【基于PLC的搬运机械手系统设计（论文）】

第I第I页共I页基于PLC的搬运机械手系统设计TOC\o"1-3"\h\u177781绪论 页1绪论1.1研究背景搬运系统作为自动化物流系统的重要组成，在工业生产中，以及国内、国际商业贸易中都有着极为广泛的运用。智能搬运系统主要是通过提前设定指令，系统对指定物品进行挑选和分类，然后将物品送达系统指定的装置中，实现工业中对物品按一定的要求进行拣选、分类的功能，是企业完成生产的非常重要的一项保障，特别是物流企业，是其业务的最重要的环节之一。因此智能搬运系统对促进工业生产和贸易发展都具有不可替代的作用。自动化控制系统，因为其稳定的工作效率，超高的稳定性，以及对于特殊环境的适应能力，相对于人工而言，其优点不言自明。之前需要上万人齐心协力的工作，一环出问题可能都会影响企业生产的总体效率，而如今通过自动化工作，不止降低了人力成本，还减少因人为操作失误造成的损失或者灾难。1.2研究意义在搬运系统领域还有许多可进一步研究发展和优化的方向，本论文是基于PLC控制原理而设计的一种智能搬运系统，它能够在无人参与的情况下，长时间、大规模的完成自动搬运。而且由于其相对于人工搬运，产生的误差极低，可以极大的提高企业的劳动生产率。帮助企业在激烈的市场竞争中获取优势。1.3自动化生产技术的发展概况一个时期的国家在当今时代中,装备制造能力的最高层次水平的体现就是其工业自动化的生产与制造水平,同时它也是一个时期的国家对制造业发达水平的一个重要表现,也是这个时期国家对其综合经济实力的重要方面。我国的自动化制造线始建于20世纪30年代,诞生于当时的生产工艺技术先进型美国,给美国的制造业带来了空前发展的契机,生产工艺技术要求和效率也得到了极大地提高。在首代自动生产线中，大多数使用的还是原来的机械构件参与生产，因为机构相当复杂、制造工艺比较低、并没有极大的改变生产效率，所以它并不适用在多品种、小规模的生产当中。随后，根据工业要求出现了第二代自动控制的生产线，第二代使用继电器作为控制单元，而不是原来传统化的机械组件，实现自动控制，不过由于电气中复杂的线路、安全性能和不高。如今在生产中使用的是采用机械、电气、液压、气动相结合的第三代自动生产线，进一步简化结构的同时，提高了稳定性和安全性能。使用靠近开关替代了来原来的行程开关。应用mcgs,组态王等组态软件,使用监视和控制功能后就可以对企业生产当中的主要设备实时监视和控制功能,可以看到企业主控制画面中所有生产线上各个设备在生产过程中主要设施的实时运行和工作。通过安装一个检测仪器或者是将检测到的装置放在生产线上某些非常关键的工位上,可以对其进行各种参数的实时比较,把所测量到的仪器或者是在正常情况下所需要检测到的各种参数和值进行了比较,当系统发现这些数据不正常时立即发射出报警信号，生产线便在系统的控制下随即停止工作，可以确保生产过程的安全，并且预防生产安全事故，通过此方法更进一步提升了生产线的安全性。国外公司在汽车,电子和计算机电气行业,物流和仓库中使用了许多先进的自动化设备和生产线,以确保其产品质量和运营管理的效率。由于先进科学技术的快速发展和企业现代化生产经营规模的进一步扩大、深化,不断地更新和开发一条自动化的生产线已经变得极其重要。自动化生产技术的实际运用,能够有效地改善生产过程中的效率和质量,降低手工操作的难度。成本控制使得公司的经营活动变得具有竞争力。我国当前的装备制造业,特别是摩托车,家用电器,汽车等装备制造行业,正在激烈地竞争当中。制造业正迫切需要一种自动化制造设备的运用。