【基于PLC的工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)8100字（論文）】

--PAGE15-基于PLC的工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)目錄21724一、前言 15080二、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 120817（一）系統(tǒng)工作流程 116271（二）系統(tǒng)的基本功能 132519三、PLC的概述以及選型 226488（一）PLC概述 210572（二）PLC的發(fā)展?fàn)顩r及前景 225418（三）PLC的選型 39233四、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 43554（一）結(jié)構(gòu)框圖 48878（二）元件選擇 542（三）系統(tǒng)電氣原理圖 813095（四）I/O分配 83248五、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 919077（一）GXWorks2編程軟件簡介 93045（二）機(jī)械手控制系統(tǒng)程序 92204（三）控制程序梯形圖設(shè)計(jì) 1031650六、仿真與調(diào)試 119217（一）軟件監(jiān)控 1117363（二）軟件仿真調(diào)試 1422452總結(jié) 1828501參考文獻(xiàn) 19一、前言工業(yè)機(jī)械手的運(yùn)用，非常利于提高企業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低企業(yè)的人力資源成本。因?yàn)檫\(yùn)用機(jī)械手，能加快流水線中對(duì)加工物料的及時(shí)運(yùn)輸，提高流水線工作效率，同時(shí)刀具、火器之類的安裝拆卸以及維護(hù)修理能遠(yuǎn)距離操作，不會(huì)使工人受到安全方面的危險(xiǎn)。能夠使的企業(yè)快速實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)方面的機(jī)械化和企業(yè)的生產(chǎn)自動(dòng)化。在實(shí)際使用機(jī)械手工作時(shí)，并非死板的使用一類機(jī)械手，而是能靈活的選擇所需的類型。機(jī)械手可以方便快速的完成所有預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)定好一系列參數(shù)后便能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)，在系統(tǒng)構(gòu)建上體現(xiàn)人靈活的優(yōu)勢(shì)，而實(shí)際操作上體現(xiàn)為機(jī)器精確執(zhí)行的優(yōu)勢(shì)，整體上更加體現(xiàn)人的只能和多變性。機(jī)械手能適應(yīng)環(huán)境并在各種惡劣的條件下完成設(shè)定的任務(wù)，例如極高或極低溫度、粉塵多導(dǎo)致人體不適、易燃易爆品多和有毒氣體彌漫的危險(xiǎn)環(huán)境。同時(shí)機(jī)械手的工作精準(zhǔn)度非常高也能代替人工完成一些比較細(xì)致的工作例如五金產(chǎn)品的拋光打磨。機(jī)械手如今在我國社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域都有使用，對(duì)于改善企業(yè)員工的日常勞動(dòng)會(huì)產(chǎn)生非常有利的影響。機(jī)械手仍然有非常大的發(fā)展前景，值得我們深入地探討。本文通過查閱有關(guān)資料，了解機(jī)械手控制系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展起源和其應(yīng)用研究的起源及發(fā)展史和其研究的重要意義，了解機(jī)器人手臂搬運(yùn)的工作模式及其對(duì)控制系統(tǒng)的要求。詳細(xì)的理論分析了機(jī)械手控制系統(tǒng)的控制方案以及所選用的硬件設(shè)備，簡單羅列了系統(tǒng)所需的硬件設(shè)備，并對(duì)其簡單介紹。對(duì)PLC的軟件結(jié)構(gòu)與硬件結(jié)構(gòu)簡單介紹，并將PLC做主控芯片與其他控制器做主控芯片進(jìn)行了比較，列出各自性能的優(yōu)缺點(diǎn)，確定出適合本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的中央控制器。