1、畢業設計（論文）說明書摘 要伴隨著機電一體化在各個領域的應用，機械設備的自動控制成分顯得越來越重要，由于工作的需要，人們經常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強度，甚至于危機生命。因此機械手就在這樣誕生了,機械手是工業機器人系統中傳統的任務執行機構，是機器人的關鍵部件之一。其中的工業機械手是近代自動控制領域中出現的一項新技術，它的發展是由于其積極作用正日益為人們所認識：它能部分地代替人工操作；能按照生產工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；能制作必要的機具進行焊接和裝配從而大大改善工人的勞動條件，顯著地提高勞動生產率，加快實現工業生產機械化和自動化的

2、步伐。本設計采用三菱q系列plc作為控制機對工業機械手進行控制及監控。關鍵詞：可編程控制器plc; 機械手; 伺服馬達41abstractfollows the integration of machinery in each domain application, the mechanical device automatic control ingredient is appearing more and more importantly, industry manipulator is a new technology which in the modern automatic cont

3、rol domain appears, its development is because its positive role was knowing day by day for the people: it can the partial zones for the manual control; can defer to the production craft the request, follows the certain procedure, the time and the position completes the work piece the transmission a

4、nd loading and unloading; can manufacture the essential machines and tools to carry on the welding and the assembly thus greatly improves workers work condition, remarkably enhances the labor productivity, speeds up realizes the industrial production mechanization and the auto mated step. this desig

5、n uses grinds the overseas chinese laborer industry control computer to take on the position machine, q plc carries on the monitoring and the performance data as the lower position machine to freedom industries manipulator files away.keywords:programmable controller plc; machine hand; motor目 錄摘 要iab

6、stractii1 緒論11.1 研究意義現狀分析及其意義11.2 機械手的發展趨勢及其優點21.3 基于plc控制機械手設計要求22 plc的結構、工作原理及系統設計42.1 plc的結構42.2 plc的主要組成部分52.3 plc的工作原理62.4循環掃描技術62.5 plc的編程工具72.6 plc控制系統的構成、設計原則及步驟82.7 plc控制系統發展趨勢93 機械手的結構及工作原理113.1 機械手的發展趨勢及其特點113.2 robot的組成123.3 robot的基本操作133.3.1 robot基本操作133.3.2 程式教導143.3.3 程式的編輯153.3.4 rob

7、ot基本操作補充184 硬件電路設計194.1 主要硬件194.1.1 robot194.1.2 plc194.2 輔助硬件264.2.1 濾波器264.2.2 保險絲274.3 電路設計275 程序設計295.1 plc程序設計295.2 robot程序346 結論37致謝38參考文獻401緒 論可編程序控制器(plc)已在工業生產過程的自動控制中得到了廣泛的應用。它是以微處理器為核心,綜合計算機技術、自動控制技術和通信技術發展起來的一種通用的自動控制裝置,它具有結構簡單、易于編程、性能優越、可靠性高、靈活通用和使用方便等一系列優點;氣動技術也是實現工業自動化的重要手段,并且已廣泛地應用于各

8、工業部門,在機械產品自動化、工業自動化及企業技術改造方面占有重要的地位。氣壓傳動的介質來自于空氣,環境污染小,工程容易實現。機械手在工業自動化生產中得到了很好的利用,它可減少人的重復操作,并且它還可以完成人無法完成的操作,從而大大地提高工業生產效率。人們一般的理解來看，機器人是具有一些類似人的功能的機械電子裝置，或者叫自動化裝置，它仍然是個機器，它有三個特點，一個是有類人的功能，比如說作業功能，感知功能，行走功能，還能完成各種動作，它還有一個特點是根據人的編程能自動的工作，這里一個顯著的特點，就是它可以編程，改變它的工作、動作、工作的對象，和工作的一些要求，它是人造的機器或機械電子裝置。到目前

9、為止，工業機器人是最成熟，應用最廣泛的一類機器人，世界總量目前已經銷售110萬臺，這是1999年的統計，但這110萬臺在已經進行裝備使用的是75萬臺，這個量也是不小的。總體情況看，日本在工業機器人這一塊，是首位的，成為機器人的王國，美國發展也很迅速，目前在新安裝的臺數方面，已經超過了日本，中國剛開始進入產業化的階段，已經研制出多種工業機器人樣機，而有小批量在生產中使用，這也是整個在日本、美國以及我們國家在工業機器人情況的一些比較。1.1 研究意義現狀分析及其意義工業機械手是近幾十年發展起來的一種高科技自動化生產設備。工業機械手的是工業機器人的一個重要分支。機械手技術涉及到力學、機械學、電氣液壓

