機械手縱軸(Y軸)和橫軸(X軸)選用的是北京四通電機技術有限公司的42BYG250C型兩相混合式步進電機，步距角為0.9°/1.8°，電流1.5A。M1是橫軸電機，帶動機械手機構伸、縮；M2是縱軸電機，帶動機械手機構上升、下降。所選用的步進電機驅動器是SH-20403型，該驅動器采用10～40V直流供電，H橋雙較恒相電流驅動，較大3A的8種輸出電流可選，較大64細分的7種細分模式可選，輸入信號光電隔離，標準單脈沖接口，有脫機保持功能，半密閉式機殼可適應更惡劣的工況環境，提供節能的自動半電流方式。驅動器內部的開關電源設計，**了驅動器可適應較寬的電壓范圍，用戶可根據各自情況在10～40VDC之間選擇。一般來說較高的額定電源電壓有利于提高電機的高速力矩，但卻會加大驅動器的損耗和溫升。本驅動器較大輸出電流值為3A/相(峰值)，通過驅動器面板上六位撥碼開關的第5、6、7三位可組合出8種狀態，對應8種輸出電流，從0.9A到3A以配合不同的電機使用。本驅動器可提供整步、改善半步、4細分、8細分、16細分、32細分和64細分7種運行模式，利用驅動器面板上六位撥碼開關的第1、2、3三位可組合出不同的狀態。

 

 

　　2. 伺服電機及其驅動器

 

　　機械手的旋轉動作采用松下伺服電機A系列小慣量MSMA5AZA1G，其額定輸出50W、100/200V共用，旋轉編碼器規格為增量式(脈沖數2500p/r、分辨率10000p/r、引出線11線）；有油封，無制動器，軸采用鍵槽連接。該電機采用松下公司*特算法，使速度頻率響應提高2倍，達到500Hz ；定位**調整定時間縮短為以往松下伺服電機產品V系列的1/4。具有共振抑制功能、控制功能、全閉環控制功能，可彌補機械的剛性不足，從而實現高速定位，也可通過外接高精度的光柵尺，構成全閉環控制，進一步提高系統精度。具有常規自動增益調整和實時自動增益調整兩種自動增益調整方式，還配有RS-485、 RS-232C 通信口，使上位控制器可同時控制多達16個軸。伺服電機驅動器為A系列MSDA5A3A1A，適用于小慣量電動機。

 

　　3. 直流電機

 

　　可回旋360°的轉盤機構有直流無刷電機帶動，系統選用的是北京和時利公司生產的57BL1010H1無刷直流電機，其調速范圍寬、低速力矩大、運行平穩、低噪音、效率高。無刷直流電機驅動器使用北京和時利公司生產的BL-0408驅動器，其采用24～48V直流供電，有起停及轉向控制、過流、過壓及堵轉保護，且有故障報警輸出、外部模擬量調速、制動快速停機等特點。

 

　　4. 旋轉編碼器

 

　　在可回旋360°的轉盤機構上，安裝有OMRON公司生產的E6A2增量型旋轉編碼器，編碼器將信號傳給PLC，實現轉盤機構的精確定位。

 

 

 

　　5. PLC的選型

 

　　根據系統的設計要求，選用OMRON公司生產的CPM2A小型機。CPM2A在一個小巧的單元內綜合有各種性能，包括同步脈沖控制、中斷輸入、脈沖輸出、模擬量設定和時鐘功能等。CPM2A的CPU單元又是一個獨立單元，能處理廣泛的機械控制應用問題，所以它是在設備內用作內裝控制單元的理想產品。完整的通信功能**了與個人計算機、其它OMRON PC和OMRON可編程終端的通信。這些通信能力使四軸聯動簡易機械手能方便的融合到工業控制系統中。

 

　　三 軟件編程

 

　　1. 軟件流程圖

 

　　流程圖是PLC程序設計的基礎。只有設計出流程圖，才可能順利而便捷地編寫出梯形圖并寫出語句表，較終完成程序的設計。所以寫出流程圖非常關鍵也是程序設計首先要做的任務。依據四軸聯動簡易機械手的控制要求，繪制流程圖如圖2所示。

 

 

　　2. 程序部分

 

　　由于論文篇幅有限，這里只列出了開始兩段程序，供讀者參閱，見圖3。

 

　　四 結束語

 

　　四軸聯動簡易機械手的各個動作和狀態都由PLC控制，不僅能滿足機械手的手動、半自動、自動等操作方式所需的大量按扭、開關、位置檢測點的要求，更可通過接口元器件與計算機組成PLC工業局域網，實現網絡通信與網絡控制。使四軸聯動簡易機械手能方便地嵌入到工業生產流水線中。

