1摘要隨著工業(yè)自動化的普及和發(fā)展，控制器的需求量逐年增大，搬運機械手的應(yīng)用也逐漸普及，主要在汽車，電子，機械加工、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的生產(chǎn)流水線或貨物裝卸調(diào)運，可以更好的節(jié)約能源和提高運輸設(shè)備或產(chǎn)品的效率，以降低其他搬運方式的限制和不足，滿足現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展的要求。本機械手的機械結(jié)構(gòu)主要是曲軸在兩條生產(chǎn)線之間搬運任務(wù)的搬運機械手控制系統(tǒng)進行設(shè)計。采用了電氣一體化的設(shè)計方案，使用帶自鎖功能的氣缸實現(xiàn)了機械手對工件的抓放和保證了在斷氣狀態(tài)下機械手狀態(tài)的保持，通過伺服電機來實現(xiàn)機械手在水平、豎直方向快速精確的移動。采用SIEMENS公司的SIMATICS7-200系列PLC作為核心控制器，外擴定位模塊EM253模塊對伺服電機進行精確的定位控制，從硬件和軟件兩個方面進行設(shè)計，完成了PLC在搬運機械手中硬件連接，I/O點分配和應(yīng)用程序的設(shè)計，實現(xiàn)了機械手的上電初始化、零點復(fù)位、故障報警、手動運行、半自動運行和在無人看守時的自動運行。最終達到設(shè)計要求，完成搬運目的。關(guān)鍵詞搬運機械手定位模塊EM2253控制系統(tǒng)可編程PLCSIMATICS7-200系列PLC1目錄 2 11.1搬運機械手的應(yīng)用簡況 11.2機械手的應(yīng)用意義 2 22.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及流程 22.2系統(tǒng)主要部件選擇 42.2.1氣缸的選擇 52.2.2閥門的選擇 6 62.2.4接近開關(guān)的選擇 62.2.5驅(qū)動電機的選擇 63控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 73.1控制系統(tǒng)功能 73.2控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 8 8 9 93.4PLC系統(tǒng)設(shè)計 3.4.2PLC的I/O接線圖 3.5運動控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 4系統(tǒng)軟件的設(shè)計與實現(xiàn) 14.2.1主程序設(shè)計 4.2.2初始化子程序設(shè)計 4.2.3復(fù)位子程序設(shè)計 4.2.4報警子程序設(shè)計 4.2.5手動運行子程序設(shè)計 4.2.6半自動運行子程序 22 5結(jié)束語 26 11引言在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機械化、自動化已成為突出的主題。在機械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。專用機床是大批量生產(chǎn)自動化的有效辦法，程控機床、數(shù)控機床、加工中心等自動化機械是有效解決多品種小批量生產(chǎn)自動化的重要辦法。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運、裝配等作業(yè)，有待于進一步實現(xiàn)機械化。據(jù)資料介紹，美國生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有75%是小批量生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三在50件以下，零件真正在機床上加工的時間僅占零件生產(chǎn)時間的5%。從這里可看出，裝卸、搬運等工序機械化的迫切性，工業(yè)機械手就是為實現(xiàn)這些工序的自動化而產(chǎn)生的。機械手可在空間抓放物體，動作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性自動線。