随着plc控制技术,变频器技术,计算机技术和互联网技术的进步和迅猛发展,企业的自动化也已经拥有了越来越多的设备和生产线,现代工业自动化设备的数量和种类正在迅速扩大。其主要作用就是与整个系统进行集成。系统化主要是一种泛指在微处理器各个单元的控制下进行信号检测,信号的传输和处理,自动控制及执行的生产线、驱动器和其他机制有序地协同工作。各种技术的有机结合，例如微电子，电气和电子，传感器测试，接口，信息转换，应用于生产设备的机械和网络通信。近年来引入了一些新的控制原则。这也就是控制技术发展的另外一个方向,即智能化控制。我国智能化控制的理论取得长足进步。该控制理论不同于经典的控制原则理论,也不同于其他现代的控制原则,而是在其之上发展的一种全新的控制原则。控制器该项目不同于我们传统的数学分析模型的设计,而是采用广义模型的设计将传统数学分析模型和知识体系紧密地结合在一起,而且其自动化控制技术已经给人类和社会发展提供了巨大的优势。通过对人类行为的模仿研究,解决复杂的人类管理问题。它基于计算机信息科学与技术,控制原则理论和其他人工智能过程中的控制技术基础,把传统的控制原则与智能化的控制管理相融合。因此,该控制技术的广泛应用特别包括模控制理论、神经网络等都是可以通过其他基于控制的方式来进行实现,这样对于各种不确定性、未知非线性系统的自适应控制也就直接进行了实现。现在,应用了智能控制技术与其他控制设备进行了融合,组成了具有自适应控制功能的非线性系统,它们在控制理论和实践中处于重要地位。1.4国内外研究现状与水平自动搬运系统是在美洲、欧洲等地的发达国家于二战后首次提出的，目前已经成为其物流中心中广泛采用的一种搬运方法，现如今已经成为了发达国家的物流中心不可缺少的一部分。特别是在一些特殊物品的搬运，如高温环境下，放射性物质等人力无法参与的情况下，自动搬运成为了唯一选择。而且发达国家因为高昂的人力成本，采用大规模的人力工作会使其生产成本极大提高，因此促进了自动搬运系统在发达国家的发展，目前国外大型的物流公司及企业在生产中均已采用自动搬运系统进行货物或者物料搬运的作业。改革开放初期，我国开始技术引进，我国的自动搬运由此开始，首先应用于邮政物流业，后来因为技术的逐步成熟，渐渐应用于更多行业。搬运系统往往建立在需要进行大规模、长时间进行搬运工作的企业或工业生产中，国内得益于近年来电商业的发展，促进了物流行业的发展，像邮政、顺丰、京东等国内大型物流企业的中转站已经基本实现自动化搬运，现有的自动化搬运系统往往建设在大型仓库或者大型中转站，通过大规模的搬运作业，降低物流的成本。工业生产中需要大规模搬运作业的企业，也以采用自动搬运系统，相信在未来，随着技术的发展，建设自动搬运系统的成本降低以后，越来越多的企业会采用自动搬运系统参与工业生产。1.5发展趋势伴随着技术的进步和社会的不断发展，企业间的竞争会不断加剧，对于处于市场竞争中的企业来说，如何提高技术，提升生产效率，在市场竞争中把握优势尤其重要，特别是对于处于转型升级的企业而言，更可能是企业能否生存的转折点，因此相较于人工而言，效率更优的智能化搬运成为其最佳选择。因为市场中有大量这样的企业存在，对于提供搬运系统设计和组建的企业而言亦是一个发展机遇。提升服务质量的同时，降低系统的建造成本，对于此类企业而言是其的发展方向之一。1.6主要研究内容在本论文中，通过对工业生产过程中滑块的搬运作业为目的，基于PLC为主控制器设计的智能搬运系统，介绍了该搬运系统的设计的总体方案和硬件、软件上的设计。本文按照系统的控制要求，介绍了传感器的相关知识，传感器在本设计中的作用亦尤为重要，主要起到识别和采集信号的作用。