【《基于PLC的机械手控制系统设计与测试研究》11000字（论文）】

11绪论本章主要是针对PLC机械手控制系统的研究背景、主要的研究内容及论文的组织结构进行详细的分析与介绍，表述了整个论文的研究背景及出发点。为后面的控制系统的需求分析、系统的设计及实现打下基础。PLC是指在实施工业生产行为中，对设备开关进行打开/闭合控制，在此种条件下，开关可按照计算机设定的逻辑程序设计顺序执行对应动作，并根据逻辑关系执行相关的保护行为，以及对逻辑控制过程中产生的大量非线性规律数据进行采集。从PLC的传统意义层面上分析，上述提出的所有可执行功能通常是使用电气与计算机辅助实现的，但随着高新技术的不断引进，由美国研究团队对GM技术提出的电气控制技术进行了改进，在此研究项目提出的一年后，电气数字公司提出了与集成电路与电子电路相关的行为控制器，并在有关会议中首次提出了可程序设计逻辑控制器原理，这便是第一代PLC技术的提出。随着市场对PLC技术研究的深入，PLC被不断赋予了数字统计能力、行为处理能力、人机交互能力等。目前，PLC技术已在一定程度上超越了人工智能技术，在市场多个产业内均得到了广泛的应用。现阶段，PLC已经具备成熟的控制技术，以其优异的传输性能和可程序设计性能够通过可程序设计控制器，可靠、稳定地控制系统功能，进而提高系统的工作效率[1]。1.1研究背景如今的科学技术发展迅速，自动的控制技术越来越受到相关领域的关注，也逐渐被社会群体接受和应用，许多自动化的设备被使用到各个行业领域，其中，机械手就是在此基础下诞生的，这项技术也反映了当代科学技术与现代发展的紧密联系。从某种程度上来说，机械手的出现，为工业制造省去了很多麻烦，工人劳动强度也被降低，并且工业中有许多危险的程序，有了机械手之后就可以大大降低工业生产的危险性，即便是遇到化学有害物质或者是辐射物质的放射性，也可以使用机械手来保证生产时一定的安全。除此之外，机械手还能用来焊接高温固体，对一些高危险的电镀物件进行焊接，可应用的范围十分广泛。比如在生产电缆时可以使用机械手搬运原材料，在组装机械零件时可以使用机械手配合组装，在生产玻璃瓶装饮料时可以使用机械手来盖上瓶盖。机械手的广泛使用为许多工业生产都带来了极大方便，不仅让工人的劳累程度有所降低，还增高了产品生产速度，大大提高了工作中的安全度，是符合现代发展的工业生产模式。目前在我国，机械手的应用相对来说是较为先进的，虽然处于发展中国家，但是这项技术已经广泛得到了应用，并且也取得了不错的成果。根据ProgrammablelogicController这项核心技术，对液压机械手自动化进行控制，并且与PLC最基本的功能特别合适，也就是逻辑控制。比如，可以使用机械手运输材料、搬运货物、处理线路等一些劳动强度大或是危险的工作。基于S7-200型PLC的三自由度机械手控制系统的实践应用，则是以脉冲输出指令输出脉冲，并设定脉冲个数，在完成脉冲输出后，可以通过步进电机，对脉冲输入进行控制，在解决这一问题的过程中，可以利用外部继电器解决这一问题，在实现脉冲输入、输出控制的前提下，实现基于S7-200型PLC的三自由度机械手控制效果提升。基于S7-200型PLC的三自由度机械手控制系统在实际应用的过程中，则需要建立多功能的组态环境，在机械手系统运行状态下，可以通过腕回转控制装置，实现对三自由度机械手进行控制，这对进一步实现三自由度机械手的实际应用效果提升有积极作用。在实现三自由度机械手控制系统设计中，则需要从步进电机以及转动控制等角度进行综合分析，在完成控制指令后，可以通过自动控制系统，实现三自由度机械手的控制水平提升[2]。自动化机械手二十多年来的不断改进，终于证明了自动化在未来领域内的发展前景。