機(jī)械手編程-畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、目錄引言1）緒論.3設(shè)計(jì)的目的和意義3設(shè)計(jì)項(xiàng)目發(fā)展情況.3設(shè)計(jì)原理42）各電器設(shè)備的控制方式及控制要求.4系統(tǒng)的作用和特性.4傳感技術(shù)和傳動(dòng)系統(tǒng)53）電器元件及設(shè)備的選擇.6PLC機(jī)型的選擇.7電源模塊94）控制流程.95）控制系統(tǒng)的軟和硬件設(shè)計(jì).10控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 10控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).14設(shè)計(jì)小結(jié) 18參考資料.20附：1 程序清單及注釋.2 電氣原理圖.引言工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)化設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)

2、境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。機(jī)械手是一種能自動(dòng)化定位控制并可重新編程序以變支（0的（多功能機(jī)器，它有多個(gè)自由度，可用來搬運(yùn)物體以完成在各個(gè)不同環(huán)境中工作。本文設(shè)計(jì)的是基于S7200 PLC的多機(jī)械手控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)動(dòng)作簡(jiǎn)便、能夠?qū)崿F(xiàn)三個(gè)自由度方向(水平、垂直和旋轉(zhuǎn)的抓取或放置物品，具有操作范圍大，靈活性好，線路設(shè)計(jì)合理，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，提高了工作效率。一緒論1.1本課題設(shè)計(jì)的目的和意義隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)也得

3、到了迅速發(fā)展。機(jī)械手最早應(yīng)用在汽車制造工業(yè)，常用于焊接、噴漆、上下料和搬運(yùn)。機(jī)械手延伸和擴(kuò)大了人的手足和大腦功能，它可代替人從事危險(xiǎn)、有害、有毒、低溫和高熱等惡劣環(huán)境中的工作；代替人完成繁重、單調(diào)重復(fù)勞動(dòng)，提高勞生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。目前主要應(yīng)用與制造業(yè)中，特別是電器制造、汽車制造、塑料加工、通用機(jī)械制造及金屬加工等工業(yè)。機(jī)械手與數(shù)控加工中心，自動(dòng)搬運(yùn)小車與自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng)（FMS）和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，功能和性能的不斷改善和提高，機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。氣邏輯控制也由PLC代替原來的繼電器控制。繼電器組成的控制系統(tǒng)是最早的一種實(shí)現(xiàn)機(jī)械

4、手控制的方法。但是，進(jìn)入九十年代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)機(jī)械手的安全性、可靠性、準(zhǔn)確性的要求是越來越高，繼電器的弱點(diǎn)就越明顯?？删幊绦蚩刂破?PLC因?yàn)榉€(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、簡(jiǎn)單易學(xué)、功能強(qiáng)大和使用方便已經(jīng)成為應(yīng)用面最廣、最廣泛的通用工業(yè)控制裝置，成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。機(jī)械手控制要求接入設(shè)備使用簡(jiǎn)便，對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)組態(tài)的編程簡(jiǎn)單，具有人性化的人機(jī)界面，配備應(yīng)用程序庫(kù)，加快編程和調(diào)試速度。通過PLC對(duì)程序設(shè)計(jì)，提高了機(jī)械手的控制水平，并改善了機(jī)械手運(yùn)行的靈活性。因此PLC在機(jī)械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛，非常有實(shí)際價(jià)值。1.2設(shè)計(jì)項(xiàng)目發(fā)展情況近年來，國(guó)內(nèi)

5、在PLC技術(shù)與產(chǎn)品來發(fā)應(yīng)用方面發(fā)展很快，除有許多從國(guó)外引進(jìn)的設(shè)備、自動(dòng)化生產(chǎn)線外，國(guó)產(chǎn)的機(jī)床設(shè)備已越來越多地采用PLC控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)。與繼電接觸器系統(tǒng)相比系統(tǒng)更加可靠；占位空間更??；價(jià)格上能與繼電接觸器控制系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)；易于在現(xiàn)場(chǎng)變更程序；便于使用、維護(hù)、維修；能直接推動(dòng)電磁閥、接觸器與之相當(dāng)?shù)膱?zhí)行機(jī)構(gòu)；能向中央執(zhí)行機(jī)構(gòu)，中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)等。本課題在對(duì)一種執(zhí)行機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)和液壓缸組成的工業(yè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析飛基礎(chǔ)上，將PLC應(yīng)用于其控制系統(tǒng)，完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。根據(jù)該機(jī)械手的工作特點(diǎn)，采用步進(jìn)順序控制方式，使程序簡(jiǎn)化，便于調(diào)試。將PC與PLC組成分布