國內(nèi)外機械工業(yè)、鐵路部門中搬運機械手主要應(yīng)用于以下幾方面：(1)熱加工方面的應(yīng)用熱加工是高溫、危險的笨重體力勞動，很久以來就要求實現(xiàn)自動化。為了提高工作效率，和確保工人的人身安全，尤其對于大件、少量、低速和人力所不能勝任的作業(yè)就更需要(2)冷加工方面的應(yīng)用冷加工方面機械手主要用于柴油機配件以及軸類、盤類和箱體類等零件單機加工時的上下料和刀具安裝等。進而在程序控制、數(shù)字控制等機床上應(yīng)用，成為設(shè)備的一個組成部分。最近更在加工生產(chǎn)線、自動線上應(yīng)用，成為機床、設(shè)備上下工序聯(lián)接的重要于段。(3)拆修裝方面拆修裝是鐵路工業(yè)系統(tǒng)繁重體力勞動較多的部門之一，促進了機械手的發(fā)展。目前國內(nèi)鐵路工廠、機務(wù)段等部門，已采用機械手拆裝三通閥、鉤舌、分解制動缸、裝卸軸箱、組裝輪對、清除石棉等，減輕了勞動強度，提高了拆修裝的效率。近年還研制了一種客車車內(nèi)噴漆通用機械手，可用以對客車內(nèi)部進行連續(xù)噴漆，以改善勞動條件，提高噴漆的質(zhì)量和效率。近些年，隨著計算機技術(shù)、電子技術(shù)以及傳感技術(shù)等在機械手中越來越多的應(yīng)用，工業(yè)機械手已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中提高勞動生產(chǎn)率的重要因素。2由于工業(yè)自動化的全面發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷提高，對工作效率的提高迫在眉睫。單純的手工勞作以滿足不了工業(yè)自動化的要求，因此，必須利用先進設(shè)備生產(chǎn)自動化機械以取代人的勞動，滿足工業(yè)自動化的需求。其中機械手是其發(fā)展過程中的重要產(chǎn)物之一，它不僅提高了勞動生產(chǎn)的效率，還能代替人類完成高強度、危險、重復(fù)枯燥的工作，減輕人類勞動強度，可以說是一舉兩得。在機械行業(yè)中，機械手越來越廣泛的得到應(yīng)用，它可用于零部件的組裝，加工工件的搬運、裝卸，特別是在自動化數(shù)控機床、組合機床上使用更為普遍。目前，機械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)fms和柔性制造單元fmc中一個重要組成部分。把機床設(shè)備和機械手共同構(gòu)成一個柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元，可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，而且適應(yīng)性很強。但目前我國的工業(yè)機械手技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，機械手的研究和開發(fā)直接影響到我國機械行業(yè)自動化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。因此，進行機械手的研究設(shè)計具有重要意義。2系統(tǒng)設(shè)計本課題的研究主要是將摩托車發(fā)電機的曲軸從一個自動生產(chǎn)線搬運到另一個自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)。兩生產(chǎn)線的布置和具體位置參數(shù)如圖2-1所示：3機械手主要由手部、腕部、升降部、滑動部、機座和控制箱，以及其它附件組成。其中手部為四指結(jié)構(gòu)，其運動由具有自鎖功能的夾緊氣缸完成；升降部以導(dǎo)軌為導(dǎo)向裝置，其運動由伺服電機驅(qū)動絲杠來完成；滑動部也是以導(dǎo)軌為導(dǎo)向裝置，其運動由伺服電機驅(qū)動齒輪在齒條上滾動來完成。PLC和相關(guān)控制器件安裝于控制箱內(nèi)，通過電纜和信號線與機械手進行聯(lián)接。機械手的定位采用脈沖數(shù)來控制，升降運動和滑動都有快慢速調(diào)整，調(diào)整位置也由脈沖數(shù)來控制，而速度由脈沖頻率調(diào)整。