畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）機(jī)械手分選大小球控制

1、<p><b>　　高等教育自學(xué)考試</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</b></p><p>　　題 目：機(jī)械手分選大小球控制 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： 機(jī)電一體化工程 電氣1111 班 </p><p>　　學(xué)生姓名：

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師姓名.職稱： </p><p>　　所屬助學(xué)單位： 鄂東職業(yè)技術(shù)學(xué)院</p><p>　　2013年4月22日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要……………………………………………………………………………

3、Ⅰ</p><p>　　1概述……………………………………………………………………………2</p><p>　　1.1可編程控制器（PLC）歷史與發(fā)展趨勢(shì)………………………………2</p><p>　　1.2可編程控制器的基本功能和特點(diǎn)……………………………………………2</p><p>　　2可編程控制器的組成和工作原理…………………………

4、……………4</p><p>　　2.1可編程控制器的硬件組成……………………………………………………5</p><p>　　2.2可編程控制器的軟件系統(tǒng)和程序……………………………………………5</p><p>　　2.3可編程控制器的工作原理…………………………………………………6</p><p>　　3機(jī)械手大小球分選設(shè)備的PLC電氣控

5、制……………………………6</p><p>　　3.1機(jī)械手大小球分選設(shè)備的電氣控制…………………………………………7</p><p>　　3.2大小球分選系統(tǒng)示意圖及操作面板…………………………………………7</p><p>　　3.3 PLC的工序圖.梯形圖.指令變………………………………………………9</p><p>　　3.4操作原理

6、簡(jiǎn)要說明…………………………………………………………17</p><p>　　4調(diào)試………………………………………………………………………………18</p><p>　　4.1上機(jī)調(diào)試……………………………………………………………………18</p><p>　　4.2軟件與硬件的調(diào)試…………………………………………………………19</p><p&

7、gt;　　致謝………………………………………………………………………………20</p><p>　　結(jié)束語(yǔ)………………………………………………………………………………21</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………22</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　

8、　PLC(可編程控制器)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的通用自動(dòng)控制裝置，在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用?？删幊炭刂破鳎≒LC）是繼電器技術(shù)和“3c技術(shù)”、C計(jì)算機(jī)Computer、控制 Control、通信（Commutation）的綜合體，是一種控制機(jī)器動(dòng)作順序的“程控型”控制裝置。它能適應(yīng)工廠環(huán)境要求，工作可靠、體積小、功能強(qiáng)、而且“用途可隨時(shí)改變”——用戶通常只要“修改PLC的設(shè)置參數(shù)”或“更換 PLC 控制程序”就可以改變PLC的生產(chǎn)過程控制

9、和應(yīng)用與工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，被譽(yù)為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大技術(shù)支柱之首。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用順序控制設(shè)計(jì)的方法實(shí)現(xiàn)機(jī)械手分揀大小球控制。本次課題的一些難點(diǎn)都是用圖解的形式表現(xiàn)出來的，明白易懂，運(yùn)用了“因果分析法”來輔助說明那些以往用文字難以說明的問題。本次課題通俗易懂，注重實(shí)用。根據(jù)對(duì)有關(guān)PLC方面的資料的收集并經(jīng)過綜合的處理，對(duì)PLC指令進(jìn)行了注解，說明其在實(shí)例中的用法。</p><

10、p>　　關(guān)鍵詞：可編程控制器，機(jī)械手，梯形圖，電氣控制系統(tǒng)</p><p><b>　　1概 述</b></p><p>　　1.1可編程控制器（PLC）歷史與發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　1.1.1 可編程控制器(PLC)的歷史</p><p>　　可編程控制器（Progremmable Controller,P

11、C）是進(jìn)幾年迅速發(fā)展并得廣泛應(yīng)用的新一代工業(yè)自動(dòng)化控制裝置。早年的可編程控制器在功能上只能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，因此被稱為可編程順序邏輯控制器（Programmable Logy Controller）.這時(shí)的PLC基本上是（硬）繼電器控制裝置的替代物，主要用于實(shí)現(xiàn)原先由繼電器完成的順序控制、定時(shí)、記數(shù)等功能。</p><p>　　國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）與1985年在頒布的可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第二稿中，給PLC做了如下

12、定義：</p><p>　　可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算順序控制，定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過程。</p><p>　　近年來，PLC的發(fā)展非常的迅速，除了具有邏輯（Logic）判斷等功能還同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能。</p