10、技術、自動控制技術、傳感器技術和計算機技術等科學領域，是一門跨學科綜合技術。我國現有機器人研究開發和應用工程單位200多家 ,其中從事工業機器人研究和應用的有75家 ,共開發生產各類工業機器人約800臺 ,90%以上用于生產中 ,引進工業機器人做應用工程的約500臺。計算機控制系統是在自動控制技術和計算機技術發展的基礎上產生的。在經濟全球化的浪潮中，降低人力成本，提高生產率，縮短訂單處理時間等已成為生產企業的不斷追求。為了達到這一目標，它們越來越依賴于新一代的硬件和軟件系統。近年來，由于個人計算機（簡稱pc）的高速率和對硬件與軟件的幾乎無限制的開放，使得pc的應用迅猛增長。將pc機cpu的高速

11、處理性能和良好的開放性引入到計算機控制領域，形成了基于pc的控制系統。隨著計算機控制技術在機械手應用中的不斷深入，具有獨立控制器、程序可變、動作靈活、定位精度高、適用于可變換品種中小批量自動化生產的通用機械手得到迅速發展。各國大企業工業機械化生產過程不同程度實現了工業機械手的計算機控制。1.2 機械手的發展趨勢及其優點工業機械手的特點是可通過編程來完成各種預期的作業任務，在構造和性能上兼有人和機器各自的優點，尤其體現了人的智能和適應性。它能部分地代替人工操作；能按照生產工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；能制作必要的機具進行焊接和裝配從而大大改善工人的勞動條件，顯著地

12、提高勞動生產率，加快實現工業生產機械化和自動化的步伐。機械手作業的準確性和各種環境中完成作業的能力，在國民經濟各領域有著廣闊的發展前景。廣泛采用工業機械手，不僅可以提高產品的質量與產量，而且對保障人身安全，改善勞動環境，減輕勞動強度，提高勞動生產率，節約原材料消耗以及降低生產成本，有著十分重要的意義。1.3基于plc控制機械手設計要求本設計要求通過plc與機械手的相互通信，實現plc對機械手的自動控制，從而使機械手完成自動抓取和放置的過程，同時還能實現在緊急情況和故障的情況下機械手能夠自動停止動作。通過plc中的qd75模塊對伺服控制器的控制，從而控制電機使傳送帶轉動。以下是本設計過程中要求機

13、械手實現的動作過程流程圖：robot啟動工件到位移動至抓取點上方移動至抓取點汽缸動作，抓取工件 汽缸動作結束，抓取到工件汽缸動作，放置工件移動至放置點上方移動至原點移動至放置點汽缸動作結束，放置工件圖1-1動作流程圖2 plc的結構、工作原理及系統設計2.1 plc的結構plc實質是一種專用于工業控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同。根據結構形式的不同，plc的基本結構分為整體式和模塊式結構兩類。整體式（又稱箱體式）結構的plc由中央處理器（cpu）、存儲器、輸入/輸出（i/o）單元、電源電路和通信端口等組成，并將這些組裝在同一機體內。這種結構的特點是結構簡單、體積小、價格低、輸入/

14、輸出點數固定、實現的功能和控制規模固定，但靈活性較低。其基本結構框圖如圖1所示。電源中央處理器（cpu）輸入/輸出單元存儲器系統總線編程器圖2-1 整體式結構模塊式（又稱組合式）結構的plc是將中央處理器（cpu）、存儲器、輸入/輸出（i/o）單元、電源電路和通信端口等分別做成相應的模塊，應用時將這些模塊根據控制要求插在機架上，各模塊間通過機架上的總線相互聯系。模塊式的plc安裝完成后，需進行登記，以便plc對安裝在總線上的各模塊進行地址確認，其特點是系統構成的靈活性較高，可以構成不同控制規模和功能的plc，但同時價格也較高?；窘Y構框圖如圖2所示，設計采用的是模塊式結構。 機 架編程器現場設

15、備其他plc或上位機電源模塊cpu模塊通信模塊輸入模塊輸出模塊特殊功能模塊 圖2-2 模塊式結構2.2 plc的主要組成部分（1）中央處理器中央處理器（cpu）是plc的核心部分，它通過系統總線與用戶存儲器、輸入/輸出（i/o）、通信端口等單元相連。通過制造廠家預制在系統存儲器內部的系統程序完成各項任務。其主要功能是由編程器寫入控制程序和數據到存儲器、調用系統程序對用戶程序進行編輯或編譯并把相應的操作數轉存到內存中去、從存儲器上讀取和執行程序，還可以進行plc內部故障的診斷等。（2）存儲器根據存儲器存儲內容的不同，我們把存儲器分為：系統程序存儲器：用來存放系統程序的存儲器。系統程序相當于計算機