通过分析和比较，确定了传感器的选型，通过对输入输出的分析，完成了PLC中I/O口的分配，并且根据输入输出信号的要求，完成了PLC的选型，设计完成了PLC程序的梯形图。按照控制要求，实现系统的功能。2搬运机械手结构总体设计设计搬运机械手时需要以满足功能要求为前提，再考虑机械结构的复杂程度和经济要求。具体要求如下：（1）零部件的设计和选用要标准化和通用化，尽量选用国家标准零件或市场现有的组件、模块，可以节省成本，提高设计和装配效率。尤其是螺栓、螺母、轴承。（2）在满足搬运机械手性能和使用要求的条件下拟定最合理的设计方案，组成机械手的零部件越少，结构越简单，质量越轻越好。（3）机器人的结构应由机电一体化设计。包括搬运机械手在内的机械手均是典型的机电一体化产品，在设计机械结构时需考虑控制部分和电气部分的设计，合理地构成一个完整的系统。（4）设计搬运机械手应考虑绿色工程要求，设计过程应充分考虑制造过程对环境和资源的影响，如机械手的材料应是无毒、无污染的。2.1搬运机械手的构成搬运机械手由机械手，驱动装置，控制系统这三个重要构件系统。具体如图2-1所示。图2-1机械手总体结构示意图机械手的机电技术是生产自动化的典型示例，例如，由于其较小的体积，较轻的重量，较好的抗冲击性，可以选择在重型机械中的操作作为液压驱动，此外还可以选择机械臂的上下运动。由电机驱动以转动丝杠。导螺杆改变了机械臂上下运动的旋转运动，并且电动机能够去驱动机械臂的旋转。机械手一般有水平和上下两种运动形式，其运动周期可分为7个过程。先回到原点是开始工作的前提条件。然后开始工作。它具有的特点有操作灵活，功能多样，便于操作，结构简单，精度高，当回到原来高度时，机械手开始水平移动，一直到下一工位货篮上方，准备将产品放入货篮中；随后机械手开始下降，到限位高度时，夹爪松开将产品放入货篮。2.2搬运机械手传动机构设计2.2.1驱动设计驱动系统相当于整个机械的动力装置。驱动机构一共分为四类。其中气压传动属于其中一类，它在控制信号的速度上相对慢一些，装置工作时容易抖，对定位精度影响大；电气传动有必要设置减速装置，这样以便于可以将变为直线的运动的装置，总体来说结构太大，不容易控制速度；液压传动对于油液过滤要求高，并且在密封性方面也具有较高的要求，精度方面也有很高的要求，工作环境不易是高温环境或者低温环境；而对于机械传动而言，运动准确可靠，其附属于工作主机。如图2-2所示。图2-2H桥驱动原理图在控制晶闸管导通信号时，严禁同时导通两个对角晶体管。如果同时接通电源，则直接接通电源的正极和负极。接通电源后，一个大的短路电流流入两个晶体管，短路电流使晶体管的温度迅速上升并燃烧。桥式电路由二极管（D1、D2、D3、D4）组成，当晶闸管关闭时，具有快速放电发动机绕组中电流的功能，从而使晶体管避免电势的影响。该伺服电机采用10V至40V驱动，最大驱动电流为3A，驱动器有七种工作模式（全步、改进半步、4精、8精、16精、32精、64精）。当电机运行时，其在伺服电机的驱动器上形成了脉冲，而此脉冲正是用以控制电机转动的频率及角位移。2.2.2电机选型搬运机械手是一种高精度的执行机构，因此对驱动发动机提出了更高的要求。可使用的发动机主要有步进电机和伺服电机，两者都能满足机械手的精度要求，但结构和应用不同。如表2-1所示。表2-1步进电机与伺服电机控制方式精度级别结构误差累积可靠性成本步进电机开环控制取决于电机精度，精度较低简单没有运行可靠性高便宜伺服电机闭环控制精度很高繁琐长间运行有可靠性受控制系统影响大昂贵由于本系统要求物料搬运精度高，因此使用伺服电机作为该机械手的驱动电机。