13、><p>　　世界上第一臺(tái)PLC是1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制成功。并在美國(guó)通用汽車自動(dòng)化裝配線上試用并獲得成功。這種新型的工控裝置，以其體積小、可變性好、可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、簡(jiǎn)單易懂、操作維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，很快就在美國(guó)的許可編程控制器（Progremmable Controller,PC）是進(jìn)幾年迅速發(fā)展并得廣泛應(yīng)用的新一代工業(yè)自動(dòng)化控制裝置。早年的可編程控制器在功能上只能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，因此被稱為

14、可編程順序邏輯控制器（Progremmable Logi Controller）.這時(shí)的PLC基本上是（硬）繼電器控制裝置的替代物，主要用于實(shí)現(xiàn)原先由繼電器完成的順序控制、定時(shí)、記數(shù)等功能。</p><p>　　近年來，PLC的發(fā)展非常的迅速，除了具有邏輯（Logic）判斷等功能還同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能。</p><p>　　世界上第一臺(tái)PLC是1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公

15、司（DEC）研制成功。并在美國(guó)通用汽車自動(dòng)化裝配線上試用并獲得成功。這種新型的工控裝置，以其體積小、可變性好、可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、簡(jiǎn)單易懂、操作維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，很快就在美國(guó)的許多行業(yè)得到推廣使用。</p><p>　　20世紀(jì)70年代，微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨變。美國(guó)、日本、德國(guó)等一些廠商先后開采用微處理器作為PLC的CPU，這樣使PLC的功能大大的增強(qiáng)。</p><p>　

16、　20世紀(jì)80年代，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展微處理器價(jià)格大幅下跌，使得各種類型的PLC所采用的CPU的檔次譜偏提高，一般采用16位和32位的CPU。</p><p>　　目前，世界上約有200家PLC生產(chǎn)廠家。其中，美國(guó)的（Rockwell）、(GE)，德國(guó)的西門子（Siemems）,法國(guó)的施耐德（Schmeider）, 日本的三菱，歐姆龍（Omron）,他們從只有幾十個(gè)點(diǎn)（I/O總點(diǎn)數(shù)）的微型PLC到上萬(wàn)

17、個(gè)點(diǎn)的巨型PLC?？梢灶A(yù)見PLC將會(huì)是電氣控制裝置的主要控制元件。</p><p>　　1.1.2 可編程控制器的發(fā)展與趨勢(shì)</p><p>　　由于工業(yè)生產(chǎn)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的多樣性，今后幾年的PLC技術(shù)將圍繞如下幾個(gè)方面發(fā)展。</p><p>　?。?）進(jìn)一步加快CPU的處理速度?？梢圆捎玫姆椒ㄓ校喝媸褂酶咚貱PU芯片和24位、32位、64位RIST芯片，采用多

18、CPU并進(jìn)行處理或分時(shí)處理或分任務(wù)處理；采用新型體系結(jié)構(gòu)，工作方式使掃描和中斷并存；各種模塊自能化，部分系統(tǒng)程序用門陣列電路固化，這樣可以使速度達(dá)到ns級(jí)。</p><p>　?。?）變革操作控制方式。由于處理速度的加快和多CPU的使用，操作控制不采用單一的循環(huán)掃描方式，將大量使用中斷驅(qū)動(dòng)方式，以增加對(duì)輸入/輸出（I/O）的快速反應(yīng)能力。</p><p>　?。?）發(fā)展自能化模塊。自能化模

19、塊主要有：通信模塊、位置控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊與控制模塊、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換模塊、PID控制模塊及一些自能化I/O模塊。</p><p>　?。?）進(jìn)一步提高可靠性。有些場(chǎng)合對(duì)PLC的可靠性要求特別高，根據(jù)不同需要可采用相應(yīng)的技術(shù)，除提高半導(dǎo)體的可靠性外，PLCA將在硬件上采用多CPU的容錯(cuò)系統(tǒng)，軟件上開發(fā)更加高級(jí)的診斷程序，以及發(fā)展軟件的容錯(cuò)技術(shù)，增強(qiáng)PLC的自診斷和外部故障檢測(cè)功能等。</p>

20、<p>　　（1）提供更方便靈活的編程方法，PLC的使用更加的方便。</p><p>　　（2）PLC的結(jié)構(gòu)和規(guī)模將更加兩極化，即大型化和小型化。</p><p>　?。?）PLC產(chǎn)品更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化將有利于PLC的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用和維護(hù)。</p><p>　　（4）加強(qiáng)PLC的聯(lián)網(wǎng)功能。加強(qiáng)PLC與PLC之間，PLC與計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)能力，為實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)