對(duì)于該系統(tǒng)軟件所需的設(shè)計(jì)，先理出了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的整體思路，畫出系統(tǒng)軟件具體的工作流程圖，根據(jù)工作流程圖在仿真軟件制作PLC驅(qū)動(dòng)梯形圖程序，最終在組態(tài)軟件上監(jiān)視，通過觸摸屏控制仿真。二、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)（一）系統(tǒng)工作流程本設(shè)計(jì)研究機(jī)械手的工作流程，由PLC中央控制，控制機(jī)械手工作過程中的各個(gè)動(dòng)作：機(jī)械手水平伸出、機(jī)械手垂直下降、機(jī)械手抓取工件，機(jī)械手垂直上升，機(jī)械手底座旋轉(zhuǎn)、機(jī)械手水平縮回、機(jī)械手松開工件。（二）系統(tǒng)的基本功能（1）能自動(dòng)控制手臂進(jìn)行搬運(yùn)工作。機(jī)器人手臂能進(jìn)行提升，夾緊，松開，下降，旋轉(zhuǎn)一系列操作。通過兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)控制機(jī)器人手臂的升降和抓取，豎向控制機(jī)器人手臂上升下降，橫向控制機(jī)器人手臂夾緊松開。通過底盤電動(dòng)機(jī)控制機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到搬運(yùn)的目的。（2）具有單次搬運(yùn)和循環(huán)搬運(yùn)功能兩種工作模式。通過兩個(gè)按鈕分別控制兩種工作模式。單次搬運(yùn)后機(jī)器人手臂返回初始位置，若想繼續(xù)進(jìn)行單次搬運(yùn)，需重新按下單次搬運(yùn)啟動(dòng)按鈕。循環(huán)搬運(yùn)即一次循環(huán)搬運(yùn)完成后，延時(shí)1s后自動(dòng)進(jìn)入下一次搬運(yùn)。按下循環(huán)搬運(yùn)啟動(dòng)按鈕可進(jìn)入循環(huán)搬運(yùn)模式。（3）正常工作時(shí)亮綠燈。（4）光電開關(guān)能檢測(cè)到搬運(yùn)的物品，若按下啟動(dòng)按鈕或上一個(gè)物品搬運(yùn)完5s后未檢測(cè)到搬運(yùn)物品，蜂鳴器報(bào)警并閃紅燈，同時(shí)機(jī)械手臂停止工作。（5）具有停止復(fù)位功能，即按下停止復(fù)位按鈕，機(jī)器人手臂回到初始位置。（6）具有斷電保持功能。（7）具有緊急停止的功能，若在工作過程出現(xiàn)問題，按下緊急停止按鈕，機(jī)器人手臂立即停止工作并保持當(dāng)前狀態(tài)。（8）通過組態(tài)控制機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)，顯示機(jī)械手當(dāng)前工作狀態(tài)，顯示機(jī)械手的工作正常與否。三、PLC的概述以及選型（一）PLC概述1987年，國際電工委員會(huì)IEC正式批準(zhǔn)頒布了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第三稿，將可編程序控制器定義為數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)。它是一種自動(dòng)化控制元件，在工業(yè)控制中被廣泛應(yīng)用，是一種采用自動(dòng)化和可編程序的數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)裝置，在內(nèi)部完成許多復(fù)雜的如執(zhí)行邏輯運(yùn)算等操作。與工業(yè)控制系統(tǒng)相容并且易于完善和擴(kuò)展功能的設(shè)計(jì)理念將引導(dǎo)出PLC和其相關(guān)設(shè)施的研究設(shè)計(jì)。隨著電子微處理器、計(jì)算機(jī)和無線數(shù)字通訊等信息技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制在現(xiàn)代我國已經(jīng)逐漸拓寬至幾乎整個(gè)電子工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域?