接工頻頻電源，當(dāng)使用高高功率因數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)換器件件，確保這些些端子不連連接（FRR-HC）。2)變頻器器輸出端子子U、V、W：接三相籠籠型異步電電動機(jī)。3)控制回回路電源輸輸入端子RR1、S1：與交流電電源端子RR、S連接。在保持異異常顯示和和異常輸出出時(shí)或當(dāng)使使用高功率率因數(shù)轉(zhuǎn)換換器（FRR-HC）時(shí)時(shí)，必須拆下下端子R-R1和SS-S1之之間的短路路片，并提供外外部電源到到此端子。4)連接制制動電阻器器端子P/+、PR：拆開端子子PR-P

48、PX之間的的短路片，在P/+、PR之間間連接選件件制動電阻阻器（FRR-ABRR）。5)連接制制動單元端端子P/+、N/-：連接選件件PR-BBU型制動動單元或電電源再生單單元（FRR-RC）或或高功率因因數(shù)轉(zhuǎn)換器器（FR-HC）。6)連接改改善功率因因數(shù)DC電電抗端子PP/+、P1：拆開端子子P/+與與P1間的的短路片，連接選件件改善功率率因數(shù)用電電抗器（FFR-BEEL）。7)連接內(nèi)內(nèi)部制動回回路端子PPR、PX：用短路片片將PR-PX短路路時(shí)（出廠廠時(shí)設(shè)定）內(nèi)內(nèi)部制動賄賄賂變生效效。8)接地端端子變頻器器外殼接地地用，必須接大大地。3接線注注意事項(xiàng)1)電源一一定不能接接到變頻器器輸出端上

49、上（U、V、W），否則將會會損壞變頻頻器。2)接線后后，零碎線頭頭必須清除除干凈，零碎線頭頭可能造成成設(shè)備運(yùn)行行時(shí)異常、失靈和故障障，必須始終終保持變頻頻器清潔。在控制臺臺上打孔時(shí)時(shí)，請注意不不要使碎片片粉末等進(jìn)進(jìn)入變頻器器中。3)為使電電壓下降在在2%以內(nèi)內(nèi)，請用適當(dāng)當(dāng)型號的電電線接線。4)布線距距離最長為為500mm。尤其長距距離布線，由于布線線寄生電容容所產(chǎn)生的的沖擊電流流，可能引起起過電流保保護(hù)誤動作作，輸出側(cè)連連接的設(shè)備備可能運(yùn)行行異?；虬l(fā)發(fā)生故障。5)在P/+和PRR端子之間間建議制動動電阻選件件，端子間原原來的短路路片必須拆拆下。6)電磁波波干擾，變頻器輸輸入/輸出出包含有諧諧波

50、成分，可能干擾擾變頻器附附近的通訊訊設(shè)備。因此，安裝選件件無線電噪噪聲濾波器器或線路噪噪聲濾波器器，使干擾降降至最小。7)不要安安裝電力電電容器，浪涌抑制制器和無線線電噪聲濾濾波器在變變頻器輸出出側(cè)。這將導(dǎo)致致變頻器故故障或電容容和浪涌抑抑制器的損損壞。如上述任任何一種設(shè)設(shè)備已安裝裝，請立即拆拆掉。8)運(yùn)行后后，改變接線線的操作，必須在電電源切斷110minn以上，用萬用表表檢查電壓壓后進(jìn)行。斷電一段段時(shí)間內(nèi)，電容上仍仍然有危險(xiǎn)險(xiǎn)的高電壓壓。 4傳感器器采用接近開開關(guān)作為手手爪旋轉(zhuǎn)和和底盤旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)限位檢測測用;采用用微動開關(guān)關(guān)作為橫軸軸、縱軸限位位檢測用。接近開關(guān)：接近開關(guān)關(guān)有三根連連接線（紅紅

51、、藍(lán)、黑）紅色色接電源的的正極、黑色接電電源的負(fù)極極、藍(lán)色為輸輸出信號，當(dāng)與擋塊塊接近時(shí)輸輸出電平為為低電平，否則為高高電平。微動開關(guān)：當(dāng)擋塊碰碰到微動開開關(guān)動作（常常開點(diǎn)閉合合）。 5旋轉(zhuǎn)碼碼盤機(jī)械手每旋旋轉(zhuǎn)3度發(fā)發(fā)出一個脈脈沖7。4 控制制系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)4.1 硬件系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)PLC硬件件設(shè)計(jì)是指指PLC外外部設(shè)備的的設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)設(shè)計(jì)重要進(jìn)進(jìn)行輸入設(shè)設(shè)備的選擇擇（如控制制按鈕、開關(guān)及計(jì)計(jì)量保護(hù)裝裝置的輸入入信號等），還有執(zhí)行元件的選擇以及控制臺、柜的設(shè)計(jì)等。硬件設(shè)計(jì)還包括PLC輸入/輸出通道的分配，為便于程序設(shè)計(jì)和閱讀，常作出I/O通道分配表，表中包括有I/O編號、設(shè)備代號、名稱及功能等。機(jī)械