2.3搬运机械手结构详细设计2.3.1手部设计根据功效要求，本课题手部结构为两爪式，见图2-3。图2-3两爪式2.3.2手臂设计为了把物体从一个水平的高度提升到另一个水平的高度，本设计采用曲柄连杆机构来完成规定的动作。臂部是机械手的主要结构形式之一，它与取料功能能否正常实现有直接的关系。本课题设计的机械臂，可保证手柄始终保持水平状态，因为手柄上的负载也是机械臂的主要作用部位，因此应具有良好的强度和刚度，以保证机械臂在长时间工作时，不会发生杆梁变形或断裂的故障，同时机械臂如果太重，也会影响取料功能的实现。图2-4机械手手臂结构图手臂由气缸进行驱动从而实现上下运动，其结构较为简单，便于安装和拆卸。该气缸选择轴向笔形式气缸。2.3.3底座设计基座是机械手的基座标系所在机构，起支撑、固定、连接作用，其结构设计根据所研究搬运机械手的功能，特点和特殊要求而定。本文底座部分采用的是小车设计，可让机械手整体在空间中移动，使机械手搬运物体更加灵活，旋转底座安装在小车底座板上，并由电机驱动圆盘，从而带动底座旋转，小车由电机驱动。车轮构造通常为三轮或四轮配置，而三轮通常设有以下几种形式：（1）图2-5前轮转向，后两轮分别作为驱动轮；（2）图2-6为前轮驱动，后轮为随动轮，且有转向轮；（3）图2-7前轮为转向轮，后两轮为差速轮。图2-5三轮结构1图2-6三轮结构2图2-7三轮结构3三轮式结构的小车，只有三个接触点，转向时稳定性差，容易发生侧翻。4个轮次通常有以下几种形式：（1）图2-8前两轮独立驱动，后两轮随动；（2）图2-9前两轮为随动，后两轮为独立驱动；（3）图2-10采用左右对角轮的独立传动方式；（4）四轮独立驱动，独立转向，如图2-11所示。图2-8四轮结构1图2-9四轮结构2图2-10四轮结构3图2-11四轮结构4与三轮相比，四轮结构在静、动两种情况下稳定性更好，且运动方式更规则，承载能力更强，因此本文选择四轮结构。如图2-8，图2-9，图2-10所示，四轮的功能各不相同，或驱动，或随动，实际使用时，转向时缺少灵活性。图2-11所示的四个车轮，使用了相同的轮毂电机车轮或轮缘电机车轮，使车轮具有相同的功能，可以同时驱动，其中车轮的连接部分带有转向电机，可以同时转向。如此便可实现小车前进、后退和原地转向，且转向时无转弯半径，可灵活驾驶，底座结构图见图2-12。图2-12底座结构图图2-13底部小车三维图对携带搬运机械手的小车，要求其具有一定的运动和承载能力。因小推车体积及使用范围的限制，选择发动机传动、液压系统传动，将增加机构的复杂度和重量，所以选择电机传动。

3系统硬件设计图3-1为运用PLC及伺服电机实现物料精确搬运控制系统运行示意图。图3-1运用PLC及伺服电机实现物料精确搬运控制系统运行示意图操控机械手的控制系统主要是由PLC、控制电源、滤波器、保护用电者安全的漏电保护、HMI面板、传感器、伺服电机及其驱动器组成。HMI面板的功能是实现人机之间信息的交互，并向PLC传输指令。其具体系统结构如图3-2所示。图3-2运用PLC及伺服电机实现物料精确搬运控制系统组成框图（1）手动操作以PLC为核心，完成了其控制系统的设计，而手动控制方法是工业控制装置的通例，用以异常断电后的恢复或在设备发生故障时的分析。手工操作较直接，按下相应按钮即执行，在到达预定位置即松手，此方法需设计上下，左右，伸缩，旋转，及松/紧控制按钮。在手工操作时，实现其相应功能，只需按下相应的按键开关。（2）半自动化操作以PLC为基础的搬运机械手控制系统要求搬运机械手在按起动按钮时，依次实现摆动缸体向左摆→水平摆→垂直摆→夹持工件→垂直摆→水平摆→右摆→水平摆→垂直摆→放放件→垂直摆→水平摆。