機械手傳送帶plc課程設計--plc在機械手控制系統(tǒng)中的應用

1、<p>　　PLC技術(shù)應用項目設計說明書</p><p>　　PLC在機械手控制系統(tǒng)中的應用</p><p>　　院（系） 機械工程學院 </p><p>　　專 業(yè) 機械工程及自動化 </p><p>　　班 級 10級創(chuàng)新班 </p><p>　　學生姓名

2、 </p><p>　　指導老師 </p><p>　　2011 年 7 月 11 日</p><p>　　課 程 設 計 任 務 書</p><p>　　茲發(fā)給 機電創(chuàng)新 班學生 課程設計任務書，內(nèi)容如下：</p><p>

3、;　　設計題目： PLC在機械手控制系統(tǒng)中的應用 </p><p>　　圖1 機械手系統(tǒng)構(gòu)成圖</p><p>　　1、機械手上升限位接近開關(guān)（SP1） 2、機械手下降限位接近開關(guān)（SP2）</p><p>　　3、機械手左轉(zhuǎn)限位開關(guān)（SL1） 4、機械手右轉(zhuǎn)限位開關(guān)（SL2）</p><p&g

4、t;　　5、工件檢測光電開關(guān)（SL3） 6、空氣壓縮機電動機（M1）</p><p>　　7、一號傳送帶電動機（M2） 8、機械手旋轉(zhuǎn)電動機（M3）</p><p>　　9、二號傳送帶電動機（M4） 10、機械手下降電磁閥（YA1）</p><p>　　11、機械手上升電磁閥（YA2） 13、機械手夾緊電磁閥（YA3

5、）</p><p>　　2 機械手控制系統(tǒng)動作要求</p><p>　　按下工作啟動按鈕，空氣壓縮機M1工作，60秒后一號傳送帶電動機M2工作，一號傳送帶帶動工件運行，當光電開關(guān)SL3檢測到工件時，一號傳送帶電動機停止運轉(zhuǎn)，機械手下降電磁閥YA1工作，機械手下降，到達限位接近開關(guān)SP2，機械手停止下降, 夾緊電磁閥YA3工作，夾緊工件，2秒鐘后機械手上升電磁閥YA2工作，機械手上升，到達

6、限位接近開關(guān)SP1，機械手旋轉(zhuǎn)電動機M3左轉(zhuǎn)，將工件運到二號傳送帶上方，機械手左轉(zhuǎn)壓到左轉(zhuǎn)限位開關(guān)SL1，機械手旋轉(zhuǎn)電動機M3停止運轉(zhuǎn)，同時機械手下降，到達限位接近開關(guān)SP2，機械手停止下降并松開釋放工件，2秒鐘后機械手上升，到達限位接近開關(guān)SP1，二號傳送帶電動機M4工作，二號傳送帶帶動工件運行，同時機械手旋轉(zhuǎn)電動機M3右轉(zhuǎn)，機械手右轉(zhuǎn)壓到右轉(zhuǎn)限位開關(guān)SL2，二號傳送帶電動機M4停止運轉(zhuǎn)，一號傳送帶電動機M2又開始工作，機械手開始循環(huán)

7、工作……</p><p><b>　　應完成的項目：</b></p><p>　?。?）選擇元器件的型號和參數(shù)； </p><p>　?。?） 設計電動機、電磁閥控制原理圖

8、 </p><p>　?。?） 設計可編程控制器（PLC）外圍電路圖 </p><p>　?。?） 編制可編程控制器（PLC）梯形圖

9、 </p><p>　　注：標題欄和明細表使用《機械設計課程設計》的標準。</p><p><b>　　參考資料以及說明：</b></p><p>　?。?）王為,汪建曉.機械設計 [M]. 武漢：華中科技大學出版社，2009.

10、 </p><p>　?。?）唐增寶,常建娥. 機械設計課程設計[M]. 武漢：華中科技大學出版社，2007 </p><p>　　（3）

11、 </p><p>　?。?） </p><p>　　本設計任務書于2011 年 6 月 27 日發(fā)出，應于2011 年 7 月 7 日前完成，然后進行答辯。</p><p>　　指導教師

12、 簽發(fā) 2011 年 6 月 27 日</p><p><b>　　課程設計評語：</b></p><p><b>　　課程設計總評成績：</b></p><p><b>　　指導教師簽字：</b></p><p>　　年 月 日<

13、;/p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p><b>　　一 緒論2</b></p><p>　　二.課程設計題目及要求3</p><p>　　2.1:PLC在機械手控制系統(tǒng)中的應用

14、3</p><p><b>　　2.2控制要求3</b></p><p>　　2.3系統(tǒng)總體方案設計4</p><p>　　三．設備和元器件選型5</p><p>　　3.1 電動機和電磁閥5</p><p>　　3.2交流接觸器、熱繼電器、控制變壓器、可編程控制器7</p>

15、;<p>　　3.3 接近開關(guān)、限位開關(guān)、光電開關(guān)、按鈕8</p><p>　　四．PLC工作原理13</p><p>　　五.基本工作模式15</p><p>　　5.1 PLC有運行模式和停止模式15</p><p>　　5.2 PLC工作過程15</p><p>　　5.3 PLC工作方式