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状机械手是经过计算机控制的，使它能够再现人手功能，它作为一种自动控制设备。机械手的研究开始时间可以追溯到20世纪40年代末，由美国橡树岭国家实验室着手研究，展开对搬运材料物品的探究，通过远程遥控，实现对机械手的控制。慢慢的，机械手也就发展起来，被收纳到自动化技术这一领域，这项新的技术，涉及到多门技术的综合，成功地发展成了一门新兴学科。美国花费了好几年时间对其进行深入研究，攻克了许多重大难关，最终在1958年与控制公司合作推出了世界上首台机械手。后来经过自动化领域的不断深造，美国机械公司又制造出了一台由大数据操控的机械手，把它的名字命名为Unimate(即万能自动)。从这往后，许多机械手的出世都是以它为基础设计的。1962年时，美国再次研制出新型的机械手，命名为Versatran机械手，这个新型机械手相比于之前的来说，很多方面都得到了升级，它不仅仅能够自动化精准管理控制，机械手本身也极其灵活，能全方位地进行搬运，这就给机械手的发展带来了极大地提高为了使机械手更协调，动作更顺畅，因此使用PLC编程来加以控制机械手装置的运动。机械手按照程序指令进行动作运行，机械手控制系统的主要目标是按指示操作。它还包括性能好的计算机、系统设备和控制软件。它可以划分为四个部分：机械手设备及其传感设备，工作环境，工作任务和控制器。机械手是由各种机制组成的特定设备。它一般在感知器内部装有各种多样传感器；工作环境是指机械手工作的周围环境以及机械手传感器设备的工作状态；任务是由机械手进行操作的内容，通常以程序指令方式或文本，图形或声音输入；控制器包括与操纵器等效的软件和硬件，是设备的大脑中枢，通过计算机或设定执行程序的特定控制器来执行给定任务[3]。1.2.2国内研究现状在石油工程中二层台自动排管系统是钻井平台自动化系统的重要组成部分之一。在钻井作业过程中，二层台自动排管系统承担着对钻挺、钻杆、钻杆立根、套管的平移、夹持、旋转、起升、下放等操作，通过运动控制卡和人机接口软件，可完成对钻杆、钻挺等管状物的自动转移、排放等作业，可监控、记录二层台的存放数量等工作，并显示记录工作流程，可实现对钻具的自动化排放和科学化管理。PLC（ProgrammableLogicalController），即可编程逻辑控制器，是一种以微处理器为基础的通用工业控制装置，应用面广、功能强大，已经成为当代工业自动化的主要支柱之一[4]。在我国，由于我国的工业起步较晚，起先应用机械手主要是出现在东北和华东地区，这些地方工业相对于其他的省份起步较早，约占全国一半以上。在这些地区，由于制造行业发达，所以更多的需要机械手，如用来搬运沉重的原材料、焊接等危险性较高的工作；在医疗和军用方面，机械手也占据着一定的地位。对机械手的控制主要是以单片机技术和PLC技术为核心，且PLC应用发展趋势更为出众[5]。我国的第一台机械手是1972年在沪被研发出来，有了第一台机械手的出现，后来更多也相继研制机械手，短短几年之内，机械手在我国各个省份迅速发展。在政府第七个五年计划中，我国把机械手的研制放在了重要位置，并为此投入了大量钱力、精力和时间。机械手的社会地位被提高，同时也被广泛应用，尤其是农业领域，政府和农民都很喜欢机械手被应用于农业，由此相关机械研发团队研制了类似的机器人，如北京机械自动化研究所设计制造的喷涂机器人、大连机床研究所设计制造的氩弧焊机器人等等。不仅如此它的发展还带动了芯片行业的发展，这些芯片在工业制造领域被广泛利用。许多技术都随着社会发展而发展，由于计算机技术的提高，自动化制造的深造，我国研制出来的机器自动化设备都采用了一系列的技术控制。