21、化提供必要的條件。</p><p>　　（5）PLC存儲(chǔ)容量及存儲(chǔ)特性。從發(fā)展角度來看，單機(jī)的存儲(chǔ)能力達(dá)到1MB就能滿足通常的要求，對(duì)于特殊的需要可采用外部存儲(chǔ)方式。為增加外部存儲(chǔ)的容量和存儲(chǔ)的速度，將采用激光光盤取代普通的磁盤和磁帶。為滿足對(duì)存儲(chǔ)器芯片的存取速度、RAM的可重寫性和ROM的非易失性等要求，必須研制和采用新型存儲(chǔ)器芯片。</p><p>　　1.2 可編程控制器的基本功能和

22、特點(diǎn)</p><p>　　1.2.1 PLC的基本功能</p><p><b>　?。?)邏輯控制功能</b></p><p>　　邏輯控制功能實(shí)際上就是位處理功能，是可編程控制器的最基本的功能之一。PLC設(shè)置有“與”、“或”、“非”等邏輯指令，利用這些指令，根據(jù)外部現(xiàn)場(chǎng)（開關(guān)、按扭或其他傳感器）的狀態(tài)，按照制定的邏輯進(jìn)行運(yùn)算處理后，將結(jié)果輸出

23、到現(xiàn)場(chǎng)的被控對(duì)象（電磁閥、接觸器、繼電器、指示燈等）。因此PLC中一個(gè)邏輯位的狀態(tài)可以無限次地使用，邏輯關(guān)系的修改變更也十分方便。</p><p><b>　　（2）定時(shí)控制功能</b></p><p>　　PLC中用戶提供使用的定時(shí)器，功能類似與繼電器、線路中的時(shí)間繼電器。定時(shí)器的設(shè)定值（定時(shí)時(shí)間）可以在編程時(shí)設(shè)定，也可以在運(yùn)行過程中根據(jù)需要進(jìn)行修改，使用方便靈活。

24、</p><p><b>　?。?）記數(shù)控制功能</b></p><p>　　PLC為用戶提供了很多計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器到某一定值時(shí)（設(shè)定值），產(chǎn)生一個(gè)狀態(tài)信號(hào)，利用該信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)操作的記數(shù)控制。記數(shù)器的設(shè)定值可以是在編程是設(shè)定，也可以在運(yùn)行過程中根據(jù)需要進(jìn)行修改。程序執(zhí)行時(shí)，PLC將根據(jù)用戶用計(jì)數(shù)器指令指定的計(jì)數(shù)器對(duì)某個(gè)控制信號(hào)的狀態(tài)改變次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，以完成對(duì)某個(gè)工作過

25、程的計(jì)數(shù)控制。</p><p><b>　　（4）步進(jìn)控制功能</b></p><p>　　PLC為用戶提供了若干個(gè)狀態(tài)器，可以實(shí)現(xiàn)由時(shí)間、技術(shù)和其他指定邏輯信號(hào)為轉(zhuǎn)移條件的步進(jìn)控制，即在一道工序完成以后，在轉(zhuǎn)移條件滿足時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行下一道工序。</p><p><b>　?。?）數(shù)據(jù)處理功能</b></p>

26、<p>　　大部分PLC都有數(shù)據(jù)處理功能，可實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、譯碼等操作?，F(xiàn)在一些新型的PLC數(shù)據(jù)處理功能更加齊全，可以完成開方、PID運(yùn)算、浮點(diǎn)運(yùn)算等操作，還可以和CRT、打印機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)程序、數(shù)據(jù)的顯示和打印。</p><p><b>　?。?）過程控制功能</b></p><p>　　有些PLC具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能馬克眼

27、方便地膃肭廠對(duì)模擬量的控制調(diào)節(jié)。</p><p><b>　?。?）通信聯(lián)網(wǎng)功能</b></p><p>　　有些PLC采用通信技術(shù)，可以多臺(tái)PLC之間的同位鏈接、PLC與計(jì)算機(jī)之間的通信等。</p><p><b>　　（8）監(jiān)控功能</b></p><p>　　PLC設(shè)置了較強(qiáng)的監(jiān)控功能。操作人

28、員利用編程器或監(jiān)視器可對(duì)PLC的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。利用編程器可以調(diào)整定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的是、設(shè)定值和當(dāng)前值，并根據(jù)需要改變PLC內(nèi)部邏輯信號(hào)的狀態(tài)及數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)內(nèi)容為調(diào)試和維護(hù)提供極大的方便。</p><p><b>　?。?）停電記憶功能</b></p><p>　　PLC內(nèi)部的部分存儲(chǔ)器所使用的 RAM 設(shè)置了停電保持器件（如備用電池），以保證斷電后這部分存儲(chǔ)器中的信