，F(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展的新要求促使我國裝備制造業(yè)盡快地積極響應(yīng)國際市場(chǎng)的發(fā)展需求，生產(chǎn)開發(fā)出各種新型小批量、多功能品種、多功能規(guī)格、低價(jià)位的工業(yè)產(chǎn)品，為了更好適應(yīng)這一市場(chǎng)需求，生產(chǎn)線的設(shè)備和各種全套工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)線上的過程控制處理系統(tǒng)都必須設(shè)計(jì)要做到具有很大的工作可靠性和操作靈活度，PLC的微編程也許就正是在此這一過程中為了順應(yīng)其應(yīng)用要求而發(fā)展誕生的，它們都必須是以通用微處理器設(shè)計(jì)為主要技術(shù)基礎(chǔ)的一種具有通用型號(hào)的工業(yè)過程控制系統(tǒng)設(shè)備。（二）PLC的發(fā)展?fàn)顩r及前景盡管PLC技術(shù)沒有問世很長時(shí)間，但由于新一代數(shù)字微處理器的大量引入，大規(guī)模、超級(jí)和高規(guī)格的數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的快速進(jìn)步發(fā)展和海量數(shù)據(jù)以及通信處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC也迅速發(fā)展得到了巨大發(fā)展，其技術(shù)產(chǎn)生和應(yīng)用發(fā)展歷程主要分為有三個(gè)歷史階段。（1）早期原型PLC（20世紀(jì)60年代后期至70年代中期）都會(huì)被我們用來稱之為一種完全且可以獨(dú)立進(jìn)行編程的高級(jí)邏輯式微控制器。此時(shí)的PLC多少也就是有點(diǎn)繼電器的微控制器是設(shè)備的一種替換品之意，其主要的控制功能通常僅限于對(duì)單個(gè)繼電過程的進(jìn)行自動(dòng)控制。它在控制硬件上也是通過一種標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)的控制方式首次出現(xiàn)，在驅(qū)動(dòng)輸入和控制輸出的兩種接口控制電路上也分別做了一定的技術(shù)革新，以此來滿足工業(yè)控制過程的要求。設(shè)備安裝中的電子部件的主要電路是分立的單獨(dú)元件和中、小規(guī)模的軟件集成電路，存儲(chǔ)設(shè)備則一般是主要采用小型磁芯式的存儲(chǔ)器。此外還對(duì)該軟件系統(tǒng)主機(jī)采取了一些安全防護(hù)控制措施，以大大增強(qiáng)其主機(jī)對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)干擾的穩(wěn)定性能。（2）中期時(shí)代PLC（20世紀(jì)70年代中期至80年代中后期）隨著微處理器的迅速發(fā)展，使PLC系列產(chǎn)品正在迅速地不斷改變。近年來，一些國際廠商如德國、美國等，都大量引入這種微處理器，來作為一個(gè)可編程序控制器的數(shù)據(jù)中心信號(hào)處理控制單位。從而就大幅增強(qiáng)了該機(jī)PLC的使用性能。在電子系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)功能方面，通過保留其他子系統(tǒng)本身的系統(tǒng)功能如計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)外還繼續(xù)創(chuàng)新增加了邏輯運(yùn)算，數(shù)據(jù)處理和電子信息網(wǎng)絡(luò)傳輸、通訊等系統(tǒng)功能。（3）近期產(chǎn)品PLC（20世紀(jì)80年代中后期至今）由于目前我國超大規(guī)模范圍的應(yīng)用集成電路和國內(nèi)外市場(chǎng)微處理器應(yīng)用技術(shù)的不斷快速更新發(fā)展，目前國際應(yīng)用市場(chǎng)上微處理器的產(chǎn)品價(jià)格已經(jīng)有了較大幅度的下降，國際采用的各種類型的微處理器產(chǎn)品的檔次也隨著微處理器廣泛使用的普遍性而不斷升級(jí)提高。此外，為了使可編程控制器的處理器速率更高，各個(gè)射頻制造商和企業(yè)都深入研究并自主開發(fā)生產(chǎn)出了專門設(shè)計(jì)用于射頻邏輯信號(hào)處理的芯片。這樣，PLC轉(zhuǎn)換器硬件的驅(qū)動(dòng)功能沒有很大變化。