尤其像这些年来，柔性方面的制造发展了起来，相关的技术也在不断实践中得到了提高，这就减轻了许多劳动力，确保一些繁重工作的安全性，同时也反映了机器自动化的方便和强大，在发展中不断推动科技更新，设备升级[6]。1.3课题研究内容研本次论文设计是以气压传动控制的机械手为研究对象。用高气压带动机械手，有两个模式，一个需要手工操作，一个则是自动操作。手工操作要求工作人员手动进行开关按钮等，依照顺序和指示正确地操作按钮开关。单周期是以气压传动机械手先在原点的基础上开始再到原点停止，能够完成一个周期循环。连续操作还是指机械手通过气压力从原点开始→按启动按钮→机械手的动作将自动地、不间歇地周期性循环执行。当在机械手运行途中停止，机械手在该循环内不会受影响，而是继续完成原有的动作，等这一个周期完再停止。要完成整个周期过程，需要PLC技术进行操作，形成各个方面技术相结合联系的自动化设备。2机械手相关理论概述2.1机械手的控制要求机械手的应用十分广泛，因此使用方法也要根据使用场合的不同寻找适用的方式，因此就分为了两种方式，即手动和自动。机械手长期工作之后，很有可能会产生故障，就需要对其进行维修，并且需要对刚安装上的机械手进行调试，这时候，就需要就行手动操作，手动操作可以单独对不同部位进行操控调试，更利于分开操作控制机械手的不同功能，更高效地发现故障和问题。而自动控制是需要相关的技术员编程，将编写的指令传到PLC，然后通过一个开始和结束点，由PLC自动控制，按照程序进行工作运行，从而实现自动化控制，其中自动控制分为半自动和全自动控制，半自动控制是在一个周期结束之后，需要人为地启动开关，这样才能进行下一次的运作，而全自动无须手动，就能够按程序编制规定完成任务，只有在出现迫不得已情况下，及时按停机按钮就行。图2-1是机械手的工作流程图。图2-1机械手工作流程图2.2机械手的基本结构本设计中通过气缸作为驱动力，借助相应的、由PLC控制的电磁阀，从而完成一系列的操作任务。在寻找驱动元件时，要使用方便灵巧的元件，要保证元件能够适用于各类工业生产。故择优使用圆柱坐标式机械手，如图2-2所示。图2-2气动机械手结构图图2-3为气动机械手的组成简图，中部是一个立式的柱体回旋杠,两边是锯齿形的活塞杆,目的是作为活塞的载体,当齿条向两端摇摆、来回循环运动时,就能带动回旋杠上的齿轮运动,从而实现立柱及长臂的来回转动;下图的垂直气缸也被设计为升降式的立柱缸。其运动原理是当活塞退回的同时,夹紧缸夹紧工件,使得气缸平移,从而完成伸缩的动作。图2-3气动机械手结构图组成机械手的部位主要分为两大部分，一个是主机部分，其中包括手臂、底座、肢体等等；另一个则是执行部分，用来对机械手的上下、升降、旋转、伸缩等等运动进行周期执行。除此之外，要让机械手实现运动功能，还需要一些其他的器件，如控制的电磁阀线圈、外围按钮、电源线、传感器等。根据不同的要求需要的器件是不一样的[8]。2.3光电效应与光电传感器及光电开关原理2.3.1光电效应与光电传感器气动机械手在工作运行时，少不了传感器这项技术，传感器技术是世界上新兴的一项技术，它的发展前景十分可望，现如今已被应用到各个领域，它是当代信息产业的三大支柱之一。传感器的主要功能就是通过感应特定敏感的信号并将信号传递表达出来。一个传感器由很多元件组成，最基本的元件有四五种，如下图2-4所示。图2-4传感器组成原理图传感器按照不同的需求，分为很多种，常用到的有光电传感器、温度传感器、压力传感器等等，本文主要探讨光电式传感器。光电式传感器的敏感物质是光和电，利用光电效应这一工作原理，接受紫外线和红外线传播的光能量，通过对光源的灵敏的反应，将大量的光能通过一系列转换最终输出的是电信号。