《基于PLC的桁架機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》8100字

基于PLC的桁架機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄191561緒論 1184351.1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11.2研究現(xiàn)狀 11.3研究的意義 21.4研究的目標(biāo)與內(nèi)容 21.5方案的確定 22機(jī)械手的元器件選擇及組成 32.1桁架機(jī)械手的組成 32.2選擇PLC 32.3光電位置的開(kāi)關(guān) 42.4電源的選擇 52.5電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器的選擇 62.6按鈕開(kāi)關(guān)的選擇 72.7電磁閥的選擇 82.8斷路器的選擇 93電氣控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 113.1系統(tǒng)的控制要求和性能分析 113.2氣動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 123.3PLC控制方案的設(shè)計(jì) 133.4電氣原理圖的設(shè)計(jì) 144程序設(shè)計(jì) 174.1新建工程 174.2程序的設(shè)計(jì) 175觸摸屏畫(huà)面的設(shè)計(jì) 26結(jié)論 29參考文獻(xiàn) 311緒論1.1研究的背景隨著當(dāng)今自動(dòng)化技術(shù)的蓬勃發(fā)展，機(jī)器代替人力勞動(dòng)已經(jīng)成為了大勢(shì)所趨。在搬運(yùn)行業(yè)，通常對(duì)產(chǎn)品或零件搬運(yùn)的位置是固定的，這個(gè)時(shí)候就可以將機(jī)械手所運(yùn)動(dòng)的位置設(shè)定好，然后通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制指令，將坐標(biāo)位置傳達(dá)給機(jī)械手，機(jī)械手就可以按照軌跡運(yùn)行實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)。機(jī)械手的種類(lèi)很多，根據(jù)自由度可以劃分成三軸、四軸、五軸甚至六軸。但它們的運(yùn)動(dòng)控制原理大致都相同。桁架機(jī)械手是一款專(zhuān)門(mén)用于搬運(yùn)、搬運(yùn)于一體的機(jī)械手，其在空間位置上具備X、Y、Z三軸可調(diào)，能夠?qū)崿F(xiàn)空間任意位置的定位。1.2研究現(xiàn)狀搬運(yùn)和裝配零件是許多制造企業(yè)至關(guān)重要的工序，當(dāng)前的許多企業(yè)是采取人工將零件運(yùn)送到裝配體上，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，特別是在空間狹小的地方，人員進(jìn)出不方便，實(shí)現(xiàn)整個(gè)搬運(yùn)的過(guò)程。搬運(yùn)過(guò)程分為兩部：是從零件運(yùn)輸?shù)奈恢萌ト⌒枰谎b配的零件，通過(guò)把零件搬運(yùn)到目標(biāo)位置上來(lái)實(shí)現(xiàn)工作。機(jī)械零件的重量小則幾百克，重則幾百斤，在搬運(yùn)的過(guò)程中，如果不慎發(fā)生意外，后果將會(huì)非常嚴(yán)重的,z非常會(huì)對(duì)作業(yè)人員的身體帶來(lái)極大傷害。另外，在一些裝配要求非常高的高精密行業(yè)，零件在搬運(yùn)途中不允許受到一點(diǎn)點(diǎn)剮蹭和損壞，如果發(fā)生了碰撞，可能會(huì)對(duì)企業(yè)帶來(lái)非常大的損失，影響整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程；在一些相似的裝配環(huán)節(jié)，零件的大小差別不大，但是所需要安裝的位置卻不一樣，采用人力搬運(yùn)時(shí)，不一定能夠確保零件的位置的準(zhǔn)確性，這同樣也會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)異常的發(fā)生；搬運(yùn)零件時(shí)其位置會(huì)變，而在較高的位置時(shí)，通常需要多人合作來(lái)搬運(yùn)，可說(shuō)是很不方便。1.3研究的意義桁架機(jī)械手應(yīng)用到裝配零件搬運(yùn)意義重大。