普通機(jī)械手PLC與觸摸屏的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、摘要在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)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(wú)人車間、無(wú)人生產(chǎn)流水線等等，已經(jīng)隨處可見(jiàn)。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(chǎng)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(kāi)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(jiǎn)要介紹將P

2、LC 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)AbstractIn the modern industry, the mechanization of the production line, automation have become outstanding topic.Along with industry modernization of further development, automation have already become a modern business e

3、nterprise in of importance pillar, no man car, no man produce flowing water line etc., already everywhere it is thus clear that.In the meantime, the modern produce medium, existence various each kind of produce environment, like heat, radio, poisonous air, harmful air situation and underwater homewo

4、rk etc., these are bad production environment disadvantageous carry on operation at the artificial.Industry machine hand so birth.The machine hand is an industry robot the mission in the system performance the organization be one of the key partses of robot.Its electricity has a step to enter electr

5、onics spare parts, such as electrical engineering, switch power supply and electromagnetism valve.etc. to constitute.Should equip to cover programmable control technique, position control technique, spirit move a technique, touch hold technique etc., is machine electricity the integral whole turn of

6、 typical model representative one of the instruments.The PLC hold with touch in the industry the control is get extensive of application., Synopsis introduction PLC and touch hold to combine together, application at the machine hand of circulate control in. The man-machine interface of its convenien

7、ce, credibility of control function, obtained good effectKeyword： Machine hand PLC ；The touch hold ； Man-machine interface； The step enter electrical engineering目 錄摘要ABSTRACT第一章 概述11.1 工業(yè)機(jī)械手系統(tǒng)概論1 發(fā)展設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)械手的目的和意義11.1.2 工業(yè)機(jī)械手的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)1 觸摸屏技術(shù)與PLC21.2 機(jī)械手的機(jī)能和特性21.3 本章小結(jié)4第二章 機(jī)械手的構(gòu)成與控制要求52.1 機(jī)械手的工作過(guò)程概述52.2

8、技術(shù)要求62.3主要參數(shù)62.4 設(shè)計(jì)要求62.5本章小結(jié)7第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)83.1設(shè)計(jì)方案83.2 PLC機(jī)型的選擇103.3 觸摸屏103.4 步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器11 步進(jìn)電機(jī)的選型11 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器14 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器電源的參數(shù)143.5 氣缸的選擇153.6 元件清單183.7本章小結(jié)19第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)204.1 PLC與觸摸屏的設(shè)計(jì)204.2 觸摸屏設(shè)計(jì)20 觸摸屏界面設(shè)計(jì)20 觸摸屏與PLC的通訊234.3 I/O分配表244.4 控制流程圖264.5 梯形圖設(shè)計(jì)274.6 機(jī)械手PLC程序設(shè)計(jì)說(shuō)明284.7 接線圖304.8本章小結(jié)30結(jié)論與展望31參考文獻(xiàn)32致謝33第一章

9、 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(lái)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(guò)編程來(lái)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。 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(guó)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

10、動(dòng)生產(chǎn)率。但數(shù)控加工中常見(jiàn)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(wèn)題?？删幊绦蚩刂破鱌LC控制的機(jī)械手控制系統(tǒng)動(dòng)作簡(jiǎn)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(guó)，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(lái)越普及。 那些電子和汽車業(yè)的歐美跨國(guó)公司很早就在它們?cè)O(shè)在中國(guó)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(kāi)始對(duì)機(jī)械手表現(xiàn)出越來(lái)越

11、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(lái)的挑戰(zhàn)。隨著我國(guó)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(lái)越節(jié)約勞動(dòng)力,可見(jiàn)機(jī)械手的大力開(kāi)展有著很重要的意義。1.1.2 工業(yè)機(jī)械手的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)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)、頻繁和重復(fù)的長(zhǎng)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(jiǎn)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

12、工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 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)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(wèn)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)，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(chǎng)的一支生力軍。 可編程序控制器(簡(jiǎn)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(lái)了更大的挑戰(zhàn)。機(jī)械

13、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(jiǎn)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(guò)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(lái)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

14、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(méi)有必要的。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(guò)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)

15、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(lái)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)制造夾緊機(jī)構(gòu)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(lái)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(lái)計(jì)算。則同時(shí)考慮有足夠的開(kāi)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(lái)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(jiǎn)單、體積小、重量輕、動(dòng)作靈活和工作可靠。夾緊結(jié)構(gòu)

16、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(kāi)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(guò)兩個(gè)限位開(kāi)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

17、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(lái)實(shí)現(xiàn)伸縮和升降的運(yùn)動(dòng)。由可編程控制器發(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(kāi)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(guò)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。