16、操作系統，主要包括檢查程序、編譯程序和監控程序，是plc廠家根據選用的cpu的指令系統編寫的，并固化到rom里，用戶不能修改其內容。用戶程序存儲器：用來存放用戶根據控制要求編制的程序。不同類型的plc，其存儲容量也不一樣。數據存儲器：用以存放plc運行中的各種數據的存儲器。因為運行中數據不斷變化，所以這種存儲器必須可讀寫。（3）輸入/輸出（i/o）單元輸入/輸出（i/o）單元是plc與外部設備連接的紐帶。輸入單元接收現場設備向plc提供的開關量信號，經過處理后，變成cpu能夠識別的信號。輸出單元將cpu的信號經處理后來控制外部設備的。（4）電源部分不同型號的plc有不同的供電方式，所以plc電

17、源的輸入電壓既有12v和24v直流，又有110v和220v交流。plc內部使用的電源是整體的供給中心，它的優劣直接影響到plc的功能和可靠性，因此目前大部分plc采用開關式穩壓電源供電。（5）通信端口plc的cpu模塊上至少有一個通信端口。通過這個通信端口，plc可以直接和編程器或上位機相連。（6）編程器幾乎每個plc廠家都有自己的編程器。用戶通過編程器來編寫控制程序，并通過編程器接口將自己的控制程序輸入到plc。它還可以在線檢測程序的運行情況。（7）特殊功能單元主要包括模擬量輸入/輸出單元、遠程i/0模塊、通信模塊、高速計數模塊、中斷輸入模塊和pid調解模塊等。隨著plc的進一步發展，特殊功

18、能單元的應用也越來越多。2.3 plc的工作原理plc與繼電器構成的控制裝置的重要區別之一就是工作方式不同，繼電器控制是并行運行方式，即如果輸出線圈通電或斷電，該線圈的觸點立即動作，只要形成電流通路，就有可能有幾個電器同時動作。而plc則不同，它采用循環掃描技術，只有該線圈通電或斷電，并且必須當程序掃描到該線圈時，該線圈觸點才會動作，而且每次它只能執行一條指令，這也就是說plc以“串行”方式工作的，這種工作方式可以避免繼電器控制的觸點競爭和時序失配等問題。也可以說，繼電器控制裝置是根據輸入和邏輯控制結構就可以直接得到輸出，而plc控制則需要輸入傳送、執行程序指令、輸出3個階段才能完成控制過程。

19、 2.4循環掃描技術plc采用循環掃描技術可以分為3個階段：輸入階段（將外部輸入信號的狀態傳送到plc）、執行程序和輸出階段（將輸出信號傳送到外部設備）。掃描過程如圖3所示。一個掃描周期掃描周期程序執行階段輸出階段輸入階段程序執行階段輸出階段輸入階段程序執行階段圖2-3 循環掃描在輸入階段中，plc先進行自我診斷，然后與編程器或計算機通信，同時中央處理器掃描各個輸入端并讀取輸入信號的狀態和數據，并把它們存入相應的輸入存儲單元。在執行階段中，plc按照由上到下的次序逐步執行程序指令。從相應的輸入存儲單元讀入輸入信號的狀態和數據，然后根據程序內部繼電器、定時器、計數器數據寄存器的狀態和數據進行邏輯

20、運算，得到運算結果，并將這些結果存入相應的輸出存儲器單元。在輸出階段中，plc將相應的輸出存儲單元的運算結果傳送到輸出模塊上，并通過輸出模塊向外部沒備傳送輸出信號，開始控制外部設備。2.5 plc的編程工具plc的編程主要是通過編程器或用plc公司提供的編程軟件來完成。每個plc公司都有自己的編程器，一般它比較小，而且比較輕，適合在現場使用。但是它只能使用助記符語言對plc進行編程，而且由于屏幕較小，每次只能顯示一兩行程序，難于對程序從整體上進行分析。plc公司提供的編程軟件則能使用梯形圖、助記符或功能塊圖語言進行編程。通過編程軟件，不僅能在一個屏幕上看到十幾頁，甚至幾十頁的程序，從宏觀上對程

21、序進行編輯和分析，而且它還能對程序的運行情況進行監視。2.6 plc控制系統的構成、設計原則及步驟plc控制系統由硬件部分和軟件部分組成。對于整個plc控制系統來說，其硬件部分不僅包括選擇符合控制要求的plc機型、存儲器容量、電源模塊、輸入/輸出模塊、通信模塊、模擬量輸入/輸出模塊和特殊功能模塊等，還應當包括選擇合適的可編程控制器外圍裝置、設備與接口，如輸入設備（控制按鈕、開關、傳感器等）、執行裝置（接觸器、繼電器等）和由執行裝置控制的現場設備（水泵、鼓風機、閥門等）。軟件部分主要包括對plc進行i/o點地址、內部繼電器、定時器、計數器等的分配，plc控制程序的設計（梯形圖、語句表、流程圖等）