在料架1和料架2上分別安裝接近開關(guān)，進行生產(chǎn)線上有無工件的檢測，滿足在料架1有工件時機械手才進行下降和抓取，料架2上無工件時機械手才下降放下工件。機械手還滿足在斷氣和掉電時能夠自鎖，保持當(dāng)前的狀態(tài)。系統(tǒng)上電后機械手開始初始化，初始化完畢后選擇工作方式，分別為手動模式，半自動手動模式工作下，操作員可以通過控制面板控制機械手的單步運動和零點復(fù)位，能夠在機械手故障時進行檢修。半自動工作方式下，只要操作員選擇半自動工作方式，然后按下啟動按鈕，機械手首先4會零點復(fù)位，然后檢查料架1有工件，機械手下降抓取工件，上升前進，檢測料架2上無工件時，電機1反轉(zhuǎn)，升降臺快速下降，達到一定脈沖數(shù)后減速，到達下工位2時，電機1停轉(zhuǎn)；氣缸伸出夾緊工件，當(dāng)氣缸壓力到達一定程度時壓力傳感器得電表明工件夾緊；電機1正轉(zhuǎn)，升降臺先快速上升，達到一定脈沖數(shù)后時減速，當(dāng)?shù)竭_上原點時，電機1停轉(zhuǎn)，升降臺停止；電機2反轉(zhuǎn)，滑臺快速前進，達到一定脈沖數(shù)后滑臺減速，到達右工位時電機2停止；當(dāng)檢測到生產(chǎn)線2無工件時，電機1反轉(zhuǎn)，升降臺快速下降，達到一定脈沖數(shù)后減速，到達下工位1時電機1停轉(zhuǎn)；氣缸縮回放開工件，壓力傳感器失電表明工件已松開；電機1正轉(zhuǎn)，升降臺上升，先快速后慢速，當(dāng)?shù)竭_上原點時電機1停轉(zhuǎn)，升降臺停止；電機2正轉(zhuǎn)，滑臺返回到初始位置，電機2停止。一個工作流程結(jié)束。機械手的工藝流程如圖2-2所示。工業(yè)機器人驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計往往要受到作業(yè)環(huán)境條件的限制，同時還要考慮成本因素的影響以及所能達到的技術(shù)水平。驅(qū)動元件是伺服系件，它的作用是把驅(qū)動控制線路的電信號轉(zhuǎn)換為機械運動。特性、運動精度等均與驅(qū)動元件有密切關(guān)系。常用的驅(qū)動方式主要有液壓驅(qū)動、電氣壓驅(qū)結(jié)合各種驅(qū)動類型的特點和機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與傳動類型的選擇。本機械手采用電氣結(jié)合的驅(qū)動方式。其中，機械手的升降和平移都采用5圖2-2機械手工藝流程圖啟動啟動原點復(fù)位杏料架1有工件是機械臂快速下降到達升降原點機械臂慢速下降機械臂慢速上升到達下降2工位是否工件夾緊否是機械臂快速上升是機械臂慢速上升否到達升降原點是是料架2無工件否到達前進工位是機械臂快速上升是到達下降1工位夾緊裝置是使手爪開、閉動作的動力裝置。根據(jù)機械手部的夾緊力和手部張開后指尖距離，選用FESTO公司生產(chǎn)的兩端帶有終端可調(diào)緩沖裝置的SNU-50-100-PPV-A型雙作用氣缸。并配有夾緊裝置和行程開關(guān)。如圖2-3所示為氣缸。活塞直徑D=06門的選擇閥門是為氣缸提供的，氣缸配備兩個一位單通閥門，為了保證在斷氣的狀態(tài)下不影響氣缸內(nèi)部的氣壓，所以選用氣開閥，根據(jù)經(jīng)驗選用SMC開關(guān)的選擇行程開關(guān)選用施耐德公司XCRA15型號的行程開關(guān)2.2.4接近開關(guān)的選擇為了提高系統(tǒng)的可靠性和動作執(zhí)行的準(zhǔn)確性，選擇OMRON公司的E2E-X5ME2型接近開關(guān)。它的具體參數(shù)如下：接近開關(guān)接線圖如圖2-4所示。棕棕黑藍E2E-X5ME2型接近開關(guān)為三線的NPN輸出型開關(guān)，輸出三線分別為棕線、黑線、藍線，其中在棕線和黑線之間接負(fù)載，本系統(tǒng)中棕線接在PLC的24V電源正極，藍線接在輸入端點上。2.2.5驅(qū)動電機的選擇直流伺服電機由于存在機械換向器和電刷，降低了電機運行的可靠性，加重了維護和保養(yǎng)負(fù)擔(dān)。而交流異步電機雖然結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、無電刷磨損、維修方便，但調(diào)速問題一直沒有得到經(jīng)濟合理的解決。