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1、（20111届）毕业设计计（论文文）基于MCCGS和和PLCC的机械械手控制制系统设设计学院（部部）： 电电气与信信息工程程学院 专 业： 机电电一体化化技术 学生姓名名： 刘刘祖光 班 级： 机电008211 学 号：008399518821115指导老师师： 郭艳艳杰 职 称： 讲讲师 最终评定定成绩：20111年6月月57 摘 要要当今社会会，科学学技术飞飞速发展展，人类类活动给给世界带带来了巨巨大的改改变。在在科技进进步的同同时，以以各种控控制器控控制的不不同类型型的机械械手以其其突出的的性能越越来越多多的被人人们所应应用。机机械手在在不同的的作业场场合，尤尤其是在在特殊的的环境背背景
2、下，为为人类活活动的顺顺利快速速进行带带来了极极大的方方便和益益处，尤尤为明显显的是在在工业及及军事领领域内。工工业中大大量的生生产活动动，存在在着很多多不便于于人类操操纵的环环节，特特别是在在工作环环境较危危险的情情况下，如如果使用用具有远远程控制制功能的的机械手手，则可可以增加加系统的的安全性性，大大大的节约约损耗，提提高效率率。可见见，在自自动化、工工业化进进程中，在在特殊背背景环境境中使用用机械手手已成为为一种必必然的趋趋势。在本设计计中介绍绍了国内内外机械械手研究究现状及及PLCC的研究究发展趋趋势，描描述了机机械手控控制系统统的工作作原理和和动作实实现过程程。研究究了基于于PLCC
3、的机械手手模型控控制系统统的设计计，还研研究了MMCGSS在机械械手控制制系统中中的应用用。利用组组态软件件MCGGS设计计了机械械手模型型控制系系统监控控界面，提提供了较较为直观观、清晰晰、准确确的机械械手运行行状态，进进而为维维修和故故障诊断断提供了了多方面面的可能能性，充充分提高高了系统统的工作作效率。关键词：机械手手，PLLC，MCGGS ABSTTRACCTIn ttodaayss soocieety, scciennce andd teechnnoloogy rappid devveloopmeent, huumann acctivvitiies creeatee woorldd
4、a hugge cchannge. Inn thhe mmeannwhiile, teechnnoloogiccal proogreess in varriouus cconttrolllerrs ddifffereent typpes of mannipuulattor witth iits outtstaandiing perrforrmannce morre aand morre uusedd byy peeoplle. Thee hoomewworkk inn diiffeerennt ooccaasioons mannipuulattor, esspecciallly in thee
5、 sppeciial envviroonmeent conntexxt ffor thee huumann acctivvityy quuickkly smooothhly cauusedd grreatt coonveenieencee annd bbeneefitt, ppartticuularrly obvviouus iin tthe inddusttriaal aand millitaary fieeld. Inndusstriial larrge Nummberrs oof pprodducttionn acctivvityy, ttherre aare manny nnot it
6、 is eassy ffor hummanss too maanippulaate thee liink, esspecciallly in a bbusiinesss eenviironnmennt iis ddanggeroous sittuattionn, iif uuse hass reemotte cconttroll fuuncttionns mmay be inccreaasedd maanippulaatorr, tthe seccuriity of thee syysteem, bigg saave losss, impprovve eeffiicieencyy. VVisi
