I一、引言機械手是一種高科技的產物，是服務于如今現代化生產的重要工具之一ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>戴紅</Author><Year>1998</Year><RecNum>245</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>245</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="tt9f2exapawfsveefx35pfa1rrezd2vrzfvf">245</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>戴紅</author></authors></contributors><titles><title>康復醫學</title></titles><pages>3-10</pages><section>3-10</section><dates><year>1998</year></dates><pub-location>北京</pub-location><publisher>人民衛生出版社</publisher><isbn>7117028343</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[1]。機械手的研發和出現，并且能夠適應各種生產條件和環境，因此機械手的應用范圍非常之大。在工業領域，機械臂由于靈活、實用性強等優點被迅速普及，應用于各種環境。作為一種較新的技術應用，機械臂雖然是一種器械化的工具，沒有像人的手臂那樣具備隨心所欲的優點，但是它卻可以日夜不停地工作，并且不用擔心發生機械事故，其生產能力遠遠超過人類ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>戴紅</Author><Year>1998</Year><RecNum>245</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>245</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="tt9f2exapawfsveefx35pfa1rrezd2vrzfvf">245</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>戴紅</author></authors></contributors><titles><title>康復醫學</title></titles><pages>3-10</pages><section>3-10</section><dates><year>1998</year></dates><pub-location>北京</pub-location><publisher>人民衛生出版社</publisher><isbn>7117028343</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[2-3]。因此，機械手在許多部門得到了廣泛的應用。其結構圖如圖1-1所示。圖1-1機械手的組成圖工業機器人俗稱機械手或者機械臂，它本質上是一種運用自動化技術的生產器械ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>戴紅</Author><Year>1998</Year><RecNum>245</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>245</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="tt9f2exapawfsveefx35pfa1rrezd2vrzfvf">245</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>戴紅</author></authors></contributors><titles><title>康復醫學</title></titles><pages>3-10</pages><section>3-10</section><dates><year>1998</year></dates><pub-location>北京</pub-location><publisher>人民衛生出版社</publisher><isbn>7117028343</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[4]。自世界上第一臺機械手應用于美國之后，機械手的優良特性及其優越的生產能力被世界廣泛認可，并迅速應用于人類生產的大部分專業領域內，比如記錄、裝配、裝配等等。