6、式控制系統(tǒng)，進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信，工作人員可在上位機(jī)上編程、監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行情況，實(shí)時(shí)的對(duì)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行修改、調(diào)整，使系統(tǒng)工作于最佳狀態(tài)。1.3 設(shè)計(jì)原理PLC控制機(jī)械手是可編程控制器相關(guān)課程中的內(nèi)容之一，它對(duì)可編程控制器的原理及控制應(yīng)用的理解具有非常重要的意義。該機(jī)械手選用德國(guó)西門子S7-200 CPU 226控制器，采用氣源做驅(qū)動(dòng)的，設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制回路，電器元件的控制采用PLC控制，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制方式，能夠?qū)崿F(xiàn)三個(gè)自由度方向(水平、垂直和旋轉(zhuǎn)的抓取或放置物品，成本相對(duì)較低，使用效果良好。二 各電器設(shè)備的控制方式及控制要求2.1系統(tǒng)的作用和特性機(jī)械手工作過程如下:每次循環(huán)動(dòng)作均從原位開始。開始運(yùn)行后，如果

7、機(jī)械手不在初始位置上，步進(jìn)電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)（橫軸向手抓方向移動(dòng)，豎軸向上移動(dòng)）。歸位后首先橫軸步進(jìn)電機(jī)工作，橫軸前伸；前伸到位后，手抓電動(dòng)機(jī)得電，帶動(dòng)手抓旋轉(zhuǎn)；當(dāng)傳感器檢測(cè)到限位開關(guān)時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止，PLC控制電磁閥動(dòng)作，手張開；延時(shí)一段時(shí)間，豎軸步進(jìn)電機(jī)工作，豎軸下降；下降到位后，電磁閥復(fù)位，手爪夾緊；延時(shí)過后，豎軸上升，同時(shí)橫軸縮回、底盤電機(jī)帶動(dòng)底盤旋轉(zhuǎn)；當(dāng)橫軸、豎軸、底盤都到位后，橫軸前伸；到位后手爪旋轉(zhuǎn)，然后豎軸下降，電磁閥動(dòng)作，手爪張開；延時(shí)后豎軸上升復(fù)位，然后開始下一周期動(dòng)作。2.2傳感技術(shù)和傳動(dòng)系統(tǒng)2.2.1 傳感器的選型選擇上海普邦傳感器有限公司生產(chǎn)的B系列的光電開關(guān)（對(duì)射式）對(duì)射式

8、，的光電傳感器，如圖1:實(shí)物圖 尺寸圖圖1具體說明如表格1感應(yīng)方式對(duì)射式檢測(cè)距離（mm）15m標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)物R15mm以上的不透明物體響應(yīng)時(shí)間3ms工作電壓（v）DC12.24V允許波動(dòng)10%以下消耗電流（m A）20m A負(fù)載電流（m A）200m A工作溫度（°C）10.+55輸出類型NPN、PNP集電極開路輸出表1對(duì)射式光電開關(guān)安裝原理圖22.2.2傳動(dòng)系統(tǒng)本設(shè)計(jì)主要是以電機(jī)作為動(dòng)力，用氣動(dòng)裝置作為驅(qū)動(dòng)元件，來完成工件的加緊、松開，手臂的上升、下降，以及電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)過程。三 電器元件、設(shè)備的選擇3.1步進(jìn)電機(jī)的選擇選用42系列兩相混合式步進(jìn)電機(jī)型號(hào)42HS02基本參數(shù)如下表

9、2：Model No.相數(shù)步距角保持轉(zhuǎn)矩額定電流相電感相電阻引線數(shù)量轉(zhuǎn)子慣量定位轉(zhuǎn)矩電機(jī)重量機(jī)身長(zhǎng)軸端長(zhǎng)(°N.MAmHOhmg.cm2g.cmKgmmmm42HS0221.80.220.42112.54571500.244021表2步進(jìn)電機(jī)型號(hào)42HS02原理接線圖，如圖33圖步進(jìn)電機(jī)型號(hào)42HS02實(shí)物圖，如圖4：圖43.2 PLC機(jī)型的選擇首先，PLC的選擇PLC的選擇主要應(yīng)從PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力、廠家的選擇等方面加以綜合考慮。PLC機(jī)型的選擇PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭(zhēng)最佳的性能價(jià)格

10、比。選擇時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn)： (一  合理的結(jié)構(gòu)型式PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。整體式PLC的每一個(gè)IO點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對(duì)較小,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便,在IO點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、IO模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。(二 安裝方式的選擇   PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程IO式以及多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程IO硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程IO式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程