7、iblee, iin aautoomattionn, tthe proocesss oof iinduustrriallizaatioon, in speeciaal bbackkgrooundd ennvirronmmentt ussingg maanippulaatorr haas bbecoome an ineevittablle ttrennd. .In tthiss deesiggn tthe preesennt ccondditiion of ressearrch aboout dommesttic andd innterrnattionnal mannipuulattor and
8、d deevellopmmentt trrendd off reeseaarchh coonceerniing PLCCwerre iintrroduucedd. TThe priinciiplee off woork andd thhe pproccesss off acctioonss reealiizattionn off maanippulaatorr coontrrol sysstemm weere desscriibedd. TThe dessignn off maanippulaatorr moodell coontrrol sysstemmbassed on PLCC waas
9、 rreseearccheddandd MCCGSs aappllicaatiooninn thhe mmaniipullatoor mmodeel cconttroll syysteem wwas ressearrcheed. Thee innterrfacce oof ssupeerviisioon ffor thee maanippulaatorr moodell coontrrol sysstemm waas ddesiigneed bby MMCGSS. AAn iintuuitiive, cllearr annd aaccuuratte mmaniipullatoor ooperr
10、atiing staate wass prroviidedd. AAnd theen vvariiouss poossiibillitiies forr maainttainn annd bbreaakdoowns ddiaggnossis werre pprovvideed, thee woorks eeffiicieencyy off syysteem wwas fullly eleevatted.Keywwordds:mannipuulattor，PLCC，MCGGS目 录录第一章绪绪论11.1 课题背背景11.2设设计目的的和意义义11.3 本文主主要工作作2第2章可可编程序序逻辑控控
11、制器（PLC）和机械手概述32.1 可编程程序逻辑辑控制器器（PLLC）32.1.1 PPLC的的结构332.1.2 PPLC的的发展历历程42.1.3 PPLC的的硬件552.1.4 PLCC的主要要特点662.1.5 FFX2NN系列PLLC介绍绍72.2 机械手手92.2.1 机机械手概概述92.2.2机械械手的工工作原理理92.2.3机械械手的发发展趋势势10第三章系系统设计计113.1 系统方方案分析析设计1113.1.1控制制要求1113.1.2 方方案设计计113.2 硬件设设计1333.2.1 输输入/输出端端子地址址分配1133.2.2 PPLC接接线图1133.3 系统程程
12、序设计计143.3.1 常常用编程程方法介介绍1443.3.2流程程图1663.3.3梯形形图1773.3.4 语语句表2203.4 MCCGS组组态软件件213.4.1 MMCGSS 组态态软件结结构功能能特点2223.4.2 工工程的建建立和变变量的定定义2663.4.3 动动画连接接293.4.5 调调试344第四章系系统的调调试及设设计总结结354.1 系统统调试335结论366参考文献献37致谢388附录1 FXX2N基基本指令令39湖南工业大学专科毕业设计（论文）第一章 绪 论论1.1 课题背背景随着计算算机技术术的飞速速发展，PPLC（即即可编程程逻辑编编程器的的简称）已已经进入
