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摘 要 機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新的技術(shù)，是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化實(shí)踐相結(jié)合的產(chǎn)物，并以成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。因此，研究機(jī)械手具有現(xiàn)實(shí)意義。 基于PLC機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作主要包括：在充分理解任務(wù)書(shū)的要求之后，進(jìn)行系統(tǒng)硬件配置，PLC選型，繪制主電路圖以及控制接線(xiàn)圖；再進(jìn)行控制系統(tǒng)的軟件繼續(xù)設(shè)計(jì)；為了便于仿真也對(duì)系統(tǒng)的上位機(jī)組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)；最后進(jìn)行仿真聯(lián)合調(diào)試。仿真結(jié)果基本符合要求。 系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂搬運(yùn)過(guò)程的各個(gè)工況，對(duì)加工完成的工件進(jìn)行計(jì)數(shù)，還能手動(dòng)進(jìn)行調(diào)試。由于PLC具有可靠性、易操作性、靈活性等優(yōu)點(diǎn)，因此，控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)人力搬運(yùn)相比，大大提高了工作效率，系統(tǒng)調(diào)試方便、成本低、易操作、可靠性高，有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。 關(guān)鍵詞：機(jī)械手臂；電氣控制技術(shù)；PLC 目 錄 1 引言 1 1.1 機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的 1 1.2 機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 1 2 機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 2 2.1 機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)硬件配置及組成原理 2 2.2 機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)輸入輸出點(diǎn)分析 2 2.3 PLC選型 3 2.4 機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)變量定義及I/O地址分配 4 2.5 機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)硬件接線(xiàn)圖設(shè)計(jì) 4 3 機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 5 3.1 編程語(yǔ)言的選擇 5 3.2 機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)程序流程圖設(shè)計(jì) 5 3.3 PLC控制程序設(shè)計(jì)及分析 6 3.3.1 手動(dòng)模式 6 3.3.2 自動(dòng)模式 7 4 機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 11 4.1 機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)仿真調(diào)試 11 4.1.1 靜態(tài)調(diào)試 11 4.1.2 動(dòng)態(tài)調(diào)試 11 4.2 結(jié)果分析 11 5 設(shè)計(jì)總結(jié) 14 參考文獻(xiàn) 15 致 謝 16 附 錄 17 附錄A 系統(tǒng)接線(xiàn)圖 17 附錄B 程序梯形圖 18 1 引言 1.1 機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的 通過(guò)對(duì)機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以使同學(xué)們了解機(jī)械手在我國(guó)的應(yīng)用鄰域、發(fā)展歷史和應(yīng)用前景，通過(guò)同學(xué)們自己動(dòng)手設(shè)計(jì)，可以更深刻的了解一般機(jī)械手的工作方式、工藝過(guò)程以及操作步驟。