16、與特點16</p><p>　　六. FX2N-48MR型PLC介紹16</p><p>　　七.控制系統(tǒng)設計17</p><p>　　7.1控制系統(tǒng)設計17</p><p>　　7.2 PLC（I/O）分配17</p><p>　　7.3 程序設計18</p><p><b&

17、gt;　　八．運行調(diào)試21</b></p><p>　　8.1 調(diào)試過程21</p><p>　　8.2調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決方法22</p><p>　　8.3結(jié)果分析22</p><p><b>　　九..總結(jié)23</b></p><p><b>　　參考文獻

18、24</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本ＰＬＣ課程設計是基于機械手控制系統(tǒng)動作下進行課題研究。本課程機械手設計主要采用了可編程邏輯控制器，簡稱PLC，來實現(xiàn)工業(yè)場合的的自動控制，PLC以微控制器為核心，綜合了計算機技術(shù)，自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置，它具有功能強，可靠性高，配置靈活，使用

19、方便以及體積小，重量輕等優(yōu)點。被廣泛用于自動化控制的各個領域。</p><p>　　機械手，它能模仿人手和手臂的某些動作功能，用以按照特定的程序設計來抓取，搬運物體或操作某些工具的自動裝置。從而實現(xiàn)了工業(yè)場合的機械化和自動化。因而廣泛用于機械制造，冶金，電子，輕工和航空航天領域。控制的方式基本相同，但復雜度基本不同。</p><p>　　關(guān)鍵詞：可編程邏輯控制器、機械手</p>

20、<p><b>　　一 緒論</b></p><p>　　在發(fā)達國家，機械手已廣泛地應用于工業(yè)、國防、科技、生活等各個領域。產(chǎn)業(yè)部門應用最多的當推汽車工業(yè)和電子工業(yè)，在金屬加工、塑料成型、機械制造等行業(yè)也有普遍應用，并逐漸向纖維加工業(yè)、食品工業(yè)、家用產(chǎn)品制造等行業(yè)發(fā)展。在工業(yè)生產(chǎn)和其它應用領域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫，腐蝕，有毒氣體以及人的有限體能等種種劣勢的限制，

21、工作效率很低。自從機械手問世以來，相應的各種難題應刃而解。機械手由耐高溫，防腐蝕的材料制成，工作效率極高，而且不受體能的限制，非常方便。</p><p>　　機械手是一種能模擬人的手臂的部分動作，按預定的程序、軌跡及其它要求，實現(xiàn)抓取、搬運工件或操縱工具的自動化裝置；而可編程控制器(P L c)由于其具有的高可靠性、編程方便、易于使用和修改，易于擴展和維護，環(huán)境要求低、體積小巧，安裝調(diào)試方便，在工業(yè)控制中有著廣泛

22、的應用。</p><p>　　二.課程設計題目及要求</p><p>　　2.1:PLC在機械手控制系統(tǒng)中的應用</p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)和其他領域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強度，甚至于危及生命。自從機械手問世以來，相應的各種難題迎刃而解。機械手可在空間抓、放、搬運物體，動作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種

23、的中、小批量自動化生產(chǎn)，廣泛應用于柔性自動線。機械手一般由耐高溫，抗腐蝕的材料制成，以適應現(xiàn)場惡劣的環(huán)境，大大降低了工人的勞動強度，提高了工作效率。機械手是工業(yè)機器人的重要組成部分，在很多情況下它就可以稱為工業(yè)機器人。工業(yè)機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備。廣泛采用工業(yè)機器人，不僅可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對保障人身安全，改善勞動環(huán)境，減輕勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率，

24、節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本，有著十分重要的意義。可編程控制器是繼電器控制和計算機控制出上開發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展成以微器處理為核心把自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。本文應用三菱公司生產(chǎn)的可編程控制器FX系列PLC，實現(xiàn)機械手搬運控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用了可編程控制器（PLC）控制功能。使該系統(tǒng)</p><p>　　本課題要求設計一個由可編程控制器（PLC）、異步電動機、電磁閥等組成

25、的機械手控制系統(tǒng)，完成PLC接線圖和控制梯形圖、電動機控制電路的設計，利用實驗室設備完成PLC控制梯形圖并進行運行調(diào)試。</p><p><b>　　2.2控制要求</b></p><p><b>　　機械手系統(tǒng)構(gòu)成圖</b></p><p>　　1、機械手上升限位接近開關(guān)（SP1） 2、機械手下降限位接近開關(guān)（SP2）

26、</p><p>　　3、機械手左轉(zhuǎn)限位開關(guān)（SL1） 4、機械手右轉(zhuǎn)限位開關(guān)（SL2）</p><p>　　5、工件檢測光電開關(guān)（SL3） 6、空氣壓縮機電動機（Y0）</p><p>　　7、一號傳送帶電動機（Y6） 8、機械手旋轉(zhuǎn)電動機（Y3、Y4）</p><p>　　9、二號傳送帶電動機（Y7

27、） 10、機械手下降電磁閥（YA2）</p><p>　　11、機械手上升電磁閥（YA1） 13、機械手夾緊電磁閥（YA5）</p><p>　　按下工作啟動按鈕，空氣壓縮機Y0工作，60秒后一號傳送帶電動機Y6工作，一號傳送帶帶動工件運行，當光電開關(guān)SL3(X6)檢測到工件時，一號傳送帶電動機停止運轉(zhuǎn)，機械手下降電磁閥YA1(Y1)工作，機械手下降，到達下降限位