11、IO可以分散安裝在現(xiàn)場(chǎng)裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程IO電源；多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場(chǎng)合，可以選用小型PLC，但必須要附加通訊模塊。 (三 相應(yīng)的功能要求一般小型(低檔PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，對(duì)于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。 (四 響應(yīng)速度要求  PLC是為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的通用控制器，不同檔次PLC的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用PLC，或者某些功能或信號(hào)有特殊的速度要求時(shí)，則應(yīng)該慎重考慮PLC的響應(yīng)速度，可選用具有高速IO處理功能的PLC，或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷

12、輸入模塊的PLC等。終上所述，結(jié)合本課題的實(shí)際情況。由于機(jī)械手系統(tǒng)的輸入/輸出接點(diǎn)少，要求電氣控制部分體積小，成本低，并能夠用計(jì)算機(jī)對(duì)PLC進(jìn)行監(jiān)控和管理，故選用西門子s7-200 CPU226DC/DC/DC的PLC.3.2電源模塊本系統(tǒng)需要的用電設(shè)備有：PLC、繼電器、步進(jìn)電機(jī)、光電傳感器等設(shè)備。通過初步計(jì)算：得出以下的結(jié)果：工作壓力0.8Mbar 最大輸出流量300L/min電機(jī)功率 10KW 電機(jī)轉(zhuǎn)速 500轉(zhuǎn)/min負(fù)載能力 115kg機(jī)械手控制系統(tǒng)的電源模塊接線圖，如圖5圖5四 控制流程本機(jī)械手用于生產(chǎn)線上工件的自動(dòng)搬運(yùn)，其結(jié)構(gòu)如上圖所示。由1、2兩個(gè)氣缸缸完成工件的加緊和提升的動(dòng)

13、作。1號(hào)氣缸通過一個(gè)單線圈的二位電磁閥控制工件的夾緊、放松，2號(hào)氣缸通過一個(gè)雙線圈的二位電磁閥控制工件的上升、下降，由底盤電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)底盤旋轉(zhuǎn)。當(dāng)工件在傳送帶A上運(yùn)行時(shí)，并且到傳送帶A的端部的時(shí)候，光電開關(guān)檢測(cè)到有物體存在的時(shí)候，傳送帶A停止,2氣缸活塞縮回，帶動(dòng)豎軸下降，下降到行程開關(guān)SQ3，1氣缸的驅(qū)使手爪夾緊工件，延時(shí)2秒后。 2氣缸活塞伸出，帶動(dòng)豎軸上升，3氣缸活塞縮回，帶動(dòng)橫軸縮回，同時(shí)底盤電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)底盤旋轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)妆P步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)180°后，其到達(dá)B傳送帶的上方時(shí)，3氣缸活塞伸出，帶動(dòng)橫軸前伸，同時(shí)2氣缸活塞縮回，帶動(dòng)豎軸下降，下降到行程開關(guān)SQ3，1氣缸的驅(qū)使手爪放松工件，延

14、時(shí)2秒 后。2氣缸活塞伸出，帶動(dòng)豎軸上升，3氣缸活塞縮回，帶動(dòng)橫軸縮回，同時(shí)底盤電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)底盤旋轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)妆P步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)180°后，其到達(dá)A傳送帶的上方時(shí) 一次的搬運(yùn)過程就完成。即循環(huán)動(dòng)作簡(jiǎn)圖，如圖6，及機(jī)械手的工作結(jié)構(gòu)示意圖，如圖7圖6 圖7五 控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)5.1控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 5.1.1功能按鈕概述 機(jī)械手的全部動(dòng)作由氣缸驅(qū)動(dòng),而氣缸又由相應(yīng)的電磁閥控制。其中,上升/ 下降、左移/ 右移分別由兩位電磁閥控制，夾緊由單位電磁閥控制，放松就由彈簧控制。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。當(dāng)上升電磁閥通電時(shí),機(jī)械手上升;當(dāng)上升電磁閥斷電時(shí),機(jī)

