发布时间 : 星期一 文章PLC控制轮式机器人操作手毕业论文 - 图文更新完毕开始阅读9ba171341eb91a37f0115c3e
ON，映像寄存器为“0”状态时，称该编程元件为OFF。
扫描周期可编程序控制器在RUN工作状态时，执行一次图2.5.1a所示的扫描操作所需的时间称为扫描周期，其典型值为1~100ms。指令执行所需的时间与用户程序的长短、指令的种类和CPU执行指令的速度有很大的关系。当用户程序较长时，指令执行时间在扫描周期中占相当大的比例。不过严格地来说扫描周期还包括自诊断、通信等。
PLC的工作原理具体如图3
图3 PLC的工作原理
（1）输入采样阶段:
在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次读入所有的数据和状态它
们存入I/O映象区的相应单元内。输入采样结束后，转入用户程序行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入数据和状态发生变化I/O映象区的相应单元的数据和状态也不会改变。所以输入如果是脉冲信号，它的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 （2）用户程序执行阶段:
在用户程序执行阶段，PLC的CPU总是由上而下，从左到右的顺序依次的扫描梯形图。并对控制线路进行逻辑运算，并以此刷新该逻辑线圈或输出线圈在系统RAM存储区中对应位的状态。或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。例如：算术运算、数据处理、数据传达等。 （3）输出刷新阶段:
在输出刷新阶段，CPU按照I/O映象区内对应的数据和状态刷新所有的数据锁存电路，再经输出电路驱动响应的外设。这时才是PLC真正的输出。
(4)输入/输出滞后时间:
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输入/输出滞后时间又称系统响应时间，是指可编程序控制器的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔，它由输入电路滤波时间、输出电路的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间三部分组成。
输入模块的CPU滤波电路用来滤除由输入端引入的干扰噪声，消除因外接输入触点动作是产生的抖动引起的不良影响，滤波电路的时间常数决定了输入滤波时间的长短，其典型值为10ms左右。
输出模块的滞后时间与模块的类型有关，继电器型输出电路的滞后时间一般在10ms左右；双向可控硅型输出电路在负载接通时的滞后时间约为1ms，负载由导通到断开时的最大滞后时间为10ms；晶体管型输出电路的滞后时间约为1ms。由扫描工作方式引起的滞后时间最长可达到两个多扫描周期。可编程序控制器总的响应延迟时间一般只有几十ms，对于一般的系统是无关紧要的。要求输入—输出信号之间的滞后时间尽量短的系统，可以选用扫描速度快的可编程序控制器或采取其他措施。 3.2 机械手机械结构
机械手主要有手部、运动部件和控制系统三大部分组成。机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动装置。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。
机械手的机械夹持器多为双指手抓式，按其手抓的运动方式可分为平移型和回转型。回转型手抓有可分为单支点和双支点回转型，按夹持方式可以分为外夹式和内撑式。按驱动方式可以电动、液压和气动三种。 3.2.1 夹持装置
回转型夹持器结构较简单，但当所夹持的工件直径有变动时，将引起工件轴心的偏移。对平移型夹持器，工件直径的变化不影响其轴心的位置。但其机械机构繁杂，体积大，制造精度要求高。所以当设计机械手夹持器的时候，在满足工件的定位精度要求的条件下，尽可能的采用结构比较简单回转型夹持器。
本文设计的机械手采用的是楔槽杠杆式回转型夹持
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器。如右图所示，装在杆上端的滚子3和楔块之间为滚动接触。当电机带动连杆前进时，通过楔块4的斜面和杠杆1，使两个手爪产生加紧动作和加紧力。当楔块后移时，靠弹簧的拉力使手指松开。这种末端执行器由于楔块和滚子之间为滚动接触，摩擦力小，活动灵活，且机构简单。 3.2.2 驱动方式
（1）液压传动机械手是以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:抓取重量可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。但对密封装置要求严格，且不宜在高温、低温下工作。若机械手采用电液伺服驱动系统，可实现连续轨迹控制，使机械手的通用性扩大，但是电液伺服阀的制造精度高，油液过滤要求严格，成本高。 （2）气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低。但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重一般在30公斤以下，在同样重量条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作，本设计采用此种驱动方式。
（3）机械传动机械手即由机械传动机构(如凸轮、连杆、齿轮和齿条等)驱动的机械手。它是一种附属于工作主机的专用机械手，其动力是由工作机械传递的。它的主要特点是运动准确可靠，用于工作主机的上、下料。动作频率大，但结构较大，动作程序不可变。
（4）电力传动机械手即有特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动的械手，因为不需要中间的转换机构，故机械结构简单。其中直线电机机械手的运动速度快和行程长，维护和使用方便，此类机械手目前还不多，但有发展前途。
3.3传感器的选择
在本设计中采用的是日本欧姆龙公司的产品：欧姆龙EE-SPY402凹槽型、反射型接插件式传感器。采用能抗周围外来光干扰的变调光式，不易受外来光干扰的影响；电源电压采用大量程电压输出型（DC5-24V）；带有便于调整的光轴标识；带有动作确认，容易调整的入光显示灯；反射式传感器的时间图和输出回路图如图13所示。
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图4 反射式传感器的时间图和输出回路图
它有三根连接线(红、蓝、黑)，红色接电源的正极、黑色接电源的负极、蓝色为输出信号，当与挡块接近时输出电平为低电平，否则为高电平。需要注意检测距离不要离传感器太近，否则传感器将不能工作；用接插件方式进行连接，千万不要焊接端子。
该传感器的电气技术数据如下:
型 号 形 状 检测方式 检测距离 应差距离 光源(发光波长) 显示灯 电源电压 消耗电流 控制输出 EE-SPY402 立式 反射型 5mm(反射率90﹪ 15×15mm) 0.2mm(检测距离3mm,横方向) GaAs～红外发光二级管(940nm) 入光时灯亮 (红) DC5～24V±10﹪ 脉动(p-p)5﹪以下 平均值15mA以上50mA以下 NPN电压输出 负载电源电压DC5～24V 负载电流80mA以下 残留电压1.0以下(负载电流80mA时 ) 残留电压0.4以下(负载电流10mA时 ) 应答频率 使用环境照度 环境温度 100HZ 受光面照度 白炽灯 太阳光：各3，000?x以下 动作时：-10～+55°C 保存时-25～+65°C(不结冰) 第 11 页 共 30 页