28、接近開關(guān)SP2（X2），機械手停止下降, 夾緊電磁閥YA5(Y5)工作，夾緊工件，2秒鐘后機械手上升電磁閥YA2(Y2)工作，機械手上升，到達上升限位接近開關(guān)YA1(X5)，機械手旋轉(zhuǎn)電動機Y3左轉(zhuǎn)，將工件運到二號傳送帶上方，機械手左轉(zhuǎn)壓到左轉(zhuǎn)限位開關(guān)SL1(X3)，機械手旋轉(zhuǎn)電動機Y3停止運轉(zhuǎn)，同時機械手下降，到達限位接近開關(guān)SP2(X2)，機械手停止下降并松開釋放工件，2秒鐘后機械手上升，到達限位接近開關(guān)YA1(X5)，二號傳送帶電

29、動機Y7工作，二號傳送帶帶動工件運行，同時機械手旋轉(zhuǎn)電動機Y4右轉(zhuǎn)，機械手右轉(zhuǎn)壓到右轉(zhuǎn)限位開關(guān)SL2(X4)，二號傳送帶電動機Y7停止運轉(zhuǎn)，一號傳送帶電動機Y6又開始工作，機械手開始循環(huán)工作……</p><p>　　2.3系統(tǒng)總體方案設計</p><p>　　首先對系統(tǒng)設定啟動與停止的按鈕SB1、SB2。SB1控制系統(tǒng)的啟動，與輸入端子X0相連；SB2控制系統(tǒng)的停止，與輸入端子X1相連。對

30、于上升限位SP1、下降限位SP2、左轉(zhuǎn)限位SL1、右轉(zhuǎn)限位SL2、工件檢測光電開關(guān)SL3。分別于輸入端子的X5、X2、X3、X4、X6相連。對于系統(tǒng)的輸出有一下幾個：機械手下降電磁閥YA1(Y1)、機械手上升電磁閥YA2(Y2)、機械手左轉(zhuǎn)電磁閥YV3(Y3)、機械手右轉(zhuǎn)電磁閥YA4(Y4)、機械手夾緊電磁閥YA5(Y5)、一號(A)傳送帶電動機YA6(Y6)、二（B）號傳送帶電動機YA7(Y7)、M10、M11、M12、M13、復位輔

31、助繼電器M5，分別由Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7控制。系統(tǒng)還設置了兩個計數(shù)器C0、C1。C0對下降限位SP2(X2)計數(shù)，從而實現(xiàn)機械手到達二號（B）傳送帶時松開機械手放置物品的控制。C1對上升限位SP1(X5)計數(shù)，從而實現(xiàn)機械手在松開機械手放置物品以后上升第二次壓到上升限位SP1(X5)的時候?qū)崿F(xiàn)右轉(zhuǎn)的控制。</p><p>　　復位：由輔助繼電器M5控制，按下停止按鈕X1,所有動作停止（復位），

32、手動使機械手回到原點（左移到位），手爪張開。 系統(tǒng)初始時，先將控制字寫入連續(xù)的數(shù)據(jù)存儲單元D20到D29中，同時設定一個變址寄存器Z0，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的順序讀取。每當搬運完一塊工件的時候，Z0加2。下面為控制字與數(shù)據(jù)存儲單元的對應表。存儲單元 D20 D21 D22 D23 D24 D25 D26 D27 D28 D29控制字(D) 1 7 14 21 29 37 46 55 65 75</p><p>

33、;　　三．設備和元器件選型</p><p>　　3.1 電動機和電磁閥</p><p>　?、?三相鼠籠異步電動機：Y系列、4極</p><p>　?、?空氣壓縮機電動機----億萬Y90L-4 </p><p>　　選用的億萬Y90L-4系列空氣壓縮機電動機今天參數(shù)如下表所示</p><p>　?、?機械手旋

34、轉(zhuǎn)電動機----全興Y80M2-4</p><p>　　選用的全興Y80M2-4旋轉(zhuǎn)電動機具體參數(shù)如下表所示</p><p>　?、?一號傳送帶電動機----Y6：2. 2KW</p><p>　　⑤ 二號傳送帶電動機---Y7：2. 2KW</p><p>　　選用的正大Y2-100L1-4 Y系列4極電動機具體參數(shù)如下表所示</p&

35、gt;<p>　?、?電磁閥：德國GSR 49系列</p><p>　　選用的德國GSR 49系列電磁閥參數(shù)如下表所示</p><p>　　3.2交流接觸器、熱繼電器、控制變壓器、可編程控制器</p><p>　　① 交流接觸器CJ20—10A / 127V</p><p>　　交流接觸器CJ20—10A / 127V相關(guān)參數(shù)如

36、下表所示</p><p>　　② 熱繼電器JR36-20</p><p>　　熱繼電器JR36-20的主要參數(shù)和技術(shù)性能如下表所示</p><p>　　選用的JR36-20 CJT1-10型號參數(shù)如下表所示</p><p>　?、?控制變壓器BKC—150VA 380V / 127V</p><p>　　控制變壓器B