一、實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)過(guò)程的自動(dòng)化，消除搬運(yùn)分類(lèi)過(guò)程的出錯(cuò)問(wèn)題。二、能夠保證搬運(yùn)過(guò)程的效率，不會(huì)因?yàn)槿肆﹂L(zhǎng)期搬運(yùn)導(dǎo)致的效率下降且避免安全事故發(fā)生。三、為企業(yè)降低成本，桁架機(jī)械手在使用過(guò)程中只需要消耗電能，不需要再投入其他的資源1.4研究的目標(biāo)與內(nèi)容本課題主要研究的是桁架機(jī)械手在裝配零件搬運(yùn)上的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)機(jī)電一體化運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，氣壓傳動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)的整合應(yīng)用，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的取料和放料。根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要素，本次設(shè)計(jì)需要對(duì)桁架機(jī)械手硬件是硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。硬件部分設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面：氣動(dòng)元件選擇和啟動(dòng)原理圖的設(shè)計(jì)電氣元件選擇和電氣原理圖的設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面:設(shè)計(jì)編寫(xiě)PLC程序設(shè)計(jì)觸摸屏界面1.5方案的確定目前市面上常用的控制器有PLC、單片機(jī)以及繼電器接觸器控制。單片機(jī)控制開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，需要精通C語(yǔ)言，需要對(duì)電子電路知識(shí)非常精通，否則設(shè)計(jì)出來(lái)的控制板具有穩(wěn)定性差，抗干擾能力差，壽命短等缺陷；繼電器接觸器控制系統(tǒng)技術(shù)比較落后，接線復(fù)雜，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，難以查找，目前這種方式已經(jīng)逐步被淘汰掉；目前，隨著可編程控制技術(shù)的發(fā)展，PLC的功能已經(jīng)具備多樣化，運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制、儀器儀表通訊控制PLC都能實(shí)現(xiàn)。本次設(shè)計(jì)采用PLC作為控制元件，PLC技術(shù)具備應(yīng)用成熟，開(kāi)發(fā)周期短，容易上手等特點(diǎn)。在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，需要根據(jù)控制需求設(shè)計(jì)出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，將系統(tǒng)各個(gè)部件的功能以及運(yùn)行順序在狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中體現(xiàn)出來(lái),i然后再根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖編寫(xiě)出PLC程序。2機(jī)械手的元器件選擇及說(shuō)明2.1桁架機(jī)械手的組成桁架機(jī)械手是由X軸、Y軸、Z軸三個(gè)運(yùn)動(dòng)軸和一個(gè)氣動(dòng)吸盤(pán)組成。氣動(dòng)吸盤(pán)對(duì)零件進(jìn)行吸取，三個(gè)軸對(duì)零件進(jìn)行定位。