機械手運用了很多高新技術，比如傳感器、計算機技術、仿生工程、機電一體化等等ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>戴紅</Author><Year>1998</Year><RecNum>245</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>245</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="tt9f2exapawfsveefx35pfa1rrezd2vrzfvf">245</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>戴紅</author></authors></contributors><titles><title>康復醫學</title></titles><pages>3-10</pages><section>3-10</section><dates><year>1998</year></dates><pub-location>北京</pub-location><publisher>人民衛生出版社</publisher><isbn>7117028343</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[5]。工業機器人模仿了人類的工作方式，大大降低了工廠車間人員的勞動強度。此外，不適合人類在這種環境中工作的含有放射性物質的礦山、隧道等場所，就可以用工業機器人代替，這不僅可以確保工人的安全，而且可以使工作更快、更方便ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>戴紅</Author><Year>1998</Year><RecNum>245</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>245</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="tt9f2exapawfsveefx35pfa1rrezd2vrzfvf">245</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>戴紅</author></authors></contributors><titles><title>康復醫學</title></titles><pages>3-10</pages><section>3-10</section><dates><year>1998</year></dates><pub-location>北京</pub-location><publisher>人民衛生出版社</publisher><isbn>7117028343</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[6]。工業機器人在機械工程、電氣工程、航空航天等關鍵行業以及電子和計算機等其他新興高科技行業具有強大的競爭力。工業機器人即便在工業領域內也是居于重要的位置，由于它是機電一體化數字技術的先進應用，在推動國家建設中發揮了關鍵的作用。如今機械手正朝著“高速、準確、重載、輕量化”的方向邁進。日本機械協會對機械手的平均性能、精度和智能度進行了詳細的分析和檢測ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>戴紅</Author><Year>1998</Year><RecNum>245</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>245</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="tt9f2exapawfsveefx35pfa1rrezd2vrzfvf">245</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>戴紅</author></authors></contributors><titles><title>康復醫學</title></titles><pages>3-10</pages><section>3-10</section><dates><year>1998</year></dates><pub-location>北京</pub-location><publisher>人民衛生出版社</publisher><isbn>7117028343</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[7]。研究認為，機械手要想實現其智能化和靈活性，在設計上首先要確定其參數的精準性，比如它的定位和活動軌跡系統參數的設定。