37、KC—150VA具體參數(shù)如下表所示</p><p>　?、?可編程控制器（PLC）：三菱FX2N-48MR PLC </p><p>　　3.3 接近開關(guān)、限位開關(guān)、光電開關(guān)、按鈕</p><p><b>　　① 接近開關(guān)</b></p><p>　　接近開關(guān)一種用于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中以實現(xiàn)檢測、控制并與輸出環(huán)節(jié)全盤無

38、觸點化的新型開關(guān)元件，當開關(guān)接近某一物體時，即發(fā)出控制信號。</p><p>　　接近開關(guān)在航空、航天技術(shù)以及工業(yè)生產(chǎn)中都有廣泛的應用；在日常生活中，如賓館、飯店、車庫的自動門，自動熱風機上都有應用；在安全防盜方面，如資料檔案、財會、金融、博物館、金庫等重地，通常都裝有由各種接近開關(guān)組成的防盜裝置；在測量技術(shù)中，如長度，位置的測量；在控制技術(shù)中，如位移、速度、加速度的測量和控制，也都使用著大量的接近開關(guān)。

39、</p><p><b>　　I 基本組成</b></p><p><b>　　接近開關(guān)組成原理圖</b></p><p><b>　　II 工作原理</b></p><p>　　接近開關(guān)也叫近接開關(guān)，又稱無觸點行程開關(guān)，它除可以完成行程控制和限位保護外，還是一種非接觸型的檢測

40、裝置，用作檢測零件尺寸和測速等</p><p>　　在各類開關(guān)中，有一種對接近它物件有“感知”能力的元件——位移傳感器，利用位移傳感器對接近物體的敏感特性達到控制開關(guān)通或斷的目的，這就是接近開關(guān)。</p><p>　　當有物體移向接近開關(guān)，并接近到一定距離時，位移傳感器才有“感知”，開關(guān)才會動作。通常把這個距離叫“檢出距離”，但不同的接近開關(guān)檢出距離也不同，有時被檢測驗物體是按一定的時間間

41、隔，一個接一個地移向接近開關(guān)，又一個一個地離開，這樣不斷地重復，不同的接近開關(guān)，對檢測對象的響應能力是不同的，這種響應特性被稱為“響應頻率”。</p><p>　　III 型號及其含義</p><p>　　□ J 8 M — D 1 N K □ □ </p><p>　　選用的歐姆龍TL-N5ME1接近開關(guān)參數(shù)如下表所示</p><p&

42、gt;<b>　　② 限位開關(guān)</b></p><p><b>　　1.簡介</b></p><p>　　限位開關(guān)又稱行程開關(guān)，可以安裝在相對靜止的物體（如固定架、門框等，簡稱靜物）上或者運動的物體（如行車、門等，簡稱動物）上，當動物接近靜物時，開關(guān)的連桿驅(qū)動開關(guān)的接點引起閉合的接點分斷或者斷開的接點閉合，由開關(guān)接點開、合狀態(tài)的改變?nèi)タ刂齐娐泛蜋C

43、械裝置。</p><p><b>　　2 工作原理</b></p><p>　　限位開關(guān)就是用以限定機械設備的運動極限位置的電氣開關(guān)，限位開關(guān)有接觸式的和非接觸式的，接觸式的比較直觀，機械設備的運動部件上，安裝上行程開關(guān)，與其相對運動的固定點上安裝極限位置的擋塊，或者是相反安裝位置，當行程開關(guān)的機械觸頭碰上擋塊時，切斷了（或改變了）控制電路，機械就停止運行或改變運行

44、，由于機械的慣性運動，這種行程開關(guān)有一定的“超行程”以保護開關(guān)不受損壞。</p><p>　　限位開關(guān)是一種常用的小電流主令電器，利用生產(chǎn)機械運動部件的碰撞使其觸頭動作來實現(xiàn)接通或分斷控制電路，達到一定的控制目的，通常，這類開關(guān)被用來限制機械運動的位置或行程，使運動機械按一定位置或行程自動停止、反向運動、變速運動或自動往返運動等。</p><p>　　在電氣控制系統(tǒng)中，限位開關(guān)的作用是實現(xiàn)

45、順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測，用于控制機械設備的行程及限位保護，構(gòu)造：由操作頭、觸點系統(tǒng)和外殼組成。</p><p>　　限位開關(guān)可以安裝在相對靜止的物體（如固定架、門框等，簡稱靜物）上或者運動的物體（如行車、門等，簡稱動物）上，當動物接近靜物時，開關(guān)的連桿驅(qū)動開關(guān)的接點引起閉合的接點分斷或者斷開的接點閉合。由開關(guān)接點開、合狀態(tài)的改變?nèi)タ刂齐娐泛蜋C構(gòu)的動作。</p><p><

46、b>　　3 型號及其含義</b></p><p>　　L X □□ ― □ □ □</p><p>　　限位開關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示： </p><p><b>　?、?光電開關(guān)</b></p><p><b>　　1 簡介</b></p><

47、;p>　　光電開關(guān)（光電傳感器）是光電接近開關(guān)的簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的，物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標物體進行探測，安防系統(tǒng)中常見的光電開關(guān)煙霧報警器，工業(yè)中經(jīng)常用它來記數(shù)機械臂的運動次數(shù)。</p><p><b>　　2 基本組成&