29、息不會(huì)丟失。</p><p>　?。?0）故障診斷功能</p><p>　　PLC可對(duì)系統(tǒng)組成、某些硬件狀態(tài)及指令的合法性等進(jìn)行自診斷，發(fā)現(xiàn)異常情況，發(fā)出報(bào)警并顯示錯(cuò)誤類型，如屬嚴(yán)重錯(cuò)誤則自動(dòng)終止運(yùn)行。</p><p>　　1.2.2 PLC的特點(diǎn)</p><p>　　PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，30年來，可編程控制器從無到有，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控

30、制領(lǐng)域接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍，其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步，其領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備控制到勝任運(yùn)動(dòng)控制、過程控制、及集散控制等各種任務(wù)的跨越，今天的可編程控制器正在成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在世界各地發(fā)揮著越來越大的作用，主要特點(diǎn)有：</p><p>　　可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，能適應(yīng)工廠環(huán)境</p><p>　?。?） 編程簡(jiǎn)單、直觀，可邊學(xué)邊用</

31、p><p>　　（3） 適應(yīng)性好，維護(hù)簡(jiǎn)單</p><p>　　（4） 體積小、功能強(qiáng)大、用途廣</p><p>　　1.2.3 PLC的分類</p><p>　　PLC的種類很多，其實(shí)現(xiàn)的功能、內(nèi)存容量、控制規(guī)模、外型等方面均存在較大的差異。因此，PLC的分類并沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而是按結(jié)構(gòu)形式、控制規(guī)、實(shí)現(xiàn)的功能大致地分類。</p>

32、;<p><b>　　a.按結(jié)構(gòu)形式分類</b></p><p>　　PLC按硬件的結(jié)構(gòu)形式可以分整體式和組合式。</p><p>　　整體式PLC 整體式PLC的 CPU、存儲(chǔ)器、I/O 安裝在同一機(jī)體內(nèi)（如三菱的FX系列）。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、價(jià)格低。</p><p>　　組合式PLC 組合式PLC為總線結(jié)

33、構(gòu)。其總線做成總線板，上面有若干個(gè)總線槽，每個(gè)總線槽上可安裝一個(gè)PLC模塊，不同的模塊實(shí)現(xiàn)不同的功能。</p><p><b>　　b.按控制規(guī)模分類</b></p><p>　　I/O的點(diǎn)數(shù)是衡量PLC 控制規(guī)模的重要參數(shù)。因此，按控制規(guī)模可分為小型PLC、中型PLC和大型PLC.</p><p>　　小型PLC I/O點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以下。

34、</p><p>　　中型PLC I/O點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)—2048點(diǎn)之間。</p><p>　　大型PLC I/O點(diǎn)數(shù)在2048以上。</p><p>　　c.按控制實(shí)現(xiàn)的功能分類</p><p>　　按照PLC所能實(shí)現(xiàn)的功能不同，可以把PLC大致地分為低檔PLC、中檔PLC高檔PLC三類。</p><p>　　2可

35、編程控制器的組成和工作原理</p><p>　　2.1 可編程控制器的硬件組成</p><p>　　PLC主要有中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM、EPROM）、I/O、電源、擴(kuò)展接口和編程器接口等幾部分組成，其結(jié)構(gòu)圖如下圖2-1所示</p><p>　　圖2-1 PLC硬件組成圖</p><p><b>　　（1）CPU模塊&l

36、t;/b></p><p>　　在PLC系統(tǒng)中，CPU模塊相當(dāng)于人的大腦，它不斷地采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出。</p><p><b>　　（2）I/O模塊</b></p><p>　　輸入（INPUT）模塊和輸出（OUTPUT）模塊簡(jiǎn)稱I/O模塊，他們是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)和CPU模塊的橋梁。</p

37、><p>　　輸入模塊用來接受和采集輸入信號(hào)，數(shù)字量輸入模塊用來接受從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字開關(guān)、線位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、等數(shù)字信號(hào)，模擬輸入模塊用來接收電位器，測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變送提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號(hào)。數(shù)字量輸入模塊用來控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、批示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警器裝置等輸出設(shè)備，模擬量輸出模塊用來控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。</p><p>　　CPU模塊的工