它是借助对光能敏感的变化，从而得到光信号，再通过其它元件将光信号转为电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成，通过光电器件将对光源的感应将测量的数据转化为电信号，精确度高，并且无需接触，自动化地就能进行转换，反应灵敏，测量结果也十分可靠，在研究领域发展前景可观，在自动控制领域应用十分广泛[10]。2.3.2光电开关原理光电的开关主要是依靠感光元件的灵敏度，感光元件对光源敏感，对光的变化反映也更加直观，通过接收变化的入射光并对其变化进行放大，从而获得对开关信号控制输出的器件。例如，在发光二极管发出光后，光电接收器件对其进行感应，将光信号转换为电信号，最终以开的信号的形式表现出来；当发光二极管不再发光，光电接收器感应端没有信号，无法进行转换，就表现为关信号的形式，这就是开关的一种状态[11]。如图2-5所示为光电开关工作原理图。图2-5光电开关工作原理图

3PLC控制系统设计自动化技术在当今世界占有很高的地位，但随着人类的需求愈来愈高，生产的速度要求越来越高，对自动化地要求也随之提高，尤其是集目前所有驱动方式为一体的自动化控制装置很吸引人。本课题研究的气动机械手控制装置覆盖范围广，使用到的相关技术多种多样，需要许多相关领域的硬性技术，对不同技术的要求很高，并且还要将这些技术结合起来，形成一个综合的、全方位的系统。要求比较高的硬件结构和开放的软件平台及功能适配的应用系统[12]。现在的有很多品牌的PLC产品，如西门子、欧姆龙、三菱等。本次设计选择的是三菱FX2N系PLC为控制体的，由于本次的机械手工作较少，所需要的输入输出点较少，还有就是从性能、性价比、可靠性等多方面考虑，所以选择它为核心控制器。3.1PLC机械手控制系统的软件设计3.1.1顺序功能图顺序功能图（也称SFC图）要求按照规定次序运行，执行任务时严格按照要求来才能完成一个完整的操作，保证系统的正常运作。一步步按顺序来，简单易学，对于初学者来说十分友好，并且给专业工程师设计效率带来了的极大的提高，这是设计师常用的一种设计思路。这个方法中有专门的元件和功能图，为编制程序带来了极大的方便，已成为当前PLC程序设计方法。根据编制的程序要求规定，完成一项任务，需要从位于右侧、后退、上面的原点位置出发，按照规定和顺序执行命令，完成相关的任务流程。执行的路线也是一个循环的路线，从原点出发最终回到原点的一个循环过程。考虑到有时候会出现一些意外状况，自动操作无法进行，只能采取手动的方式进行操作，故设置一个手动操作的步骤顺序，可画出如图3-1所示的程序流程图。图3-1气动机械手手动流程图3.1.2机械手总体SFC图在X11、12、13、14、15、16、17、20、21、22、23时只能有一个处于接通状态，为确保控制方式是特定的方式，故采取转换开关按钮。为了避免工作错误和危险。X10为手动自动切换开关，根据X10的转换改变我们需要的操作，也就是手动和自动。显然，ON对应的是手动操作，OFF则对应自动操作。机械手系统PLC程序的总体结构如图3-2所示。图3-2气动机械手总结构图自动控制和手动工作的流程图如图3-3所示。选择自动还是手动，是根据我们的要求选择开关来实现，流程图中用进入自动控制状态吗？如果使用自动化操作，在系统运行的时候，发现此时机械手没有复原，也就是在其他位置，这时就需要手动时机械手回归原位，那么，当机械手工作了一个循环，后续循环中通过工作方式实现选择单周期还全自动化的操作过程。即流程图中实现全自动吗？图3-3自动控制后形成的系统流程图3.2PLC控制系统梯形图程序在编辑梯形图程序的设计过程中，根据选择开关所选择的不同工作方式，从而让机械手执行不同的操作方式。例如当X10=1时，执行的是手动操作方式；X10=1时，执行的是自动操作方式，这项命令可以事先编制好程序，然后依照指令一步步完成所有步骤，形成如图3-4所示的程序结构图。