但是，隨著新技術的不斷出現，機械手在自重上和傳動質量上都得到了相應提高，而其性能也得到了一定程度的優化ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>戴紅</Author><Year>1998</Year><RecNum>245</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>245</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="tt9f2exapawfsveefx35pfa1rrezd2vrzfvf">245</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>戴紅</author></authors></contributors><titles><title>康復醫學</title></titles><pages>3-10</pages><section>3-10</section><dates><year>1998</year></dates><pub-location>北京</pub-location><publisher>人民衛生出版社</publisher><isbn>7117028343</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[8]。研究的主要內容及結構安排如下：（1）基于西門子PLC的氣動機械控制系統的總體設計包括總體方案設計、部件、軟硬件和系統功能分析。（2）完成基于西門子PLC的氣動執行器臂控制系統的硬件電路設計，包括可編程控制電路、氣動電路、機械手軌道線、機械外部電路：鍵盤、顯示器、應急電路等。系統的主要模塊選擇在以下設備上：可編程控制器、安全傳感器、顯示器、氣動閥、應急芯片等。（3）編寫PLC的控制系統，并對機械臂的運行軌跡進行設計與研發，此外，對氣動閥的研究能夠優化機械臂的性能和實際使用。二、系統總體設計與元器件選型（一）系統的總體設計方案機械臂的總體設計方案如圖2-1所示：壓縮機開啟后，氣動閥將控制氣流進一步導入機械臂，為機械臂提供氣動力，而此外，PLC也會給氣動閥提供一部分動力。PLC還指示機械臂根據運動路徑檢測自由工件?；谠撾娐返膽毖b置和視頻屏幕系統上的負載可以有效地用于保護和監控目的，從而提高機械臂的利用效率。圖2-1系統設計方案（二）系統的氣動控制氣動機械臂本質上屬于在壓縮空氣提供的動力下進行工作的。它有以下特點：介質便于氣體收集，打印輸出低，可抓握30kg的重物。與其他來源相比，氣動機械臂的速度相對較快，并且結構和成本相對較低。然而，其運行速度的穩定性由于降低的緣故導致沖擊力的減小。因此，氣動機械手應在高速、溫度較高、以及空氣中含有粉塵的常規環境條件中使用。根據氣動機械臂的不同軌跡，可使用四個執行器缸來實現運動，上下機械臂可由升降缸來實現；通過擺動氣缸完成機械臂的左右路徑；伸縮油缸用于實現機構桿的前后排；機械凸輪由氣缸的氣動凸輪夾緊和釋放。使用兩個電磁五通開關閥。驅動氣缸由兩個工作開口、兩個排氣開口和一個進氣連接組成。三個氣缸配有電磁控制閥，一個氣缸配有兩個電磁控制閥ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>戴紅</Author><Year>1998</Year><RecNum>245</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>245</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="tt9f2exapawfsveefx35pfa1rrezd2vrzfvf">245</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>戴紅</author></authors></contributors><titles><title>康復醫學</title></titles><pages>3-10</pages><section>3-10</section><dates><year>1998</year></dates><pub-location>北京</pub-location><publisher>人民衛生出版社</publisher><isbn>7117028343</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[10]。如圖2-2所示。圖2-2氣動控制回路（三）元器件的選型1.PLC的選擇目前，全世界只有西門子、施耐德、AB和通用電氣才能夠生產PLC大型設備，三菱、歐姆龍等公司則只能生產中型PLC；而LS、松下、富士等公司生產的是小型PLC。小型PLC比如S7-200系列，這是由西門子公司研發制造的，由于它成本較低、結構精巧。性能擴展比較強大、功能豐富等優點而廣泛使用。S7-200PLC的CPU模塊模塊集成了CPU221、CPU222、CPU224、CPU226、CPU226XM。PLC的擴展模塊包含EM221、EM222、EM223。模擬值模塊包括EM231、EM232、EM235。通信模塊有EM277、EM241等等。控制區域的物理部分可以折疊。S7-200PLC可以輕松構建PLC網絡和微型PLC網絡，也可以實施大型項目。S7-200軟件：STEP7micro。選擇西門子S7-200PLC的原因在于它能夠適應比較多的小型系統的多樣需求，也可以在Windows環境下對其進行重新編譯、調試和檢測。圖2-3西門子PLCS7-200外部圖2.傳感器的選擇傳感器的篩選方面，一般需要考慮一下條件：（1）靈敏度的篩選：輸出信號值的大小取決于靈敏度的高低，信號處理越容易。如果測量值是單向的，則應該考慮使用低靈敏度的傳感器；如果測量要進行多角度，就應考慮使用靈敏度相對來說比較高的傳感器。（2）頻率反饋特點：確定傳感器的測量頻率數值區間。