这一过程是由单流结构的序列功能图来实现的，将上述过程的每个动作作为一种状态来实现，采用可编程序控制器编程方法中的序列功能图法列出工作次序，将其转换成梯形程序。（3）全自动化操作以PLC为基础的搬运机械手控制系统要求操作过程处于全自动状态，以实现自动化控制，也符合当今自动化行业的需要，设计的开关也需能够实现全自动和半自动的转换，满足生产需要。3.1PLC的选型由于PLC技术的日益发展完善，目前已可实现控制功能如下：1.状态控制功能2.计时/计数控制功能状态控制功能。3.资料处理函数可编程控制器的数据处理功能。4.伺服电机控制功能。5.A/D与D/A转换功能。6.运动控制功能。7.过程控制功能。8.扩展功能。9.远程I/O功能。10.通信联网功能。11.监控功能。硬件结构主要由五部分组成：CPU,RAM,I/O，电源和编程器。程序结构可以分成两个主要部分：（1）监控程序：控制PLC运行的系统自带程序（2）用户程序：用户为控制受控系统的运行而编写的程序。PLC具体结构图如图3-3：图3-3PLC结构图正确地选择PLC是应用程序设计的关键环节。可编程序控制器有很多种，有各种各样的类型，类型不同，其在结构、价格、性能、编程方式、容量、系统都有所差异。现目前市面上运用最广泛的有西门子、三菱等。在PLC中数据的传送和指令的传送都是通过输入/输出端进行传送的PLC的运行过程大致可描述为：首先，外部输入信号经PLC输入端，进入PLC内部的存储器，存储器对这些信号的数据和状态进行收集和锁存；再由CPU按生产的实际要求对这些信号进行处理和运算；最后，将处理结果传送到输出端，使执行机构产生动作，完成对现场设备的控制。下面，对PLC所具备的特点执行概述，即依次如下：（1）功能丰富：通俗来讲就是能够通过多种方式去读取指令，以及存储信息的内部器件。它的指令多达几百条，可进行各种各样的逻辑问题的处理，还可进行各种类型数据的运算。并且具有计数和定时功能。（2）使用方便：用PLC实现对系统的控制是非常方便的。由于PLC可执行的逻辑操作，均是通过程序来控制的。当出现错误时，只需更改程序就可以。所使用的编程相对简单，操作员可以快速控制。同时，安装和维护也很容易，而且PLC可以在不同的环境中工作。其只需要连接到外部设备。（3）高可靠性：PLC在硬件和软件方面采取了许多措施。在硬件设施方面，它们的输入/输出开关与内部CPU是电气隔离的，CPU主板也被电磁干扰屏蔽。在软件设施方面，它的各种方法是扫描和中断，更设置了监视功能和检测故障功能。确保控制系统能可靠运行。（4）性价比高：使用PLC实现动作控制，可以减少辅助设施的投入，提高生产效率，降低生产成本。本论文选取具体的PLC模式，主要基于：（1）结构型式：主要有模块型和整体型。整机的I/O点主要集成在PLC的CPU上，难以扩展，主要用于工艺比较简单的控制系统；模块式的功能模块划分，易于扩展，I/O点种类和数量较多，扩展灵活方便，主要用于大型控制系统。（2）系统的安装方式：按照其安装方式的不同，PLC系统可分为集中型（无需安装远程硬件，反应迅速，成本便宜）、远程I/O型（系统设备分布广泛，可分散安装，系统连接更方便）和分布式型（多分布式联网，可对多设备同时进行独立控制）PLC网络。（3）功能要求：普通PLC具有逻辑运算、计数、定时、存储器等功能，能满足通用控制要求。（4）响应速度：等级不同，其响应速度差异也相对较大，上至几毫秒，下至几百毫秒。通过分析控制的需求，选用相宜的控制器，能够达到预期功能与经济相统一的良好效果。（5）统一型号：设备应尽可能统一控制系统的型号，使得设备能够通用使用、便于后期采购、资源共享、通信简捷。