22、，還有一些技術文件等。plc控制系統是為工藝流程服務的，所以它首先要能很好地實現工藝提出的控制要求。plc控制系統的設計應遵循以下原則。（1）根據工藝流程進行設計，力求控制系統能最大限度地滿足控制要求。（2）在滿足控制要求的前提下，盡量減少plc系統硬件費用。（3）考慮到以后控制要求的變化，所以控制系統設計時應考慮plc的可擴展性。（4）控制系統使用和維護方便、安全可靠。 一般plc控制系統的設計步驟如圖6所示，具體操作如下：（1）控制要求分析在設計plc控制系統之前，必須對工藝過程進行細致的分析，詳細了解控制對象和控制要求，這樣才能真正明白自己所要完成的任務，并更好地完成任務，設計出令人滿意

23、的控制系統。（2）確定輸入/輸出設備根據控制要求選擇合適的輸入設備（控制按鈕、開關、傳感器等）和輸出設備（接觸器、繼電器等），根據所選用的輸入/輸出設備的類型和數量確定plc的i/0點數。（3）選擇合適plc確定plc的i/0點數后，就根據i/0點數、控制要求等來進行plc的選擇。選擇包括機型、存儲器容量、輸入/輸出模塊、電源模塊和智能模塊等。（4）i/0點數分配點數分配就是規定plc的i/0端子和輸入/輸出設備，圖9設計步驟示意圖的對應關系，畫出i/0接線原理圖（5）plc程序設計首先把工藝流程分為若干階段，確定每一階段的輸入信號和輸出要控制的設備，還有不同階段之間的聯系，然后畫出程序流程圖

24、，最后再進行程序編制。（6）模擬調試程序編制好后，可以用按鈕和開關模擬數字量，電壓源和電流源代替模擬量，進行模擬調試，使控制程序基本滿足控制要求。（7）現場聯機調試現場聯機調試就是將plc與現場設備進行調試。在這一步中可以發現程序存在的實際問題，然后經過修正后使其滿足控制要求。（8）整理技術文件這一步主要包括整理與設計有關的文檔，包括設計說明書、i/o接線原理圖、程序清單和使用說明書等。2.7 plc控制系統發展趨勢plc具有可靠性高、使用方便、編程簡單、體積小、重量輕等特點。目前，全世界plc生產廠家約為200家，生產300多個品種。作為控制裝置，它在許多工業領域都得到廣泛的應用。隨著微處理

25、器技術和現代通信技術的發展，plc也得到了迅速發展，其技術和產品日趨完善。plc的主要發展趨勢主要表現在以下幾個方面。（1）高速度、高i/0容量、功能強大隨著cpu處理速度的提高，plc程序執行的速度也越來越快；大規模和超大規模集成電路的發展，相應地使i/o的容量也得到增加；智能模塊的增加，使plc能夠實現的功能越來越多。（2）強大的plc聯網能力隨著人們對工業自動化的要求越來越高，人們已經不再滿足對幾個設備、幾條生產線的plc控制，而是要求實現對全工廠的自動化，所以提高plc控制系統的網絡功能成為plc的發展趨勢。以后人們不僅能通過通信模塊進行plc與plc、plc與上位機之間的連接，還能通

26、過撥號或者無線的方式使plc聯網。（3）編程軟件多樣化plc的梯形圖語言、助記符語言和功能模塊語言雖然使用方便，而且也能很好地實現控制要求，但是在處理一些高級功能（復雜運算、報表生成和打印等功能）時存在明顯的不足，所以就要求高級語言（basic、c、fortran等）、圖形語言、匯編語言兼容。這樣不僅可以通過梯形圖語言、助記符語言和功能模塊語言來編寫程序，也可以通過高級語言來編程。3 機械手的結構及工作原理3.1機械手的發展趨勢及其特點工業機械手的特點是可通過編程來完成各種預期的作業任務，在構造和性能上兼有人和機器各自的優點，尤其體現了人的智能和適應性。它能部分地代替人工操作；能按照生產工藝的

27、要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；能制作必要的機具進行焊接和裝配從而大大改善工人的勞動條件，顯著地提高勞動生產率，加快實現工業生產機械化和自動化的步伐。機械手作業的準確性和各種環境中完成作業的能力，在國民經濟各領域有著廣闊的發展前景。廣泛采用工業機械手，不僅可以提高產品的質量與產量，而且對保障人身安全，改善勞動環境，減輕勞動強度，提高勞動生產率，節約原材料消耗以及降低生產成本，有著十分重要的意義。自從1981年ibm公司進入微型計算機領域推出了ibm-pc以后，計算機的發展開創了一個新的時代微型計算機時代。微型計算機的迅速、大規模的應用與普及，使計算機真正廣泛地應用于工業