梯形图有很多的编辑手法，但本课题的研究只需采取一种编制方法，采用比较通用的步进指令的梯形图来控制运动。图3-4气动机械手程序结构图3.2.1手动梯形图程序启动手动程序的话，首先要开启开关按钮，然后对机械手进行操控，尽量是单独只对机械手的运作调试运行，尤其是机械手的位置不对，需要调整方位时，自动管理是满足不了需求的，需要手动帮助机械手回归原始位置；选择手动工作方式，找到对应的按钮，然后控制机械手对应的手动操作。对应的手动操作程序如图3-5所示。图3-5气动机械手手动控制程序3.2.2自动梯形图程序自动程序由三个程序组成。分别是单周期、连续的单步这三个程序，我们需要辨别它们，单单从表面是很难看出区别的，因此我们可以根据他们的特征特点和本身特有的标志来分辨它们。单步与非单步之间的区分在于连续和转换方式的不同，在机械手完成周期循环运行时，系统内部的切换时具有明显辨别度的。根据相关控制，可绘制出图3-6所示的步骤功能顺序图。图3-6气动机械手自动控制(单周/连续)SFC图图3-7气动机械手自动控制(单周/连续)SFC图图3-8气动机械手自动控制(单周/连续)SFC图图3-9气动机械手自动控制(单周/连续)SFC图按照步进指令STL与RET相结合，顺利实现了顺序功能图与梯形图程序之间的转变。图中的X1至X7本别是各个工作动作的限位传感器，如图3-6到3-9所示。图中前面加了松、右、上、缩回位程序，只有机械手在原始位置，才能实现对启动按钮的控制。

4系统实现与测试4.1程序仿真调试4.1.1梯形图手动操作程序录入1、创建新工程双击电脑桌面上的图标进入“开始-程序-MELSOFT应用程序-GX-Developer”进入工作的面板。在编程软件的页面上重建一个工作空白图，弹出相应的框图。2、点击元件库常开常闭触点，弹出如图4-1所示框输入X22，点击“确定”图4-1梯形图程序录入3、输出线圈信息输入：点击线圈图标F7可进入，按图4-2所示输入Y0后点“确定”这样就输入完成了。图4-2输出线圈录入4、输入RST复位指令时，选元件库中“指令”图标，弹出对话框后，输入“RSTY2”。和输入步进“STLS0”等指令时类似。5、按照相关步骤输入程序。图4-3为已经输入的手动控制程序。图4-3手动控制梯形图程序6、程序修改，加入在程序检查过程中发现程序有错误的话，可更好错误触点，弹出相应的对话框然后修改相应的指令。4.1.2文件寄存器使用点进编程软件GX-Developer的主页，点击“创建新工程”，录入手动控制梯形图程序，之后界面左侧就会有工程数据的目录区，单击目录区中“参数”，之后下接“PLC参数”。单击“PLC参数”弹出“FX参数设置”对话框，从中进行“内存容量的设置”，如图4-4所示。图4-4参数设置对话框图中由于打开时PLC类型选取了FX2系列，内部可储存8000字。有两种数据保存形式，一种是永久保存程序（一般用机器码形式），另一种是只保存注释和文件（一般用ASCⅡ形式）。但由于注释和文件只能用“块”为单位，每块占用500字。程序中没有使用注释，因此用了两个块，占1000字的内存区，其设置程序如下：LDM100OUTM8024BMOVPD7000D7000K1000除这1000字外，剩下7000字用于保存程序。4.1.4程序仿真调试需要先了解熟悉使用场景：在主界面上“工具”菜单下拉倒数第三行“显示色改变”项，弹出对话框如图4-5所示。在完成程序录入、程序检查、参数检查后，顺利进行的话便可进入下一测试状态环节。选取主界面中“工具”菜单中的“梯形图逻辑测试启动”，出现图4-6（a）（b）所示工作界面，完成后图（b）消失，出现图（c）其工作界面。可知程序共41步，扫描周期为100ms，在RAM中进行。图4-5显示颜色的调整对话框图（a）测试工具图，RUN中黄色表示“仿真”，灰色表停止。