近十年來，由于調(diào)頻等調(diào)速方法發(fā)展很快，使其調(diào)速范圍和成本與寬調(diào)速直流伺服電機接近，因此，交流伺服電機以其優(yōu)良的控7為了方便設(shè)計和維修，升降電機與水平移動電機選用同一型號，根據(jù)經(jīng)驗選用松MDMA152P1U(其中慣量，1.5KW,200V,增量式編碼器，標(biāo)準(zhǔn)型，鍵軸，有制動器)。3控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計控制系統(tǒng)是工業(yè)機器人的重要組成部分，它的機能就像搬運過程中安全可靠實用的關(guān)鍵，也是提高搬運效率、重要環(huán)節(jié)。作為指導(dǎo)機械手按要求合理動作的指揮機基礎(chǔ)，決定了機械手的控制性能的好壞。控制是機器人技術(shù)中的一個關(guān)鍵問題，而控制系統(tǒng)的性標(biāo)志。本課題研究的機械手的控制特點。(1)自由度少，本機械手只有三個自由度，分別由兩個伺服系統(tǒng)和一個氣動系統(tǒng)進行控制。(2)任務(wù)簡單，本機械手的工作任務(wù)是抓緊工件，并按要求進行平面點位運動，無需進行復(fù)雜的軌跡運算、坐標(biāo)變換以及矩陣函數(shù)的逆運算等。(3)變量少，數(shù)學(xué)模型簡單。只需要簡單的機械自適應(yīng)，無需使用前饋、補償、解耦等復(fù)雜控制技術(shù)。本課題控制系統(tǒng)主要是實現(xiàn)以下幾個控制功能：(1)伺服控制功能。該功能主要是指機械手的運動控制，實現(xiàn)機械手的位置、速度和加速度控制等。(2)氣動控制功能。該功能主要是指手部抓放的運動控制，實現(xiàn)手部的開合和自鎖等。(3)手動控制功能。該功能主要是操作員可以對機械手進行單步的操作控制，實現(xiàn)8(4)信息交換功能。該功能主要是指在生產(chǎn)線中機械手要與兩個生產(chǎn)線或其它自動機器人控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)要圍繞著如何更好地實現(xiàn)機器機、工業(yè)控制計算機、可編程控制器(PLC)。隨著計算機系統(tǒng)的不斷發(fā)展，也出現(xiàn)了運動3.2.1位控模塊現(xiàn)代可編程控制器一般都有位置控制功能，因位單元。EM253位控模塊是S7-200的特殊功能模塊，能夠產(chǎn)生脈沖串，用于步進電機和伺(1)提供高速控制從每秒12個脈沖至每秒200000個脈沖；(2)支持急停S曲線或線性的加速減速功能；(3)提供可組態(tài)的測量系統(tǒng)，既可以使用工程單位(如英寸或厘米)也可以使用脈(4)提供可組態(tài)的backlash補償；(6)提供連續(xù)操作；(7)提供多達25組的移動包絡(luò)Profile,每組最多可有4種速度；(8)提供4種不同的參考點尋找模式，每種模式都可對起始的尋找方向和最終的接9本文所研究的機器人為兩軸運動機械手，核心控制器由PLC及I/O模塊和位控模塊EM253組成，升降及水平移動由兩臺伺服電機驅(qū)動，手部的抓放由氣缸來驅(qū)動，各類信號由控制面板和生產(chǎn)線輸入。伺服電機配有驅(qū)動器，通過位控模塊來完成脈沖輸入，氣缸的伸縮由一組繼電器進行控制。各部件的運動極限由脈沖進行限位，并配有極限行程開控制面板控制面板關(guān)作為極限保護裝置。機械手的控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。本系統(tǒng)主要由PLC主控單元、伺服驅(qū)動器、繼電器、各類傳感器和控制面板等組成。主控制單元采用模塊式結(jié)構(gòu)，各功能模塊獨立封裝，安裝在機架和導(dǎo)軌上，它由PLC模塊、I/O模塊、兩個位控模塊和觸摸終端組成，各模塊之間通過PLC專用電纜聯(lián)接，控制面板與PLC之間采用專用信號電纜聯(lián)接。3.3操作面板的設(shè)計根據(jù)工件生產(chǎn)和搬運的特點和控制要求，機械手的控制按鈕和指示燈分布如圖3-2所示。圖中的按鈕與選擇器的功能大部分由數(shù)控系統(tǒng)來實現(xiàn)。