28、、農業、科學技術以及社會生活與日常生活的各個方面。計算機以其更高標準平臺的網絡、高級的控制算法、廣泛的數據庫操作、在一個平臺上的hmi功能、集成自定義的控制程序、復雜的過程模擬、很高的cpu處理速度、內存需求超出plc規格、多重協議接口、無線存取、控制規律靈活多樣，改動方便、控制精度高，抑制擾動能力強，能實現最優控制、能夠實現數據統計和工況顯示，控制效率高、控制與管理一體化，進一步提高自動化程度等諸多優點使得行業對計算機的接受程度越來越高。3.2 robot的組成圖3-1 robot本體圖3-2 robot控制器與教導盒3.3 robot的基本操作3.3.1 robot基本操作（1）坐標系統：

29、 1)joint 各軸獨自動作 2)直角坐標a、jgfrm(jog frame直角坐標) b、tool (工具坐標，以工具做坐標原點) c、user (使用者坐標，以被加工件為坐標原點) user動作圖示：(工具方向改變，運轉方向也改變) ps：此坐標system特地為goda區外墨涂刷robot設計，校正此坐標系統時于畫墨定位機構上有一治具，另在robot hand上亦有一治具，其目的在于把各涂刷robot的坐標原點(于被加工物體上)一致化，致使往后各robot間可以任意互相copy任何file，而各file的座標是一致的。（2）教示盤按鍵及開關功能： prev：翻前頁 next：翻下一頁

30、shif：功能轉換 menu：目錄 select：選擇(叫出程式) data：資料 edit：編輯 fctn：功能 reset：重置、復歸(錯誤解除)shift+ ：清除字 item：項目 fwd：向前執行 bwd：向后執行 enter：鍵入 coord：改變坐標 posn：查看位置資料 status：狀態 on/off開關：on時有效 em stop：緊急停止(按下時robot停止運轉)（3）程式(大分類)：1)位置資料：point to point控制(ptp控制)2)命令文(i/o、register、jmp/lbl、call、等)register 暫存器i/o 輸入/輸出if/selec

31、t 如果(條件)/選擇wait 等待jmp/lbl 跳躍call 呼叫(副程式)override 限制速度(設定于程式入)$waittmout等待(超過時間則jmp)例：wait di10=on tmout jmp lbl90 等待 di10“on”若超過間設定則跳到 lbl90$waittmout設定方法：menu 0(next) 6(system) f1(type) 2(variables) 234行$waittmout*(單位0.01sec) enterinst 8(next) 1 7(parameter) 1($、) f4(choice) 2(waittmout)* enterover

32、ride設定inst 8(next) 1(mis、) 4(override1100%)（4）i/o目前使用的i/o種類共有：di/do(數位i/o，提供與plc間之通信)ui/uo(專用i/o，robot本身專用的i/o)ri/ro(robot i/o，robot機構上提供控制hand的i/o) 3.3.2 程式教導（1）程式名稱的登錄1)先按select鍵；2)再按f2的create鍵；3)鍵入程式名稱；4)按f3的edit鍵完成程式。（2）基本動作命令文的設定條件：機器人的動作范圍內沒有任何人或事物 教示操作盤的制御開關握好并教示操作盤的有效開關轉到“on”的位置1)先選擇幾個動作的點；2

33、)按下f1 ed-def的soft鍵；3)用上下左右游標鍵使游標移動到欲修正的使命令文上；4)使用必要的鍵及功能鍵修正基本動作文；(例：欲修正變更移動速度時，使游標移動到速度表示的位置上再鍵入新的速度值，則新的速度就會表示在基本動作上。)5)f4的soft為有choice時，按此鍵其他的程式要素可從畫面上選擇補入基本動作文內；6)若有其欲鍵入動作文內之指令時可依上述之各步驟反復為之；7)完成時可將游標放在欲使用的基本動作文中的一條再按下f4 / choice的soft鍵。3.3.3 程式的編輯（1）insert表3-1插入空白行步驟操作內容說明按鍵操作1切換功能鍵使f5為edcmdnext2選

34、擇edcmd選單f5edcmd3選擇1.insert游標選擇1按enter或直接按14移動游標至插入行5輸入行數數字鍵，按enter（2）delete表3-2刪除行步驟操作內容說明按鍵操作1移動游標至刪除行2切換功能鍵使f5為edcmdnext3選擇edcmd選單f5edcmd4選擇2 delete游標選擇2按enter或直接按25移動游標選擇刪除范圍6確定刪除f4yes（3）copy 表3-3復制行步驟操作內容說明按鍵操作1切換功能鍵使f5為edcmdnext2選擇edcmd選單f5edcmd3選擇3 copy游標選擇3按enter4移動游標選擇復制行移動游標，f2copy5移動游標選擇復制