13、入日常生生产、生生活的各各个方面面，PLLC的应应用在各各行各业业已成为为必不可可少的内内容。PPLC作作为通用用的工业业计算机机，其功功能日益益强大，已已经成为为工业控控制领域域的主流流控制设设备。PPLC 从诞生生至今，仅仅有300年的历历史，但但是得到到了异常常迅猛的的发展，并并与CAAD/CCAM、机机器人技技术一起起被誉为为当代工工业自动动化的三三大支柱柱。在现代工工业中生生产过程程的机械械化、自自动化已已成为突突出的主主题。随随着工业业化的进进一步发发展，自自动化已已经成为为现代企企业中的的重要支支柱，无无人车间间、无人人生产流流水线等等等，已已经随处处可见。同同时，现现在生产产中
14、，存存在着各各种各样样的生产产环境，如如高温、放放射性、有有毒气体体、有害害气体场场合以及及水下作作业等，这这些恶劣劣的生产产环境不不利于人人工进行行操作。工工业机械械手是近近代自动动控制领领域中出出现的一一项新的的技术，是是现代控控制理论论与工业业生产自自动化实实践相结结合的产产物，并并以现代代机械制制造生产产系统中中的一个个重要组组成部分分。工业业机械手手是提高高生产过过程自动动化、改改善劳动动条件、提提高产品品质量和和生产效效率的有有效率的的有效手手段之一一。尤其其在高温温、高压压、粉尘尘、噪声声以及带带有放射射和污染染的场合合，应用用更为广广泛。在在我国，近近几年来来也有较较快发展展，
15、并取取得一定定效果，受受到机械械工业和和铁路部部门的重重视。本次课题题主要是是应用三三菱公司司FX22N系列列PLCC，对机机械手的的上下、左左右以及及抓取运运动进行行控制。该该装置机机械部分分有滚珠珠丝杠、滑滑轨、机机械抓手手等；电电气方面面由交流流电机、变变频器、操操作台等等部件组组成。我我们利用用可编程程技术，结结合相应应的硬件件装置，控控制机械械手完成成各种动动作。1.2设设计目的的和意义义科学技术术的飞速速发展，产产品功能能要求的的日益增增多，复复杂性增增加，寿寿命期的的缩短，更更新换代代速度加加快。然然而，产产品的设设计，尤尤其是机机械产品品方案的的设计手手段，则则显得力力不从心心
16、，跟不不上时代代发展的的需要。目目前，计计算机辅辅助产品品的设计计绘图、设设计计算算、加工工制造、生生产规划划已得到到了比较较广泛和和深入的的研究，并并初见成成效，而而产品开开发初期期方案的的计算机机辅助设设计却远远远不能能满足设设计的需需要。为为此，作作者在阅阅读了大大量文献献的基础础上，概概括总结结了国内内外设计计学者进进行方案案设计时时采用的的方法，并并讨论了了各种方方法之间间的有机机联系和和机械产产品方案案设计计计算机实实现的的的发展趋趋势。 自主创创新，重重点跨越越，支撑撑发展，引引领未来来。自主主创新，就就是从增增强国家家创新能能力出发发，加强强原始创创新、集集成创新新和引进进消化
17、吸吸收再创创新。重重点跨越越，就是是坚持有有所为、有有所不为为，选择择具有一一定基础础和优势势、关系系国际民民生和国国家安全全的关键键领域，集集中力量量、重点点突破，实实现跨越越式发展展。支撑撑发展就就是从现现实的紧紧迫需求求出发，着着力突破破重大关关键、共共性技术术，支持持经济社社会的持持续协调调发展。引引领未来来，就是是着眼长长远，超超前部署署前沿技技术和基基础研究究，创造造新的市市场需求求，培育育新兴产产业，引引领未来来经济社社会的发发展。这这一方针针是我国国半个世世纪科技技发展实实践经验验的概括括总结，是是面想未未来，实实现中华华民族伟伟大复兴兴的重要要抉择。 科技人人才是提提高自主主
18、创新能能力的关关键所在在。要把把创造良良好环境境和条件件，培养养和凝聚聚各类科科技人才才特别是是优秀拔拔尖人才才，充分分调动广广大科技技人员的的积极性性和创造造性，作作为科技技工作的的首要任任务，努努力开创创人才辈辈出、人人尽其才才、才尽尽其用的的良好局局面，努努力建设设一支与与经济社社会发展展和国防防建设相相适用的的规模宏宏大、结结构合理理的高素素质科技技人才队队伍，为为我国科科学技术术发展提提供充分分的人才才支撑和和智力保保证。 1.3 本文主主要工作作第一章：绪论 介绍该该课题背背景，对对该系统统的设计计目的和和意义做做简单介介绍第二章：系统介介绍可编编程逻辑辑控制器器 MCCGS组组态