38、作電壓一般是DC5V，而PLC的輸出/輸出信號(hào)電壓信號(hào)一般較高，如DC5V和ACC220V，從外部引入的尖峰電壓和干燥聲可能損壞CPU模塊中的元器件或影響PLC的正常工作。I/O模塊中，用光電耦合器、小型繼電器等器件來隔離外部輸入電路和負(fù)載，I/O模塊除了傳遞信號(hào)外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。</p><p><b>　　編程裝置</b></p><p>　　編程裝置

39、用來生成用戶程序，并對(duì)它進(jìn)行編輯、檢查和修改，手持式編程器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序，因此又叫做指令編程器。它體積小，價(jià)格便宜，一般用來給小型PLC編程，或者用來現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維修。使用編程軟件可以在屏幕上直接生成和編輯梯形圖、指令表、功能塊圖和順序功能圖程序，并可以實(shí)現(xiàn)不同的編程語(yǔ)言的相互轉(zhuǎn)換，程序被編譯下載到PLC也可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程和傳送。</p><p>　　可以用編程軟件設(shè)置PLC內(nèi)部

40、的各種參數(shù)，通過通信，可以顯示梯形圖中的觸點(diǎn)和線圈的通斷情況，以及運(yùn)行時(shí)PLC內(nèi)部的各種參數(shù)，對(duì)于查找鼓掌非常有用。</p><p><b>　　電源</b></p><p>　　PLC一般使用220V交流電源或24V直流電源，內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供各種直流電源，驅(qū)動(dòng)PLC負(fù)載的直流電源一般由用戶提供。</p><p>　　2.2 可編程控

41、制的軟件系統(tǒng)和程序</p><p>　　PLC是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，不僅有硬件，軟件也是必不可少的。在PLC中軟件分為兩大部分，即系統(tǒng)程序和用戶程序。</p><p>　　(a) 系統(tǒng)程序是PLC賴以工作的基礎(chǔ)，采用匯編語(yǔ)言編寫，在PLC出廠時(shí)就已固化于ROM型系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器中，不需要用戶干擾。系統(tǒng)程序分為系統(tǒng)監(jiān)控程序和解釋程序。 </p><p>　　(b)

42、用戶程序又稱為應(yīng)用程序，是用戶為完成某一特定任務(wù)而利用PLC的編程語(yǔ)言而編制的程序。用戶程序通過編程器輸入到PLC的用戶存儲(chǔ)器中，通過PLC的運(yùn)行而完成這一特定的任務(wù)。</p><p>　　2.3 可編程控制器的工作原理</p><p>　　PLC內(nèi)部有許多具有不同功能的器件，實(shí)際上這些器件是由電子電路和存儲(chǔ)器組成的。例如，輸入繼電器 X由輸入電路和映像輸入觸點(diǎn)的存儲(chǔ)器組成；輸出繼電器Y由

43、輸出電路和映像輸出點(diǎn)的存儲(chǔ)器組成；定時(shí)器T、記數(shù)器C、助繼電器M、狀態(tài)器S、數(shù)據(jù)寄存器D、變址積存器V/Z等都有存儲(chǔ)器組成。為了把它們與普通的硬件區(qū)分開，通常把上面的器件成為軟器件。從工作過程看，只注重器件的功能和器件的名稱。如，輸入繼電器X、輸出繼電器Y等，而且每個(gè)器件都有確定的地址編號(hào)，這對(duì)編程十分重要。</p><p>　　PLC的工作原理可概括為：在系統(tǒng)管理程監(jiān)控下，對(duì)I/O集中采樣、順序執(zhí)行用戶程序并將

44、運(yùn)算結(jié)果集中輸出的工作過程。與計(jì)算機(jī)不同的是，計(jì)算機(jī)一般采用查詢等待命令的工序的執(zhí)行并轉(zhuǎn)到相應(yīng)子程序。因此，當(dāng)控制軟件發(fā)生故障時(shí)，會(huì)一直等待鍵盤或I/O命令，可能發(fā)生死機(jī)現(xiàn)象。而PLC作為專用工業(yè)控制機(jī)，一般采用掃描用戶程序工作方式，系統(tǒng)管理及應(yīng)用程序的執(zhí)行全部是以循環(huán)掃描方式完成。當(dāng)軟件發(fā)生故障時(shí)，可以定時(shí)執(zhí)行下一輪掃描，避免了死機(jī)現(xiàn)象，因此可靠性更高。</p><p>　　3機(jī)械手大小球分選設(shè)備的PLC電氣控