35、范圍移動游標，f2copy6移動游標至插入行，貼上(paste)復制范圍移動游標，f5paste7選擇貼上方式f2logic只復制控制指令f3pos-id和復制范圍一樣f4posion點的號碼以新的復制f5canel結束復制next為反順序復制的指令8結束prev鍵（4）find表3-4搜尋程式中的指令步驟操作內容說明按鍵操作1將游標移至第一行按鍵操作2切換功能鍵使f5為edcmdnext鍵3選擇edcmd選單f5edcmd4選擇4 find游標選擇4按enter或直接按45選擇指令形式如5.jmp/lbl 2.lbl6輸入指令的數據如1，按enter7搜尋下一個指令f4next8結束f5ex

36、it（5）replace表3-5替換程式指令步驟操作內容說明按鍵操作1將游標移至第一行item 1 enter2切換功能鍵使f5為edcmdnext鍵3選擇edcmd選單f5edcmd4選擇5 replace游標選擇5按enter或直接按55選擇指令形式(%)如5.motion modify 1.replace speed1.umspecified type 1.%6輸入指令的數據(50%)如50，按enter7確認要替換f2all 全部替換f3yes 本行替換f4next 搜尋下一個指令8結束f5exit（6）renumber表3-6點的號碼重新排序步驟操作內容說明按鍵操作1切換功能鍵使f5

37、為edcmdnext2選擇edcmd選單f5edcmd3選擇6 renumber游標選擇6按enter或直接按64確認要排序f4yes3.3.4 robot基本操作補充（1）copy程式：1) 將光標移到所要copy的程式上；2) 按f1copy，開關要為“on”；3) 按上、下游標鍵選擇程式名稱輸寫狀態；word 既定之名稱；upper case 大寫字母lower case 小寫字母4) 輸入名稱，按enter鍵；5) 按f4yes程式成立。（2）命令文命令之修改：命令文之命令初始設定一般為4種應用，但在操作程式中時常要用到不同的命令?？赏ㄟ^修改命令來實現。1）進入基本命令文；2）按f1p

38、oint；3）再按f1ed_def進入命令修改畫面；4）將光標移到所要修改項上進行修改；5）修改完成按f5down回基本命令文；4 硬件電路設計 4.1 主要硬件 4.1.1 robot 由于我所在實習單位所用的robot統一都是用fanuc，所以本設計選擇的robot型號為fanuc robot lr mate 100ic.從整體上看，基本分為三部分，本體,控制器，操作盒。4.1.2 plc由于我們大學期間所學的可編程控制器（plc）為三菱系列的，我所在實習單位華映光電股份有限公司所用大部分plc為三菱系列的，通過一段時間的實習，對三菱系列的plc比較熟悉，所以本設計所選用的plc為三菱q系

39、列的。要用到以下模組：（1）電源模塊: 電源模塊的選擇：電源模塊的選擇是以靠此電源模塊供電的基板各輸入輸出模塊和智能功能模塊的合計消耗電流為依據進行的。因為q61p-a1是ac100輸入專用的如果輸入ac200v就會發生故障，因此本設計選擇的電源模塊為q61p-a2。在通電時不得觸摸接線端子，觸摸端子將產生電擊和誤操作。正確地連接電池，對電池不得充電，拆解，加熱，或置于有火處，及短路或焊接電池。電池使用不當將產生過熱開裂，從而引起人身傷害和起火。在清潔模塊或重新擰緊接線端子或模塊安裝螺釘時，應斷開外部電源的各個相位。否則會導致電擊。接線端子螺釘松動會引發短路和故障，螺釘太緊會損壞螺釘及/或模塊

40、，導致脫落，短路或故障。以下介紹電源模塊上各端子的功能：1)power led 直流5v的電源指示led2)err端子cpu模塊發生停止故障時off脫開的端子，在安裝了擴展基板的場合常時off3)fg端子和印刷基板上的屏蔽電路相連接的接地端子4)lg端子電源濾波器的接地，交流輸入q61p-a2時保持輸入電壓的1/2的電位5)端子螺釘6)端子座蓋端子座的保護蓋7)模塊固定螺釘孔：將模塊固定到基板的螺釘孔8)模塊安裝桿在將模塊安裝到基板時使用9)電源輸入端子在電源的輸入端子上連接ac200v的交流電源(2)減小電壓降的方法：減小擴展電纜的電壓降有如下的有效方法1）改變模塊安裝位置：消耗電流大的模塊

41、安裝到主基板上消耗電流小的模塊安裝到擴展基板上2）使用較短的擴展電纜擴展電纜越短電阻值越小電壓降也減小請使用盡可能短的擴展電纜(3)接地端子lg fg一定用d類接地第三種接地或更高級別的方式接地fg端子和lg端子為可編程控制器專用的d種接地第三種接地以上的接地請務必接地，否則有觸電誤動作的危險。模塊的接線請在確認產品的額定電壓和端子排列的后正確地進行。如果連接了與額定電壓不同的電源或接線出錯就有可能成為火災故障的原因，用于外部連接的接插件請用制造商指定的工具壓裝壓接或正確地焊接接觸不良可能引起短路火災或誤動作。端子螺絲的緊固請在規定的扭矩范圍內進行，端子螺絲擰得過松時可能引起短路火災或誤動作，