19、软件件 和机机械手第三章：系统方方案的分分析 设设计 及及程序的的设计第四章：系统的的调试 及设计计总结第2章可可编程序序逻辑控控制器（PPLC）和和机械手手概述2.1 可编程程序逻辑辑控制器器（PLLC）2.1.1 PPLC的的结构PLC和和一般的的微型计计算机基基本相同同，也是是由硬件件系统和和软件系系统两大大部分组组成的。PLC的硬件系统由微处理器(CPU)、存储器(EPROM，ROM)、输入输出(I/O)部件、电源部件、编程器、I/O扩展单元和其他外围设备组成。各部分通过总线(电源总线、控制总线、地址总线、数据总线)连接而成9。其结构简图如下：外设I/O接口 输出部件存储器 EPROM
20、 微处理器 运算器 控制器电源 输入部件I/O扩展接口 I/O扩展单元 受控元件输入信号外部设备图2-11 PLLC硬件件结构图图PLC的的软件系系统是指指PLCC所使用用的各种种程序的的集合，通通常可分分为系统统程序和和用户程程序两大大部分。系系统程序序是每一一个PLLC成品品必须包包括的部部分，由由PLCC厂家提提供，用用于控制制PLCC本身的的运行，系系统程序序固化在在EPRROM中中。用户户程序是是由用户户根据控控制需要要而编写写的程序序。硬件件系统和和软件系系统组成成了一个个完整的的PLCC系统，他他们是相相辅相成成，缺一一不可的的可编程序序逻辑控控制器（PProggrammmabb
21、le Loggic Conntroolleer），简简称PLLC。它它是一种种以微机机处理器器为基础础，综合合了计算算机技术术、自动动控制技技术和通通信控制制技术等等现代科科技而发发展起来来的一种种新型工工业自动动控制装装置。（本本次课题题主要应应用三菱菱FX22N系列列PLCC进行设设计）2.1.2 PPLC的的发展历历程在可编程程控制器器出现前前，在工工业电气气控制领领域中，继继电器控控制占主主导地位位，应用用广泛。但但是电器器控制系系统存在在体积大大、可靠靠性低、查查找和排排除故障障困难等等缺点，特特别是其其接线复复杂、不不易更改改，对生生产工艺艺变化的的适应性性差。19688年美国国通
22、用汽汽车公司司（G.M）为为了适应应汽车型型号的不不断更新新，生产产工艺不不断变化化的需要要，实现现小批量量、多品品种生产产，希望望能有一一种新型型工业控控制器，它它能做到到尽可能能减少重重新设计计和更换换电器控控制系统统及接线线，以降降低成本本，缩短短周期。于于是就设设想将计计算机功功能强大大、灵活活、通用用性好等等优点与与电器控控制系统统简单易易懂、价价格便宜宜等优点点结合起起来，制制成一种种通用控控制装置置，而且且这种装装置采用用面向控控制过程程、面向向问题的的“自然然语言”进进行编程程，使不不熟悉计计算机的的人也能能很快掌掌握使用用。19699年美国国数字设设备公司司（DEEC）根根据
23、美国国通用汽汽车公司司的这种种要求，研研制成功功了世界界上第一一台可编编程控制制器，并并在通用用汽车公公司的自自动装配配线上试试用，取取得很好好的效果果。从此此这项技技术迅速速发展起起来。早期的可可编程控控制器仅仅有逻辑辑运算、定定时、计计数等顺顺序控制制功能，只只是用来来取代传传统的继继电器控控制,通通常称为为可编程程逻辑控控制器（PProggrammmabble Loggic Conntroolleer ）。随随着微电电子技术术和计算算机技术术的发展展，200世纪770年代代中期微微处理器器技术应应用到PPLC中中，使PPLC不不仅具有有逻辑控控制功能能，还增增加了算算术运算算、数据据传送
24、和和数据处处理等功功能。20世纪纪80年年代以后后，随着着大规模模、超大大规模集集成电路路等微电电子技术术的迅速速发展，116位和和32位位微处理理器应用用于PLLC中，使使PLCC得到迅迅速发展展。PLLC不仅仅控制功功能增强强，同时时可靠性性提高，功功耗、体体积减小小，成本本降低，编编程和故故障检测测更加灵灵活方便便，而且且具有通通信和联联网、数数据处理理和图象象显示等等功能，使使PLCC真正成成为具有有逻辑控控制、过过程控制制、运动动控制、数数据处理理、联网网通信等等功能的的名符其其实的多多功能控控制器。PLC的的发展过过程大致致可以分分为如下下几个阶阶段：1970019880年：PLC