18、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(guò)程概述機(jī)械手的構(gòu)成及工作示意圖如圖1 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(kāi)后按下對(duì)應(yīng)開(kāi)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(kāi)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(guò)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(kāi)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(kāi)、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(kāi)、上升

19、、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(kāi)關(guān)的常開(kāi)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(kāi)關(guān)在觸摸屏內(nèi)模擬,簡(jiǎn)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(guò)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

20、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DC24V。（2）消耗功率：<250W.（3）外型尺寸： 250×180×100CM2.3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/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1800。（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)

21、運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)手臂的進(jìn)給和定位。2.5本章小結(jié)在本章中，講述了機(jī)械手的工作過(guò)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(guò)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(jiàn)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

22、，電源的抗干擾能力很弱，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(chǎng)所。方案二：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(kāi)常閉觸點(diǎn)動(dòng)作，同觸點(diǎn)在控制線路的位置無(wú)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(kāi)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。方案三：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

23、制技術(shù)及通信技術(shù)融為一體。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(jiǎn)單易學(xué)； 安裝簡(jiǎn)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(guò)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(shì)，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

24、編程序控制器。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)用控制系統(tǒng)PLC電磁換向閥氣缸手爪底盤X軸步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)左限位上限位下限位右限位松開(kāi)夾緊觸摸屏步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器步進(jìn)電機(jī)Y軸圖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(lái)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

25、要求，但是由于系統(tǒng)的控制精度要求不是很高，無(wú)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(kāi)關(guān)，9個(gè)按鈕，1個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，1個(gè)工件檢測(cè)光電開(kāi)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

26、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。日本的三菱FX2N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

27、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(kāi)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Y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(cè)到這一接觸并計(jì)算出（X和Y）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(lái)觸摸，也可以用來(lái)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

28、于Windows XP 操作系統(tǒng)的MT4200T型觸摸式面板, MT4200T的顯示尺寸是4.3寸，分辨率是480×272 ，顯示色彩是65536真彩，觸摸板：精密電阻網(wǎng)絡(luò)，COM0:RS232、RS485、RS422。新性的操作員控制和監(jiān)視功能,可通過(guò)以下方式下載: RS232 (串口) 、USB、通過(guò)以太網(wǎng) （IP) 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 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 k

29、g。以物體的最大負(fù)荷來(lái)計(jì)算，加上機(jī)械手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。考慮到步進(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：。其中，表示慣量力矩；由電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和系統(tǒng)負(fù)載慣量組成：=+，并且1< <4；是電機(jī)的角加速度，計(jì)算=10.47；是系

30、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(guò)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：=20.83kg.cm2=2.083*10-5kg.m2其中a、b分別表示塊的長(zhǎng)和寬。根據(jù)計(jì)算的結(jié)果，考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)慣量匹配條件： =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

31、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。=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：9.55=1.25 N.M因此：=1.8 N.M在計(jì)算出的力矩上再加上一個(gè)安全系數(shù)0.51，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值本設(shè)計(jì)取的安全系數(shù)為0.8。所以電機(jī)力矩至少要滿足： =。上面選擇的型號(hào)為minet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，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

32、是工作臺(tái)折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， =3*10-5kg.m2考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)慣量匹配條件： =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)MT86STH78-4204A其電機(jī)慣量為8*10-5 kg.m2，電機(jī)的力矩是4.2N.M可以滿足設(shè)計(jì)的慣量匹配。J=kg.m2=。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=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)MT86STH78-4204A。電機(jī)的力矩是4.2N

33、.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=考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)慣量匹配條件：=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)的力矩是8.2N.M可以滿足設(shè)計(jì)的慣量匹配。 =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

34、）。豎軸電機(jī)力矩=。選擇型號(hào)為minet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表示圖3.3 步進(jìn)電機(jī)接線原理圖 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)電路。輸出部分：與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

35、連接，注意相序。 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器電源的參數(shù)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(kāi)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(guò)電壓、過(guò)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/50HZ,60HZ輸出直流電壓24V最大功率156W工作環(huán)境-1040攝氏度圖3.4 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)和保護(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(lái)計(jì)，手爪至少需要60牛頓的力,計(jì)算

36、公式如下：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，其中與是已知的，并且。所以得到如下的計(jì)算：即 ，得出其中:氣缸理論出力，單位是；：工作壓力,單位是 ；：活塞受壓面積，單位是。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(kāi)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)

37、開(kāi)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型使用壓力范圍0.40.9MPa保證耐壓力13.5 MPa使用溫度范圍070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(kāi)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

38、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：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(guò)濾）動(dòng)作方式內(nèi)部先導(dǎo)式位置數(shù)二位五通有效截面積9平方毫米（CV=0.50）接管口徑進(jìn)氣=出氣=排氣=1/8潤(rùn)滑不需要使用壓力1.58Kgf/cm(21114Psi)最大耐壓力10.5 Kgf/cm（150 Psi）工作溫度560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