45、制</p><p>　　3.1機(jī)械手分選裝置及工作方式</p><p>　　機(jī)械手分選裝制大小球（見圖3-1），控制面板如圖3-3所示，圖3-1是PLC的外部接線圖。輸出繼電器Y4為ON時(shí)剛球被電磁鐵吸住，為OFF時(shí)釋放。</p><p>　　圖3-1機(jī)械手分選抓裝制大小球圖</p><p>　　工作方式的選擇開關(guān)的5個(gè)位置分別位于5種工作方

46、式之中，操作面板左下部的6個(gè)按鈕是手動(dòng)按鈕，為了保證在緊急的情況下（包括PLC發(fā)生故障時(shí)）能可靠地切斷PLC電源，設(shè)置交流接觸器KM見圖3-1，在PLC開始運(yùn)行時(shí)按下負(fù)載電源按鈕，是KM線圈得電并自鎖，KM的主觸點(diǎn)接通，給外部負(fù)載提供交流電源，出現(xiàn)緊急情況時(shí)用“緊急停車”按鈕斷開負(fù)載電源，對(duì)于電磁鐵吸盤這一類執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在“緊急停車”時(shí)如果斷開它的電源，它吸住的鐵磁物體會(huì)掉下來，在某些情況下可能造成事故，是不允許這樣處理的。</p&

47、gt;<p>　　右行和左行是異步電動(dòng)機(jī)控制的，在控制電動(dòng)機(jī)的交流器KM1和KM2的線圈回路中，使用了由它們的常閉觸點(diǎn)組成的硬件互鎖電路。</p><p>　　系統(tǒng)設(shè)有手動(dòng)、單周期、單步、連續(xù)和回原點(diǎn)5種工作方式，機(jī)械手在最上面、最左邊且電磁鐵線圈斷電時(shí)，稱為系統(tǒng)處于原點(diǎn)狀態(tài)（或稱為初始狀態(tài)）。在公用程序中，左線位開關(guān)X1、上限位X4的常開觸點(diǎn)和表示電磁線圈斷電的Y4的常閉點(diǎn)的串聯(lián)電路接通時(shí)，原點(diǎn)條

48、件輔助繼電器M5變?yōu)镺N。 </p><p>　　如果選擇的是單周期工作方式，按下啟動(dòng)按鈕X16后，從初始步MO，機(jī)械手按順序功能圖的規(guī)定完成一個(gè) 周期的工作后，返回并停留在初始步。如果選擇連續(xù)工作方式，在初始狀態(tài)下啟動(dòng)按鈕后機(jī)械手從初始步一個(gè)周期的反復(fù)連續(xù)工作，按下停止按鈕并不馬上停止工作，完成最后一個(gè)周期的工作后，系統(tǒng)才返回并停留在初始步。在單步工作方式，從初始步開始，按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到下一步，完成改步

49、的任務(wù)后，自動(dòng)停止工作并停留在改步，再按一下啟動(dòng)按鈕，才往前走一步。單步工作方式常用于系統(tǒng)的調(diào)試。</p><p>　　在單周期、連續(xù)和單步工作方式之前，系統(tǒng)應(yīng)處于原點(diǎn)狀態(tài)，如果不滿足這一條件，可選擇回原點(diǎn)工作方式，然后按回原點(diǎn)啟動(dòng)按鈕X15，使系統(tǒng)自動(dòng)返回原點(diǎn)狀態(tài)。在原點(diǎn)狀態(tài)，順序功能、圖中的初始步M0為ON，為進(jìn)入單周期、連續(xù)和單步工作方式做好準(zhǔn)備。</p><p>　　3.2 大小球

50、分選系統(tǒng)示意圖及操作面板</p><p>　　3.2.1機(jī)械手大小球分選設(shè)備的控制要求</p><p>　　初始態(tài)要求機(jī)械手在原點(diǎn)位置（原點(diǎn)狀態(tài) ＝手臂位于左限位處 +右限位處 +手爪釋放）各開關(guān)在關(guān)閉狀態(tài)，M停轉(zhuǎn)。按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手動(dòng)作，升降桿下件下降并要求機(jī)械手此時(shí)停留兩秒，在機(jī)械手吸球和釋放球后停留一秒后動(dòng)作。由SITP判斷機(jī)械手的工作方（當(dāng)S0=1時(shí)切換到手動(dòng)方式、當(dāng)S1=1時(shí)切