（3）線性范圍：傳感器的線性并不是絕對的，它只是相對來說的一個概念。因此，當對測量的精度并沒有高標準時，線性傳感器可以將測量的誤差減至最小，但不能完全消除誤差，以使測量更加準確和方便。（4）穩定性：傳感器必須選擇能夠適應不利條件的傳感器。（5）精度：精度是傳感器選擇的重要基礎，決定了整個系統的精度。（6）傳感器的選擇必須與機器人手臂的整體電路相結合，因此我選擇了靠近漫反射鏡的光電紅外感應傳感器e3f-ds30c4。具有防雨防潮、抗干擾能力強、體積小、安裝方便、響應靈敏等特點。（四）本章小結本章主要對PLC機械手控制系統的總體設計方案進行了改進，在系統總體設計方案中選擇了開發部件的基本設計思想，并對系統的控制功能和系統指標進行了討論，以進一步提高其合理性。對于機器人手臂的每個“部分”，選擇適合其所需的元件，并選擇元件的具體型號。我們還學習了機械手的一些相關知識，并對PLC和傳感器有了更深入的了解。三、氣動機械臂的系統硬件設計（一）系統硬件概述有可以執行各種動作的操縱器控件。氣缸A可以使機械手正向旋轉或反向旋轉，機械臂上下進行移動的功能由氣缸B控制，伸縮移動則由氣缸D控制，氣動手C可以實現抓握和放松。我們希望通過交叉控制，可以實現四個執行元件中的勞動力移動目標。另一方面，要執行以下方法：上下、前后、左右方向的移動，以及夾爪伸開和閉合。為此，有必要協調四個氣缸中的氣流，一次只能更換一個氣缸。而四個氣缸的更換是由四個開關進行分別控制的，控制電路的設計則是由交流繼電器KM、中間繼電器KA和時間繼電器KT這三個負責。而電磁開關有四個，并進行串聯使用ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>戴紅</Author><Year>1998</Year><RecNum>245</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>245</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="tt9f2exapawfsveefx35pfa1rrezd2vrzfvf">245</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>戴紅</author></authors></contributors><titles><title>康復醫學</title></titles><pages>3-10</pages><section>3-10</section><dates><year>1998</year></dates><pub-location>北京</pub-location><publisher>人民衛生出版社</publisher><isbn>7117028343</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[11]。如圖3-1所示。圖3-1系統原理圖（二）PLC的I/O分配氣動機械臂的水平缸、伸縮缸、旋轉缸和缸凸輪通過機械手柄上的電磁閥在每個缸上配備兩個電磁閥，以執行機械手操作。啟動、停止、復位和快速停止按鈕。所有限制都有12個入口點。四個驅動器中的配備電磁閥兩個，其中一個由電磁閥進行操作。這樣一來，包括啟動、暫停和復位的輸出點，電磁閥中就有10個PLC輸出點。輸入點和輸出點的具體分布顯示在表3-1中。表3-1輸入/輸出分配表輸入輸出輸入PLC輸入輸出PLC輸出開啟旋鈕I0.0開啟指令HL1Q2.0暫停旋鈕I0.0暫停指令HL2Q2.1復位旋鈕I2.2復位指令Q2.3急停旋鈕I0.3應急暫停指指令Q2.4上I1.5向上電磁閥Q1.5下I1.6向下電磁閥Q1.6左I1.1向左電磁閥Q1.3右I1.2向右電磁閥Q1.2前I1.1前進電磁閥Q1.3后I1.2后退電磁閥Q1.4夾爪伸開I1.1夾爪閉合I1.2圖3-2PLC內部接線圖（三）傳感器的設計傳感器在電氣工程中有著關鍵性的應用，它是啟動機械臂不可分割的一個組成?？梢哉f，電氣技術之所以能夠展開，是由于傳感器的影響。傳感器與系統的器官相匹配。它們可以快速準確地接收信息，并能夠客服一切不利條件，以確保高質量的電氣系統。目前，機電臂技術的快速發展并不依賴于傳感器。如果沒有傳感器，很難開發機械手。傳感器自動記錄系統狀態和對象信息，并實現報警和緊急停止系統。1.安全傳感器當機器人手臂模仿人體肢體時，傳感器的設計原理就是利用仿生學，傳感器可以看作是人的感統部分，為機械手的工作設計人為工作的邏輯模式，其安裝部位一般處于機械手的手臂和手指區域。如圖3-3所示。圖3-3安全傳感器2.光電傳感器光電傳感器采用的是光電子安全防護罩，又名安全光柵。它的作用是確保在工人和機械裝置同時在場的情況下，對能夠為工人的安全工作進行防護。尤其是工人在大型機械、切割機、變電裝置等危險區進行作業的時候。光電傳感器的工作原理依賴于它發射的紅外光線，當這種紅外光線被擋著的時候，相應的應急裝置就會發出警報并斷開電源，以杜絕可能發生的安全事故。這種設計的使用可以有效避免人身的安全，并降低由于人身危險而帶來的巨大經濟成本。如圖3-4所示。圖3-4光電傳感器圖3-5傳感器原理圖3.其他外部硬件在氣動機構臂的構造過程中，應注意，機械手的臂在動作過程中會抖動。