39、秒圖3.5 氣動(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-48MT1臺(tái)觸摸屏Eview MT4200T 1臺(tái)步進(jìn)電機(jī)MT86STH78-4204A1臺(tái)MT86STH117-4204A1臺(tái)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器GMD032個(gè)氣缸SNS QGB(SC)-40*100-S-CB1個(gè)電磁換向閥4V130C-065個(gè)開(kāi)關(guān)電源銘偉系列DM1501個(gè)熔斷器RL1-151個(gè)機(jī)械機(jī)構(gòu)1套限位開(kāi)關(guān)4個(gè)按鈕9個(gè)選擇開(kāi)關(guān)1個(gè)關(guān)電開(kāi)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，PLC的選型根據(jù)控制的要求計(jì)算出IO口數(shù)量，考慮到需要脈沖控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)

40、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(kāi)都是靠電磁換向閥來(lái)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(lái)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(yǔ)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

41、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(cè),并通過(guò)接口(如RS - 232 串行口) 送到CPU。 從而確定輸入的信息。 觸摸屏系統(tǒng)一般包括兩個(gè)部分:觸摸屏控制器(卡) 和觸摸檢測(cè)裝置。MT4200T 使用基于Wi

42、ndows 的軟件GT Designer Vision,進(jìn)行既簡(jiǎn)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(kù)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(guò)通訊電纜把組態(tài)計(jì)算機(jī)和觸摸屏連接起來(lái). 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)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

43、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 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（I）地址分配序號(hào)名稱符號(hào)編號(hào)1上限位行程開(kāi)關(guān)ST1X02下限位行程開(kāi)關(guān)ST2X13左限位行程開(kāi)關(guān)ST3X24右限位行程開(kāi)關(guān)ST4X35下降點(diǎn)動(dòng)按鈕SB1X46上升點(diǎn)動(dòng)按鈕SB2X57左移點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3X68右移點(diǎn)動(dòng)按鈕SB4X79手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)SA1-1X1010回原點(diǎn)選擇開(kāi)關(guān)SA1-2X1111單步選擇開(kāi)關(guān)SA1-3X1212單周期選擇開(kāi)關(guān)SA1-4X1313自動(dòng)循環(huán)操作方式SA1-5X1414回原點(diǎn)啟動(dòng)按鈕SB5X1

44、515全自動(dòng)啟動(dòng)按鈕SB6X1616全自動(dòng)停止按鈕SB7X1717工件檢測(cè)光電開(kāi)關(guān)ST5X2018夾緊工件點(diǎn)動(dòng)按鈕SB8X2119放松工件點(diǎn)動(dòng)按鈕SB9X22輸出（O）地址分配序號(hào)名稱符號(hào)編號(hào)1上升電磁閥YV1Y02下降電磁閥YV2Y13右移電磁閥YV3Y24左移電磁閥YV4Y35夾緊電磁閥YV5Y46原點(diǎn)指示燈HLY5下降上升下降上升夾緊工件右移左移松開(kāi)工件原點(diǎn)4.4 控制流程圖下限位行程開(kāi)關(guān)工件檢測(cè)光電開(kāi)關(guān) 上限位行程開(kāi)關(guān)右限位行程開(kāi)關(guān)下限位行程開(kāi)關(guān)工件檢測(cè)光電開(kāi)關(guān)上限位行程開(kāi)關(guān)左限位行程開(kāi)關(guān) 圖4.6 機(jī)械手工作的流程圖4.5 梯形圖設(shè)計(jì)圖4.7 機(jī)械手PLC控制初始化程序梯形圖圖4.8

45、 機(jī)械手PLC手動(dòng)操作梯形圖圖4.9 機(jī)械手PLC回原點(diǎn)控制梯形圖圖4.10 機(jī)械手PLC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(shuō)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Y5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(kāi)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，Y1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(kāi)關(guān)SA1扳

46、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SB5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(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)SA1扳至單步運(yùn)行方式，初始狀態(tài)IST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(kāi)關(guān)扳至單周期運(yùn)行方式，初始狀態(tài)IST指令使轉(zhuǎn)移開(kāi)始輔助繼電器M8041僅在按下SB6時(shí)接通（即按下SB6時(shí)，M8041=ON;松開(kāi)SB6時(shí)，M8041=OFF）。由程序梯形圖4可知，當(dāng)完成一個(gè)循環(huán)后，由狀態(tài)S28轉(zhuǎn)移到狀態(tài)S2時(shí)，因轉(zhuǎn)移條件之一特殊輔助繼電器M8041=OFF，所以狀態(tài)S2不能再轉(zhuǎn)移到狀態(tài)S21,故9只能完成一個(gè)單周