根据这一搬运机械手控制要求，综合考虑以上因素，选择三菱FX2N-64MT-001系列的PLC。它是其三菱FX2N系列中，三菱PLCFX系列中，最为前列的系列之一，有高效快速处理和大量的特殊功能模块，可以延展以满足企业用户的需求，也兼具超强的灵便性和控制能力，最大可扩展至256点。它接管了“顺序扫描，连续循环”的工作模式，单周期的扫描过程，其集中精力扫描处理输入的信号。重点是更新系统所输出信号以及输入的更新。当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，读取新的状态，CPU执行命令的速度，命令本身所需的时间，由于使用集中扫描而产生的命令数。即输入/输出响应延迟。在各种自动化行业愈发得以迅猛发展，涉及领域愈发宽广。图3-4中显示了FX2N-64MT-001的完整系统组成。图3-4FX2N-64MT-001PLC的系统组成该系列PLC共有64个I/O点，集成RAM内存，8KB容量可扩展至16KB，其CPU的处理速度为0.08mS/基本指令和右侧的输入输出扩展模块可以连接其特殊功能模块。它是一种高性能标准型号的接线端子。它具有快速、稳定高效的基本性能，适用于一般逻辑控制等涉及应用极为宽泛。3.2传感器选型本文介绍了一种以PLC作为控制系统的搬运机械手，此系统中的装置主要是光电编码器。在光电编码器中，每一个脉冲信号的产生都对应着一个增量位移角，也就是产生一个电脉冲（等值于角位移增量），其提供对连续轴角位移量的离散化或增量化以及角位移变化的感应方法。一般情况下，光电编码器由唱机盖、光源和栅极元件组成。电路相对容易实现，检测分辨率高，具体产品小，使用较为便利等优点，在控制领域涉及极其广泛。而且在设备运动控制中，驱动输入轴旋转，从而在输出端产生一系列的脉冲，而脉冲的数目与机械的运动行程成正比的作用，从而计算出编码器的输出脉冲数，再计算出机构与原点之间的距离。3.3I/O地址分配按照系统设计要求，设置PLC控制系统的输入输出，定义各输入输出接口的含义，分配各I/O地址。表3-1显示了系统的I/O端口分配表。表3-1I/O端口分配表输入输出手动开关X10上升电磁阀Y0回原点开关X11下降电磁阀Y1单步开关X12右行电磁阀Y2单周期开关X13左行电磁阀Y3连续开关X14吸紧/释放电磁阀Y4回原点启动X15原点指示Y5启动按钮X16停止按钮X17吸紧按钮X20释放按钮X21上升按钮X22下降按钮.X23右行按钮X24左行按钮X25左限位X1产品大球右限X2产品小球右限X3上升限位X4下降限位X5基于以上I/O端口分配表，绘制相应的接线图图，其I/O接线图如图3-5所示。图3-5控制系统的I/O接线图3.4电气接线图设计机械手PLC控制系统的开关电路如图3-6所示。系统切换包括主税控切换、逻辑切换和控制切换。逻辑开关元件由PLC、传感器等组成，主要负责系统与外界的信息交互，以输入和输出传感器采集到的信息。图3-6接线原理图根据控制要求可知，该运用PLC及伺服电机实现物料精确搬运控制系统的实现是由电动机控制机械手的左右、上下移动，其实就是电动机的正反转。其主电路图如图3-7所示。图3-7运用PLC及伺服电机实现物料精确搬运控制主电路图4系统软件设计4.1编程软件概述GXWORKS2针对不同的控制对象为FX2N系列PLC提供了不同的编程语言，它提供的编程语言：LAD（梯形图）,指令表,SFC,ST和FBD（功能框图）等。这几种编程方法各有优点，可以根据情况选择适当的编程语言。