(1)急停按鈕在機械手工作過程中，當(dāng)出現(xiàn)抓取不牢、搬運不穩(wěn)、下放不到位、沖擊過大或運動時超過極限位置以及其它異常現(xiàn)象而不得不停止工作時，按下急停按鈕，使所有運動停止，并保持原來狀態(tài)，直至重新啟動系統(tǒng)。可以減少和避免事故，減少因故障引起的損失。在機械手工作前，首先要打開電源開關(guān)，給PLC、驅(qū)動器、伺服電機及照明設(shè)施供電，觸摸終端由PLC進行供電，為系統(tǒng)啟動做準(zhǔn)備。在機械手工作完成后，將電源開關(guān)打到“關(guān)”的狀態(tài)，將PLC、驅(qū)動器、伺服電機及照明設(shè)施與電源切斷，保護機械手系統(tǒng)的安全。(3)工作模式選擇開關(guān)1當(dāng)正常生產(chǎn)時將機械手調(diào)到自動模式，機械手會自動運行。當(dāng)機械手出現(xiàn)故障或者出現(xiàn)報警時可以將機械手調(diào)到手動模式，機械手可通過點動調(diào)整。當(dāng)系統(tǒng)上電且機械手處于自動模式下，按下啟動按鈕，機械手開始按照指令進行搬運(5)試燈/報警清除按鈕當(dāng)系統(tǒng)安裝完成后，未與生產(chǎn)線連接前，要對系統(tǒng)的工作情況進行試驗。此時，要按動此按鈕對所有指示燈進行檢測，保證與生產(chǎn)線連接后的工作安全。系統(tǒng)在工作過程中由于某種原因出現(xiàn)報警，當(dāng)故障排除后，需按此按鈕對報警進行清除，保證系統(tǒng)繼續(xù)正常工作。(6)上升、下降、前進、后退、夾緊、松開按鈕主要是在調(diào)試或排除故障以及其它需要進行單步操作時，對機械手進行手動操作。當(dāng)系統(tǒng)安裝完成或故障排除后，需要將機械手返回到工作原點時，按動此按鈕。1操作面板開關(guān)◎◎000◎上升指示燈下降指示燈夾緊松開◎圖3-2操作面板示意圖3.4PLC系統(tǒng)設(shè)計現(xiàn)場設(shè)備數(shù)量加以確定。1Q0.0~Q0.6為各種燈信號的輸出，Q0.7~Q1.4輸出給外部的信號，來確定機械手當(dāng)前的3.5運動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)西門子S7-226繼電器輸出型PLC數(shù)字信號通過光電耦合器隔離輸入、輸出，大大運動控制系統(tǒng)由伺服控制系統(tǒng)和PLC及EM253運動模塊構(gòu)成。伺服驅(qū)動器有電源輸入接口(X1),電機接口(X2),RS485接口(X3),RS232接口(X4),I/O接口(X5),旋轉(zhuǎn)編碼器接口(X6),外置光柵接口(X7)等7個接口。本系統(tǒng)中只垂直運動的伺服驅(qū)動器與EM253接線圖如圖3-6所示，機械手的升降/平移正負(fù)極原點開關(guān)接到相應(yīng)EM253的RPS(參考點開關(guān))處。伺服驅(qū)動器的輸入口一伺服使能(SRV-ON)、報警清除(A-CLR)和輸出口一伺服報警(ALM)、定位完成分電路專用的脈沖串接口，一種為普通的脈沖串指令接口，為提高信號傳輸?shù)目煽啃裕?功能說明功能說明升降原點進退原點1半白動F50.5下降SF6前進SF7下降SF6前進SF7上升極限升降原點BG2料架2有工件BG11輸出至操作面板輸出至外部接口夾緊完成松開完成伺服1電源接通伺服2電源接通■何服1報警KF1何服2報警伺服1定位完成KF3伺服2定位完成十輸出輸出至KF15-伺服1運行伺服2運行伺服1停止伺服2停止操作面操作面板輸入行程開關(guān)輸入75配rSi勺駙3雪遍牌忠病容人電再車督蠱津電數(shù)：母取式跟人卷時A店iRM淤*牛日b即沁世290-0^0-----------------卜伍爐K常31問貓準(zhǔn)備好35斗23zZ崩肚沖定位完成39皿阿排網(wǎng)11ZII盼?F訴修■曲輸認(rèn)矩限制40常EGV冥靴屯劃加10-+10V主情片臨札牌事通性測12 M4南OTOzP FT七吉古田0空K召3~圖3-5定位模塊EM253與標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動器接線圖ALM+ALM-GND全全數(shù)口OB+OZ+345MMM圖3-6伺服驅(qū)動器與定位模塊EM253接線圖Lo編碼器RS232通電機接圖3-7控制系統(tǒng)電源電路圖口接口伺服驅(qū)動器伺服驅(qū)動器柵接口EP4系統(tǒng)軟件的設(shè)計與實現(xiàn)該機械手的工作方式有四種，分別為找原點、自動、手動和半自動。