52、手控制系統(tǒng)電器原理圖。操作面板及及動作說明明根據(jù)控制和和生產(chǎn)工藝藝的要求，控制操作作包括手動動和自動，手動又包包括手動步步進(jìn)、回原位操操作，自動控制制包括單步步、單周期、連續(xù)的操操作。故操作方方式選擇開開關(guān)設(shè)置有有五個檔位位。手動工作作方式下，手動動作作包括上升升、下降、放松、快進(jìn)、慢進(jìn)、快退、慢退和復(fù)復(fù)位，故設(shè)置六六個動作看看官按鈕。各個動作作進(jìn)行的同同時(shí)均設(shè)有有動作指示示燈。另外設(shè)有有啟動停止止按鈕。其操作面板板如圖4-1所示：右行夾緊左行圖4-1 機(jī)械手操操作面板示示意圖可編程序控控制器采用用F系列的的F160MMR。 I/O地址址分配如表表所示I/O地址址分配一覽覽表輸入：輸出：X0橫

53、軸正限位位Y0橫軸脈沖X1豎軸正限位位Y1豎軸脈沖X2橫軸反限位位Y2橫軸方向X3豎軸反限位位Y3豎軸方向X4旋轉(zhuǎn)脈沖Y20手正轉(zhuǎn)X20手正轉(zhuǎn)限位位Y21手反轉(zhuǎn)X21手反轉(zhuǎn)限位位Y22底座正轉(zhuǎn)X22底座正限位位Y23底座反轉(zhuǎn)X23底座反限位位Y24電磁閥動作作表4-1 I/O地地址分配表表(1)確定定輸入輸出出接點(diǎn)的總總數(shù)輸入接點(diǎn)：啟動按鈕鈕SB、行程開關(guān)關(guān)SQ1SQ44、光電開關(guān)關(guān)SQ5，一共6個個。輸出接點(diǎn)：YV1YV2總總共5個。(2)估算算PC內(nèi)存存總數(shù) 選取PC類類型，PC內(nèi)存存總數(shù)取決決于程序指指令總條數(shù)數(shù)。PC內(nèi)存存總數(shù)又是是選取PCC類型的重重要依據(jù)，為此依據(jù)據(jù)下面的經(jīng)經(jīng)驗(yàn)公式

54、對對指令總條條數(shù)進(jìn)行估估算。指令總條數(shù)數(shù)=（10020）*（輸入點(diǎn)點(diǎn)數(shù)+輸出出點(diǎn)數(shù)）本例中指令令總條數(shù)為為（1020）*（6+55）=11102200條。(3)輸入入輸出點(diǎn)分分配 如下圖是機(jī)機(jī)械手輸入入和輸出信信號與PCC輸入輸出出端子的分分配圖，其中根據(jù)據(jù)需要增加加了機(jī)械手手回到原位位時(shí)的指示示燈，為了防止止誤按啟動動按鈕引起起機(jī)械手的的誤動作，增加了復(fù)復(fù)位按鈕，啟動時(shí)需需要先按復(fù)復(fù)位按鈕在在按啟動按按鈕，否則機(jī)械械手不會動動作。圖4-1 機(jī)械手PPC輸入/輸出端子子的分配(4)控制制電路設(shè)計(jì)計(jì)主要是PPLC輸入入、輸出接接線的設(shè)計(jì)計(jì)，其I/O分配如如圖圖4-2 PLC I/O分分配圖(4)

55、方案案選擇 考慮到機(jī)械械手在工作作時(shí)間時(shí)可可能發(fā)生誤誤動作行程程開關(guān)而引引起的不安安全動作，各個輸入入開關(guān)信號號只能在規(guī)規(guī)定的狀態(tài)態(tài)發(fā)生作用用，例如，SQ1的的閉合信號號只能當(dāng)機(jī)機(jī)械手位于于原位而且且按下SBB2后或從從原位右移移到右位后后才能起作作用，其他狀態(tài)態(tài)時(shí)SQ11不起作用用。為了達(dá)到到這一目的的，選擇使用用移位寄存存器來完成成順序控制制6。4.2 軟件系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)4.2.11 梯形圖圖編語 (LD-Laddder DDiagrram)梯形圖來源源于繼電器器邏輯控制制系統(tǒng)的描描述，是使用最最廣泛的PPLC編程程一個簡單單的語言，由于繼電電器控制的的電氣接線線圖和梯形形圖是相似似的，容易理

56、解解的，所以這許許多應(yīng)用編編程編程人人員和維修修人員。其圖形結(jié)結(jié)構(gòu)非常相相像，爬上梯子子，所以命名名為梯形圖圖。兩個垂直直電軌線左左側(cè)和右側(cè)側(cè)的梯形圖圖程序中，在左側(cè)的的電源軌線線，它是由左左到右的功功率流通過過階梯沿水水平級所有有接觸點(diǎn)，功能，功能塊，線圈等為為了提供能能量，電源軌線線的右側(cè)上上的功率流流的末尾。梯形圖上上的每一個個觸點(diǎn)代表表了一個布布爾變量的的狀態(tài)，每一個線線圈代表了了一個實(shí)際際設(shè)備的狀狀態(tài)，一個簡單單的梯形圖圖程序如圖圖4-2所示示:圖4-3 梯形圖程程序示例 梯梯形圖的每每個梯級表表示一個因因果關(guān)系,事件發(fā)生生的條件表表示在梯形形的左面,事件發(fā)生生的結(jié)果表表示在梯級級的