48、lt;/b></p><p>　　光電開關(guān)是傳感器大家族中的成員，它把發(fā)射端和接收端之間光的強弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達到探測的目的。由于光電開關(guān)輸出回路和輸入回路是電隔離的（即電緣絕），所以它可以在許多場合得到應用。 </p><p>　　圖二 光電開關(guān)原理圖</p><p><b>　　光電開關(guān)原理圖</b></p>

49、<p><b>　　3 工作原理</b></p><p>　　采用集成電路技術(shù)和SMT表面安裝工藝而制造的新一代光電開關(guān)器件，具有延時、展寬、外同步、抗相互干擾、可靠性高、工作區(qū)域穩(wěn)定和自診斷等智能化功能。這種新穎的光電開關(guān)是一種采用脈沖調(diào)制的主動式光電探測系統(tǒng)型電子開關(guān)，它所使用的冷光源有紅外光、紅色光、綠色光和藍色光等，可非接觸，無損傷地迅速和控制各種固體、液體、透明體、黑體

50、、柔軟體和煙霧等物質(zhì)的狀態(tài)和動作。</p><p>　　接觸式行程開關(guān)存在響應速度低、精度差、接觸檢測容易損壞被檢測物及壽命短等缺點，而晶體管接近開關(guān)的作用距離短，不能直接檢測非金屬材料。但是，新型光電開關(guān)則克服了它們的上述缺點，而且體積小、功能多、壽命長、精度高、響應速度快、檢測距離遠以及抗光、電、磁干擾能力強。</p><p>　　這種新型的光電開關(guān)已被用作物位檢測、液位控制、產(chǎn)品計數(shù)

51、、寬度判別、速度檢測、定長剪切、孔洞識別、信號延時、自動門傳感、色標檢出、沖床和剪切機以及安全防護等諸多領域。此外，利用紅外線的隱蔽性，還可在銀行、倉庫、商店、辦公室以及其它需要的場合作為防盜警戒之用。</p><p>　　常用光電開關(guān)的分類方法：按檢測方式可分為反射式、對射式和鏡面反射式三種類型。</p><p>　　光電開關(guān)參數(shù)如下表所示</p><p><

52、;b>　　④ 按鈕</b></p><p>　　按鈕是最常用的主令電器，在低壓控制電路中用于手動發(fā)出控制信號。它由按鈕帽、復位彈簧、橋式觸頭和外殼等組成。按用途和結(jié)構(gòu)的不同，分為啟動按鈕、停止按鈕、急停按鈕和復合按鈕等。</p><p>　　在機械手控制系統(tǒng)的設計中，選用分別選用了一個啟動按鈕，一個停止按鈕，一個急停按鈕，其原理分別為：啟動按鈕帶有常開觸頭，手指按下鈕帽，

53、常開觸頭閉合；手指松開，常開觸頭復位。停止按鈕帶有常閉觸頭，手指按下按鈕帽，常閉觸頭斷開；手指松開，常閉觸頭復位。急停按鈕按下之后，機械手移動工件立即停止；急停按鈕解除后，所有輸出重新開始。一按按鈕，機床就能鎖住，解除的方法是旋轉(zhuǎn)后解除</p><p><b>　　按鈕的技術(shù)數(shù)據(jù) </b></p><p><b>　　四．PLC工作原理</b>

54、</p><p>　　PLC的工作過程示意圖</p><p>　?、?CPU運算和控制中心起“心臟”作用?？v：當從編程器輸入的程序存入到用戶程序存儲器中，然后CPU根據(jù)系統(tǒng)所賦予的功能（系統(tǒng)程序存儲器的解釋編譯程序），把用戶程序翻譯成PLC內(nèi)部所認可的用戶編譯程序。橫：輸入狀態(tài)和輸入信息從輸入接口輸進，CPU將之存入工作數(shù)據(jù)存儲器中或輸入映象寄存器。然后由CPU把數(shù)據(jù)和程序有機地結(jié)合

55、在一起。把結(jié)果存入輸出映象寄存器或工作數(shù)據(jù)存儲器中，然后輸出到輸出接口、控制外部驅(qū)動器。組成：CPU由控制器、運算器和寄存器組成。這些電路集成在一個芯片上。CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線與I/O接口電路相連接。⑵ 存儲器具有記憶功能的半導體電路，分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶存儲器。系統(tǒng)程序存儲器用以存放系統(tǒng)程序，包括管理程序，監(jiān)控程序以及對用戶程序做編譯處理的解釋編譯程序。由只讀存儲器、ROM組成。廠家使用的，內(nèi)容不可更改，斷電不消失

56、。用戶存儲器：分為用戶程序存儲區(qū)和工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)。由隨機存取存儲器（RAM）組成。用戶使用的。斷電內(nèi)容消失。常用高效的鋰電池作為后備電源，壽命一般為3~5年。⑶ 輸入/輸出接口① 輸入接口：光電耦合器由兩個發(fā)光二極度管和光電三</p><p><b>　　五.基本工作模式</b></p><p>　　5.1 PLC有運行模式和停止模式</p>&