STEPRUN表按步仿真。按钮“I/O系统设定”单击后可编辑此次仿真所需要的“I/O系统设定”文件。（a）工具（b）进展（c）结果图4-6程序进入仿真4.1.5I/O系统设定在图4-6（a）中选“start”下拉“I/O系统设定”弹出如图4-7所示的对话框，按要求在框内进行输入和输出。根据气动机械手的PLC控制程序，将表格填写完整，并设置好备份方便使用。图4-7手动程序输入条件表4.1.6仿真操作开启前面提到的修改后的手动操作梯形图程序，选择图4-7中“File”下拉菜单“ExecuteI/Osystemsettings”进入界面，就能够对表格中各项条件的对应变化进行观察，如图4-8所示，检验手动操作环节满足的原理。（a）设置表格（b）仿真程序图4-8手动程序调试4.2自动操作程序仿真调试1、程序录入三菱公司提供了一些方法，在之前的编程设计中，三菱公司研制出了一款软件，在里面就能找到一些资料，了解到SFC的编程方法，只需要输入查询的图编程序即可，例如输入SFC的代码，就能出现相关的编程方法，还有一些书籍没有提起到的方法。依照上述软件，就能直接进行程序编码方法的搜寻。如输入STLS0方法为选元件库中“”图标，弹出对话框后，在光标处输入“STLS0”后点击“确定”即可。根据上面的程序顺序完成录入，对于自动控制程序如图4-9所示。图4-9梯形图程序录入2、程序仿真操作对程序进行仿真操作，需要一系列的顺序步骤，先找到启动测试的界面对逻辑进行仿真调试，根据指令的引导，不断点击弹出的窗口，最后会看到一个仿真结果的页面，这时候，整个程序仿真操作就完成了。所有的程序共97步，每次扫描时间为100ms，在RAM中进行。3、I/O系统设定在图4-10所示的测试工具中选“start”下拉“I/O系统设定”弹出如图4-11所示的对话框，在对话框里按要求输入条件和输出的符号。按照自动控制中的程序顺序进行，气动机械手的自动控制程序环节，完成表格并做好备份。图4-10程序进入仿真图4-11手动程序输入条件表4、仿真操作和上面手动操作的过程大致相同，先在图4-11中“File”下拉菜单打开上述4中设计填写的表格，并执行在“File”下拉菜单“ExecuteI/Osystemsettings”进入界面之后，依据相关指示持续下去，观察时候会出现灰色和黄色颜色交相变换，如果出现这种情况，则说明调试程序运行的结果正常。（1）当合上动合触点X20时，Y5得电表示摆回至原位；当X16合上时，Y2得电表示垂直气缸回复至上升位置。（2）回到原始位置后，选择工作方式并观察指示灯亮的情况，据此判断手动控制和自动控制。（3）从不同方面依次对气动机械手进行分布调试。（4）到了S31状态时，需要注意观察伸缩气缸，通过伸缩情况反映操作方式，选取的工作方式是手动还是自动，是单周期还是全自动，然后再分别回到原始的状态下，成功完成一次控制过程。（5）在调试时，对程序故障、无法正常运行等情况，要按次序检查，寻找问题，并在原程序中修改，达到控制要求为止。4.3控制系统测试4.3.1系统测试硬件与程序在系统测试时需要连接PLC把程序下载到，同时则需要一些硬件支持，就有电脑、PLC、通信电缆和电源。1、编程电缆当一切需要的设备都几乎齐全后，就需要寻求合适的通信电缆（又名为编程电缆），常用的通信电缆系列种类不多，还需要保证能够相互兼容，以免发生细节上的错误。常用的SC-09电缆有串行和USB两种接口如图4-12所示。图4-12电缆接口2、联机当PLC不带电时，就可以将SC-09编程电缆的MD8M插头插到PLC的COM1口上，并找到编程电缆的USB端，将其连接到对应的电脑接口处，如图4-13所示。图4-13电缆与电脑接然后给PLC上电后，并开启电脑。