桁架機(jī)械手的部件功能如表2-1所示：表2-1序號(hào)部件功能1氣動(dòng)吸盤(pán)吸取零件2滑道控制運(yùn)動(dòng)方向3工件臺(tái)固定取料位置r4零件檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)有無(wú)零件5近點(diǎn)光電開(kāi)關(guān)運(yùn)動(dòng)單元回原點(diǎn)6限位光電開(kāi)關(guān)運(yùn)動(dòng)單元限位7電源負(fù)載供電8伺服電機(jī)連接運(yùn)動(dòng)單元9交流接觸器r控制系統(tǒng)啟動(dòng)10絲桿完成精確定位11按鈕控制啟動(dòng)、z停止、i回原點(diǎn)12選擇開(kāi)關(guān)選擇控制模式13電磁閥k控制吸取動(dòng)作14斷路器控制電源通斷15旋轉(zhuǎn)氣缸控制吸盤(pán)旋轉(zhuǎn)2.2選擇PLC序號(hào)含義序號(hào)含義X000急停Y000X軸脈沖X001啟動(dòng)Y001Y軸脈沖X002停止Y002Z軸脈沖X003復(fù)位Y003X軸方向X004X軸原點(diǎn)Y004Y軸方向X005X軸左極限Y005Z軸方向X006X軸右極限Y006X軸使能X007Y軸原點(diǎn)Y007Y軸使能X010Y軸左極限Y010Z軸使能X011Y軸右極限Y011真空發(fā)生器X012Z軸原點(diǎn)Y012旋轉(zhuǎn)氣缸X013Z軸左極限X014Z軸右極限X015吸料位置產(chǎn)品感應(yīng)X016負(fù)壓表開(kāi)關(guān)信號(hào)X017旋轉(zhuǎn)氣缸原位X020旋轉(zhuǎn)氣缸到位在對(duì)PLC進(jìn)行選用時(shí)，首先考慮的是控制系統(tǒng)中有沒(méi)有特殊過(guò)程。在此次設(shè)計(jì)中，桁架機(jī)械手的三個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)需要靠脈沖來(lái)控制。而并不是所有PLC的輸出端都能夠產(chǎn)生脈沖信號(hào)。經(jīng)查相相關(guān)資料三菱MT系列PLC具備脈沖發(fā)生功能，選用三菱FX-3UzMT系列PLC該型號(hào)PLC具備三路脈沖發(fā)生功能，能夠控制桁架機(jī)械手X軸、Y軸、Z軸。PLC在選用時(shí)還應(yīng)該考慮IO點(diǎn)的數(shù)量。如下表所示，為本次設(shè)計(jì)的桁架機(jī)械手控制系統(tǒng)的輸入與輸出分配信息。輸入信號(hào)主要有急停按鈕、啟動(dòng)按鈕、停止按鈕以及復(fù)位按鈕，還有X軸Y軸、Z軸的極限開(kāi)關(guān)和原點(diǎn)開(kāi)關(guān)。負(fù)壓表的開(kāi)關(guān)信號(hào)以及飼料位置，產(chǎn)品感應(yīng)開(kāi)關(guān)、旋轉(zhuǎn)氣缸原位和到位磁性開(kāi)關(guān)。輸出點(diǎn)的信號(hào)主要有X軸Y軸Z軸的脈沖信號(hào)以及三個(gè)軸的方向的信號(hào)和使能信號(hào)，真空發(fā)生器線圈以及旋轉(zhuǎn)氣缸電磁閥線圈。表2-2I/O分配表通過(guò)上表可得出PLC的輸入點(diǎn)數(shù)量是17，PLC的輸出點(diǎn)數(shù)量是11。綜合考慮，因此本次選用三菱Fx3u-48MTPLC進(jìn)行設(shè)計(jì)，其具有24個(gè)輸入點(diǎn)，24個(gè)輸出點(diǎn)，三路脈沖發(fā)生器符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。2.3光電位置的開(kāi)關(guān)此次設(shè)計(jì)中位置開(kāi)關(guān)的作用有兩個(gè)，一是對(duì)零件的位置進(jìn)行檢測(cè)，二是對(duì)軸的位置進(jìn)行檢測(cè)。2.3.1零件檢測(cè)光電開(kāi)關(guān)的選擇對(duì)零件的位置進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，采用的是對(duì)射型光電開(kāi)關(guān)，這種光電開(kāi)關(guān)不需要考慮零件的材質(zhì)，能夠?qū)λ胁煌该鞯牧慵M(jìn)行檢測(cè)。本次設(shè)計(jì)中，桁架機(jī)械手需要對(duì)金屬零件進(jìn)行搬運(yùn)，所以可以采用此種光電開(kāi)關(guān)，對(duì)金屬零件進(jìn)行檢測(cè)。光電開(kāi)關(guān)只需要將有無(wú)信號(hào)傳送給PLC。經(jīng)查閱相關(guān)資料，歐姆龍E3Z-T61光電開(kāi)關(guān)符合本次設(shè)計(jì)的要求。圖2-1E3Z-T612.3.2軸位置開(kāi)關(guān)的選用桁架機(jī)械手的X軸Y軸、Z軸都需要位置開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)原點(diǎn)位置信號(hào)、正極限位置信號(hào)、負(fù)極限位置信號(hào)。