跨入21世紀(jì)后，就目前我國的企業(yè)整體而言，不論是企業(yè)硬件或者操作系統(tǒng)還是軟件，以至于還是互聯(lián)網(wǎng)或者通訊，PLC都正在前進(jìn)，并向著企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的管理方向快速發(fā)展，以便于不斷謀求在類似企業(yè)資源計(jì)劃、制造企業(yè)生產(chǎn)過程執(zhí)行管理系統(tǒng)和過程控制系統(tǒng)的3層企業(yè)管理體系基礎(chǔ)架構(gòu)中立于不敗之地，更好的適應(yīng)和不斷完善現(xiàn)有的現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，管理及日常運(yùn)行企業(yè)經(jīng)營的管理系統(tǒng)，以便于達(dá)到最佳的管理目標(biāo)，真正實(shí)現(xiàn)管理效果。加強(qiáng)綜合性和應(yīng)用整體高效，從而可以達(dá)到不斷提升我國企業(yè)技術(shù)產(chǎn)品綜合競(jìng)爭力的戰(zhàn)略目標(biāo)。（三）PLC的選型在進(jìn)行PLC選型時(shí)要特別考慮到：所有輸入和控住輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)、存儲(chǔ)器容量、輸入輸出模塊的選擇。最終選擇三菱的FX2N-48MR-001型。FX2N-48MR-001是一種采用日本大廠三菱公司自主研發(fā)和生產(chǎn)的高速可編程功能控制器(PLC)，繼電器的信號(hào)輸出電路及其信號(hào)輸入24點(diǎn)，輸出24點(diǎn).FX2N系列是一種FX系列中一種功能最強(qiáng)、運(yùn)行數(shù)據(jù)速度最高的小型PLC，內(nèi)置了一個(gè)高速用戶參數(shù)存儲(chǔ)器8kb，可以直接同時(shí)擴(kuò)展至16kb，最大速度允許一個(gè)用戶參數(shù)可以直接同時(shí)擴(kuò)展至256I/O點(diǎn)，可以同時(shí)具備多種專門的特殊功能控制拓寬，實(shí)現(xiàn)了多種專門的特殊功能控制拓寬功能（PID、高速自動(dòng)計(jì)數(shù)、A/D、D/A、等）。具有一定結(jié)構(gòu)功能性較強(qiáng)的典型數(shù)學(xué)邏輯指令集。通過無線通訊器的擴(kuò)展接口模塊或者特別適配器，它們就這樣可以輕松實(shí)現(xiàn)各種不同的無線通訊與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線的連接。圖3-1三菱FX2N-48MR-001型四、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)（一）結(jié)構(gòu)框圖圖4-1結(jié)構(gòu)框圖（1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括手部、手腕、手臂、立柱和手架底座等部件。通過PLC程序設(shè)計(jì)控制操縱系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)控制執(zhí)手部、手腕、手臂和身體立柱的協(xié)同動(dòng)作。（2）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：這種機(jī)械驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)主要用途是用來驅(qū)動(dòng)各種類型工業(yè)機(jī)械手在這個(gè)機(jī)械驅(qū)動(dòng)器的位置上動(dòng)并執(zhí)行各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。這包括各種機(jī)械動(dòng)力控制部件、調(diào)整控制裝置及各種輔助控制部件綜合。常見的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)主要可以分為：液壓傳動(dòng)，氣壓輪傳動(dòng)和機(jī)械式傳動(dòng)。