15、械手上升停止。同樣,左移/ 右移分別由左移電磁閥和右移電磁閥控制。同樣，機(jī)械手放松和抓緊分別由放松電磁閥和抓緊電磁閥控制。為確保機(jī)械手的安全，必須在夾緊時(shí)延時(shí)2S鐘，保證機(jī)械手能順利抓緊物品和在放松時(shí)延時(shí)2S鐘，保證機(jī)械手能順利把物品放下。機(jī)械手的動(dòng)作過程如圖2 所示: (1 從原點(diǎn)開始下降; (2 吸引工件,延時(shí)2 秒; (3 上升; (4 右移; (5 下降; (6 放下工件,延時(shí)2 秒; (7 上升; (8左移,返回原點(diǎn)，電路控制通過PLC實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)輸入信號(hào)有1個(gè)啟動(dòng)按鈕，4個(gè)限位開關(guān)，1個(gè)工件檢測(cè)信號(hào)，及一個(gè)停止，一個(gè)下降、夾緊、上升、縮回、伸出、放松共13個(gè)數(shù)字輸入信號(hào)，輸出信號(hào)有機(jī)

16、械手上升/下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)、左移/右移驅(qū)動(dòng)信號(hào)和機(jī)械手夾緊/放松驅(qū)動(dòng)信號(hào)，共有6個(gè)數(shù)字輸出信號(hào)。機(jī)械手傳送系統(tǒng)輸入和輸出點(diǎn)分配表如下表3：名稱代號(hào)輸入名稱代號(hào)輸出啟動(dòng)SB1I0.0下降CY1Q0.0下限行程ST3I0.1夾緊CY2Q0.1上限行程ST4I0.2上升CY3Q0.2縮回行程ST2I0.3縮回CY4Q0.3伸出行程ST1I0.4伸出CY5Q0.4工件檢測(cè)SQ5I0.5放松CY6Q0.5停止SB2I0.6下降SB3I1.3夾緊SB4I1.7上升SB5I1.4縮回SB6 I1.5伸出SB7I1.6放松SB8I2.0.表35.1.2輸入和輸出點(diǎn)原理接線圖機(jī)械手控制系統(tǒng)接線圖如圖8西門子s7-2

17、00 CPU226DC/DC/DC 圖85.1.3氣動(dòng)機(jī)械手裝置設(shè)計(jì)氣動(dòng)機(jī)械手裝置如圖五所示，主要由機(jī)械手抓緊放松夾緊裝置、上下氣動(dòng)移行裝置、底座及各電氣、氣動(dòng)元件和傳感器等組成。工作過程如下,從圖五 所示的原始位置開始,升降氣缸1向下移動(dòng)氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)3 并夾緊A 處之物料塊,然后向上移動(dòng)。到位后,氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)連同升降氣缸向右移動(dòng),升降氣缸2 向下移動(dòng)氣動(dòng),最后夾緊機(jī)構(gòu)3 放松即將物料塊放到B處,然后沿相反方向使機(jī)械手處于原始位置。為下一個(gè)工作周期準(zhǔn)備,以實(shí)現(xiàn)循環(huán)。此裝置能夠?qū)崿F(xiàn)物料在一個(gè)平面內(nèi)的搬運(yùn)。上下移動(dòng)氣缸2 行程為710mm ,為了防止工件偏移,上下移動(dòng)氣缸2 的缸體上各安裝了兩個(gè)磁

18、性開關(guān)用于上下極限位置的檢測(cè);在傳送帶A這邊安裝了光電感應(yīng)開關(guān)用于有無工件(物料塊 檢測(cè)。1） 氣源壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)原理，氣源裝置的組成和布置示意圖，如圖9| 圖9  1.空壓機(jī)2.冷卻器3.油水分離器4.儲(chǔ)氣罐5.干燥器6.過濾器7.儲(chǔ)氣罐8.加熱器9.四通閥    氣源裝置一般由四部分組成，即空氣壓縮機(jī)；壓縮空氣的凈化、貯存裝置；管道系統(tǒng)和氣動(dòng)三大件。    在 圖六中，空氣壓縮機(jī)1是用來產(chǎn)生壓縮空氣的?？諝鈮嚎s機(jī) 的吸氣口裝有過濾器，可以減少進(jìn)入空氣壓縮機(jī)內(nèi)的氣體的灰塵。后冷卻器2用來冷卻空氣壓縮機(jī)排出

19、的高溫氣體，使汽化的水和油凝結(jié)出來。油、水分離器3用來分離并排出凝結(jié)出來的水滴、油滴和雜質(zhì)等。貯氣罐4和7用來貯存壓縮空氣，穩(wěn)定壓縮空氣的壓力，同時(shí)使壓縮空氣中的部分油分和水分沉積在貯氣罐底部以便除去。干燥器5用來進(jìn)一步吸收壓縮空氣中油分和水分，使之成為干燥空氣。過濾器6用來進(jìn)一步過濾壓縮空氣中的灰塵、雜質(zhì)和顆粒。氣動(dòng)傳動(dòng)裝置由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)通過管道的輸送氣來控制2）左右轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的選擇 底座驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源選擇2-E系列三相異步電動(dòng)機(jī)2-E系列電動(dòng)機(jī)是在Y2系列電機(jī)基礎(chǔ)上派生設(shè)計(jì)的高效節(jié)能電動(dòng)機(jī)，整個(gè)系列的電機(jī)效率高于普通Y2系列電機(jī)效率，其外形美觀，高效、節(jié)能，絕緣等級(jí)為F級(jí)，防護(hù)等級(jí)為