25、C的结构构定型阶阶段。在在这一阶阶段，由由于PLLC刚诞诞生，各各种类型型的顺序序控制器器不断出出现（如如逻辑电电路型、11位机型型、通用用计算机机型、单单板机型型等），但但迅速被被淘汰。最最终以微微处理器器为核心心的现有有PLCC结构形形成，取取得了市市场的认认可，得得以迅速速发展.推广。PPLC的的原理、结结构、软软件、硬硬件趋向向统一与与成熟，PPLC的的应用领领域由最最初的小小范围、有有选择使使用、逐逐步向机机床、生生产线扩扩展。1980019990年：PLCC的普及及阶段。在在这一阶阶段，PPLC的的生产规规模日益益扩大，价价格不断断下降，PPLC被被迅速普普及。各各PLCC生产厂厂
26、家产品品的价格格.品种种开始系系列化，并并且形成成了固定定I/OO点型、基基本单元元加扩展展块型、模模块化结结构型这这三种延延续至今今的基本本结构模模型。PPLC的的应用范范围开始始向顺序序控制的的全部领领域扩展展。比如如三菱公公司本阶阶段的主主要产品品有F.F1.F2小小型PLLC系列列产品,K/AA系列中中、大型型PLCC产品等等。1990020000年，PPLC的的高性能能与小型型化阶段段。在这这一阶段段，随着着微电子子技术的的进步，PPLC的的功能日日益增强强，PLLC的CCPU运运算速度度大幅度度上升、位位数不断断增加，使使得适用用于各种种特殊控控制的功功能模块块不断被被开发，PPL
27、C的的应用范范围由单单一的顺顺序控制制向现场场控制拓拓展。此此外，PPLC的的体积大大幅度缩缩小，出出现了各各类微型型化PLLC。三三菱公司司本阶段段的主要要产品有有FX小小型PLLC系列列产品，AAIS/A2UUS/QQ2A系系列中，大大型PLLC系列列产品等等。20000年至今今：PLLC的高高性能与与网络化化阶段。在在本阶段段，为了了适应信信息技术术的发展展与工厂厂自动化化的需要要，PLLC的各各种功能能不断进进步。一一方面，PPLC在在继续提提高CPPU运算算速度，位位数的同同时，开开发了适适用于过过程控制制，运动动控制的的特殊功功能与模模块，使使PLCC的应用用范围开开始涉及及工业自
28、自动化的的全部领领域。与与此同时时，PLLC的网网络与通通信功能能得到迅迅速发展展，PLLC不仅仅可以连连接传统统的编程程与通入入/输出出设备，还还可以通通过各种种总线构构成网络络，为工工厂自动动化奠定定了基础础。三菱菱公司本本阶段的的主要产产品有FFX小型型PLCC系列产产品（包包括最新新的FXX3u系系列产品品），QQn,QQnPHH系列中中，大型型PLCC系列产产品等。2.1.3 PPLC的的硬件一、PLLC的物物理结构构根据硬件件结构的的不同，可可以将PPLC分分为整体体式、模模块式和和混合式式。1.整体体式PLLC整体式又又叫做单单元式或或机箱式式，它的的体积小小、价格格低，对对箱体
29、式式PLCC，有一一块CPPU板、II/O板板、显示示面板、内内存块、电电源等，当当然按CCPU性性能分成成若干型型号，并并按I/O点数数又有若若干规格格。对模模块式PPLC，有有CPUU模块、II/O模模块、内内存、电电源模块块、底板板或机架架。无任任哪种结结构类型型的PLLC，都都属于总总线式开开放型结结构，其其I/OO能力可可按用户户需要进进行扩展展与组合合。2.模块块式PLLC大、中型型PLCC一般采采用模块块式结构构，它由由机架和和模块组组成，模模块插在在模块插插座上，后后者焊接接在机架架中的总总线连接接板上，有有不同槽槽数的机机架供用用户选用用，如果果一个机机架容纳纳不下选选用的模