電機(jī)的運(yùn)行速度較快，且在位置控制時(shí)需要較高精度，所以在選擇位置開(kāi)關(guān)時(shí)，需要考慮位置開(kāi)關(guān)響應(yīng)的快速性。而光電開(kāi)關(guān)剛好具備響應(yīng)速度快的特性。經(jīng)查閱相關(guān)資料，歐姆龍EE-SX673A符合本次設(shè)計(jì)的要求。圖2-2EE-SX673A2.4電源的選擇由于PLC的負(fù)載能力有限，所以在進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)，還需要增加直流電源，以保證外部用電器件的穩(wěn)定性。經(jīng)統(tǒng)計(jì)得出直流用電元件如下表表2-3直流元件表序號(hào)部件數(shù)量預(yù)算功率（單位：W）1光電開(kāi)關(guān)1052磁性開(kāi)關(guān)213電磁閥21直流電源只是作為信號(hào)傳輸用，所以功耗很小。由上表可知本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)直流功耗只有10W左右。考慮到系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的峰值功率，選擇直流電源的功率為實(shí)際峰值功率的1.5倍，即15W。經(jīng)查閱相關(guān)資料電源明緯HDR-15，該電源功率為15W，導(dǎo)軌式z安裝。其圖如下：圖2-3HDR-152.5電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的選擇本次設(shè)計(jì)的桁架機(jī)械手X軸、Y軸、Z軸都是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)完成定位的，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)定位的電機(jī)主要有伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)。而步進(jìn)電機(jī)參數(shù)調(diào)整能力有限，在一些特殊的場(chǎng)合是不能達(dá)到定位準(zhǔn)確要求的。因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)每一圈的脈沖量是固定的，或者只能按照某個(gè)倍數(shù)進(jìn)行遞增或者遞減，而且步進(jìn)電機(jī)的位置不具備反饋的功能，需要額外的加裝編碼器對(duì)位置進(jìn)行監(jiān)視。伺服電機(jī)則不同，伺服電機(jī)可以通過(guò)調(diào)整電子齒輪比來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)每一圈脈沖數(shù)的調(diào)整，應(yīng)用起來(lái)比較靈活，而且伺服電機(jī)還具備編碼器實(shí)時(shí)反饋位置信息的功能。所以本次設(shè)計(jì)中采用伺服電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)桁架機(jī)械手X軸、Y軸、Z軸的位置控制。經(jīng)查，三菱HG-KN43J-S100+MR-JE-40A電機(jī)及伺服電機(jī)符合設(shè)計(jì)的要求。圖2-4HG-KN43J-S100+MR-JE-40A2.6按鈕開(kāi)關(guān)的選擇不同按鈕的顏色代表不同的功能。一般紅色按鈕表示的是停止，綠色按鈕則表示啟動(dòng)，黃色按鈕為復(fù)位。在本次設(shè)計(jì)中，需要用到設(shè)備啟動(dòng)按鈕，設(shè)備停止按鈕、急停按鈕以及復(fù)位按鈕。按鈕除了在顏色上有所區(qū)別，功能也不一樣。啟動(dòng)按鈕與停止一般采用的是自復(fù)位按鈕即按下接通，松開(kāi)斷開(kāi)。而急停按鈕則采用的是旋鈕式開(kāi)關(guān)，按鈕按下之后常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。如果想要復(fù)位的話(huà)，則采用旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行復(fù)位。經(jīng)查施耐德XB2B系列按鈕滿(mǎn)足此次設(shè)計(jì)要求，外形如下圖所示。