右键点击“我的电脑”图标，选择“属性”，找到“系统属性”，点击“硬件”，出现标签页之后，点“设备管理”。之后根据相应的指示命令进行点击和操作，最终点击确定之后，此时进入了电脑与PLC联机的测试状态。如图4-14所示图4-14联机端口的设置3、下载程序（1）准备在主菜单的“诊断”中找到“PLC诊断”。开启“监视开始”，反复诊断，直到程序能够顺利运行，不在发生故障错误。（2）下载为保证程序的有序进行，需要对PCL进行诊断和检测，从参数数据和内部运行两方面进行诊断，诊断结果出来后，根据与正常参数进行对比，检查是否发生程序故障，如果没有，则证明运行顺利，一切正常，如果数据对比有差异，则需要对其进行修正，指导确保所有问题都已解决为止。清除PLC内存数据，在电脑界面寻找清除PLC内容的页面，在弹窗中选择数据对象，点击执行。若提示先清除关键字再执行，则按要求做即可。写入PLC同样的方法，寻找PLC写入的页面，在弹出的对话框中，选择自己要下载的内容，开始执行。同样若有关键字则先按要求提示清除后完成。PLC校验寻找PLC校验的内容页面，在弹出的对话框选择准备检查的项目，开始执行，并将结果汇总结。（3）上传有些内部程序需要改进，但是源程序却已经被删除，这就要求重新上传程序，然后再调出来修改。点击主菜单“在线”，下拉“PLC读取”，再选择需要测试的各项目录，点击执行。4.3.2手动单元测试分析1、手动控制单元结构与对象机械手的动作示意如图4-15所示，可以通过不同的按钮对其进行操控，完成所需的动作和任务。而设备的控制系统则需要读写数据，由于其技术核心采用的是PLC技术，故要实现自动化控制还需对PLC寄存器中的数据进行读写，从而保证单元的正常运作。图4-15气动机械手动作示意图2、调试下载程序至PLC后，关闭开关，按上述方法对PLC进行诊断，保证诊断结果为正常运行。打开程序，打开开关，让程序运行。打开监视全画面，对程序进行全方位的监视。通过对代码和开关按钮的调试，让开关ON逻辑调试运行，检测验证是否符合工作逻辑的正常触点，如果结果合理，则证明符合逻辑规律。此时程序图中相应的触点将变成蓝色。4.3.3自动单元测试分析1、自动控制单元结构与对象按图所示硬件结构，先选择开关控制方式，观察好半自动和自动的不同切换按钮，并在不同情况下选取合适的方法，合理使用开关按钮转换，并将机械手放回原始位置，其中对应的触点要达到原始位置的要求。、2、调试完成PLC外部接线，在电脑上启动与其互相联系的软件，找到正确的开关按钮，选择自动控制按钮，然后机械手进入自动化控制，这时传感器接受的信号一旦发生变化，梯形图中的触点就会变成蓝色，这一来，就表明程序逻辑之间的联系正常合理。4.4控制系统测试实现4.4.1系统开发1、硬件软件要求在4.2.2中，测试系统也要有一定的配置参数，设备选择方面，至少要满足最低配置的要求。2、测试流程图在系统开启之后，要对机械手进行测试，需要选择开关按钮，反映是否程序运行正常。在做测试时，无需传感器，只需要按下相应的按钮，完成功能的测试即可。其测试过程如图4-16所示。图4-16气动机械手程序测试流程图4.4.2程序运行状态按照系统功能图进行程序运行，依照指示STL为出发点，基于GX-Developer软件，占用一定的字符和内存。观察CS1G-CPU42H，根据其相关的使用情况，在合适的条件下转变任务管理器，并查看相应的占用内存容量的情况，如图所4-20、4-21所示。图4-20内存进程显示图4-21CPU使用情况

5结论本课题根据PLC技术，对机械手的气动技术展开了一些设计研究，通过对设计机械手的气动控制系统，提高了机械手的工作效率。将PLC技术加入到了气动机械手的控制系统中，大大改进了自动化控制管理的系统。设计开发的自动化控制系统