基于plc的機械手控制系統(tǒng)設(shè)計(更新版)

　　

【正文】 少數(shù)外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。基于機械手的控制要求，繼電器型是不能實現(xiàn)的，由于設(shè)計要求不高，控制系統(tǒng)比較簡單，對輸入與輸出的端子要求不用那么多，且考慮到學(xué)校的提供的設(shè)備，因此使用歐姆龍CPM2A系列PLC即可實現(xiàn)，即經(jīng)濟(jì)右可以合理利用學(xué)校提供的設(shè)備。 經(jīng)濟(jì)性的考慮 選擇PLC時，應(yīng)考慮性能價格比。可根據(jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本。同時還要考慮其經(jīng)濟(jì)實用性以及工作環(huán)境對其的影響。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。此外，韓國和臺灣地區(qū)的一些公司目前在國內(nèi)也占據(jù)不可忽視的市場份額，比如韓國LS（LG）公司的K80S、K120S、K200S、K300S和K1000S系列PLC，臺灣永宏的FBS系列PLC，臺達(dá)的DVP系列，盟立的SC500系列，豐煒的VB和VH系列和臺安的TP02系列PLC等。它的PLC－5系列是很有名的，其下有PLC－5/10，PLC－5/11，……PLC－5/250多種型號。美國施奈德公司(莫迪康)的984機也是很有名的。美國GE公司、日本FANAC合資的GE－FANAC的90－70機也是很吸引人的。FP3為模塊式的，控制規(guī)模也較大，工作速度也很快，執(zhí)行基本指令僅0?l微秒。AIS、AZC、A3A等。但能配套生產(chǎn)，大、中、小、微型均能生產(chǎn)的不算太多。③用機架代替底板，所有模塊都固定在機架上。模塊功能更單一、品種更多，可便于系統(tǒng)配置，使PLC更能物盡其用，達(dá)到更高的使用效益。微型機、小型機多為箱體式的，但從發(fā)展趨勢看，小型機也逐漸發(fā)展成模塊式的了。一般講，根據(jù)實際的I/O點數(shù)，凡落在上述不同范圍者，選用相應(yīng)的機型，性能價格比必然要高；相反，肯定要差些。再如美國莫迪康公司的PC－E984785機，其開關(guān)量具總數(shù)為32k（32768），模擬量有2048路。如如德維森公司的V80系列PLC可擴(kuò)展到256點，OMRON公司的C60P可達(dá)148點，CQM1達(dá)256點。可以預(yù)料：在工業(yè)控制領(lǐng)域中，PLC控制技術(shù)的應(yīng)用必將形成世界潮流。自由度是機械手設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù) 。國內(nèi)公司在開展PLC業(yè)務(wù)時有較大的競爭優(yōu)勢，如：需求優(yōu)勢、產(chǎn)品定制優(yōu)勢、成本優(yōu)勢、服務(wù)優(yōu)勢、響應(yīng)速度優(yōu)勢。采用PLC控制，是一種預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行物料分揀的自動化裝置，可部分代替人工在高溫和危險的作業(yè)區(qū)進(jìn)行單調(diào)持久的作業(yè)，并且在產(chǎn)品變化或臨時需要對機械手進(jìn)行新的分配任務(wù)時，可以允許方便的改動或重新設(shè)計其新部件，而對于位置改變時，只要重新編程，并能很快地投產(chǎn)，降低安裝和轉(zhuǎn)換工作的費用。隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動化水平的不斷提高，今后一段時期內(nèi)PLC控制器在我國仍將保持高速增長勢頭。工業(yè)機械手是工業(yè)機器人的一個重要分支。自二十世紀(jì)六十年代美國推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。由于微電子技術(shù)和計算軟、硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展和現(xiàn)代控制理論的不斷完善，更加促進(jìn)了機械手的發(fā)展，使得機械手能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化地結(jié)合。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運動控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。 PLC在二十世紀(jì)八十年代至九十年代得到了迅速發(fā)展，世界范圍內(nèi)的PLC控制器年增長率保持為20%～30%。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。現(xiàn)在，世界上有200多家PLC生產(chǎn)廠家，400多品種的PLC產(chǎn)品，按地域可分成美國、歐洲、和日本等三個流派產(chǎn)品，各流派PLC產(chǎn)品都各具特色。機械手主要由手部和運動機構(gòu)組成。機械手的種類，按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手；按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種；按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機械手等。C2000H、CV2000當(dāng)?shù)嘏渲每蛇_(dá)2048點。自然，也有特殊情況。這也可說是趨勢。由模塊聯(lián)結(jié)成系統(tǒng)有三種方法：它比較牢固，但底板的槽數(shù)是固定的，如10槽等等。我的手機德國西門子公司：它有S5系列的產(chǎn)品。日本日立公司也生產(chǎn)PLC，其E系列為箱體式的。另外，還有EX100系列模塊式PLC，點數(shù)較多，也是用梯形圖語言編程。日本富士公司也有PLC。諸如，用軟設(shè)定代硬設(shè)定，結(jié)構(gòu)化編程，多種編程語言，等等。最近又推出Twido系列PLC，有1240點幾種規(guī)格。如，德維森公司自主研發(fā)生產(chǎn)了多種型號與規(guī)格的PLC，有V80、PPC1PPC22和PPC31等幾個系列，產(chǎn)品種類齊全，性能穩(wěn)定可靠，在性價比上有較大的優(yōu)勢。對模塊式PLC，有CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架。 電源模塊：有些PLC中的電源，是與CPU模塊合二為一的，有些是分開的，其主要用途是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。整體型PLC的I/O點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。重要的應(yīng)用場合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項規(guī)定工作。通過本次設(shè)計，可以增強對工業(yè)機械手的認(rèn)識，同時并熟悉掌握PLC技術(shù)。 系統(tǒng)控制示意圖 圖31機械臂傳送工件系統(tǒng)示意圖 圖32 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)據(jù)圖31和32分析，機械手的初始位置停在原點，按下啟動后按扭后，機械手將下降——加緊工件——上升——右移——再下降——放松工件——在上升——左移八個動作，完成一個工作周期。所以，至少需要6個輸出信號。 軟件系統(tǒng) 系統(tǒng)程序： 它由PLC的制造企業(yè)編制，固化在PROM或EPROM中，按裝在PLC上，隨產(chǎn)品提供給用戶。 用戶程序: 它是根據(jù)生產(chǎn)過程控制的要求由用戶使用制造企業(yè)提供的編程語言自行編制的應(yīng)用程序。 操作站系統(tǒng)程。采用梯形圖編程，因為它直觀易懂，但需要一臺個人計算機及相應(yīng)的編程軟件；采用助記符形式便于實驗，因為它只需要一臺簡易編程器，而不必用昂貴的圖形編程器或計算機來編程。常用的助記符語句用英文文字（可用多國文字）的縮寫及數(shù)字代表各相應(yīng)指令。Bus單元和特殊單元設(shè)定進(jìn)行比較，將不符和的標(biāo)出；可以以圖形方式顯示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；多語言支持，可以安裝中文版本；CP,CJ,CS系列的CPU可以支持離線仿真，在ns系列的觸摸屏里也支持在線離線仿真，也就是可以把觸摸屏和PLC放在一起離線仿真。通過此次設(shè)計過程，鞏固了專業(yè)基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用PLC課程及其他課程的理論知識和應(yīng)用生產(chǎn)實際知識解決工程實際問題的能力，在設(shè)計的過程中還培養(yǎng)出了我們的團(tuán)隊精神，為今后的學(xué)習(xí)和工作過程打下