機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)簡單易行，容易完成，但是由于工作粗略，無法良好緩沖，無法處理細(xì)節(jié)；氣壓式機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)在于能緩沖，降低損耗，制作簡易；液壓式式傳動(dòng)裝置傳動(dòng)體積小方便靈活，通過微電子技術(shù)處理，系統(tǒng)本身易于小型控制系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全程液壓自動(dòng)化操作控制。但液壓式傳動(dòng)裝置中油的泄露和液體可壓縮性大小會(huì)直接影響到執(zhí)行器元件移動(dòng)的精度和準(zhǔn)確率，故無法保障嚴(yán)格的傳動(dòng)價(jià)值。本設(shè)計(jì)采用氣動(dòng)傳動(dòng)。（3）控制系統(tǒng)：這種自動(dòng)控制指揮系統(tǒng)主要指的是對(duì)一個(gè)機(jī)械手進(jìn)行操縱的自動(dòng)指揮系統(tǒng)，它主要是一個(gè)控制部件驅(qū)動(dòng)的操作系統(tǒng)，讓自動(dòng)執(zhí)行機(jī)的部件按照系統(tǒng)規(guī)定操作自動(dòng)控制并確認(rèn)機(jī)械手的操作是否正確。一般常見的技術(shù)是家用電器等電子設(shè)備的自動(dòng)控制電路，電腦監(jiān)視系統(tǒng)。由于其PLC兩種控制工藝系統(tǒng)產(chǎn)品能夠充分地同時(shí)滿足此種產(chǎn)品工藝生產(chǎn)流程中所有必需的各種控制性能條件，穩(wěn)定可靠且同時(shí)抵御電磁干擾能力相對(duì)較高，使用方便而市場(chǎng)適應(yīng)性較高，控制系統(tǒng)采用PLC控制。（4）檢測(cè)裝置：檢測(cè)裝置主要功能是專門負(fù)責(zé)四類控制信號(hào)的自動(dòng)檢測(cè)，主要工作功能是感知按鈕輸入控制信號(hào)并輸出檢測(cè)，感知并輸出光電開關(guān)檢測(cè)信號(hào)，感知限位信號(hào)的輸入電路檢測(cè)，以及對(duì)電路故障報(bào)警信號(hào)的輸出檢測(cè)。用于輸入系統(tǒng)信號(hào)的自動(dòng)檢測(cè)按鍵是一種由人工控制按鈕輸入系統(tǒng)進(jìn)行的信號(hào)檢測(cè)，主要功能包括暫時(shí)啟動(dòng)停止按鈕、暫停啟動(dòng)按鍵和根據(jù)工作狀態(tài)模式自動(dòng)轉(zhuǎn)換后的按鍵。光電開關(guān)檢測(cè)信號(hào)是泛指一個(gè)光電開關(guān)在一個(gè)國家規(guī)定的檢測(cè)時(shí)間段內(nèi)被規(guī)定檢測(cè)得信號(hào)達(dá)到或不到的檢測(cè)物品?？刂蒲b置發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)停止機(jī)械手則會(huì)亮起故障信號(hào)信號(hào)。（二）元件選擇1.萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，主要功能特點(diǎn)是廣泛適用于額定交流50Hz、額定交流工作電壓380V及以下、直流工作電壓220V及以下，額定電流至160A的各類移動(dòng)電氣控制設(shè)備線路中，萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)主要應(yīng)用于各類電氣控制線路的轉(zhuǎn)換、電壓測(cè)量儀器、\t"/item/%E4%B8%87%E8%83%BD%E8%BD%AC%E6%8D%A2%E5%BC%80%E5%85%B3/_blank"電流電壓計(jì)量器的換相測(cè)量控制、配電線路設(shè)備控制線路的轉(zhuǎn)換和遙控等。萬能\t"/item/%E4%B8%87%E8%83%BD%E8%BD%AC%E6%8D%A2%E5%BC%80%E5%85%B3/_blank"轉(zhuǎn)換開關(guān)也是一種可以同時(shí)用來直接控制小容量\t"/item/%E4%B8%87%E8%83%BD%E8%BD%AC%E6%8D%A2%E5%BC%80%E5%85%B3/_blank"電動(dòng)機(jī)的電壓起動(dòng)、調(diào)速和換向。型號(hào)選用LW26-20，阻燃外殼保護(hù)，經(jīng)久耐用，使用壽命長，銀觸點(diǎn)性能更穩(wěn)定。圖4-2萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)2.按鈕開關(guān)按鈕開關(guān)是指在電路工作時(shí)需要利用一個(gè)按鈕來控制或推動(dòng)電路傳統(tǒng)的開關(guān)部件。