57、右面。梯形圖圖編程語言言具有如下下特點(diǎn): (1) 與與電氣操作作原理圖相相對應(yīng)，具有直觀觀性和對應(yīng)應(yīng)性; (22) 與原原有繼電器器邏輯控制制技術(shù)相一一致，易于掌握握和學(xué)習(xí); (3) 對于復(fù)雜雜控制系統(tǒng)統(tǒng)描述,仍仍不夠清晰晰; (4) 可讀性性仍不夠好好。 幾乎所有有PLC廠商商提供的PPLC都支支持梯形圖圖編程語言言,而且都都比較容易易理解，只是在梯梯形圖結(jié)構(gòu)構(gòu)上可能稍稍有變化。比如西門門子的S77系列梯形形圖就沒有有右邊的電電力軌線。4.2.22 控制流流程圖機(jī)械手工作作流程圖如如下圖所示示。把可編程程序控制器器主機(jī)上的的RUN-PROGG的開關(guān)撥撥在RUNN上，如果機(jī)械械手不在初初始位置

58、上上，步進(jìn)電動動機(jī)開始運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)（橫軸軸向手爪那那邊移動，豎軸向上上移動）。歸位后首首先橫軸步步進(jìn)電動機(jī)機(jī)工作，橫軸前伸伸；前伸到到位后，手抓電動動機(jī)得電帶帶動手爪旋旋轉(zhuǎn)；當(dāng)傳傳感器檢測測到限位磁磁頭時(shí)，電動機(jī)停停止，PLC控控制電磁閥閥動作，手張開；延時(shí)一段段時(shí)間，豎軸步進(jìn)進(jìn)電動機(jī)工工作，豎軸下降降；下降到到位后，電磁閥復(fù)復(fù)位，手爪加緊緊；延時(shí)過過后，豎軸上升升，同時(shí)橫軸軸縮回、底盤都到到位后，橫軸前伸伸；到位后后手爪旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，然后豎軸軸下降，電磁閥動動作，手張開；延時(shí)后豎豎軸上升復(fù)復(fù)位；然后后開始下一一周期動作作12。圖4-4 機(jī)械手搬搬運(yùn)流程圖圖4.2.33 梯形形圖設(shè)計(jì)機(jī)械手的控控制屬順序序

59、控制，采用步進(jìn)進(jìn)指令，根據(jù)說明明機(jī)器工作作狀態(tài)轉(zhuǎn)換換的圖形，很容易進(jìn)進(jìn)行程序設(shè)設(shè)計(jì)。（1） 根根據(jù)機(jī)械手手的工作方方式情況，選擇“梯形圖的的總體設(shè)計(jì)計(jì)單步操作”方式時(shí)，應(yīng)執(zhí)行“單步操作作”程序；在在選擇“返回原位位”方式時(shí)，應(yīng)執(zhí)行“返回原位位”程序; “自動”方式時(shí)，應(yīng)執(zhí)行“自動”程序，故梯形圖圖的總體構(gòu)構(gòu)成如下圖圖所示。其中，自動程序序要在啟動動按鈕按下下時(shí)才執(zhí)行行。圖4-5 機(jī)械手PPLC控制制梯形圖總總體構(gòu)成（2） 各各部分梯形形圖的設(shè)計(jì)計(jì)通用部分梯梯形圖設(shè)計(jì)計(jì)A狀態(tài)器的的初始化：初始狀態(tài)態(tài)器S6000在手動動方式下被被置位、復(fù)位。當(dāng)方式選選擇開關(guān)處處于“返回復(fù)位位”（X5001接通）時(shí)

60、時(shí)，按下返回回復(fù)位按鈕鈕（X5005）時(shí)被被置位;在在“單步操作作”（X5000接通）時(shí)時(shí)，S6000復(fù)位。處于中間間工步的狀狀態(tài)器用手手動作復(fù)位位操作，即在方式式選擇開關(guān)關(guān)位于“單步操作作”或 “返回復(fù)位位”時(shí)，中間狀態(tài)態(tài)器同步復(fù)復(fù)位，故初始狀狀態(tài)梯形圖圖如下圖示示（如果狀狀態(tài)器要在在供電時(shí)從從斷電前條條件開始繼繼續(xù)工作，則不需要要M71）狀狀態(tài)器初始始化梯形圖圖。圖4-6 狀態(tài)器初初始化B狀態(tài)器轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換啟動：若機(jī)械手手工作在自自動工作方方式下，當(dāng)初始狀狀態(tài)器S6600被置置位后，按下啟動動按鈕，輔助繼電電器M5775工作，狀態(tài)器的的狀態(tài)可以以一步步向向下傳遞，即可以進(jìn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在執(zhí)行“連續(xù)操