30、模块，可可以增设设一个或或数个扩扩展机架架，各机机架之间间用接口口模块和和电缆相相连。用户可以以选用不不同档次次的CPPU模块块、品种种繁多的的I/OO模块和和特殊功功能块，对对硬件配配置的选选择余地地较大，维维修时更更换模块块也很方方便。3.CPPU模块块中的存存储器存储器分分为系统统程序存存储器和和用户程程序存储储器，系系统程序序相当于于个人计计算机中中的操作作系统，它它使PLLC具有有基本的的智能，能能完成PPLC设设计者的的规定的的各种工工作。系系统程序序由PLLC的生生厂家设设计并固固定化在在ROMM（只读读存储器器）中，用用户不能能读取。用用户程序序由用户户设计，它它使PLLC能完
31、完成用户户要球的的特定功功能，用用户程序序存储器器的容量量以字节节（B）为为单位。（1）.随机存存取存储储器（RRAM）用户可以以用编程程装置读读出RAAM中的的内容，也也可以将将用户程程序写入入RAMM，因此此RAMM又叫读读/写存存储器。RRAM的的工作速速度高、价价格便宜宜、改写写方便。（2）.只读存存储器（RROM）ROM的的内容只只能读出出，不能能写入。（3）.可以电电檫出可可编程的的只读存存储器（EEEPRROM）S7-2200用用EEPPROMM来存储储用户程程序和长长期保存存的重要要数据。4.I/O模块块各I/OO点的通通/断状状态用发发光二极极管（LLED）显显示，PPLC与
32、与外部接接线的连连接一般般用接线线端子，某某些模块块使用可可以拆卸卸的插座座型端子子板，不不需断开开端子板板上的连连接线，就就可以迅迅速的更更换模块块。输入模块块：PLLC通过过输入模模块来接接收和采采集输入入信号，通通过输出出模块控控制接触触器、电电磁阀、电电磁铁、调调速装置置等执行行器，PPLC控控制的另另一类外外部负载载是指示示灯、数数字显示示装置和和报警装装置等。输输入电路路中设有有RC滤滤波电路路，以防防止由于于输入触触点抖动动或外部部干扰脉脉冲引起起的错误误输入信信号。输出模块块：输出出模块的的率放大大元件有有大功率率晶体管管和场效效应管（驱驱动直流流负载）、双双向可控控硅（驱驱动
33、交流流负载）和和小型继继电器，继继电器可可以驱动动交流负负载或直直流负载载。输出出电流的的典型值值为0.52A,负载电电源由外外部现场场提供。2.1.4 PLCC的主要要特点一、抗干干扰能力力强，可可靠性高高PLC专专门为工工业环境境而设计计，具有有很高的的可靠性性。它的的主要模模块均采采用大规规模与超超大规模模集成电电路，II/O系系统设计计有完善善的通道道保护与与信息调调理电路路；在机机构上对对耐热、防防潮、防防尘、抗抗震都有有精确考考虑；在在硬件上上采用隔隔离、屏屏蔽、滤滤波、接接地等抗抗干扰措措施；在在软件上上采用数数字滤波波等干扰扰和故障障诊断措措施。所所有这些些使PLLC具有有较高
34、的的抗干扰扰能力，因因此稳定定、可靠靠，抗干干扰能力力强。与与继电器器接触装装置和通通用计算算机相比比，PLLC更能能试用工工业现场场较为恶恶劣的生生产环境境。二、控制制系统机机构简单单，通用用性强PLC及及外围模模块品种种多，可可由各种种组件灵灵活组合合成各种种大小和和不同要要求的控控制系统统。在PPLC够够成的控控制系统统中，只只需要在在PLCC的端子子上接入入相应的的输入/输出信信号线即即可，不不需要诸诸如继电电器之类类的物理理电子器器件和大大量且繁繁杂的硬硬接线线线路。当当控制要要求改变变，需要要变更控控制系统统的功能能时，可可以用编编程器在在线或离离线修改改程序，同同一个PPLC装装
35、置用于于不同的的控制对对象，只只是输入入/输出出组件和和应用软软件的不不同。PPLC的的输入/输出可可以直接接与交流流2200V、直直流244V等强强电相连连，并有有较强的的带负载载能力。三、编程程简单，易易于使用用PLC是是面向用用户的设设备，PPLC的的设计者者充分考考虑到现现场工程程技术人人员的技技能和习习惯，因因此PLLC程序序的编制制采用梯梯形图或或面向工工业控制制的简单单指令形形式。梯梯形图与与继电器器原理图图相类似似，这种种编程语语言形象象直观，容容易掌握握，不需需要专门门的计算算机知识识和语言言，只要要具有一一定的电电工和工工艺知识识就可在在短时间间内学会会。四、功能能完善现代