57、lt;p>　　①運行模式：分為內(nèi)部處理、通信操作、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理五個階段。</p><p>　　②停止模式：當處于停止工作模式時，PLC只進行內(nèi)部處理和通信服務等內(nèi)容。</p><p>　　5.2 PLC工作過程</p><p><b>　　① 內(nèi)部處理階段：</b></p><p>　　在此階段，P

58、LC檢查CPU模塊的硬件是否正常，復位監(jiān)視定時器，以及完成一些其它內(nèi)部工作。</p><p><b>　　② 通信服務階段</b></p><p>　　在此階段，PLC與一些智能模塊通信、響應編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容等，當PLC處于停狀態(tài)時，只進行內(nèi)容處理和通信操作等內(nèi)容。</p><p><b>　?、?輸入處理階段&

59、lt;/b></p><p>　　輸入處理也叫輸入采樣。在此階段順序讀取所有輸入端子的通斷狀態(tài)，并將所讀取的信息存到輸入映象寄存器中，此時，輸入映像寄存器被刷新。</p><p><b>　　④ 程序處理階段</b></p><p>　　按先上后下，先左后右的步序，對梯形圖程序進行逐句掃描并根據(jù)采樣到輸入映像寄存器中的結(jié)果進行邏輯運算，運

60、算結(jié)果再存入有關(guān)映像寄存器中。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。</p><p><b>　　⑤ 輸出刷新階段</b></p><p>　　程序處理完畢后，將所有輸出映象寄存器中各點的狀態(tài)，轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，再通過輸出端驅(qū)動外部負載。</p><p>　　在運行模式下，PLC按上述五個階段進行周而復始的循環(huán)工作，

61、稱為循環(huán)掃描工作方式。</p><p>　　5.3 PLC工作方式與特點</p><p>　　集中采樣、集中輸出、周期性循環(huán)掃描，“串行”工作方式</p><p>　?、?掃描周期：PLC 的工作方式是一個不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。每一次掃描所用的時間稱為掃描周期或工作周期。</p><p>　　PLC 運行正常時，掃描周期的長短與CPU

62、的運算速度有關(guān)，與I/O 點的情況有關(guān)，與用戶應用程序的長短及編程情況等均有關(guān)。通常用PLC 執(zhí)行1K 指令所需時間來說明其掃描速度( 一般1~10ms/K) 。</p><p>　?、?輸出滯后：指從PLC的外部輸入信號發(fā)生變化至它所控制的外部輸出信號發(fā)生變化的時間間隔。一般為幾十—100ms.</p><p>　　引起輸出滯后的因素：輸入模塊的濾波時間、輸出模塊的滯后時間、掃描方式引起

63、的滯后。</p><p>　?、?由于PLC是集中采樣，在程序處理階段即使輸入發(fā)生了變化，輸入映象寄存器中的內(nèi)容也不會變化，要到下一周期的輸入采樣階段才會改變。</p><p>　?、?由于PLC是串行工作，所以PLC的運行結(jié)果與梯形圖程序的順序有關(guān)。</p><p>　　這與繼電器控制系統(tǒng)“并行”工作有質(zhì)的區(qū)別。避免了觸點的臨界競爭，減少繁瑣的聯(lián)鎖電路。</

64、p><p>　　六. FX2N-48MR型PLC介紹</p><p>　?、凫`活的配置 除了具有滿足特殊需求的大量特殊模塊外,6個基本單元中的每個單元可擴展至256I/O </p><p>　?、诟咚龠\算 基本指令:0.08us/指令,應用指令:1.52至幾百us/指令 </p><p>　?、弁怀龅募拇嫫魅萘?FX

65、2N系列包括8K步內(nèi)置RAM寄存器,用一個寄存器盒可擴展到16RAM或EEPROM </p><p>　?、茇S富的元件資源 3072點輔助繼電器,256點計時器,235點計數(shù)器,8000數(shù)據(jù)存儲器</p><p>　　FX2N-48ER擴展24入24出繼電器FX1S-10MR-001主機6入4出，繼電器FX2N-32ER擴展16入16出繼電器FX1S-30MR-D主機16入14出

66、，繼電器FX2N-16ER擴展16入FX1S-20MR-D主機12入18出，繼電器FX2N-16EYR擴展16出繼電器FX1S-14MR-D主機8入6出，繼電器FX2N特殊擴展模塊FX1S-10MR-D主機6入4出，繼電器FX2N-CNV-BDFX0N適配器連接用模塊FX2N特殊功能單元 FX2N-CNV-BC擴展電纜轉(zhuǎn)換器FX2N-2DA2通道模擬量輸出塊 FX2N-CNV-IF擴展電纜轉(zhuǎn)換器FX2N-2AD2通道

67、模擬量輸入模塊FX2N-8AV-BD8通道模擬量設定模塊FX2N-4DA4通道模擬量輸出模塊FX2N-232-BDRS-232接口1通道FX2N-4AD2通道模擬量輸入模塊</p><p>　?、?三菱FX2N-48MR PLC技術(shù)參數(shù)</p><p>　　FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相當于FX系列中最高檔次的超小形程序裝置。除輸入出16--25點的獨立用途外，還可以

68、適用于在多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。系統(tǒng)配置既固定又靈活：在基本單元上連接擴展單元或擴展模塊，可進行16--256點的靈活輸入輸出組合。備有可自由選擇，豐富的品種可選用16/32/48/64/80/128點的主機，可以采用最小8點的擴展模塊進行擴展?？筛鶕?jù)電源及輸出形式，自由選擇。令人放心的高性能程序容量：內(nèi)置800步RAM（可輸入注釋）可使用存儲盒，最大可擴充至16K步。&