更重要的是讓同學(xué)們運(yùn)用已學(xué)到的知識(shí)，來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)，引導(dǎo)同學(xué)們將理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)緊密結(jié)合起來(lái)，從而使這些知識(shí)得到進(jìn)一步的鞏固、加深和擴(kuò)展；同時(shí)掌握一般生產(chǎn)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法以及生產(chǎn)電氣控制系統(tǒng)的施工設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試方法；培養(yǎng)同學(xué)們查閱圖書(shū)資料、工具書(shū)的能力；通過(guò)這樣的實(shí)際訓(xùn)練，為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及解決工程問(wèn)題打下良好的基礎(chǔ)。 1.2 機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 設(shè)計(jì)內(nèi)容有如下幾點(diǎn)： （1）設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線(xiàn)圖、時(shí)序圖等； （2）系統(tǒng)有啟動(dòng)、停止功能； （3）運(yùn)用功能指令進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)，并有主程序、子程序和中斷程序； （4）程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設(shè)計(jì)； （5）進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程的控制要求。 系統(tǒng)的控制要求如下： （1）有兩部機(jī)械對(duì)工作物進(jìn)行加工，對(duì)象由輸送帶A送到加工位置，然后由機(jī)械手臂將加工物送至工作臺(tái)1的位置進(jìn)行第一步驟加工。當(dāng)?shù)谝徊襟E加工完成后，機(jī)械手臂將工作物夾起再送至工作臺(tái)2進(jìn)行第二步驟加工；當(dāng)?shù)诙襟E加工完成后，機(jī)械手臂將工作物放到輸送帶B送走，然后由7段數(shù)碼管顯示加工完成的數(shù)量。 （2）假設(shè)使用氣壓機(jī)械手臂，一開(kāi)始手臂先下降，碰到下限開(kāi)關(guān)開(kāi)始做夾起動(dòng)作，然后開(kāi)始上升碰到上限開(kāi)關(guān)后，手臂開(kāi)始往右，當(dāng)碰到第一工作站的極限開(kāi)關(guān)時(shí)，機(jī)械手臂下降將工作物放置工作臺(tái)l然后上升等待機(jī)械對(duì)工作物加工；當(dāng)工作物第一加工步驟完成時(shí)，機(jī)械手臂再依進(jìn)行下降一夾住一上升一往右一下降一釋放等流程，將工件放置工作臺(tái)2上進(jìn)行第二加工步驟。 （3）當(dāng)?shù)诙庸げ襟E完成時(shí)，機(jī)械手再依進(jìn)行下降、夾住、上升、往右、下降、釋放等流程，由傳送帶B送出，并由7段數(shù)碼管顯示加工完成的數(shù)次。 2 機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 2.1 機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)硬件配置及組成原理 機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)的組成原理圖如圖1所示，機(jī)械手的升降和左右移動(dòng)分別使用雙線(xiàn)圈的電磁閥，在某方向的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈失電時(shí)保持原位，必須驅(qū)動(dòng)反方向的線(xiàn)圈才能反向運(yùn)動(dòng)。機(jī)械手的夾具使用單線(xiàn)圈電磁閥，線(xiàn)圈得電時(shí)夾緊工件，斷電時(shí)松開(kāi)工件。有關(guān)到位信號(hào)分別是：下限位開(kāi)關(guān)SQ1，上限位開(kāi)關(guān)SQ2，A位置限位開(kāi)關(guān)SQ3，工作臺(tái)1限位開(kāi)關(guān)SQ4，工作臺(tái)2限位開(kāi)關(guān)SQ5，B位置限位開(kāi)關(guān)SQ6。