復(fù)位操作主要用于在工作開始前或故障排除后，要將機械手的各個部位移動至原位，同時也是各部件運動的基準(zhǔn)。自動工作方式是機械手接收生產(chǎn)線指令，通過總控制臺的控制進行生產(chǎn)作業(yè)。控制面板上工作方式選擇開關(guān)處于“自動”位時，系統(tǒng)處于聯(lián)線狀態(tài)，只接受來自自動生產(chǎn)線上的指令信號。手動工作方式主要是用于總控制臺出現(xiàn)故障、調(diào)試或其它需要手動操作。處于“手動”位時，系統(tǒng)處于離線狀態(tài)，不接受自動生產(chǎn)線上的信號，只接收控制面板上的指令信號。處于手動狀態(tài)，且各部位處于原位，各電機處于停止?fàn)顟B(tài)時，按下控制面板上的上升、下降、前進、后退、夾緊、松開按鈕時進行相應(yīng)動作，再次按下相應(yīng)按鈕則停止動作。此時，除急停信號外，其他輸入信號無效。半自動工作方式應(yīng)用較少，主要用于故障整修時為了與主控制臺分離，而還要通過自動來完成試操作的場合，所以半自動方式也是不可缺少的。處于“半自動”位時，不接受自動生產(chǎn)線上的控制信號，只接收兩生產(chǎn)線上有無工件的檢測信號。處于此方式，且各部位處于原位，各電機處于停止?fàn)顟B(tài)時，按下控制面板上的啟動按鈕，可進入單循環(huán)操作，此時，除急停信號和檢測信號外，其他輸入信號無效，一個工作循環(huán)完成后，機械手的控制程序分為主程序和6個子程序。出于可靠性考慮對于有安全要求的地方使用外接繼電器和開關(guān)，其余用PLC內(nèi)部繼電器。采用STEP7MicroWIN編程軟件進行程序梯形圖的編制。根據(jù)要求設(shè)計出搬運機械手的主程序框圖，如圖4-1所本系統(tǒng)的控制程序由主程序構(gòu)成整體架構(gòu)，主程序中主要設(shè)定工作狀態(tài)，如找原點、自動狀態(tài)、半自動狀態(tài)、手動狀態(tài)等。初次上電時，調(diào)用初始化子程序，完成初始化工作。初始化完成后，如果是初次上電或處于自動狀態(tài)則機械手復(fù)位。系統(tǒng)上電系統(tǒng)上電定位模塊使能手動新報警子程序圖4-1主程序框圖半自動子程序手動子程序半自動422初始化子程序設(shè)計在系統(tǒng)首次上電后等待30秒開始將系統(tǒng)的各狀態(tài)位置位，清零步進脈沖，并給定位模塊賦初始值。初始化子程序框圖如圖4-2所示。r延時30秒1圖4-2初始化子程序框圖回到機械手原點。復(fù)位子程序框圖如圖4-3所示。伺服1止方向找零點伺服1止方向找零點伺服2止方向找零點機.機械手在尋找原點是調(diào)用S7-200PLC定位模塊EM253的回零子程序，定義機械手圖4-4伺服電機運行回零子程序梯形圖4.2.4報警子程序設(shè)計報警子程序則用來完成故障顯示和初步診斷功能，當(dāng)機械手運動超出上下左右極報警消除。4.2.5手動運行子程序設(shè)計擇開關(guān)進行機械手工作方式選擇，通過控制面板上的按鈕進行手動操作。鈕則停止動作。此時，除急停信號外，其他輸入信號無效。系統(tǒng)手動子程序框圖如圖4-5』松開』松開夾緊后退前進[上升j伺服i正轉(zhuǎn)復(fù)位r復(fù)位復(fù)位r復(fù)位子程序閥閥2通閥1通圖4-5手動運行子程序框圖制，在實現(xiàn)機械手升降進退時調(diào)用定位模塊EM253的運行子程序，實現(xiàn)伺服已固定的速度行駛固定的距離。EM253運行子程序如圖4-6所示：11_伺般1卡降半自動子程序用來控制與生產(chǎn)線斷開通信時的單循環(huán)連續(xù)動作，通過控制面板上的選擇開關(guān)選擇狀態(tài)，通過啟動按鈕進行操作，當(dāng)按下啟動按鈕后機械手首先沿正方向圖4-6伺服電機運行子程序梯形圖尋找原點，到達原點后按照在自動工作方式下的動作順序進行工作。