51、換到回原點(diǎn)方式、當(dāng)S2=1時(shí)切換到自動(dòng)方式），在由SITL利用M8041來實(shí)現(xiàn)單周、多周的運(yùn)行。當(dāng)按下預(yù)停按鈕后，一直要到一個(gè)周期完成才能停止，中途不能停止。（要有手動(dòng)、回原點(diǎn)、單步、單周、多周等5種可選工作方式）。</p><p>　　圖3-2機(jī)械手分選大小球示意圖</p><p><b>　　2操作面板</b></p><p>　　工作方式

52、選擇開關(guān)的5個(gè)位置分別位于5種方式，操作面板左下部的6個(gè)按鈕是手動(dòng)按鈕。</p><p>　　圖3-3機(jī)械手分選大小球操作面板圖</p><p>　　3.2.2 PLC的外部接線圖</p><p>　　圖3-4是PLC的外部接線圖，輸出繼電器Y4為ON時(shí)剛球被磁鐵吸住，為OFF時(shí)被釋放，為了保證在緊急情況下（包括PLC發(fā)生故障時(shí)）能可靠的切斷PLC的負(fù)載電源，設(shè)置了

53、交流接觸器KM</p><p>　　圖3-4PLC的外部接線圖</p><p>　　3.3 PLC的工序圖、梯形圖、指令表</p><p>　　FX系列PLC的狀態(tài)初始化指令表IST（INITIAL STAATE）的功能指令編號(hào)為FNC60，它與STL指令一起使用，專門用來設(shè)置具有多種工作方式的控制系統(tǒng)的初始狀態(tài)和設(shè)置有關(guān)的特殊輔助繼電器的狀態(tài)，可以大大簡(jiǎn)化復(fù)雜的順

54、序控制程序的設(shè)計(jì)工作。IST指令只能使用一次，它應(yīng)放在程序開始的地方，被它控制的STL電路應(yīng)放在它的后面。 </p><p>　　3.3.1 IST指令·與·程序的組成</p><p>　　圖3-5機(jī)械手指令與程序</p><p>　　3.3.2.順序功能（SFC）圖</p><p><b>　?、僮詣?dòng)程序<

55、;/b></p><p>　　圖3-6機(jī)械手自動(dòng)程序</p><p><b>　?、诨卦c(diǎn)程序</b></p><p>　　圖3-7機(jī)械手回原點(diǎn)程序</p><p><b>　?、凼謩?dòng)程序</b></p><p>　　圖3-8機(jī)械手手動(dòng)程序</p><

56、;p>　　3.3.3機(jī)械手“梯形圖”程序——匯總</p><p><b>　　(初始化程序)</b></p><p>　　圖3-9機(jī)械手初始化程序</p><p>　　IST指令中的S20和S30用來指定在自動(dòng)操作中的最低和最高的繼電器的元件號(hào)</p><p><b>　　(手動(dòng)程序)</b>

57、</p><p>　　3-10圖機(jī)械手手動(dòng)程序</p><p>　　手動(dòng)程序如圖3-10手動(dòng)操作時(shí)用X20~X25對(duì)應(yīng)的6個(gè)按鈕控制鋼球的抓緊、放松，和升、降，左行和右行，手動(dòng)程序用初始狀態(tài)繼電器S0控制，因?yàn)槭謩?dòng)程序、自動(dòng)程序（不包括回原點(diǎn)程序）和原點(diǎn)程序都用STL觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，但這三個(gè)部分不回同時(shí)驅(qū)動(dòng)。</p><p><b>　　(自動(dòng)回原點(diǎn)程序)<

58、;/b></p><p>　　圖3-11機(jī)械手自動(dòng)回原點(diǎn)程序</p><p>　　自動(dòng)返回原點(diǎn)程序如圖3-11所示，當(dāng)原點(diǎn)條件滿足時(shí)，特殊繼電器M8044為ON，自動(dòng)返回原點(diǎn)程序結(jié)束手用SET指令將M8043置位為ON并用RST指令將回原點(diǎn)的最后一步S12復(fù)位返回到原點(diǎn)程序中S10~S19</p><p><b>　　(自動(dòng)程序)</b>

59、</p><p>　　圖3-12機(jī)械手自動(dòng)程序</p><p><b>　　(程序完)</b></p><p>　　用STL指令設(shè)計(jì)的自動(dòng)程序的順序如圖所示特殊輔助繼電器M8041（轉(zhuǎn)換 啟動(dòng)）M8044（原點(diǎn)條件）是從自動(dòng)程序的初始步S2轉(zhuǎn)換到下一步S20的轉(zhuǎn)換條件自動(dòng)程序的梯形圖見3-12使用STL指令后，系統(tǒng)的自動(dòng)、手動(dòng)、單周、單步、回原