七段數(shù)碼管用來(lái)顯示加工的工件數(shù)。 圖1 組成原理圖 2.2 機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)輸入輸出點(diǎn)分析 對(duì)機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)的工況分析如下： （1）系統(tǒng)必須要有啟動(dòng)和停止的功能，故需要一個(gè)啟動(dòng)按鈕SB0（X000），一個(gè)停止按鈕SB1(X001)；系統(tǒng)能自動(dòng)工作和手動(dòng)調(diào)試，故需要一個(gè)手動(dòng)/自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)SB2（X002）； （2）在自動(dòng)模式中，先由傳送帶A將工件送到加工位置，因此需要一個(gè)輸出點(diǎn)（Y000）啟動(dòng)傳送帶A，一個(gè)傳感應(yīng)元件SQ7（X003）感應(yīng)工件到達(dá)加工位置；接通下降線(xiàn)圈KM2（Y001）機(jī)械手下降，碰到下限位開(kāi)關(guān)SQ1（X004），停止下降；接通夾緊線(xiàn)圈KM3（Y002）機(jī)械手夾緊；接著接通上升線(xiàn)圈KM4（Y003）機(jī)械手上升，碰到上限位開(kāi)關(guān)SQ2（X005）停止上升；接通右行線(xiàn)圈KM5（Y004）機(jī)械手右行，碰到工作臺(tái)1限位開(kāi)關(guān)SQ4（X007）停止右行；接通下降線(xiàn)圈KM2（Y001）機(jī)械手下降，碰到下限位開(kāi)關(guān)SQ1（X004），停止下降；斷開(kāi)夾緊線(xiàn)圈KM3（Y002）；接通上升線(xiàn)圈KM4（Y003）機(jī)械手上升，碰到上限位開(kāi)關(guān)SQ2停止上升；等待工作臺(tái)1加工完，假定加工完成需要時(shí)間2分鐘，2分鐘之后；接通下降線(xiàn)圈KM2（Y001）機(jī)械手下降，碰到下限位開(kāi)關(guān)SQ1（X004），停止下降；接通夾緊線(xiàn)圈KM3（Y002）機(jī)械手夾緊；接著接通上升線(xiàn)圈KM4（Y003）機(jī)械手上升，碰到上限位開(kāi)關(guān)SQ2（X005）停止上升；接通右行線(xiàn)圈KM5（Y004）機(jī)械手右行，碰到工作臺(tái)2限位開(kāi)關(guān)SQ5（X010）停止右行；接通下降線(xiàn)圈KM2（Y001）機(jī)械手下降，碰到下限位開(kāi)關(guān)SQ1（X004），停止下降；斷開(kāi)夾緊線(xiàn)圈KM3（Y002）；接通上升線(xiàn)圈KM4（Y003）機(jī)械手上升，碰到上限位開(kāi)關(guān)SQ2停止上升；等待工作臺(tái)2加工完，假定加工完成需要時(shí)間2分鐘，2分鐘之后；接通下降線(xiàn)圈KM2（Y001）機(jī)械手下降，碰到下限位開(kāi)關(guān)SQ1（X004），停止下降；接通夾緊線(xiàn)圈KM3（Y002）機(jī)械手夾緊；接著接通上升線(xiàn)圈KM4（Y003）機(jī)械手上升，碰到上限位開(kāi)關(guān)SQ2（X005）停止上升；接通右行線(xiàn)圈KM5（Y004）機(jī)械手右行，碰到傳送帶B限位開(kāi)關(guān)SQ6（X011）停止右行；接通下降線(xiàn)圈KM2（Y001）機(jī)械手下降，碰到下限位開(kāi)關(guān)SQ1（X004），停止下降；斷開(kāi)夾緊線(xiàn)圈KM3（Y002）；接通傳送帶啟動(dòng)線(xiàn)圈KM6（Y005）將加工完的工件送走，同時(shí)接著接通上升線(xiàn)圈KM4（Y003）機(jī)械手上升，碰到上限位開(kāi)關(guān)SQ2（X005）停止上升；接通左行線(xiàn)圈KM7（Y006）機(jī)械手左行，碰到傳送帶A限位開(kāi)關(guān)SQ3（X006）停止左行一個(gè)工作周期完成。七段數(shù)碼管用來(lái)統(tǒng)計(jì)加工的工件數(shù)，需要七個(gè)輸出點(diǎn)即（Y010~Y016）。 （3）手動(dòng)模式中需要控制下降按鈕SB3（X012）、上升按鈕SB4（X013）、右行按鈕SB5（X014）、左行按鈕SB6（X015）、松緊按鈕SB7（X016）。 通過(guò)以上分析可知，需要PLC輸入點(diǎn)14個(gè)（X000~X016），PLC輸出點(diǎn)14個(gè)（Y000~Y006，Y010~Y016）。 2.3 PLC選型 PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要作用。