按下按鈕，能接通或者斷開按鈕中的靜觸點(diǎn)或動(dòng)觸點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)電路運(yùn)行狀態(tài)的改變。按鈕啟動(dòng)方式用來啟動(dòng)開關(guān)繼電器和開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)。它具有一個(gè)結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用普遍的主動(dòng)按鈕和繼電器。在使用部分自動(dòng)控制的開關(guān)電路中，手動(dòng)發(fā)送控制信號(hào)以控制接觸器、繼電器等?？勺鳛檩斎朐镻LC發(fā)送操作指令，控制機(jī)械手的運(yùn)行狀態(tài)。型號(hào)選用XB2BA11C，產(chǎn)品由按鈕頭和基座組合而成，拆卸方便、采用模塊式觸電，更換便捷、使用銅件銀點(diǎn)，使用更安全，壽命更長久。圖4-3按鈕開關(guān)3.氣動(dòng)電磁閥電磁閥主要用途是它作為機(jī)械傳動(dòng)裝置，可以對(duì)各種動(dòng)力流體用來進(jìn)行控制的一種基礎(chǔ)控制元件，屬于一種傳統(tǒng)的自動(dòng)執(zhí)行器，而氣動(dòng)動(dòng)力電磁閥則主要是其中的一種，它主要是通過對(duì)動(dòng)力閥體運(yùn)動(dòng)方向上的移動(dòng)進(jìn)行控制作用，從而達(dá)到阻止動(dòng)力閥門自動(dòng)擋住或者漏出不同方向排水管油的一個(gè)小孔，此外，小的通孔油閥必須經(jīng)常處于打開狀態(tài)，油就會(huì)通過這類小孔進(jìn)入排油的管道，然后通過油壓使空氣驅(qū)動(dòng)電磁閥活塞進(jìn)入氣缸，這樣通過控制氣動(dòng)電磁閥的電磁鐵的電流就控制了整個(gè)電磁閥的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。利用氣動(dòng)電磁閥驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)氣缸控制機(jī)械手運(yùn)動(dòng)。選用AIRTAC4V210-08，閥體采用全新鋁合金材料、抗腐蝕性能好、重量輕、強(qiáng)度打。采用進(jìn)口密封圈，更耐用，使用壽命更長。圖4-4氣動(dòng)電磁閥4.接近開關(guān)接近開關(guān)是\t"/item/%E6%8E%A5%E8%BF%91%E5%BC%80%E5%85%B3/_blank"位置開關(guān)，可以不直接接觸其他機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件而直接進(jìn)行操作，當(dāng)物體接近開關(guān)的感應(yīng)面的作用距離時(shí)，開關(guān)可以不必再對(duì)其他機(jī)械的任何接觸或在物體沒有壓力的狀態(tài)下運(yùn)行，從而驅(qū)動(dòng)直流電器或給計(jì)算機(jī)裝置提供\t"/item/%E6%8E%A5%E8%BF%91%E5%BC%80%E5%85%B3/_blank"控制指令?？墒褂媒咏_關(guān)檢測(cè)機(jī)械手運(yùn)行位置。選用E3F-DS30C4，抗干擾強(qiáng)，精準(zhǔn)度高，反應(yīng)靈敏，性能穩(wěn)定。圖4-5接近開關(guān)5.氣動(dòng)氣缸圓柱形金屬部件在氣缸內(nèi)通過直線運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)活塞，空氣在氣缸內(nèi)膨脹，將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能量驅(qū)動(dòng)機(jī)器，氣體由于受到壓縮機(jī)氣缸中活塞的壓縮而提高壓力。氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中將壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的\t"/item/%E6%B0%94%E7%BC%B8/_blank"氣動(dòng)執(zhí)行元件。氣缸能實(shí)現(xiàn)來回輸送和來回?cái)[動(dòng)。機(jī)械手水平和垂直方向的位移以及旋轉(zhuǎn)、夾緊、松開的都可以使用氣動(dòng)氣缸實(shí)現(xiàn)。