69、lt;/p><p>　?、?三菱FX2N-48MR PLC開發(fā)環(huán)境</p><p>　　可編程控制器的產(chǎn)生和發(fā)展與繼電器有很大的的關(guān)系。繼電器室一種用弱電信號控制強電信號的電磁開關(guān)，雖有上百年的歷史，但在復雜的繼電器控制系統(tǒng)中，故障的查找和排除是非常困難的，可能會花大量時間，嚴重地影響生產(chǎn)。如果公益要求發(fā)生變化，就得衷心設計線路連線安裝，不利于產(chǎn)品的更新?lián)Q代。顯然，需要尋求一種新的控制裝置來取

70、代老式的繼電器控制系統(tǒng)，使電氣控制系統(tǒng)的工作更可靠，更容易維護，更能適應經(jīng)常變動的工藝條件，因此在1969年，美國數(shù)字設備公司根據(jù)要求研制出世界上第一臺可編程控制器。在20世紀70年代后期，隨著微電子技術(shù)，計算機技術(shù)和數(shù)字控制技術(shù)的迅速發(fā)展，人們?yōu)榱伺c電腦區(qū)分，就把可編程控制器稱為PLC。</p><p><b>　　七.控制系統(tǒng)設計</b></p><p><

71、b>　　7.1控制系統(tǒng)設計</b></p><p>　　在一條自動生產(chǎn)線上，由機械手將傳送帶A上的物品傳送到傳送帶B上。機械手的上升、下降、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、夾緊、放松動作分別由電磁閥控制液壓傳動系統(tǒng)工作，并用限位開關(guān)及光電開關(guān)檢測機械手動作的狀態(tài)和物品的位置。傳送帶A、B均由三相鼠籠型異步電動機驅(qū)動。電動機應有相應的保護。</p><p>　　7.2 PLC（I/O）分配&l

72、t;/p><p><b>　　7.3 程序設計</b></p><p>　　程序方框圖如下圖所示</p><p>　　程序流程圖如下圖所示</p><p><b>　　程序如下圖所示</b></p><p>　　這個程序是嚴格按照設計要求來編的,程序中加入的M4輔助繼電器起到復位

73、作用,啟動開關(guān)是X0,停止開關(guān)是X1,程序中還加入了了兩個計數(shù)器C0、C1。其中計數(shù)器C0對下降限位SP2(X2)計數(shù)，從而實現(xiàn)機械手到達二號（B）傳送帶時松開機械手放置物品的控制。計數(shù)器C1對上升限位SP1(X5)計數(shù)，從而實現(xiàn)機械手在松開機械手放置物品以后上升第二次壓到上升限位SP1(X5)的時候?qū)崿F(xiàn)右轉(zhuǎn)的控制。</p><p><b>　　八．運行調(diào)試</b></p>&

74、lt;p><b>　　8.1 調(diào)試過程</b></p><p>　　按下啟動開關(guān)X0以后,觀察六秒鐘以后,傳送帶A(Y6)的燈是否亮,如果不亮,說明傳送帶A的電磁閥Y6沒有得電,相關(guān)開關(guān)沒有動作,重新查看程序,修改好;如果燈亮,說明這一步程序正常.接下來按下光電開關(guān)(模擬光電開關(guān)檢測到物品),觀察機械手是否下降(Y2),如果沒有下降,說明這一步程序設計得有問題,修改程序,再監(jiān)測;如果機

75、械手下降,程序正常,繼續(xù)下一步程序檢查.</p><p>　　壓下下降限位開關(guān),不要松開,觀察機械手的夾緊(Y5)檢測燈是否同時亮起來,如果沒有,程序錯誤,修改程序,再作檢測;如果燈同時亮了,程序正常,繼續(xù)下一步檢查.看看兩秒鐘以后機械手是否上升(機械手上升[Y1]檢測燈是否亮),如果燈沒有亮,說明定時器沒有起作用,檢查修改這一步程序;如果燈亮了,說明程序正常,繼續(xù)下一步的檢查.壓下上升限位開關(guān),同時松開之前所壓

76、的下降限位開關(guān),觀察機械手是否左轉(zhuǎn)(機械手左轉(zhuǎn)[Y3]監(jiān)測燈是否亮),如果沒有亮,說明這一步程序有問題,檢查問題然后修改;如果燈亮了,說明程序正常,繼續(xù)下一步檢查.</p><p>　　接下來按下左轉(zhuǎn)限位開關(guān)(注:上升限位開關(guān)依然被緊壓,機械手下降才松開),觀察機械手是否下降,如果不下降,說明程序有問題,檢查程序,作相應修改;如果機械手下降(機械手下降的監(jiān)測燈亮),松開之前壓下的上升限位開關(guān),但左轉(zhuǎn)限位開關(guān)不能松