如果要避免這種故障的發生，可以降氣動馬達裝備在氣動機構臂上，這樣做的原因在于氣動馬達可以將壓縮空氣通過轉換來推動機械動力裝置。該結構具有幾個優勢：第一，可以通過壓縮氣流，改變電機的額定功率，還可以對其進行提速，而機械臂的抖動現象也會得到緩解。（2）可以向前或向后移動。大多數空氣馬達通過控制閥改變發動機的方向和功率，控制閥可以產生空氣馬達的反向調節。3.在火災、爆炸、振動、潮濕和粉塵等不利條件下不會影響工作的不利條件。（四）安全報警系統安全報警系統由于成本較低，既可以減少人工的使用，提高管理效率，從成本來看，也可以降低成本，并可以利用先進技術實現戰斗力。同時，除傳感器系統外，當機械手的手在工作時，人員工作不正確或必須停止機械手的操作。此時，操縱器通過觸摸傳感器的傳感器區域立即停止。報警系統也會發出警報。解決問題的員工不僅可以保護人，還可以拯救人，一旦操縱者焦慮，它可以輕松處理。此外，在設備以及產品等財產受到可能的威脅時，報警系統就會被觸發，并開始響應，這樣就可以避免產品設備的遭到損害，從而可以毫不費力地完成機械臂的效率。這次設計的機械臂報警系統，主要有7個光電開關，可以自動檢測危險問題，3S后發出報警。如圖3-6所示。圖3-6報警系統原理圖反射電路從振蕩電路產生脈沖反射，光脈沖由熒光燈產生。當檢測范圍內出現目標的時候，光電晶體管就會對光脈沖進行反射。電脈沖信號用放大器將接收到的光電脈沖進行放大。最后，燈開關被激活，信號被延遲或不被延遲。光電開關可以在復位操作上發揮很大的作用，它可以通過自診斷系統檢測光狀態，確保工作流程的進行，并隨時記錄光電開關的運行情況。比如哪里出現故障，則該信號就可以傳輸到PLC的輸入端口。在出現故障的時候，故障燈就會因此響應，故障被排除后，故障燈就會為之熄滅。當繼續呼叫只需要一個脈沖信號，所以要鎖定呼叫電路。如果出現錯誤且指示燈閃爍，則必須使用諧振電路。如果燈鈴一直沒有消失，則振蕩電路同時斷開，并且圓因振動而斷開。緊急電路優先。因此，如果一個錯誤發生而另一個錯誤出現，系統不會響應。為了實現此功能，就需要電路聯鎖機制ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>戴紅</Author><Year>1998</Year><RecNum>245</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>245</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="tt9f2exapawfsveefx35pfa1rrezd2vrzfvf">245</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>戴紅</author></authors></contributors><titles><title>康復醫學</title></titles><pages>3-10</pages><section>3-10</section><dates><year>1998</year></dates><pub-location>北京</pub-location><publisher>人民衛生出版社</publisher><isbn>7117028343</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[12]?；赑LC有著抗干擾的安全特性和蜂鳴器并不適合長時間使用，我們可以使用相同類型的LED和蜂鳴器及時更換它們，大大提高系統性能。系統的I/O分配顯示在表3-2中。表3-2報警系統I/O地址分配檢測電源AI2.2報警1Q1.3檢測電源BI2.1安全報警2Q1.1檢測電源CI2.2指示燈（1）Q1.5檢測電源DI2.4指示燈（2）Q1.4檢測電源EI2.5指示燈（3）Q1.4檢測電源FI3.3指示燈（4）Q1.3檢測電源GI3.1檢測控制開始I0.0檢測控制終結I0.2檢測燈AQ2.3控制終止I0.2檢測燈BQ2.4檢測燈CQ2.5檢測燈DQ2.4報警系統開始I1.0檢測燈EQ2.5報警系統停止I2.1檢測燈FQ2.7檢測燈GQ2.9（五）本章小結本章重點介紹了西門子PLC機械手控制系統的硬件設計，主要從系統的硬件概述來描述機械臂的工作軌跡，并對一些可能的動作進行了改進。此外，對歷史數據和以往資料的查詢，對傳統的機械臂進行了創新，并添加了更先進的安全傳感器和光電傳感器。對過去搖動機械臂的條件進行了優化，并加載制動電機以減少機械臂的搖動。集成PLC屏幕顯示裝置的完成以及報警和緊急停機系統的添加確保了機械手的安全和質量。四、氣動機械臂的控制系統軟件設計西門子軟件依賴于中央處理單元（CPU）、系統程序存儲單元、I.O地址范圍、用戶程序存儲范圍和子項目進行管理。程序由壓縮機啟動，PLC隨即操控壓縮機的功率，并提供控制模式的選擇，其原始狀態是自動模式。在少數條件下，通過LCD控制面板手動控制。在機械臂操作過程中，光電傳感器檢測到緊急情況，實現快速停機報警。報警位置被發送到屏幕，以觀察操作員的解決方案。快速停機后，系統返回其原始位置繼續運行。如圖4-1所示程序流程圖。圖4-1軟件系統程序圖（二）軟件設計概述（1）中央處理單元（CPU）一般來說，中央計算單元（CPU）包含三個部分，這三個部分分別是寄存器、控制器和運算器。處理器一般通常由數據總線、地址總線與存儲單元連接到輸入和輸出端的。