PLC（可編程控制器）、伺服電機、電缸模組、光柵尺等組成，箭頭方向顯示數據傳輸。 電缸模組是由精密滾珠絲杠、 精密導軌等零部件組成，通過伺服電機驅動，實現一維的直線平動。

PLC采用西門子工業(yè)級可編程邏輯控制器，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換成位置信息，本系統(tǒng)X軸、Y軸和Z軸分別使用獨立的光柵尺構建閉環(huán)控制系統(tǒng)，并與相應主軸伺服系統(tǒng)定位的當前位置進行數據比對。 考慮到控制參量和邏輯順序較復雜，采用雙PLC控制結構，其中PLC1負責X軸、Y軸和Z軸的運動控制及主邏輯控制，PLC2負責光柵尺數據采集和電抓動作。

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服務器和PLC程序模塊組成 ， 系統(tǒng)程序結構如圖3所示。

口，針口2和針口3用于數據讀寫，天平示值輸出采用16進制，22個字符長度的數據格式； 用戶界面程序對電子天平控制指令采用26個字符組成的ESC語句，以開左門指令為例：ESC W1_CR LF。

用戶程序模塊通過OPC服務器與PLC程序模塊實現數據交互，用戶程序模塊和OPC服務器安裝在主控計算機上，PLC程序模塊安裝在PLC控制器上，PLC控制器與主控計算機通信接口使用標準以太網口，PLC之間、PLC與機械手臂和電抓之間通過西門子Profinet專用網絡進行數據交換，通信協(xié)議為S7。

目前主控計算機和PLC通信一般可采用兩種方法：Windows或高級語言編程，調用相應的API函數，直接對數據接口進行操作，這要求開發(fā)人員編程能力較強， 而且一旦軟件出現bug等錯誤， 系統(tǒng)將失控或崩潰， 因此現在已經逐漸被工業(yè)級控制組態(tài)軟件取代。本系統(tǒng)PLC程序模塊采用博途（Portal）組態(tài)。

機械手臂在XYZ軸的運動分解為3套伺服電機和缸模組的驅動。

五、系統(tǒng)實現及技術特點

經過各程序模塊和功能模塊的聯(lián)機調試，構建一套基于機械手臂和電抓的自動砝碼質量檢測工作臺（見圖5）， 實現以下功能： 砝碼稱量動作的自動化操作；電子天平數據的實時自動存儲和處理；歷史數據的自動歸檔；工作人員可以通過網絡實時掌握工作狀態(tài)，查詢歷史檔案。

該工作臺具有以下特點：

1.實現砝碼稱量動作（前文中步驟1-步驟7）的自動化，該系統(tǒng)的研發(fā)工作為提高計量檢測自動化能力提供了技術支持。

2.采用工業(yè)級PLC編程和組態(tài)，建立光柵尺對機械手臂的運動構建閉環(huán)控制，實現以下運動控制：將相互獨立的一維平動機構耦合為連貫運動的三維運動；機械手臂三維平動與電動手抓一維平動的耦合。 該系統(tǒng)實現了砝碼的自動夾取和移動，提高了自動化能力。

3.在程序控制上 ，工業(yè)級PLC將驅動控制等底層控制進行了封裝， 相對于用高級語言通過API函數控制驅動等模塊，降低了開發(fā)人員的難度，提高了編程效率；同時通過圖形化界面直接對運動相關參數進行設置，避免了因程序冗長造成死循環(huán)、編譯bug等錯誤造成的系統(tǒng)癱瘓。

4.基于Java，構建Web應用程序、小型Web應用服務器和數據庫， 可以實現遠程登錄實時監(jiān)控工作進程，查詢歷史數據，符合互聯(lián)網+發(fā)展需求。

由于時間倉促，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。