圖2-5施耐德XB2B系列按鈕2.7電磁閥的選擇電磁閥主要控制吸盤(pán)的吸附與放料、氣缸的旋轉(zhuǎn)，吸盤(pán)負(fù)壓的產(chǎn)生由真空發(fā)生器控制，電磁閥的作用是控制氣路的通斷達(dá)到控制任務(wù)的要求，因而操控吸盤(pán)的電磁閥選擇了兩位兩通電磁閥，它的工作原理如下圖：圖2-6兩位兩通電磁閥通過(guò)查閱相關(guān)資料，亞德客2V025-08符合要求，示意圖如下圖所示：圖2-7亞德客2V025-08旋轉(zhuǎn)氣缸采用的是兩位五通電磁閥，通過(guò)電磁閥的通電與掉電控制閥位的切換。圖2-8兩位五通電磁閥原理圖經(jīng)過(guò)查詢(xún)亞德客4V210-08符合要求，示意圖如下圖所示。圖2-9亞德客4V210-082.8斷路器的選擇系統(tǒng)電源的通電和斷電是由斷路器決定的，同時(shí)它也可以避免整個(gè)電氣系統(tǒng)的短路以及過(guò)載保護(hù)。因此在選擇斷路器之前必須算出電路的功率之和。表2-4用電元件列表序號(hào)部件數(shù)量預(yù)算功率（單位：W）1光電開(kāi)關(guān)1052磁性開(kāi)關(guān)213電磁閥214伺服電機(jī)+驅(qū)動(dòng)器31200系統(tǒng)總功率P=1206.5W，根據(jù)歐姆定律，P=UI,得I=P/U得：I=1206.5/220=5.48A，通過(guò)資料查證，SchneiderD6AA9F19206允許通過(guò)最大電流為6A，符合要求。其外形如下圖2-10所示：圖2-10SchneiderD6AA9F19206綜合以上各元件的選擇結(jié)果，此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的所有電氣元件如下表。表2-5序號(hào)元件數(shù)量型號(hào)1斷路器1SchneiderD6AA9F192062PLC1MITSUBISHIFX3U-32MT3伺服電機(jī)3MITSUBIJSHIHG-KN43J-S1004伺服驅(qū)動(dòng)器3MITSUBIJSHIMR-JE-40A5按鈕2SchneiderXB2B6旋轉(zhuǎn)氣缸電磁閥1SY7120-5LVZD-027對(duì)射光電開(kāi)關(guān)1OMERONE3Z-T618開(kāi)關(guān)電源1MWHDR-159U型光電開(kāi)關(guān)9OMRONEE-SX673A10吸盤(pán)電磁閥1SMCSY9320-3LZD-033電氣控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)的控制要求和性能分析對(duì)零件的位置進(jìn)行判斷時(shí)，需要在零件的前端和后端各安裝一個(gè)光電的一個(gè)傳感器。零件到達(dá)位置后，前端和后端的光電傳感器同時(shí)接通，表明可以執(zhí)行下一步動(dòng)作，如下圖所示。圖3-1零件到位示意圖1、柱形零件；2、傳送帶；3、光電開(kāi)關(guān)接受端；

4、限位擋塊；5、光電開(kāi)關(guān)發(fā)射端光電開(kāi)關(guān)將位置信號(hào)傳送給PLC，PLC控制桁架機(jī)械手去取料位置的上方。在機(jī)械手到達(dá)吸料位置的上方后，桁架c機(jī)械手Z軸下降，下降到位后，打開(kāi)真空吸吸取零件，然后上升，到位后去放料放料位置，到達(dá)放料位置上方后下降，下降到位后旋轉(zhuǎn)氣缸旋轉(zhuǎn)，然后吸盤(pán)真空值斷開(kāi)，然后Z軸上升，如此往復(fù)；本次設(shè)計(jì)中零件的外觀成圓盤(pán)狀，如下圖所示：圖3-2零件示意圖3.2氣動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)根據(jù)氣動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，系統(tǒng)需要具備水分過(guò)濾器，調(diào)壓閥和壓力表。在此基礎(chǔ)上再去規(guī)劃其他氣路元件的設(shè)計(jì)。氣動(dòng)控制系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容是閥門(mén)的選擇以及氣動(dòng)原理圖的繪制。圖3-3氣動(dòng)原理圖1、調(diào)壓閥；2、氣源；3、水分過(guò)濾器；4、壓力表；5、正空發(fā)生器；6、消聲器YA1在沒(méi)有得電的情況下，真空發(fā)生器不工作，當(dāng)YA1得電，壓縮機(jī)里面的空氣從氣源出發(fā)，經(jīng)過(guò)真空發(fā)生器，流向消聲器，由于真空發(fā)生器內(nèi)的氣流速度較快，吸盤(pán)連接真空發(fā)生器氣管內(nèi)的氣體，從吸盤(pán)流向真空發(fā)生器，產(chǎn)生負(fù)壓。當(dāng)YA2未得電時(shí)，電磁閥又未接通，回轉(zhuǎn)氣缸無(wú)動(dòng)作，YA2得電時(shí)，電磁閥左位接通，回轉(zhuǎn)氣缸旋轉(zhuǎn)。