机械手实验指导书

99D机械手

1.系统介绍

1.1 99D机械手模型简介

该机械手模型采用台式结构，配有带位控功能的PLC主机、滚珠丝杆、滑轨、起动元件、步进电机及其驱动模块、传感器、光电编码器等。可实现机械手五维控制，完成料块的码放、移动等。

1.2 系统各部件名称与功能

该系统由机械手本体、PLC控制单元、电源单元、接口单元，其部件的实物结构如下图所示：机械手本体：分为二轴平移机构、旋转底盘、旋转手臂机构、气动夹手、支架、限位开关等部件组成。

其活动关节分为s轴、L轴、U轴、T轴、B轴等机构，其结构示意图如下图所示：

机械手本体的活动范围：

1）底盘的旋转角度：大于270。

2）旋转手臂的范围：大于270。

3）水平移动的范围：小于21cm

4）垂直移动的范围：小于15cm

1.3控制原理及基本工作流程

系统在电气设计上，二轴平移机构采用步进电机进行控制，旋转手臂及旋转底盘采用直流电机进行控制，夹手采用气动电磁阀来进行控制。机械手在动作过程的原点判断及限位保护都采用微动开关来进行设计，机械手臂以及旋转底盘的原点判断及限位保护都是采用接近开关进行检测。为了检测底盘旋转的位移，采用旋转码盘来记录其旋转位置。机械手的基本功能是用于进行货物的搬运、码垛工作，一般工作的流程图如下所示：

系统的接线原理框图如下所示：

1.4接线

（1）电源引线的连接

在接口单元板上每一侧都有电源输出端，如下图所示：

当系统需要DC电源供电时，只需要从最近的电源输出端引出电源线，注意上述图示的四个电源输出正端部已经内部短接，四个电源输出负端也已经内部短接。

（2）PLC的输入输出接线

PLC输入端的“M”接电源输出正端，PLC输出端的“M”接电源输出端的负端，“L+”接电源输出的正端。

具体接线端子如表所示。

99D 接线说明(西门子)

PLC地址面板地址说明

I0.0 SQ3 底盘电机CP

I0.1 SQ4 竖轴上限位

I0.2 SQ7 横轴左限位

I0.3 SQ5 竖轴下限位

I0.4 SW0

I0.6 SW1

I0.7 SQ6 横轴右限位

I1.0 SQ8 抓手传感器-

I1.1 SQ9 抓手传感器+

I1.2 SQ1 底盘传感器-（左）

I1.3 SQ2 底盘传感器+（右）

Q0.0 U轴CP

Q0.1 L轴CP

Q0.2 U轴DIR

Q0.3 L轴DIR

Q1.0 T轴F

Q1.1 T轴R

Q1.2 S轴F

Q1.3 S轴R

Q1.4 B轴YV+

补充说明：S轴为底盘、L轴为竖轴、U轴为横轴、T轴为夹手、B轴为电磁阀。PLC输出端子，L+ ----24V M-------GND

PLC输入端子，M------24V

接线时，面板上面，红色端子均接到24V上面，黑色端子均接到GND

拨动SW0一次，机械手完成一个动作过程，拨动SW1一次，机械手完成另一个动作过程。

※通电时，请仔细检查接线是否正确。

4.1系统的实训实验课题

实验一、在三个不同的地方分别用三个开关控制一盏信号灯，任何一地的开关动作都可以使灯的状态发生改变，即不管开关的当前状态是打开还是关闭，只要有开关动作则灯的状态就发生改变。

例题分析：根据该控制，系统用三个开关实际上达到了12种状态的输入，这12种状态。根据系统要求，系统IO分配表如下：

系统接线图

程序梯形图如下所示：

思考题：

现在一些宾馆和家庭客厅中的装饰灯，是利用一个开关来实现不同的控制组合，例如：房间内有1,2,3号三个灯，按动一下开关，三个灯全亮；再按一下，1，3号灯亮，2号灭；再按一下，2号灯亮，1,3号灭；再按一下全部灭。写出IO分配表，设计梯形图程序。

实验二、使用旋转码盘进行定位控制，控制底盘旋转30。后停止运行。

在CPU226PLC中，共有6个高数计数器，每个高数计数器有11种模式，我们可以选择计数器HSCO，选择模式为1，通过编程软件的向导指令，可以完成题目要求。

1）打开编程软件，从【工具】栏进入到“位置控制向导”，如下图所示：

（2）进入指令向导界面。在指令向导中，支持三种指令功能：PID、NETR/NETW、HSC。使用高数计数功能应选择HSC，然后点击下一步，见下图所示：

（3）配置高数计数器。从HC0~HC5中选择一个高数计数器。选择不同的高数计数器所使用的外部输入信号不同。选择HC0，输入点为I0.0、I0.1，I0.2.

每个高数计数器最多有11种工作模式，选择模式1，控制方式为带有内部方向控制的单相/减计数器，没有启动输入，带有复位输入信号。输入点I0.0为脉冲时钟输入端口，I0.2为复位输入操作。设置如下图所示，完成后点击下一步。

（4）初始化HC0。在初始化选项中，需要给子程序命名。系统默认名称为HSC_INIT；设定高数计数器的预置值（PV）为1000，计数器的当前值为0，计数器的初始计数方向为增，复位输入信号为高电平有效，具体设置为：

（5）设置HC0的中断事件，当高数计数器的预置值与计数器当前值相等时，产生中断事件，

6）当计数器的经过值与预置值相等时，高数计数器的任何一个动态参数都可以被更新，在这里，更新预置值为0.操作见下图所示：

7）完成指令向导。向导完成后，会自动生成一个子程序HSC_INIT和一个中断程序“COUNT_EQ”，在编程序时直接调用就可以了。

8）回到编程界面，在“调用子程序”中就会增加“HSC_INIT”.见下图所示。

9）编写子程序