國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的PLC種類(lèi)很多，在選用時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面： （1）規(guī)模要適當(dāng)：首先要確保有足夠的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)，并留有一定的余地，還應(yīng)確定用戶(hù)程序存儲(chǔ)器的容量。 （2）功能要相當(dāng)，結(jié)構(gòu)要合理。 （3）輸入、輸出功能及負(fù)載能力的選擇：選擇何種功能的輸入、輸出形式或模塊，取決于控制系統(tǒng)中輸入和輸出信號(hào)的種類(lèi)、參數(shù)要求和技術(shù)要求，選用具有相應(yīng)功能的模塊。 （4）使用環(huán)境條件：在選擇PLC時(shí)，要考慮使用環(huán)境條件是否符合規(guī)定。 本控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)有15個(gè)，輸出信號(hào)有14個(gè)，結(jié)合以上的考慮因素決定選用三菱的FX2n-32MR，I/O點(diǎn)數(shù)各位16點(diǎn)，可以滿(mǎn)足控制要求，且留有一定的裕量。 2.4 機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)變量定義及I/O地址分配 系統(tǒng)變量定義及I/O地址分配如表1所示。 表1 系統(tǒng)變量定義及I/O地址分配 PLC輸入點(diǎn) 所接輸入端口 PLC輸出端口 所接輸出端口 X000 啟動(dòng)按鈕 Y000 傳送帶A X001 停止按鈕 Y001 下降線(xiàn)圈 X002 手動(dòng)/自動(dòng)切換開(kāi)關(guān) Y002 夾緊線(xiàn)圈 X003 到達(dá)加工位置 Y003 上升線(xiàn)圈 X004 下限位開(kāi)關(guān) Y004 右行線(xiàn)圈 X005 上限位開(kāi)關(guān) Y005 傳送帶B X006 傳送帶A限位開(kāi)關(guān) Y006 左行線(xiàn)圈 X007 工作臺(tái)1限位開(kāi)關(guān) Y010 數(shù)碼管a段 X010 工作臺(tái)2限位開(kāi)關(guān) Y011 數(shù)碼管b段 X011 傳送帶B限位開(kāi)關(guān) Y012 數(shù)碼管c段 X012 下降按鈕 Y013 數(shù)碼管d段 X013 上升按鈕 Y014 數(shù)碼管e段 X014 右行按鈕 Y015 數(shù)碼管f段 X015 左行按鈕 Y016 數(shù)碼管g段 X016 松、緊按鈕 — — 2.5 機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)硬件接線(xiàn)圖設(shè)計(jì) 由工況分析可設(shè)計(jì)出如圖2所示的硬件接線(xiàn)圖。 圖2 硬件接線(xiàn)圖 3 機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 3.1 編程語(yǔ)言的選擇 常見(jiàn)的PLC編程語(yǔ)言有以下幾種： （1）梯形圖：梯形圖語(yǔ)言具有形象、直觀、實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，它是在繼電接觸器邏輯控制的基礎(chǔ)上演變而來(lái)，易學(xué)易懂。 （2）指令表：它和單片機(jī)程序中的匯編語(yǔ)言有點(diǎn)類(lèi)似，由語(yǔ)句指令一定的順序排列而成。 （3）順序功能圖：常用來(lái)編制順序控制類(lèi)程序。包含步、動(dòng)作、轉(zhuǎn)換三個(gè)要素?？梢詫⒁粋€(gè)復(fù)雜的控制過(guò)程分解為一些小的工作狀態(tài)，對(duì)這些小的工作狀態(tài)的功能處理后再依一定的順序控制要求連接組合成整體的控制程序。 （4）功能塊圖：一種類(lèi)似數(shù)字邏輯電路的編程語(yǔ)言。 （5）結(jié)構(gòu)文體：用一些高級(jí)編程語(yǔ)言來(lái)編程的方式稱(chēng)為結(jié)構(gòu)文體。 對(duì)于機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)，其控制過(guò)程是按順序一步一步來(lái)完成，只有在上一個(gè)步驟完成了，才能進(jìn)入下一個(gè)工步。因此決定采用順序功能圖來(lái)編寫(xiě)機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)。 