3.3PLC控制方案的設(shè)計(jì)根據(jù)桁架機(jī)械手對(duì)零件搬運(yùn)的控制要求，需要將零件從輸送位置搬運(yùn)至裝配位置。為了確保位置的準(zhǔn)確性，需要預(yù)先將兩個(gè)位置的坐標(biāo)設(shè)定好，系統(tǒng)啟動(dòng)后，桁架機(jī)械手能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)搬運(yùn)、自動(dòng)復(fù)位等功能。通過(guò)流程圖對(duì)桁架機(jī)械手控制系統(tǒng)的控制流程進(jìn)行規(guī)劃，流程圖的可讀性強(qiáng)能夠發(fā)現(xiàn)控制流程的問(wèn)題以及及時(shí)查漏補(bǔ)缺。圖3-4狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖自動(dòng)、手動(dòng)、復(fù)位是此次機(jī)械手程序的四個(gè)部分，可以通過(guò)觸摸屏設(shè)置各類(lèi)系統(tǒng)參數(shù)，以及讀取和改寫(xiě)對(duì)PLC的內(nèi)部參數(shù)。3.4電氣原理圖的設(shè)計(jì)桁架機(jī)械手控制系統(tǒng)采用的是單相交流電作為電源，PLC、X軸、Y軸、Z軸、開(kāi)關(guān)電源為總電源的四個(gè)支路，需要以并聯(lián)的方式進(jìn)行連接。電器原理圖設(shè)計(jì)時(shí)采用的軟件是AutoCAD。圖3-5電氣原理圖此次電氣原理圖的設(shè)計(jì)的重中之重是PLC和伺服驅(qū)動(dòng)器二者之間的接線，PLC接線時(shí)應(yīng)將所有的COM口并聯(lián)到開(kāi)關(guān)電源的0V，PLC自身輸出的DC24V不使用，驅(qū)動(dòng)器部分接線時(shí)需將GND與開(kāi)關(guān)電源的0V相連；由于采用的是位置控制的方式來(lái)控制伺服電機(jī)，定位指令由PLC發(fā)出，因此伺服CN1B接口的15號(hào)端口與DC0V短接。圖3-6伺服驅(qū)動(dòng)器CN1A、CN1B接線示意圖4程序的設(shè)計(jì)4.1新建工程在新建工程時(shí)，需要對(duì)PLC的CPU的型號(hào)進(jìn)行選擇，然后具體的機(jī)型進(jìn)行選擇，依次選擇簡(jiǎn)單工程，梯形圖。圖3-7項(xiàng)目新建示意圖工具欄中能夠展示常用的編程指令，當(dāng)然也可以采用快捷鍵輸入的方式來(lái)編寫(xiě)程序。通常采用指令表語(yǔ)句輸入的方式來(lái)鍵入指令。圖3-8GXWORKS2工具欄4.2程序的設(shè)計(jì)PLC程序設(shè)計(jì)時(shí)采用的是梯形圖，與上個(gè)章節(jié)設(shè)計(jì)的流程圖，具有相似的形式，所以也在編寫(xiě)梯形圖時(shí)，可以參照上個(gè)章節(jié)制定好的流程圖。根據(jù)流程圖編寫(xiě)，不但速度快，而且準(zhǔn)確不易出錯(cuò)設(shè)備上電時(shí)需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行復(fù)位，目的是為了使伺服電機(jī)進(jìn)行回原點(diǎn)操作。在之前的操作中，設(shè)備可能因?yàn)楦鞣N狀況出現(xiàn)原點(diǎn)標(biāo)記繼電器M76線圈接通的狀況。所以上電后需要立即將M76繼電器復(fù)位。圖4-1上電復(fù)位標(biāo)記位桁架機(jī)械手的X軸、Y軸、Z軸坐標(biāo)分別存在于PLC的D8340、D8350、D8360寄存器當(dāng)中，需要將這三個(gè)寄存器的參數(shù)實(shí)時(shí)傳送給D10、D20、D30，方便對(duì)參數(shù)的讀取。系統(tǒng)上電后需要保持對(duì)三個(gè)軸的使能的接通，所以需要接通Y6、Y7、Y10。圖4-2使能給定與坐標(biāo)讀取按下啟動(dòng)按鈕X001，啟動(dòng)線圈M0接通并自鎖。在M0自鎖的狀態(tài)下，如果按下停止按鈕或者按下復(fù)位按鈕，那么M0自鎖就會(huì)斷開(kāi)。如果按下復(fù)位按鈕X3，那么復(fù)位線圈M2就會(huì)得電并自鎖。同樣如果復(fù)位線圈得電的狀況下，按下啟動(dòng)按鈕或者停止按鈕，那么復(fù)位線圈M2也會(huì)斷開(kāi)自鎖。在啟動(dòng)按鈕和復(fù)位按鈕以及啟動(dòng)線圈和復(fù)位線圈都沒(méi)有接通的狀況下，停止線圈M1自動(dòng)接通。