77、開.按下下降限位開關(guān),剛才機械手是否動作(機械手松開),如果動作,程序正常,不然就不正常,機械手動作以后,觀察兩秒鐘以后機械手是否上升,如果不上升,程序有問題;如果上升,松開下降限位開關(guān),此時左轉(zhuǎn)限位開關(guān)依然處于壓下狀態(tài).繼續(xù)下一步檢查.</p><p>　　按下上升限位開關(guān),觀察傳送帶B是否動作,以及機械手是否同時右轉(zhuǎn)(Y4),如果同時動作,什么程序準確,不然就有錯誤,得修改程序.然后同時松開左轉(zhuǎn)限位開關(guān)和上升

78、限位開關(guān),觀察傳送帶B和機械手是否同時停止動作,及傳送帶A是否動作,如果答案是:是,那程序正常,所有程序調(diào)試完成.</p><p>　　接下來調(diào)試復位開關(guān),當機械手傳送帶在運作中的時候,按下停止按鈕,看看能不能復位,如果可以,什么復位正常,程序準確,如果不能,就應該找出問題并且修改程序了.</p><p>　　8.2調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決方法</p><p>　　調(diào)

79、試過程中,由于好多按鍵是配合使用的,使用經(jīng)常會出問題,對程序的設計要求比較高,有時候好難顧及到多個方面,例如:機械手還沒有上升的時候,下降限位開關(guān)必須被壓下,機械手還沒有左轉(zhuǎn)的時候,右轉(zhuǎn)限位就必須一直被按著,雖然只是簡簡單單的描述,但真正到了編程的時候,要求就比較高了,好多時候,在顧及到機械手右轉(zhuǎn)的同時,傳送帶B沒有動作;或者在松開上升限位和左轉(zhuǎn)限位的時候,傳送帶B和機械手右轉(zhuǎn)還是動作的.</p><p>　　解

80、決方式也是有好多的,最好用的就是一邊調(diào)試一邊修改程序,最終完成程序的編寫.</p><p><b>　　8.3結(jié)果分析</b></p><p>　　通過運行自己設計的正確程序，可以實現(xiàn)用機械手將物品從傳送帶A移到傳送帶B，整個過程通過手動結(jié)合程序控制，PLC控制的機械手傳送帶系統(tǒng)比較大的優(yōu)點就是容易作出相應的修改，從而適應不同的場合，而且控制比較簡單明了。</p

81、><p>　　機械手的上升、下降、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、夾緊、放松動作分別由電磁閥控制液壓傳動系統(tǒng)工作，并用限位開關(guān)及光電開關(guān)檢測機械手動作的狀態(tài)和物品的位置。傳送帶A、B均由三相鼠籠型異步電動機驅(qū)動。</p><p><b>　　九..總結(jié)</b></p><p>　　這次課程設計我做的是機械手傳送帶plc控制系統(tǒng)設計，在這次的實踐過程中，我遇到了不少的困

82、難，因此有了許多體會與感悟。根據(jù)老師說提出的機械手控制系統(tǒng)的要求，我根據(jù)平時老師講過的關(guān)于機械手的相關(guān)題目，對控制系統(tǒng)的程序設計有了大概的框架，給接下來的變成提供了方向。</p><p>　　通過這一次課程設計，我對電氣的操作規(guī)范有了深刻的認識。在程序設計中要總體設計程序思路。然后分塊設計。在程序設計中我加強理解PLC基本指令的使用方法。對基本指令的具體運用有了深刻的概念。</p><p>

83、;　　通過這次課程設計，我還提高了自己的動手能力，還使自己獨立思考的能力有些提高。當然這次課程設計的成功也有同學們的幫助，互幫互助也是能使課程設計順利完成不可缺少的部分，相信這次的課程設計也會對將來的畢業(yè)設計產(chǎn)生一定的影響。</p><p>　　在程序的調(diào)試階段，體會到調(diào)試程序的重要性。在自己設計的程序一般來說都有許多邏輯錯誤如果不經(jīng)過調(diào)試一般很難發(fā)現(xiàn)，如：輸出的覆蓋，上一句話線圈接通，而下一條指令卻又把它關(guān)斷，

84、在如該復位的再下一個模式里沒有復位?？傊?，會有許多問題。</p><p>　　經(jīng)過這三周的課程設計學習，我對PLC的認識進一步加強。在設計接線圖時，理解了硬件部分。在硬件中輸入運用PLC的內(nèi)部24V電源。在輸出中運用外接24V電源驅(qū)動。這些問題如果不實際操作很難深刻認識。程序設計中，復習了各種指令的運用。加強；了自己的動手能力。我們應該多參加這樣的訓練。</p><p><b>

85、　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]蔡自興.機器人學的發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略.機器人技術(shù)，2001, 4</p><p>　　[2]金茂青，曲忠萍，張桂華.國外工業(yè)機器人發(fā)展勢態(tài)分析.機器人技術(shù)與應用 ，2001, 2</p><p>　　[3]吳振順.氣壓傳動與控制.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社，1995</p><p&

86、gt;　　[4]馬小軍．可編程控制器及其應用．南京：東南大學出版社，2007．</p><p>　　[5]史宜巧，田敏．PLC控制系統(tǒng)設計與運行維護．北京：機械工業(yè)出版社，2010．</p><p>　　[6]阮友德．電氣控制與PLC實訓教程．北京：人民郵電出版社，2006．</p><p>　　[7] 巫莉．電氣控制與PLC應用．北京：中國電力出版社，2008．&