型號(hào)選用SCJ50，硬質(zhì)合金，耐沖擊強(qiáng)，伸縮順暢，密封性好，穩(wěn)定性強(qiáng)。圖4-6氣動(dòng)氣缸（三）系統(tǒng)電氣原理圖圖4-7PLC外部接線圖圖4-8主電路圖（四）I/O分配表4-1I/O分配表序號(hào)地址含義1X0單次搬運(yùn)2X1循環(huán)搬運(yùn)3X2物料光電4X3急停5X4復(fù)位6Y0升7Y1降8Y2夾9Y3松10Y4左轉(zhuǎn)11Y5右轉(zhuǎn)12Y6正常綠燈13Y7蜂鳴器紅燈14Y10搬運(yùn)完成五、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)（一）GXWorks2編程軟件簡介GXWORKS2是日本三菱發(fā)動(dòng)機(jī)公司推出的一款三菱綜合\t"/item/GX%20Works2/_blank"可編程控制器編程軟件。是一種設(shè)計(jì)、調(diào)試PLC系統(tǒng)的專用程序設(shè)計(jì)工具。與傳統(tǒng)的GXDeveloper軟件相比，提高了功能和可執(zhí)行的操作性能，變得更加簡單方便。（二）機(jī)械手控制系統(tǒng)程序本設(shè)計(jì)使用順序控制邏輯，通過按鈕控制機(jī)械手的操作過程，通過信號(hào)燈表示輸出動(dòng)作的運(yùn)行完成，首先要使光電信號(hào)檢測(cè)到物料，按下X2檢測(cè)物料。若沒有檢測(cè)到物料信號(hào)，則蜂鳴器響，并亮紅燈警告。如檢測(cè)到物料，則物料信號(hào)燈亮起，可繼續(xù)進(jìn)行操作。此時(shí)按下X0，即單次搬運(yùn)按鈕，機(jī)械手進(jìn)入單次搬運(yùn)模式，此時(shí)Y6燈亮，表示運(yùn)行正常。初始狀態(tài)下機(jī)械手處于松開狀態(tài)，進(jìn)入搬運(yùn)模式后先夾緊物件Y2燈亮，然后上升Y0燈亮、左轉(zhuǎn)Y4燈亮，到設(shè)定位置后下降Y2燈亮、松開物件Y3燈亮，即完成一次搬運(yùn)，將物件搬運(yùn)到了指定位置。完成搬運(yùn)后自動(dòng)復(fù)位，先上升Y0燈亮，然后右轉(zhuǎn)Y5燈亮，再下降Y1燈亮，到原始位置后自動(dòng)復(fù)位完成，Y10燈亮表示搬運(yùn)完成。按下X1進(jìn)入循環(huán)搬運(yùn)模式，即單次搬運(yùn)后立即進(jìn)入下次搬運(yùn)，可通過顯示屏的指示燈準(zhǔn)確地指導(dǎo)當(dāng)前機(jī)械手的工作狀態(tài)。按下X3按鈕急停，機(jī)械手立即停止工作，保留當(dāng)前工作狀態(tài)，此時(shí)Y6運(yùn)行指示燈滅。按下X0按鈕能繼續(xù)進(jìn)行單次搬運(yùn)工作再次按下X3即可急停。按下X1繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)搬運(yùn)工作，若想再次急停，需按下X1退出循環(huán)搬運(yùn)模式，再按X3按鈕即可急停。按下X4按鈕進(jìn)行復(fù)位，可通過顯示屏上燈亮判斷當(dāng)前機(jī)械手的位置狀態(tài)，顯示屏上復(fù)位中燈亮顯示機(jī)械手正在復(fù)位，復(fù)位完成燈亮即表示復(fù)位完成。（三）控制程序梯形圖設(shè)計(jì)M17為啟動(dòng)條件，即需檢測(cè)到物料信號(hào)才能啟動(dòng)，判斷檢測(cè)到物料信號(hào)才能正常啟動(dòng)。按下X015即可復(fù)位按下物料按鈕，檢測(cè)到物料，才能繼續(xù)工作，此時(shí)按下M11單次搬運(yùn)按鈕，即可工作，M20自鎖，M13常開閉合，M17得電，即滿足啟動(dòng)條件，在顯示屏中顯示物料信號(hào)燈亮。若無物料光電信號(hào)，計(jì)時(shí)5秒后，M13常閉，此時(shí)按下M11，導(dǎo)致M8得電，蜂鳴器紅燈亮并警告，無法繼續(xù)工作。對(duì)應(yīng)的燈光顯示程序機(jī)械臂動(dòng)作部分程序六、仿真與調(diào)試（一）軟件監(jiān)控1.仿真軟件介紹聯(lián)合仿真軟件使用GTDesigner3軟件是款三菱觸摸屏軟件進(jìn)行開發(fā)推出的編程服務(wù)軟件，它可以和各種所需的PLC聯(lián)合使用，通過對(duì)觸摸屏的編程操作實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC的監(jiān)視和控制，也可以對(duì)各種觸摸屏程序調(diào)試，本設(shè)計(jì)主要使用該軟件模擬仿真和觸摸屏功能。