圖4-3設(shè)備操作手動(dòng)模式下對(duì)電機(jī)進(jìn)行操作時(shí)，需要保證X軸Y軸Z軸的運(yùn)動(dòng)都在合理的行程范圍內(nèi)。如果超出行程范圍，發(fā)生機(jī)械撞擊對(duì)機(jī)構(gòu)會(huì)造成損壞。在編寫(xiě)手動(dòng)程序時(shí)，可以將極限開(kāi)關(guān)作為電機(jī)運(yùn)行的條件。如果電機(jī)的運(yùn)行即將超出行程范圍，則接通行程開(kāi)關(guān)。斷開(kāi)電機(jī)運(yùn)行條件。從而達(dá)到控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的保護(hù)。圖4-4手動(dòng)程序系統(tǒng)除了在上電時(shí)執(zhí)行復(fù)位程序，在操作或者運(yùn)行過(guò)程中，如果需要復(fù)位，也可以通過(guò)手動(dòng)進(jìn)行復(fù)位。復(fù)位時(shí)先對(duì)氣動(dòng)元件進(jìn)行復(fù)位。即對(duì)吸盤(pán)和旋轉(zhuǎn)氣缸進(jìn)行復(fù)位。氣動(dòng)元件復(fù)位完成后，再對(duì)X軸、Y軸、Z軸三個(gè)軸進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位時(shí)軸先去極限位置，然后再通過(guò)自動(dòng)回原點(diǎn)的方式進(jìn)行回原點(diǎn)。圖4-5復(fù)位程序復(fù)位過(guò)程中，復(fù)位線圈M2保持接通狀態(tài)，復(fù)位完成后，M2線圈斷開(kāi)。桁架機(jī)械手復(fù)位的過(guò)程是驅(qū)動(dòng)原件先復(fù)位，然后三個(gè)軸在一起執(zhí)行。復(fù)位完成后，驅(qū)動(dòng)原件的原位感應(yīng)器接通，記錄軸坐標(biāo)的D8340，D8350，D8360中的數(shù)值為0。圖4-6復(fù)位完成標(biāo)記采用解碼指令，對(duì)自動(dòng)程序部分進(jìn)行控制。解碼指令是一種將數(shù)值轉(zhuǎn)換成位的指令。通過(guò)數(shù)值的改變，可以接通不同的位繼電器。解碼指令應(yīng)用時(shí)需要保持接通的狀態(tài)，指令才會(huì)生效。圖4-7解碼指令在編寫(xiě)程序時(shí)，可以通過(guò)數(shù)值的逐漸增大，依次按順序接通編號(hào)逐漸增大的繼電器。如自動(dòng)程序所示。按順序接通M102，M104，M106，M108，M110，M112，M114，M116；可以在每個(gè)繼電器接通狀態(tài)下規(guī)劃不同的執(zhí)行動(dòng)作。在M102接通狀態(tài)下，系統(tǒng)X軸，Y軸，Z軸去取料位置上方；M104接通Z軸下降取料M106接通真空吸盤(pán)打開(kāi)M108接通桁架機(jī)械手Z軸上升M110，接通機(jī)械手去放料位置上方以此類(lèi)推。圖4-8自動(dòng)程序圖4-9等待啟動(dòng)圖4-10去取料位置上方桁架機(jī)械手對(duì)零件進(jìn)行搬運(yùn)時(shí)，需要對(duì)搬運(yùn)連線的次數(shù)進(jìn)行記錄。因?yàn)椴煌牧慵徇\(yùn)的位置是不一樣的。如A零件搬運(yùn)的第一位置，B零件搬運(yùn)到第二位置，需要在寄存器中預(yù)先設(shè)置好，在執(zhí)行搬運(yùn)時(shí)再將這些設(shè)定好的X軸Y軸、Z軸位置分別傳送給D286，D288，D290。圖4-11抓料計(jì)數(shù)比如吸盤(pán)對(duì)第一個(gè)零件吸料運(yùn)輸，此時(shí)的次數(shù)為1，于是便將設(shè)定好的第一個(gè)位置的值賦給需要放料點(diǎn)。圖4-12放料位置賦值十二次搬運(yùn)為此次設(shè)計(jì)的一個(gè)循環(huán)，若需繼續(xù)，則要手動(dòng)按下繼續(xù)按鈕方可。圖4-13下一循環(huán)搬運(yùn)指示5觸摸屏畫(huà)面的制作經(jīng)查顧美觸摸屏PLC在微軟Windows有編輯軟件，并包含所使用的三菱PLC的多數(shù)功能，所以此次設(shè)計(jì)的觸摸屏畫(huà)面基于此設(shè)計(jì)。圖5-1開(kāi)機(jī)畫(huà)面圖5-2Enter按鈕屬性Enter按鈕用于畫(huà)面切換，在基本功能一欄選擇所需要切換到的畫(huà)面。圖5-3手動(dòng)操作畫(huà)面手動(dòng)操作畫(huà)面需要具備X軸、Y軸、Z軸點(diǎn)動(dòng)操作按鈕以及氣缸手動(dòng)控制按鈕。