36、PLLC不仅仅有逻辑辑运算、计计时、计计数、步步进控制制功能，还还能完成成A/DD转换、DD/A转转换、模模拟量处处理、高高速计算算、联网网通信等等功能，可可以通过过上位计计算进行行显示、报报警、记记录，进进行人机机对话，使使控制水水平大为为提高。因因此，PPLC具具有极强强的适用用性，能能够很好好地满足足各类型型控制的的需要，是是目前工工厂中应应用最广广的自动动化设备备。五、体积积小、维维护操作作方便PLC体体积小，质质量轻，便便于安装装。PLLC的输输入/输输出系统统能够直直观地反反映现场场信号的的变化状状态，还还能通过过各种方方式直观观地控制制系统的的运行状状态，如如内部工工作状态态、通
37、信信状态、II/O点点状态、异异常和电电源状态态等，对对此均有有醒目的的指示，非非常有利利于运行行和维护护人员对对系统进进行监控控。2.1.5 FFX2NN系列PPLC介介绍FX2NN 型PPLC的的主要种种类 FFX2NN型PLLC按品品种可以以分为基基本单元元、扩展展单元、扩扩展模块块和特殊殊扩展设设备。基本单元元由内部部电源、内内部输入入输出、内内部CPPU和内内部存储储器组成成，只有有基本单单元可以以单独使使用，当当输入输输出点数数不足时时可以进进行扩展展。扩展单元元由内部部电源、内内部输入入输出组组成、需需要和基基本单元元一起使使用。扩展模块块由内部部输入输输出组成成，自自身不带带电
38、源，由由基本单单元、扩扩展单元元供电，需需要和基基本单元元一起使使用。特特殊扩展展设备可可以分为为3类：特殊功功能板、特特殊模块块和特殊殊单元，是是一些特特殊用途途的装置置。特殊殊功能板板用于通通信、连连接和模模拟量设设定等，特特殊模块块主要有有模拟量量输入输输出、高高速计数数、脉冲冲输出、接接口等模模块，特特殊单元元用于定定位脉冲冲输出。FX2NN 型PPLC的的初步认认识如图所示示为FXX2N型型PLCC基本单单元外形形，其主主要是通通过输入入端子和和输出端端子与外外部控制制电器联联系的。输输入端子子连接外外部的输输入元件件，如按按钮、控控制开关关、行程程开关、接接近开关关、热继继电器接接
39、点、压压力继电电器接点点、数字字开关等等。输出出端子连连接外部部的输出出元件，如如接触器器、继电电器线圈圈、信号号灯、报报警器、电电磁铁、电电磁阀、电电动机等等。图2-22（三菱菱FX22N系列列PLCC实物图图）工作过程程（1）输输入采样样阶段 PLLC在输输入采样样阶段，首首先扫描描所有输输入端子子，并将将各输入入状态存存入相对对应的输输入映像像寄存器器中。此此时，输输入映像像寄存器器被刷新新。接着着，进入入程序执执行阶段段，在此此阶段和和输入刷刷新阶段段，输入入映像寄寄存器与与外界隔隔离，无无论输入入端信号号如何变变化，其其内容保保持不变变，直到到下一个个扫描周周期的输输入采样样阶段，才
40、才重新写写入输入入端的新新内容。（2）程程序处理理阶段 根据PPLC梯梯形图程程序扫描描原则，PPLC按按从左至至右、从从上到下下的步骤骤顺序执执行程序序。当指指令中涉涉及输入入、输出出状态时时，PLLC就从从输入映映像寄存存器中“读入”对应输输入端子子状态，从从元件映映像寄存存器“读入”对应元元件（软软继电器器）的当当前状态态。然后后进行相相应的运运算，运运算结果果再存入入元件映映像寄存存器中。对对元件映映像寄存存器来说说，每个个元件（软软继电器器）的状状态会随随着程序序执行过过程而变变化。（3）输输出刷新新结果阶阶段在所有指指令执行行完毕后后，元件件映像寄寄存器中中所有输输出继电电器的状状
41、态（接接通/断断开）在在输出刷刷新阶段段转存到到输出锁锁存器中中，通过过一定方方式输出出，最后后经过输输出端子子驱动外外部负载载。2.2 机械手手2.2.1 机机械手概概述工业机械械手是近近几十年年发展起起来的一一种高科科技自动动化生产产设备。工工业机械械手是工工业机器器人的一一个重要要分支。他他的特点点是可通通过编程程来完成成各种预预期的作作业任务务，在构构造和性性能上兼兼有人和和机器各各自的优优点，尤尤其体现现了人的的智能和和适应性性。机器器手作业业的准确确性和各各种环境境中完成成作业的的能力，在在我国民民经济领领域有着着广阔的的发展前前景。机器手技技术涉及及到力学学、机械械学、电电气液压