20、IP54或IP55，電機(jī)噪聲和振動(dòng)小、運(yùn)行可靠。在異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心里，嵌放著對(duì)稱的三相繞組AX、BY、CZ。 工作原理：異步電動(dòng)機(jī)三相對(duì)稱定子繞組中通入三相交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中受電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，拖動(dòng)轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來，從而實(shí)現(xiàn)了電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。當(dāng)向三項(xiàng)定子繞組中通過入對(duì)稱的三項(xiàng)交流電時(shí)，就產(chǎn)生了一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開始時(shí)是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用右手定則判定）。

21、由于導(dǎo)子導(dǎo)體兩端被短路環(huán)短接，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導(dǎo)體在定子磁場(chǎng)中受到電磁力的作用（力的方向用左手定則判定）。電磁力對(duì)轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子 沿著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)。 通過PLC控制交流接觸器，改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的左右轉(zhuǎn)。5.2 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)5.2.1 控制程序設(shè)計(jì)該機(jī)械手控制程序較復(fù)雜，運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)思想，采用“化整為零”的方法，將機(jī)械手控制程分為：公用程序、手動(dòng)程序和自動(dòng)程序，分別編出這些程序段后，再“積零為整”，用條件跳轉(zhuǎn)指令進(jìn)行選擇，該控制程序運(yùn)行效率高，可讀性好。1 手動(dòng)程序手動(dòng)程序分

22、為點(diǎn)動(dòng)控制和單步控制兩部分，手動(dòng)操作不需要按工序順序動(dòng)作，按普通繼電器程序來設(shè)計(jì)。手動(dòng)操作的梯形圖如圖所示。手動(dòng)按鈕10.7、11.312.1分別控制下降、上升、右移、左移、夾緊、放松和回原點(diǎn)各個(gè)動(dòng)作。為了保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行設(shè)置了一些必要的連鎖。其中在左、右移動(dòng)的梯形圖中加入了I0.2作為上限連鎖，因?yàn)闄C(jī)械手只有處于上限位置時(shí)，才允許左右移動(dòng)，由于夾緊、放松、動(dòng)作是用二位五通電磁換向閥的CY3-1電磁線圈控制，故在梯形圖中用“置位”、“復(fù)位”指令，使之有保持功能。以下是手動(dòng)操作程序梯形圖，如圖10：圖102 自動(dòng)程序由于自動(dòng)操作的動(dòng)作較復(fù)雜，采用順序功能圖設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)程序，用以表明動(dòng)作的順序和轉(zhuǎn)

23、換條件，矩形框表示“工步”,相鄰兩工步用線段連接，表明轉(zhuǎn)換的方向。橫線表示轉(zhuǎn)換的條件。若轉(zhuǎn)換條件得到滿足則程序從上一工步轉(zhuǎn)到下一工步。根據(jù)順序功能圖可以方便的轉(zhuǎn)換為梯形圖程序，其順序功能圖如圖11所示：圖11設(shè)計(jì)小結(jié)系統(tǒng)總結(jié)：可編程控制器PLC以其豐富的I/O接口模塊、高性能性，在機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中起到了十分重要的作用，但是在PLC控制的過程中，還有許多問題需要解決，本文就機(jī)械手自動(dòng)控制系統(tǒng)的過程中的硬件的選擇與設(shè)計(jì)以及軟件的編程中的幾項(xiàng)關(guān)鍵問題提出了自己的一些看法，經(jīng)實(shí)踐證明，可以有效地提高系統(tǒng)的抗干擾能力，對(duì)PLC讀、寫，事件響應(yīng)等通信時(shí)間可進(jìn)行精確控制，取到了良好的效果。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，我遇到了很多設(shè)計(jì)方面的問題。為了弄懂相關(guān)的知識(shí)，掌握相關(guān)技術(shù)，我查閱了大量書籍，并積極利用互聯(lián)網(wǎng)豐富的資源找取答案，從中收獲了很多。從這次設(shè)計(jì)中我有了很深的體會(huì)，任何事情都不是一蹴而就的，都是要付出很艱辛的努力。個(gè)人小結(jié)通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，我又學(xué)到了