PLC（可編程控制器）、伺服電機(jī)、電缸模組、光柵尺等組成，箭頭方向顯示數(shù)據(jù)傳輸。 電缸模組是由精密滾珠絲杠、 精密導(dǎo)軌等零部件組成，通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)一維的直線平動(dòng)。

PLC采用西門子工業(yè)級(jí)可編程邏輯控制器，它通過自帶的高速脈沖接收口接收光柵尺的脈沖信息并轉(zhuǎn)換成位置信息，本系統(tǒng)X軸、Y軸和Z軸分別使用獨(dú)立的光柵尺構(gòu)建閉環(huán)控制系統(tǒng)，并與相應(yīng)主軸伺服系統(tǒng)定位的當(dāng)前位置進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)。 考慮到控制參量和邏輯順序較復(fù)雜，采用雙PLC控制結(jié)構(gòu)，其中PLC1負(fù)責(zé)X軸、Y軸和Z軸的運(yùn)動(dòng)控制及主邏輯控制，PLC2負(fù)責(zé)光柵尺數(shù)據(jù)采集和電抓動(dòng)作。

四、系統(tǒng)程序

如前所述，  系統(tǒng)程序主要由用戶程序模塊、OPC服務(wù)器和PLC程序模塊組成 ， 系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)如圖3所示。

口，針口2和針口3用于數(shù)據(jù)讀寫，天平示值輸出采用16進(jìn)制，22個(gè)字符長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)格式； 用戶界面程序?qū)﹄娮犹炱娇刂浦噶畈捎?/span>26個(gè)字符組成的ESC語(yǔ)句，以開左門指令為例：ESC W1_CR LF。

用戶程序模塊通過OPC服務(wù)器與PLC程序模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，用戶程序模塊和OPC服務(wù)器安裝在主控計(jì)算機(jī)上，PLC程序模塊安裝在PLC控制器上，PLC控制器與主控計(jì)算機(jī)通信接口使用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)口，PLC之間、PLC與機(jī)械手臂和電抓之間通過西門子Profinet專用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通信協(xié)議為S7。

目前主控計(jì)算機(jī)和PLC通信一般可采用兩種方法：Windows或高級(jí)語(yǔ)言編程，調(diào)用相應(yīng)的API函數(shù)，直接對(duì)數(shù)據(jù)接口進(jìn)行操作，這要求開發(fā)人員編程能力較強(qiáng)， 而且一旦軟件出現(xiàn)bug等錯(cuò)誤， 系統(tǒng)將失控或崩潰， 因此現(xiàn)在已經(jīng)逐漸被工業(yè)級(jí)控制組態(tài)軟件取代。本系統(tǒng)PLC程序模塊采用博途（Portal）組態(tài)。

機(jī)械手臂在XYZ軸的運(yùn)動(dòng)分解為3套伺服電機(jī)和缸模組的驅(qū)動(dòng)。

五、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及技術(shù)特點(diǎn)

經(jīng)過各程序模塊和功能模塊的聯(lián)機(jī)調(diào)試，構(gòu)建一套基于機(jī)械手臂和電抓的自動(dòng)砝碼質(zhì)量檢測(cè)工作臺(tái)（見圖5）， 實(shí)現(xiàn)以下功能： 砝碼稱量動(dòng)作的自動(dòng)化操作；電子天平數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)自動(dòng)存儲(chǔ)和處理；歷史數(shù)據(jù)的自動(dòng)歸檔；工作人員可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)掌握工作狀態(tài)，查詢歷史檔案。

該工作臺(tái)具有以下特點(diǎn)：

1.實(shí)現(xiàn)砝碼稱量動(dòng)作（前文中步驟1-步驟7）的自動(dòng)化，該系統(tǒng)的研發(fā)工作為提高計(jì)量檢測(cè)自動(dòng)化能力提供了技術(shù)支持。

2.采用工業(yè)級(jí)PLC編程和組態(tài)，建立光柵尺對(duì)機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)構(gòu)建閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)以下運(yùn)動(dòng)控制：將相互獨(dú)立的一維平動(dòng)機(jī)構(gòu)耦合為連貫運(yùn)動(dòng)的三維運(yùn)動(dòng)；機(jī)械手臂三維平動(dòng)與電動(dòng)手抓一維平動(dòng)的耦合。 該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了砝碼的自動(dòng)夾取和移動(dòng)，提高了自動(dòng)化能力。

3.在程序控制上 ，工業(yè)級(jí)PLC將驅(qū)動(dòng)控制等底層控制進(jìn)行了封裝， 相對(duì)于用高級(jí)語(yǔ)言通過API函數(shù)控制驅(qū)動(dòng)等模塊，降低了開發(fā)人員的難度，提高了編程效率；同時(shí)通過圖形化界面直接對(duì)運(yùn)動(dòng)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，避免了因程序冗長(zhǎng)造成死循環(huán)、編譯bug等錯(cuò)誤造成的系統(tǒng)癱瘓。

4.基于Java，構(gòu)建Web應(yīng)用程序、小型Web應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)， 可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程登錄實(shí)時(shí)監(jiān)控工作進(jìn)程，查詢歷史數(shù)據(jù)，符合互聯(lián)網(wǎng)+發(fā)展需求。

由于時(shí)間倉(cāng)促，該系統(tǒng)功能還存在一些欠缺（如流程的優(yōu)化，與證書制作系統(tǒng)的耦合等），還需要在今后的工作中改善和提高。