42、而若端子螺絲擰得過緊可能會導致螺絲或模塊的破損從而引起跌落短路或誤動作，模塊內部請注意不要讓切屑或接線時的碎屑等異物進入，否則會引起火災故障或誤動作，模塊上部貼有防止混入的標貼以防止接線時模塊內部混入接線碎屑等異物，接線作業過程中請不要剝下此標簽，系統運行時請務必將此標簽剝下以便散熱啟動。(2)cpu模塊圖4-2 q01cpu平面圖1）模塊固定用箍扣,將模塊固定到基板的箍扣快捷安裝。2）工作led表示cpu的工作狀態,燈亮 run在運行中,燈滅 stop停止時或者在檢查出會導致工作停止的故障時,燈閃爍在停止時寫入參數/程序將run/stop/reset開關從stop 撥到run時。3）故障le

43、d燈亮檢查出不會導致工作停止的自我診斷故障時，在參數中設置了當檢查出故障時繼續工作，用set/out命令打開信號報警器f時，燈滅表示正常，燈閃爍檢查出會導致工作停止的故障時，進行復位操作時。4）模塊安裝用杠桿用于將模塊裝到基板上。5）電池 應用程序存儲器標準rom和停電保護功能時的備份用電池。6）電池固定用箍扣防止電池脫落用的箍扣。7）電池連接銷連接電池的導線用,為了防止電池消耗在出廠時已將連接導線拔下。8）run/stop/reset開關run執行序列程序的運算，stop停止序列程序的運算，reset發生硬件復位運算異常時進行復位和運算的初始化等。9）rs-232接口(3)qd75模塊圖4-

44、3 qd75模塊示意圖由于本設計中用到兩個伺服馬達控制傳送帶的移動，用三個馬達去控制robot的三個軸動作，所以本設計用到兩個qd模塊qd75p2和qd75p4,用qd75來控制伺服控制器，從而控制馬達。qd75的特性如下所示：（a）單軸模塊2個軸模塊和4個軸模塊的用途：1）單軸、2個軸和4個軸模塊可用于開路集電極系統脈沖輸出（qd75p1、qd75p2和qd75pm4）和差動驅動裝置系統脈沖輸出（qd75p1、qd75p2和qd75p4），共有6種不同型號。型號由驅動裝置類型和軸數確定。2）為了把任何一種qd75模塊連接到基板上，需要單個插槽和32個專用i/o通道。在plc cpu支持的最大

45、輸入和輸出數目限制內，最多可以使用64個模塊。（b）各種定位控制功能：1）支持任何定位系統必需的各種定位控制功能：定位到任意位置、固定進給控制、勻速控制等等。2）可以為各個軸準備不超過600個定位數據項目，包括諸如定位地址、控制系統和運行形式的信息。使用準備好的定位數據，對各個軸獨立進行定位控制。（另外，也能夠進行這樣的控制，如涉及兩個軸至四個軸的插補和多個軸的同時起動。）3）以線性控制模式可以實現各個軸的獨立控制（可同時在4軸上執行）。這樣的控制可以是使用單個定位數據的獨立定位控制或是通過多個定位數據的連續處理激活的連續定位控制。4）可以以2至4個軸的速度或位置控制的線性插補形式或以涉及2個

46、軸的環形插補形式對多個軸進行坐標控制。這樣的控制可以是使用單個定位數據的獨立定位控制或是通過多個定位數據的連續處理激活的連續定位控制。5）關于各種定位數據，用戶可以指定下列任意控制系統：位置控制、速度控制、速度-位置切換控制、位置-速度切換控制等等。6）按照用戶給定位數據指定的運行形式可以使用多個定位數據執行連續定位控制?？梢栽诙鄠€塊（各個塊都由多個定位數據組成）上執行連續定位控制。（c）快速起動定位運行僅需6ms 至7ms 就快速起動。即使給不少于兩個軸發指令同時起動時。（通過獨立控制或使用插補的協同控制），不同的軸之間沒有無規律的起動時間。（d）脈沖輸出更快并允許與驅動模塊距離更遠帶差動驅

47、動裝置的模塊（qd75d1、qd75d2和qd75d4）在脈沖輸出速度和與驅動模塊的最大距離方面都有改進。（e）容易維護各個qd75定位模塊在維護性方面有下列改進：1）像定位數據和參數這樣的數據可以存儲在qd75內的閃存rom上，不用，電池即能保持數據。2）出錯信息分類更詳細，便于執行初始故障排除步驟。3）模塊保持最近輸出的16種出錯信息和16種警告信息，提供了更完整的出錯和警告記錄。（f）支持智能功能模塊專用指令提供了像絕對位置恢復指令、定位起動指令和示教指令這樣的專用指令。使用這樣的專用指令簡化了順控程序。（g）通過gx configurator-qp 進行設置、監視和測試使用gx con