圖5-4X-JOG+操作按鈕操作按鈕的地址需要與PLC程序所定義的元件的地址相對(duì)應(yīng)，如X-JOG+點(diǎn)動(dòng)按鈕對(duì)于的是X軸正向點(diǎn)動(dòng)功能。圖5-5參數(shù)設(shè)置畫(huà)面1參數(shù)設(shè)置畫(huà)面1中包含X、Y、Z軸的速度以及搬運(yùn)位置的設(shè)置。圖5-6參數(shù)設(shè)置畫(huà)面2參數(shù)設(shè)置畫(huà)面2為搬運(yùn)位置7-搬運(yùn)位置12的設(shè)置。結(jié)論通過(guò)自己不斷地學(xué)習(xí)查找資料以及同學(xué)老師的幫助下，我基本完成桁架機(jī)械手的設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)桁架機(jī)械手的分析研究，讓我對(duì)PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)有了更加深刻的理解，也較為順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求。最初了解到桁架機(jī)械手是工廠搬運(yùn)中，本次畢業(yè)論文選擇做桁架機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，一方面是因?yàn)殍旒軝C(jī)械手使用的廣泛性，另一方面想借此把課本上學(xué)到的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐。本篇論文對(duì)桁架機(jī)械手的功能需求做了簡(jiǎn)單的分析，考慮到桁架機(jī)械手在工作過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)超出活動(dòng)范圍的狀況，對(duì)桁架機(jī)械手作了限位保護(hù)。通過(guò)對(duì)桁架機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和硬件元器件的選型，分析了其主電路圖的相關(guān)原理以及桁架機(jī)械手的I/O分配，完成了對(duì)機(jī)械手的硬件設(shè)計(jì)分析。最后通過(guò)對(duì)其程序流程圖及梯形圖的繪制，完成了對(duì)桁架機(jī)械手的軟件分析和設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，在完成論文當(dāng)中也發(fā)現(xiàn)了自身的不足之處。雖然從課本上學(xué)了PLC的課程，但自己對(duì)其深入的原理掌握還很欠缺，知識(shí)學(xué)習(xí)較淺，查資料過(guò)程中遇到了很多不理解的地方，在繪制各種圖的過(guò)程中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，心態(tài)沒(méi)有及時(shí)調(diào)整好，導(dǎo)致在系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)部分進(jìn)展緩慢，但是通過(guò)我不斷地學(xué)習(xí)和請(qǐng)教同學(xué)最終克服了這些困難，對(duì)機(jī)械手進(jìn)行了更深入的理解。同時(shí)我也鍛煉了動(dòng)手查閱資料的能力，通過(guò)查資料要把自己不懂的地方畫(huà)出來(lái)并請(qǐng)教他人學(xué)習(xí)和探討，專(zhuān)業(yè)知識(shí)也有了一定的提升。同時(shí)我也學(xué)會(huì)了使用一些電氣專(zhuān)業(yè)的軟件，例如用CAD軟件繪制一般的電路圖，流程圖，繪制機(jī)械手的PLC外部接線圖以及用GXWorks2編寫(xiě)梯形圖，通過(guò)這次論文，讓我更加認(rèn)識(shí)到理論結(jié)合實(shí)踐的重要性，我們只有通過(guò)在實(shí)踐中不停的探究，才能真正把理論做到實(shí)處。在以后的工作和生活中也要更加注重落地實(shí)操的工作。這次論文的設(shè)計(jì)對(duì)我有很深遠(yuǎn)的意義，讓我受益匪淺。日后到了工作崗位我也會(huì)繼續(xù)不斷學(xué)習(xí)，希望自己通過(guò)在學(xué)校的學(xué)習(xí)可以為日后工作奠定一個(gè)良好的基礎(chǔ)，貢獻(xiàn)出一份力量。隨著科技的日益發(fā)展，我也相信智能化和各種技術(shù)的更新迭代會(huì)讓我們的生活更加便捷，擁有更加廣闊的前景和未來(lái)。參考文獻(xiàn)要求按學(xué)術(shù)期