FX2N系列的SPS接管GXWORKS2软件编程，并提供编程、参数化和控制功能。除PLC编程外，还具有网络设置、监控、模拟调试、智能功能楼设置在线修改等功能。此外，还可以实现PLC、HMI和运动控制器之间的数据交换。GXWORKS2软件的功能普遍通过SFC功能而展开，管理者可以以分层的方式组织和执行用户执行的操作。其主要功能如下：（1）建立项目（2）硬件组态和参数设定（3）硬件网络组态（4）程序设计（5）编译、调试程序与传统的GX开发软件相比，功能和性能都得到了改进，从而简化了使用。有许多模式，编程的主要形式是使用块。块类似于子程序，相对独立，可以执行相应函数的逻辑运算。它可以将较为繁琐的控制程序及逻辑运算进行化分，极大提高了其可读性和可操作扩展性。4.2主程序流程设计本文以PLC为基础，设计了联合程序、返回点程序、手动程序和自动程序。在主程序中，必须先初始化系统中的参数，然后记录每个关节的角度偏移。然后，通过外部选择模式，调用手动运行程序或自动运行程序，并将自动操作划分为单个循环。如果在运行和连续运行期间中间发生错误，系统会自动停止，直到程序结束，以防出现紧急情况。图4-1显示了运用PLC及伺服电机实现物料精确搬运控制系统主程序流程图。图4-1系统主程序的流程图4.3程序梯形图设计在上述系统设计和程序调整后，编写基于PLC的搬运机械手控制系统梯形图，根据流程图编写，见图4-2。图4-2运用PLC及伺服电机实现物料精确搬运控制系统梯形图4.4控制系统界面设计4.4.1触摸屏主界面图4-3是触摸屏的主界面示意图。主界面上侧部分可以旋转调整操作方式，下侧部分为各操作按钮。图4-3触摸屏主界面如图4-4为参数的设定界面。在此界面可以操作用来控制和调整伺服电机的各项参数。其中电机速度主要用来设定发动机转速，触发延时主要用来设定工件停止后的时间，这次相机的触发信号，触发时间主要用来设定速度时间，这次是相机。如果机械手不执行抓地力，皮带将继续传输，经过此延时后，操作主要用于调整释放后的时间。这次将交付对象。在光电编码器之后继续。图4-4触摸屏参数设置界面4.4.2控制界面设计（1）数据处理界面设计在上位机向PLC控制模块发送单步控制命令时，PLC向上位机反馈对应的状态数据。对与上位机端接收的数据首先将数据格式由字符串转换为整形数据。随后对表示机械手各关节工作状态的信息进行分析，将数据提取并发送到对应变量中。如图4-5所示，在运用PLC及伺服电机实现物料精确搬运控制系统中每一个关节都由对应的两个限位接近开关，当机械手限位开关触发表示机械手这一关节处于边界位置，在上位机对PLC控制模块可以发送的控制命令中只能做出反向运动或停止操作。图4-5参数调整界面如图4-6为上位机控制界面对机械手单步控制模块界面。包括对各关节马达的选择与相应启动、停止、复位操作的实现，同时也实现了对机械手末端吸盘的控制。图4-6机械手单步控制模块界面（2）运动控制界面设计在上位机程序工作过程中，操作人员通过控制界面读取机械手现场工作情况并对机械手做出对应控制指令。根据不同工作模式向PLC控制模块发送对应的控制指令。根据图4-7控制界面可以看出，在对界面输入目标点位置后，通过计算得到多个解。根据机械手运动轨迹最短的原则对这些解进行比较筛选可以得到最优解。将最优解所表示的角度转换为机械手关节部分编码器的编码数并发送到PLC控制模块部分。图4-7运动控制界面结论本文通过对PLC及伺服电机实现物料精确搬运控制系统的设计和研究，对PLC控制原理和关键技术做了深入的了解，最终实现了物料搬运。本文主要完成以下内容：（1）深入的分析和学习PLC控制原理，最后确定用以控制搬运机