由于GTDesigner3集成有GTSimulator2仿真器，因此可以與GXWorks2聯(lián)合進(jìn)行仿真，調(diào)試程序，在沒有PLC實(shí)物的情況下可以減少程序bug。2.觸摸屏界面制作打開軟件，點(diǎn)擊新建，選擇GOT2000系列觸摸屏，制造商選擇三菱電機(jī)，機(jī)種選擇MELSEC-FX，其他選擇為默認(rèn)圖6-1新工程建立圖6-2GTDesigner3主界面本設(shè)計(jì)使用指示燈表示機(jī)械手具體動(dòng)作，左上角四個(gè)燈分別表示復(fù)位中、復(fù)位完成、運(yùn)行中、運(yùn)行完成，可以清楚知道當(dāng)前機(jī)械手狀態(tài)。畫面中央為機(jī)械手的6個(gè)動(dòng)作：左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、上升、下降、夾、松。分別用相應(yīng)指示燈亮滅表示。右邊也有動(dòng)作的指示燈。動(dòng)作指示燈的下面為按鈕指示燈：單次啟動(dòng)、循環(huán)啟動(dòng)、物料信號(hào)、急停、復(fù)位，表示按鈕按下后的機(jī)械手動(dòng)作情況。右上角兩個(gè)大指示燈分別為運(yùn)行正常的綠色指示燈和蜂鳴器報(bào)警的紅色指示燈。下方為5個(gè)按鈕，控制機(jī)械手的工作運(yùn)行。制作完成后界面如下：圖6-3觸摸屏界面3.軟件仿真程序編寫完成，畫面制作完畢后，可以進(jìn)行聯(lián)合仿真。打開GXWorks2軟件，打開編寫完成的程序，點(diǎn)擊模擬開始，程序開始寫入。打開GTDesigner3軟件，打開制作好的畫面，點(diǎn)擊模擬器啟動(dòng)，打開顯示屏，如圖6-4，開始兩款程序的聯(lián)合仿真。圖6-4觸摸屏界面（二）軟件仿真調(diào)試1.單次搬運(yùn)模式首先設(shè)置周期為30ms，即完成一次搬運(yùn)的時(shí)間，時(shí)間可設(shè)置為30s到100s內(nèi)的任一時(shí)間然后模擬送入工件，物料光電感應(yīng)到工件，物料信號(hào)燈亮起，點(diǎn)擊觸摸屏中單次啟動(dòng)按鈕，運(yùn)行指示燈亮起，機(jī)械手開始工作。此時(shí)綠色運(yùn)行指示燈亮起首先夾緊工件，然后上升，左轉(zhuǎn)，下降，松開工件，一次搬運(yùn)完成一次搬運(yùn)完成后會(huì)進(jìn)行自動(dòng)復(fù)位，即進(jìn)行上升，右轉(zhuǎn)，下降動(dòng)作，回到初始位置，此時(shí)左上角運(yùn)行中指示燈滅，運(yùn)行完成指示燈亮起。2.循環(huán)搬運(yùn)模式按下循環(huán)搬運(yùn)模式，進(jìn)入循環(huán)搬運(yùn)，右側(cè)循環(huán)啟動(dòng)指示燈亮，在完成一次搬運(yùn)后立即進(jìn)入下一次搬運(yùn)3.急停機(jī)械手工作過程中，按下急停按鈕，會(huì)立即停止工作，保持當(dāng)前狀態(tài)，急停指示燈亮起，綠色運(yùn)行指示燈滅，蜂鳴器報(bào)警。按下單次啟動(dòng)或循環(huán)啟動(dòng)會(huì)結(jié)束急停狀態(tài)，進(jìn)入工作狀態(tài)。4.復(fù)位工作過程中按下復(fù)位按鈕，機(jī)械手會(huì)進(jìn)行復(fù)位動(dòng)作，回到初始位置，左上角復(fù)位中指示燈亮起。當(dāng)復(fù)位動(dòng)作結(jié)束，機(jī)械手回到初始位置時(shí)，左上角復(fù)位完成指示燈亮起，表示已經(jīng)復(fù)位完成?？偨Y(jié)通過本次設(shè)計(jì)的制作，我學(xué)習(xí)了很多關(guān)于機(jī)械手的基礎(chǔ)知識(shí)，知道了現(xiàn)如今國內(nèi)外此項(xiàng)目研制的進(jìn)展和狀況，了解了工業(yè)制造業(yè)中機(jī)械手的一些基本要求，對(duì)于此方面收獲頗多。通過完整的設(shè)計(jì)出一套機(jī)械手程序，對(duì)PLC的理解也更加深刻，同時(shí)也掌握了一定的機(jī)械設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)。本次設(shè)計(jì)基于PLC的機(jī)械手，制作簡易，成本便宜，適用性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)一些簡單的