48、figurator-qp，用戶可以不必在意緩沖存儲器地址就能控制qd75參數和定位數據。此外，gx configurator-qp 還有測試功能，允許用戶在為定位控制創建順控程之前或使用創建的參數和定位數據測試運行qd75 之前檢查接線，檢查接線的完整性。gx configurator-qp 的控制監視功能能夠使用戶有效地調試程序。以下介紹的是qd75控制功能：（a）主要功能1）opr控制“opr控制”是為了執行定位控制而建立起動點并向著該起動點執行定位的功能。該功能用于在接通電源時或定位停止后使位于op以外位置的工件返回到op?！皁pr控制”預先注冊在qd75中作為“定位起動數據編號9001

49、（機器opr）”和“定位起動數據編號9002（快速opr）”。2）主要的定位控制項目并起動該定位數據執行基本控制，諸如位置控制和速度控制。在該“定位數據”中可以設置“運行形式”并且通過它可以設置是否用連續定位數據執行控制（例：定位數據編號1、編號2、編號3 .）。3）高級定位控制該控制使用qd75中存儲的“定位數據”執行該控制。通過設置該“定位數據”中需要的數據執行qd75中存儲的“定位數據”?？梢詧绦邢旅鎺追N應用定位控制。是把幾個連續定位數據項目當作“塊”處理的隨機塊，它們可按指定順序執行?！皸l件判斷”可以添加到位置控制和速度控制中?？梢酝瑫r起動為多個設置的指定定位數據編號的運行。（脈沖同時

50、輸出到多個伺服裝置。）指定的定位數據可以重復執行等。4）手動控制通過從外源把信號輸入qd75，qd75會輸出隨機脈沖串并執行控制。使用該手動控制把工件移動到隨機位置（jog運行），并精細調節定位（微動運行、手動脈沖發生器運行）等（b）輔助功能當執行主要功能時，可以添加控制補償、限制和功能。（c）公用功能可以執行使用qd75的公用控制“參數初始化”或“執行數據的備份”。（4）輸入輸出模塊qx40和qy40p本設計采用的是點對點的控制方式。這里要強調的是，由于機械手具體動作的軌跡是由機械手自身的程序決定的，plc只是給機械手的信號只是通知它什么時候開始動作什么時候結束動作。由于本設計涉及到的信號點

51、不是很多，所以在選擇的輸入輸出模塊為16位信號控制點的qx40和qy41p。以下重點介紹下qx40和qy40p模塊:表4-1 qx40輸入模塊和qy40p輸出模塊輸入點數16點隔離方法光電耦合器額定輸入電壓24vdc +20/-15% 紋波系數在5 以內額定輸入電流約6ma輸入額定降低值 無on 電壓/on 電流19v或更高/4.0ma 或更高off 電壓/off 電流11v或更低/1.7ma 或更低輸入阻抗約3.9k介電耐壓電壓560vac rms/3 個周期絕緣電阻 由絕緣電阻測試儀測出10m 或更高防護等級ip2x公共端子排列16點/公共端公共端子tb17i/o 點數 16按16 點高速

52、輸入模塊設置i/o 分配運行指示器 on指示led外部連接18-點端子排m3 6 螺釘適用線徑芯0.3 至0.75mm2 外徑最大2.8 毫米0.11 英寸適用夾緊端子r1.25-3 不能使用帶套管夾緊端子重量0.16kg輸入點數16點隔離方法光電耦合器額定輸入電壓24vdc +20/-15% 紋波系數在5 以內最大負載電流0.1a/點，1.6/公共端輸入額定降低值 無保護功能有off 時泄漏電流0.1maon時的最大電壓降0.1vdc介電耐壓電壓560vac rms/3 個周期絕緣電阻 由絕緣電阻測試儀測出10m 或更高防護等級ip2x公共端子排列16點/公共端公共端子tb17i/o 點數 16按16 點高速輸入模塊設置i/o 分配運行指示器 on指示led外部連接18-點端子排m3 6 螺釘適用線徑芯0.3 至0.75mm2 外徑最大2.8 毫米0.11 英寸適用夾緊端子r1.25-3 不能使用帶套管夾緊端子重量0.16kg4.2 輔助硬件4.2.1 濾波器濾波器分很多種，作用各不相同，但名稱上總體來說，當然是過濾信號的。為保證信號的穩定性，除去雜波的干擾，所以本設計中采用了濾波器，以保證電壓的穩定性。由于主要是為了除去低頻率的雜波的干擾，所以在選擇濾波器時就必須選擇高通濾波器，高通濾波器能保留高頻信號除去低頻信號。因此本設計采用了穩定性較