3.2 機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)程序流程圖設(shè)計(jì) 由工況分析可得自動(dòng)模式的程序流程圖如圖3所示。當(dāng)傳送帶A將工件送到加工位置時(shí)，機(jī)械手下降，碰到下限位開(kāi)關(guān)時(shí)，夾緊工件開(kāi)始上升，碰到上限位開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)始右移，到達(dá)工作臺(tái)1時(shí)，機(jī)械手下降，碰到下限位開(kāi)關(guān)時(shí)，松開(kāi)工件，上升到上限位等待工作臺(tái)1加工完成。工作臺(tái)1加工完成之后，機(jī)械手下降，碰到下限位開(kāi)關(guān)時(shí)，夾緊工件又開(kāi)始上升，碰到上限位開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)始右移，到達(dá)工作臺(tái)2時(shí)，機(jī)械手下降，碰到下限位開(kāi)關(guān)時(shí)，松開(kāi)工件，上升到上限位等待工作臺(tái)2加工完成。工作臺(tái)2加工完成后，機(jī)械手下降，碰到下限位開(kāi)關(guān)時(shí)，夾緊工件又開(kāi)始上升，碰到上限位開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)始右移，到達(dá)傳送帶B時(shí)，機(jī)械手開(kāi)始下降，碰到下限位開(kāi)關(guān)時(shí)，松開(kāi)工件。啟動(dòng)傳送帶B,將工件送走，同時(shí)機(jī)械手也開(kāi)始上升，碰到上限位開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)始左移，直到碰到傳送帶A位置時(shí)，停止左移，關(guān)傳送帶B。一個(gè)工作周期結(jié)束。 圖3 自動(dòng)模式流程圖 3.3 PLC控制程序設(shè)計(jì)及分析 3.3.1 手動(dòng)模式 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，需要手動(dòng)進(jìn)行調(diào)試，尋找故障點(diǎn)。手動(dòng)按鈕X12~X16分別控制下降、上升、右移、左移、加緊和放松各個(gè)動(dòng)作。梯形圖如圖4所示。 圖4 手動(dòng)模式梯形圖 3.3.2 自動(dòng)模式 按鈕SB2（X002）為手動(dòng)/自動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)，當(dāng)SB2沒(méi)有接通時(shí)為自動(dòng)模式，程序進(jìn)入S0狀態(tài)，等待啟動(dòng)按鈕SB0（X000)接通。當(dāng)SB0接通時(shí)，進(jìn)入S20狀態(tài)啟動(dòng)傳送帶A(Y000)將工件送到加工位置，當(dāng)傳感應(yīng)元件SQ7（X003）感應(yīng)工件到達(dá)加工位置；進(jìn)入S21狀態(tài)接通下降線(xiàn)圈KM2（Y001）機(jī)械手下降，碰到下限位開(kāi)關(guān)SQ1（X004），停止下降；進(jìn)入S22狀態(tài)置位夾緊線(xiàn)圈KM3（Y002）機(jī)械手夾緊；定時(shí)2秒后，進(jìn)入S23狀態(tài)，接著接通上升線(xiàn)圈KM4（Y003）機(jī)械手上升，碰到上限位開(kāi)關(guān)SQ2（X005）停止上升；進(jìn)入S24狀態(tài)，接通右行線(xiàn)圈KM5（Y004）機(jī)械手右行，碰到工作臺(tái)1限位開(kāi)關(guān)SQ4（X007）停止右行；進(jìn)入S25狀態(tài)，接通下降線(xiàn)圈KM2（Y001）機(jī)械手下降，碰到下限位開(kāi)關(guān)SQ1（X004），停止下降；進(jìn)入S26狀態(tài)，復(fù)位夾緊線(xiàn)圈KM3（Y002）；定時(shí)2秒后，進(jìn)入S27狀態(tài)，接通上升線(xiàn)圈KM4（Y003）機(jī)械手上升，碰到上限位開(kāi)關(guān)SQ2停止上升；進(jìn)入S28狀態(tài)，等待工作臺(tái)1加工完，假定加工完成需要時(shí)間2分鐘，2分鐘之后；進(jìn)入S29狀態(tài)，接通下降線(xiàn)圈KM2（Y001）機(jī)械手下降，碰到下限位開(kāi)關(guān)SQ1（X004），停止下降；進(jìn)入S30狀態(tài)，置位夾緊線(xiàn)圈KM3（Y002）機(jī)械手夾緊；定時(shí)2秒后，進(jìn)入S31狀態(tài)，接著接通上升線(xiàn)圈KM4（Y003）機(jī)械手上升，碰到上限位開(kāi)關(guān)SQ2（X005）停止上升；進(jìn)入S32狀態(tài)，接通右行線(xiàn)圈KM5（Y004）機(jī)械手右行，碰到工作臺(tái)2限位開(kāi)關(guān)SQ5（X010）停止右行；進(jìn)入S33狀態(tài)，接通下降線(xiàn)圈KM2（Y001）機(jī)械手下降，碰到下限位開(kāi)關(guān)SQ1（X004），停止下降；進(jìn)入S34狀態(tài)，復(fù)位夾緊線(xiàn)圈KM3（Y002）；定時(shí)2秒后，進(jìn)入S35狀態(tài)，接通上升線(xiàn)圈KM4（Y003）機(jī)械手上升，碰到上限位開(kāi)關(guān)SQ2（X005）停止上升；進(jìn)入S36狀態(tài)，等待工作臺(tái)2加工完，假定加工完成需要時(shí)間2分鐘，2分鐘之后；進(jìn)入S37狀態(tài)，接通下降線(xiàn)圈KM2（Y001）機(jī)械手下降，碰到下限位開(kāi)關(guān)SQ1（X004），停止下降；進(jìn)入S38狀態(tài)，置位夾緊線(xiàn)圈KM3（Y002）機(jī)械手夾緊；定時(shí)2秒后，進(jìn)入S39狀態(tài)，接著接通上升線(xiàn)圈KM4（Y003）機(jī)械手上升，碰到上限位開(kāi)關(guān)SQ2（X005）停止上升；進(jìn)入S40狀態(tài)，接通右行線(xiàn)圈KM5（Y004）機(jī)械手右行，碰到傳送帶B限位開(kāi)關(guān)SQ6（X011）停止右行；進(jìn)入S41狀態(tài)，接通下降線(xiàn)圈KM2（Y001）機(jī)械手下降，碰到下限位開(kāi)關(guān)SQ1（X004），停止下降；進(jìn)入S42狀態(tài)，復(fù)位夾緊線(xiàn)圈KM3（Y002）；定時(shí)2秒后，進(jìn)入S43狀態(tài)，置位傳送帶啟動(dòng)線(xiàn)圈KM6（Y005）將加工完的工件送走，工件計(jì)數(shù)器加一，同時(shí)接著接通上升線(xiàn)圈KM4（Y003）機(jī)械手上升，碰到上限位開(kāi)關(guān)SQ2（X005）停止上升；進(jìn)入S44狀態(tài)，接通左行線(xiàn)圈KM7（Y006）機(jī)械手左行，碰到傳送帶A限位開(kāi)關(guān)SQ3（X006）停止左行，進(jìn)入S45狀態(tài)，復(fù)位傳送帶B的工作，定時(shí)2秒之后，跳轉(zhuǎn)到S0狀態(tài)，一個(gè)工作周期完成。梯形圖如圖5所示。 圖5 自動(dòng)模式梯形圖 4 機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 4.1 機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)仿真調(diào)試 4.1.1 靜態(tài)調(diào)試 按系統(tǒng)接線(xiàn)圖正確連接好輸入設(shè)備，進(jìn)行PLC的模擬靜態(tài)調(diào)試，并通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)視，觀察其是否與控制要求一致，發(fā)現(xiàn)有不符合要求的地方，就認(rèn)真查找原因，直到指示正確。 4.1.2 動(dòng)態(tài)調(diào)試 （1）手動(dòng)程序調(diào)試：按系統(tǒng)接線(xiàn)圖正確接好輸入、輸出設(shè)備，進(jìn)行PLC手動(dòng)程序調(diào)試，觀察PLC的輸出是否按要求指示，否則，檢查并修改程序、調(diào)節(jié)傳感器的位置及靈敏度，直到指示正確。 （2）自動(dòng)程序調(diào)試：按下自動(dòng)模式選擇按鈕，進(jìn)入自動(dòng)模式，觀察機(jī)械手是否按控制要求動(dòng)作，否則，檢查電路并修改調(diào)試程序，直至機(jī)械手按控制要求動(dòng)作。 4.2 結(jié)果分析 按下啟動(dòng)按鈕，傳送帶A開(kāi)始工作，結(jié)果如圖6所示。 圖6 傳送帶A工作 工件到達(dá)加工位置時(shí)，傳送帶A停止工作，機(jī)械手下降，如圖7所示。 圖7 機(jī)械手下降 觸發(fā)下限位開(kāi)關(guān)，下降停止，機(jī)械手夾緊工件，然后上升，如圖8所示。 圖8 夾緊工件上升 觸發(fā)上限位開(kāi)關(guān)，上升停止，機(jī)械手夾緊工件右移，如圖9所示。 圖9 機(jī)械手右移 觸發(fā)工作臺(tái)1限位開(kāi)關(guān)，機(jī)械手下降，如圖10所示。 圖10 機(jī)械手在工作臺(tái)1下降 觸發(fā)下限位開(kāi)關(guān)，松開(kāi)工件，然后上升，如圖11所示。 圖11 松開(kāi)工件 觸發(fā)上限位開(kāi)關(guān)，停止上升，等待，工作臺(tái)1加工完成。如圖12所示。 