與大多數民用計算機一樣，其主體部分是中央處理器，而系統的工作原理就是實現對各功能進行分配。用戶程序和存儲器中的數據在PLC運行時預先存儲，可執行程序由處理器掃描。處理器是需要將數據總線、地址簿和總線作為傳輸工具以連接到存儲設備、輸入和輸出接口。這一點與普通計算機并無區別，PLC的核心部分是處理器，其工作的重點就是實現系統級的分配指令。當PLC運行且處理器掃描要執行的程序時，預先存儲用戶程序和存儲器中的數據。處理器通過對輸入輸出的內容來控制程序和數據的接收以及儲存，用以保持其數據內容的作用。同時，處理器也將錯誤的信息進行存儲，檢測內部電路和編譯用語，并讀取PLC中的程序命令，傳輸數據，并根據指令執行邏輯或算術運算。基于這些結果，更新標記狀態和輸出圖像選項卡的內容，然后導出組件以執行輸出控制、表格打印或數據傳輸功能。根據PLC，CPU芯片的類型不同：傳統的CPU芯片由制造商開發。PLC控制信號的處理能力和速度決定了處理器中晶體的質量和性能。系統處理的信息計算得越快，處理器的數量就越高。近年來，CPU芯片技術不斷改進和發展，PLC功能不斷完善（2）系統程序存儲器PLC制造商使用它將其開發的系統程序存儲在用戶無法修改的系統存儲庫中。這允許PLC執行基本功能并完成PLC設計者定義的任務。（3）I/O地址范圍PLC的I/O的模塊特性主要代表模塊電路的電氣特性，如電流、電壓、閉合時間、絕緣等。（4）用戶存儲字段程序存儲器和功能存儲器構成用戶存儲器?？蛻魧Ｓ么鎯^域用于存儲執行特定任務的PLC程序。根據所選存儲器模塊的類型，用戶的存儲器可能由RAM（低電壓保護）、EPROM或EPROM存儲器組成。用戶可以隨意更改、添加或刪除其內容。（5）次級方案的組成危險收集程序和LCD顯示程序以及機械臂快速停止程序。（二）急停控制系統系統采用緊急停機控制系統，包括集電模塊、傳感器工作模塊和緊急停機控制模塊，其中集電模塊和傳感器工作模塊電連接，傳感器工作模塊與緊急停機控制單元、報警系統和緊急停機控制模塊，在傳感器工作期間，報警系統接收故障新號的指示，立即中斷控制系統的繼續運行。當人為操作時，人只需要按下急停開關，機械臂就會中斷工作。圖4-2顯示。圖4-2急停梯形圖（三）液晶顯示屏系統作為帶有機械手的PLC操作終端（西門子PLC），機械手可以通過LCD屏幕發送命令。（1）屏幕功能（用戶界面、系統界面）和用戶界面功能（用戶屏幕）；（2）系統屏幕監控功能；（3）數據選擇；（4）報警功能。鑒于LCD必須監控所有組件并實現控制，任務相對困難。則系統使用mt506tv觸摸屏。（1）可以隨時監控操縱器的狀況。（2）機器人可以操縱觸摸屏并在PLC中做出反應。可用于檢測其他設備的控制器，如故障位置、報警位置和緊急停止狀態。（3）使用視頻屏幕或快照捕獲視頻或快照可能更具功能性。如圖4-3內部接線圖。圖4-3PLC與顯示屏接線圖（四）機械臂抓取系統氣動機機械臂的抓夾系統：在初始狀態下，氣動機械臂處于初始位置（夾具處于釋放狀態，機械臂處于向上狀態和減小狀態）。按下開始按鈕i1.0后，首先對準機械臂，然后向下抓住加工部分，抓住穩定性，然后在機械臂的位置左右移動，雙手向上和縮回后，用手掌松開加工部分，最后機械臂向上，縮回并返回到原始位置以執行下一個周期性運動。如圖4-4所示機械臂抓取程序梯形圖。圖4-4機械臂抓取程序梯形圖（五）光電檢測系統七個光電檢測開關安裝在氣動機械手“西門子PLC”上，安裝在機械手的每個關鍵元件上。該系統連接到七個光電探測器。如果其中一個光電探測器有危險，系統則會在發出危險信號的同時中斷工作。如圖4-5所示。圖4-5光電檢測系統梯形圖（六）本章小結本章介紹了西門子PLC機械臂控制系統的軟件，并全面檢查中央處理單元、系統存儲器模塊、I.O地址映射、用戶存儲器程序和子程序。了解機器的功能。芯片的技術更新，相應地也對PLC的功能以及安全性方面有了巨大的提升。學習用PLC繪制導線電路程序，并添加快速停機控制軟件、LCD顯示程序和機械光電檢測系統，以提高氣動機器臂的性能，使PLC氣動機械臂更受社會歡迎。五、系統調試（一）開發工具（1）Micro/Win編程軟件，用于工程分發包的編譯。（2）STEP7-Micro/WINSMART，這是專門為S7-200SMART的應用開發的軟件，該軟件可以在WindowsXP以上的系統運行，支持LAD、FBD和STL語言。（3）STEP7V5.5+。（4）SIMATICWinCCflexible可視化組態軟件。（二）公共程序調試通用程序調試是編程的前提。氣動機械能臂依靠氣體為動力源，機械臂的啟動必須依靠壓縮機提供空氣，以便壓縮機能夠首先運行并按壓機械臂。圖5-1公共程序梯形圖（三）自動及手動操作程序調試PLC的工作原理是先從壓縮機開始的，壓縮機開啟后，則機械臂自動向左開始移動，這是默認的方向，這個時候機械臂不能往右轉移。想讓它停止移動的時候，則可以按下左按鈕。同時，如果想要機械臂向右移動，其原理與之前一樣。機械手的操作大致分為上下、左右、前后方向指令以及抓手伸開和閉合。該程序可實現自動和手動控制，工作原理與左偏移相同。程序梯形圖如圖5-2所示。圖5-2機械臂自動控制梯形圖（四）系統報警及復位程序調試在機械臂進行作業活動的時候，其中有7個光電傳感器會進行識別，在傳感器能夠感知到威脅的時候，系統便會第一時間進行報警操作，從而暫停一切生產活動。除非威脅或者故障被排除，確定不會發生危險