42、压技术、自自动化控控制技术术、传感感技术和和计算机机技术的的科学领领域，是是一门跨跨学科综综合性技技术。2.2.2机械械手的工工作原理理机械手是是一种能能自动化化定位控控制并可可重新汇汇编程序序以变动动的多功功能机器器。它有有多个自自由度，可可用来搬搬运物体体以完成成在各个个不同环环境中的的工作。工工业机械械手是近近似自动动控制领领域中出出现的一一项新技技术，并并已成为为现代制制造生产产系统中中的一个个重要组组成部分分。机械手主主要由手手部、运运动机构构和控制制系统三三大部分分组成。手手部是用用来抓持持工件（或或工具）的的部件，根根据被抓抓持物件件的形状状、尺寸寸、重量量、材料料和作业业要求而
43、而有多种种结构形形式，如如夹持型型、托持持型和吸吸附型等等。运动动机构，使使手部完完成各种种转动（摆摆动）、移移动或复复合运动动来实现现规定的的动作，改改变被抓抓持物件件的位置置和姿势势。运动动机构的的升降、伸伸缩、旋旋转等独独立运动动方式，称称为机械械手的自自由度 。为了了抓取空空间中任任意位置置和方位位的物体体，需有有6个自自由度。自自由度是是机 械械手设计计的关 键参数数。自由由 度越越多，机机械手的的灵活性性越大，通通用性越越广，其其结构也也越复杂杂。一般般专用机机械手有有233个自由由度。控控制系统统是通过过对机械械手每个个自由度度的电机机的控制制，来完完成特定定动作。同同时接收收传
44、感器器反馈的的信息，形形成稳定定的闭环环控制。控控制系统统的核心心通常是是由单片片机或ddsp等等微控制制芯片构构成，通通过对其其编程实实现所要要功能。机械手的的迅速发发展是由由于它的的积极作作用正日日益为人人们所认认识。其其一，它它能部分分代替人人工操作作；其二二，它能能按照生生产工艺艺要求，遵遵循一定定的程序序、时间间和位置置来完成成工件的的传送和和装卸；其三，它它能操作作必要的的机具进进行焊接接和装配配。因此此，它能能大大地地改善工工人的劳劳动条件件，显著著地提高高劳动生生产率，加加快实现现工业生生产机械械化和自自动化的的步伐。因因而，受受到各先先进工业业国家的的重视，并并投入了了大量的
45、的物力和和财力加加以研究究和应用用。尤其其在高温温、高压压、粉粉尘、噪噪音以及及带有放放射性和和污染场场合，应应用得更更为广泛泛。在我我国，近近几年来来也有较较快的发发展，并并取得一一定的成成果，受受到各工工业部门门的重视视。本项目要要求设计计的机械械手模型型可以归归为一类类，即通通用机械械手。在在现代生生产企业业中，自自动化程程度较高高，大量量应用机机械手。通通过本次次设计，可可以增强强对工业业机械手手的认识识，同时时并熟悉悉掌握PPLC技技术、位位置控制制技术、气气动技术术等工业业常用的的技术2.2.3机械械手的发发展趋势势随着现代代工业技技术的发发展，工工业自动动化技术术越来越越高，人人
46、工工作作环境和和工作内内容也要要求理想想化简单单化，对对于一些些往返的的工作有有机械手手远程控控制或自自动完成成显得非非常重要要。这样样可以避避免一些些人不能能接触的的东西对对人体的的伤害，如如：冶金金，化工工，医药药，航天天等。代代表当代代最先进进的技术术在日本本，他的的自动化化。人性性化让人人叹为观观止，这这些技术术依赖于于控制理理论、新新材料科科学，它它是融合合现在尖尖端技术术的现代代机器。我我国也在在陆续在在工业中中有所应应用，对对于自动动控制，柔柔性制造造系统中中应用更更为广泛泛，但我我国的自自动化技技术有待待提高发发展趋势势是工作作强多高高灵活性性强，准准确可靠靠，可以以自动检检测
47、并下下达动作作命令，融融入先进进的人工工智能使使人只做做平时的的简单维维护，这这也是现现代工厂厂的发展展趋势。此外，还还应大力力研究伺伺服型、记记忆再现现型，以以及具有有触觉、视视觉等性性能的机机械手，并并考虑与与计算机机联用，逐逐步成为为机械制制造系统统中的一一个基本本单第三章 系统统设计3.1 系统方方案分析析设计3.1.1控制制要求利用MCCGS组组态软件件设计一一机械手手组态控控制系统统，机械械手可以以上下、左左右移动动；利用用上下、左左右限位位开关控控制机械械手启停停；机械械手从原原点开始始，按以以下动作作进行：原点启动下行（到到下限位位停）抓工件件上行（到到上限位位停）右行（到到右限位位停）下行（到到下限位位停）放工具具上行（到到上限位位停）左行（到到左限位位停）。在在机械手手运行过过程中，任任何时候候都可以以利用急急停按钮钮，停止止机械手手动作。（一