圖12 等待加工完 加工完成后直到工件到達(dá)傳送帶B的過(guò)程與從加工位置到工作臺(tái)1加工完成的工序基本一樣，這里就不給出圖片。當(dāng)機(jī)械手在傳送帶B上到達(dá)下限位時(shí)，啟動(dòng)傳送帶B，加工完成工件數(shù)加1，機(jī)械手上升。如圖13所示。 圖13 傳送帶B送出工件 機(jī)械手觸發(fā)上限位開(kāi)關(guān)時(shí)，停止上升，開(kāi)始右行。如圖14所示。 圖14 機(jī)械手左行 到達(dá)傳送帶A時(shí)，關(guān)閉傳送帶A，一個(gè)周期完成。如圖15所示。 圖15 工作結(jié)束 5 設(shè)計(jì)總結(jié) 本次電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)的課題是機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，接到任務(wù)書(shū)之后，首先認(rèn)真閱讀和消化設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，明確本次設(shè)計(jì)的題目、任務(wù)和要求，搞清楚已經(jīng)得到了哪些原始數(shù)據(jù)，尚缺哪些數(shù)據(jù)和資料需要自己收集。然后就查閱一些有助于設(shè)計(jì)的圖書(shū)資料，并草擬一個(gè)大致進(jìn)程安排。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，既充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，獨(dú)立設(shè)計(jì)，又很好地與指導(dǎo)老師配合，積極主動(dòng)的爭(zhēng)取老師的指導(dǎo)，避免了不少的彎路。 機(jī)械手臂搬運(yùn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)與生活實(shí)際聯(lián)系較緊密的課題，在明確任務(wù)和要求之后，先對(duì)系統(tǒng)的工況進(jìn)行分析，確定輸入、輸出點(diǎn)數(shù)，以及選擇外圍硬件。由I/O點(diǎn)數(shù)再結(jié)合系統(tǒng)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)造價(jià)等選擇PLC型號(hào)；接著設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主電路圖、控制接線(xiàn)圖；然后進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)；最后進(jìn)行調(diào)試、仿真。 通過(guò)這次電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練意識(shí)到書(shū)本上學(xué)到的知識(shí)一定要通過(guò)實(shí)踐去鞏固，而且這也是一種學(xué)習(xí)方法，只有這樣才能真正輕松的掌握一門(mén)學(xué)問(wèn)。同時(shí)此次課程設(shè)計(jì)也對(duì)學(xué)習(xí)PLC更加熱情，在認(rèn)識(shí)到PLC的強(qiáng)大的功能和廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。真正體會(huì)到了科技帶來(lái)的震撼。 參考文獻(xiàn) [1] 王兆義.可編程控制器教程[M],北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.1～230 [2] 史國(guó)生.電氣控制與可編程控制器技術(shù)[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010. 1～341 [3] 阮友德.任務(wù)引領(lǐng)型PLC應(yīng)用技術(shù)教程[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013. 104～200 [4] 陽(yáng)勝峰.工業(yè)組態(tài)技術(shù)[M]，北京：中國(guó)電力出版社,2015.3～194 [5] 胡學(xué)林.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M]，北京：高等教育出版社,2001.1～230 [6] 沈任元.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版,2000.44～230 [7] 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