6ES74411AA050AE0 CP 441-1通訊模塊， 用于點對點連接，1通道，含配置軟件 CD

6ES74412AA050AE0 CP 441-2通訊模塊， 用于點對點連接，2通道，含配置軟件 CD

6ES74501AP010AE0 FM450-1計數模塊， 2通道，含配置軟件 CD

6ES74513AL000AE0 FM451定位模塊， 3通道，含配置軟件 CD

6ES74521AH000AE0 FM452 電子凸輪控制器模塊， 含配置軟件 CD

6ES74533AH000AE0 FM453， 用于帶伺服和步進電機的定位（3通道），含配置軟件 CD

6ES74550VS000AE0 FM 455 C 控制模塊，  16 通道，CONT.8/16 AI + 16 DI + 16 AO  

6ES74551VS000AE0 FM 455 S 控制模塊， 16 通道，步進和脈沖8/16 AI + 16 DI + 32DO  

6ES74600AA010AB0 IM460-0發送器接口模塊

6ES74601BA010AB0 IMF460-1發送器接口模塊

6ES74603AA010AB0 IMF460-3發送器接口模塊， 遠102米

6ES74632AA000AA0 IM463-2發送器接口模塊， 用于借助IM314連接到S5擴展模塊，遠600米

6ES74610AA010AA0 IM 461-0接收器接口模塊

6ES74611BA010AA0 IM 461-1接收器接口模塊

6ES74613AA010AA0 IM 461-3接收器接口模塊， 遠102米，K總線

6ES74610AA007AA0 終端模塊，用于IM 461模塊

6ES74613AA007AA0 終端模塊，用于IM 461-3模塊

6ES74681AH500AA0 IM電纜，帶K總線，0.75 M

6ES74681BB500AA0 IM電纜，帶K總線，1.5 M

6ES74681BF000AA0 IM電纜，帶K總線，5 M

6ES74681CB000AA0 IM電纜，帶K總線，10 M

6ES74681CC500AA0 IM電纜，帶K總線，25 M

6ES74681CF000AA0 IM電纜，帶K總線，50 M

6ES74681DB000AA0 IM電纜，帶K總線，100 M

6ES74683AH500AA0 IM電纜，帶PS傳送，無K總線，0.75 M

6ES74683BB500AA0 IM電纜，帶PS傳送，無K總線，1.5 M

6ES74921AL000AA0 48針前連接器，螺釘型

6ES74921AL001AB0 48針前連接器，螺釘型，84個/包

6ES74921BL000AA0 48針前連接器，彈簧型

6ES74921CL000AA0 48針前連接器，卡接型

6ES74921CL001AB0 48針前連接器，卡接型，84個/包

6ES74922AX000AA0 10 DIN A4 標簽紙， 顏色：淺色，4個標簽條/張，用于信號模塊

6ES74922BX000AA0 10 DIN A4 標簽紙， 顏色：粉紅色，4個標簽條/張，用于信號模塊

6ES74922CX000AA0 10 DIN A4 標簽紙， 顏色：黃色，4個標簽條/張，用于信號模塊

6ES74922DX000AA0 10 DIN A4 標簽紙， 顏色：紅色，4個標簽條/張，用于信號模塊

6ES79631AA100AA0 帶有RS232接口的IF963-RS232接口模塊，用于從CP441-AA05到CP441的點對

點連接

6ES79632AA100AA0 帶有TTY接口的IF963-TTY接口模塊，用于從CP441-AA05到CP441的點對點

連接

6ES79633AA100AA0 帶有RS422/RS485接口的IF963-X27接口模塊，用于從CP441AA05到CP441的點

對點連接

6ES74900AA000AA0 電源插頭，用于 PS405 4A/10A/20A  

6ES74900AB000AA0 電源插頭，用于 PS407 4A/10A/20A  

6ES74901AA000AA0 槽蓋，用于子機架UR，CR和ER，10片包裝 

6ES74901BA000AA0 接線端子，用于模塊，6片/包

6ES74921XL000AA0 模板前防護蓋套件，用于單槽 S7-400 CPU和FM模塊， 包括1個短型，1個

中型和1個全長型

6ES74922XL000AA0 前防護蓋，用于I/O連接器，5片/包

6ES74922XX000AA0 覆蓋箔，用于信號模塊標簽條，10片/包

A5E00753961 SIMATIC S7-400備份電池盒 （不含電池）

6ES79731HD100AA0 熔斷器備件，用于數字量輸出模塊 6ES7422-5EH00-0AB0

6ES79642AA040AB0 IF964-DP主站接口模塊， 用于S7-400控制器擴展DP端口  

6ES71971LB000XA0 SIMATIC S7，Y-耦合器，用于構建 Y-LINK，用于冗余控制器

6ES76547HY000XA0 SIMATIC S7，總線單元，用