半自動操作在一般使用中比較少用，主要是在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時才會使用，系統(tǒng)半自動程序框圖如圖4-7機械手啟動機械手復(fù)位機械手啟動機械手復(fù)位否檢測料架1有工件 427自動子程序設(shè)計疋二伺服1定位完成[二機械手上升到升降原點T否是是自動子程序(見附錄)用于控制與生產(chǎn)線連接通信時，接收生產(chǎn)線上信號的連續(xù)循環(huán)動作，自動子程序是機械手控制系統(tǒng)最為重要的子程序，在正常生產(chǎn)中主要使用自動工作方式。當(dāng)系統(tǒng)上電后，選擇自動工作方式，按下啟動按鈕，系統(tǒng)會按照自動方式工作，機械手首先沿正方向?qū)ふ以c，并檢測料架1上是否有工件，當(dāng)料架1上有工件后伺服1反轉(zhuǎn)機械手下降到工位2,抓取工件并等待2秒，伺服1正轉(zhuǎn)回升降原點，伺服2再反轉(zhuǎn)到達前進工位后伺服1在反轉(zhuǎn)下降到工位1,放下工件等待24-8所示：U一檢測料架1有工件.A是伺服1定位完成二A否否一是「是5結(jié)束語入、詳細(xì)、系統(tǒng)地研究。通過研究，實現(xiàn)了對生產(chǎn)線上在驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計方面，首先對機械手進行了簡單的運動分析；然后對驅(qū)動系統(tǒng)進行了方案研究和細(xì)致的分析，完成了主要驅(qū)動部件的選型。在控制系統(tǒng)的設(shè)計方面。首先對機器人的控制系統(tǒng)進行了分析，深入研究了控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，繪制了硬件結(jié)構(gòu)圖；然后根據(jù)操作需要，設(shè)計了控制面板，確定了接線方式并研究了運動控制的實現(xiàn)方法；最后對PLC及其功能模塊進行了選型，并對I/O接口進行了配置和對PLC程序、位控模塊程序等進行了編制。本論文是在錢偉紅老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的，他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。在此謹(jǐn)向錢偉紅老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。我還要感謝在一起愉快的度過畢業(yè)論文小組的同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們!最后，再次對關(guān)心、幫助2.王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2009附錄1系統(tǒng)配件清單名稱型號數(shù)量按鈕變壓器1電磁閥SMC公司VZ1102電源1定位模塊2斷路器施耐德NSX100NMic2.240A4P4D3行程開關(guān)施耐德XCRA156急停按鈕1繼電器歐姆龍G5V-19接近開關(guān)OMRON公司E2E-X5ME22西門子6ES7216--2AD23--0XBO1氣缸丁11伺服電機2伺服驅(qū)動器2選擇開關(guān)2指示燈7附錄2程序清單=//試燈===1Q0.3//伺服電源接通后伺服報警清零輸出點Q1.7產(chǎn)生一個300ms的清零脈沖信號ASAAR//伺服1位控模塊0啟動//伺服2位控模塊0啟動AAA//半自動程序剛開始調(diào)用時，步進脈沖數(shù)清零As初始化子程序：AAS1//伺服1復(fù)位CALLSBR5,L63.7,//伺服2復(fù)位CALLSBR16,L63.7,//伺服1報警//伺服2報警OOOA=0=//網(wǎng)絡(luò)注釋//伺服1復(fù)位3//伺服2復(fù)位"參數(shù)復(fù)位//伺服1下降CALLSBR3,L63.7,VD500,VD504,1,11.4,M4.7,VB70,VD76,VD80//下降指示燈//伺服1下降完成=//夾緊工件，等待2秒SROQ2.5//伺服1上升CALLSBR5,L63.7,M5.0二CALLSBR14,L63.7,VD508,VD512,1,11.4,M5.1,VB72,VD84,V//前進指示燈=M5.1//前進完成//下降指示燈=Q1.0//放下工件，等待2秒二尺尺尺//伺服1復(fù)位