60、點(diǎn)、多周等幾種工作方式的切換系統(tǒng)程序是系統(tǒng)自動(dòng)完成的，安排IST指令中的控制工作方式用的是輸入繼電器X10~X17的元件順序，工作方式的切換是通過特殊輔助繼電器M8040~M8042實(shí)現(xiàn)的IST指令自動(dòng)驅(qū)動(dòng)M8042。</p><p>　　3.3.4指令運(yùn)用與說明</p><p>　　3.3.5 PLC編程元件明細(xì)表</p><p>　　注:此編程元件表只限于此次

61、課題設(shè)計(jì)所涉及的元件.</p><p>　　3.4 操作原理簡(jiǎn)要說明</p><p>　　機(jī)械手有手動(dòng)、單周期、多周期和回原點(diǎn)五種工作方式，機(jī)械手在最上面、最左邊且電磁鐵線圈斷電，稱為系統(tǒng)處于原點(diǎn)狀態(tài)（或稱初始狀態(tài)）。</p><p>　　在用戶程序中，左限位開關(guān)X1，上限位開關(guān)X4的常開觸點(diǎn)和表示電磁鐵線圈斷電的Y4的常閉觸點(diǎn)的串聯(lián)電路接通時(shí)，“原點(diǎn)條件”輔助繼電

62、器S1變?yōu)镹O。在通過初始化指令I(lǐng)ST利用輔助繼電器M8041/M8040來決定機(jī)械手的工作方式（當(dāng)S0=1時(shí)，用戶程序執(zhí)行手動(dòng)程序；當(dāng)S1=1時(shí)，用戶程序執(zhí)行回原點(diǎn)程序；當(dāng)S2=1時(shí)，用戶程序執(zhí)行自動(dòng)程序）。</p><p>　　在單周期工作方式下，按下啟動(dòng)按鈕X16后，（初始化指令I(lǐng)ST使M8040清0就是永久解禁0）從初始步S0開始機(jī)械手按順序功能圖的規(guī)定完成一個(gè)周期的工作后，返回并停留在初始步。</

63、p><p>　　在多周期工作方式下，在初始狀態(tài)按下啟動(dòng)按鈕后，機(jī)械手從初始步開始一個(gè)接一個(gè)周期地反復(fù)連續(xù)的工作。在按下停止按鈕并不馬上停止工作，完成最后一個(gè)周期的工作后，系統(tǒng)才返回并停留在初始步。</p><p>　　在單步工作方式下，從初始步開始，按一下啟動(dòng)按鈕系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到下一步完成該步的任務(wù)后，自動(dòng)停止工作并停留在該步，再按一下啟動(dòng)按鈕才轉(zhuǎn)到下一步。單步工作方式常用于系統(tǒng)的調(diào)試。在選擇單周期

64、，多周期和單步工作方式之前，系統(tǒng)應(yīng)處于原點(diǎn)狀態(tài)，如果不滿足這一條件，可選擇回原點(diǎn)工作方式（讓機(jī)械手在左限位X1，在做實(shí)驗(yàn)時(shí)用K1來代替，而機(jī)械手臂上限位X4由K4來代替，然后按下回原點(diǎn)啟動(dòng)按鈕X15，使系統(tǒng)自動(dòng)回原點(diǎn)狀態(tài)，即使程序中的輔助繼電器M8043[變?yōu)?態(tài)]。</p><p>　　機(jī)械手的一個(gè)工作周期（動(dòng)作順序）為下降、吸球、上升、右行、下降、釋放、 上升、左行返回。當(dāng)機(jī)械手在原點(diǎn)狀態(tài)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)

65、械手下降到為達(dá)下限位X5時(shí)，X5處于斷電狀態(tài)，電磁鐵頭通電吸起大球，然后機(jī)械手上升，上升到上限位X4時(shí)，機(jī)械手臂右行。當(dāng)右行到大球右限位X2時(shí)，機(jī)械手下降，下降到下限位X5時(shí)電磁鐵斷電，釋放大球，大球被放入大球容器。然后回到原點(diǎn)。當(dāng)機(jī)械手在原點(diǎn)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手下降到為達(dá)下限位X5時(shí)，X5接通，電磁鐵通電吸起小球，機(jī)械手上升，上升到上限位X4時(shí)，機(jī)械受臂右行，當(dāng)右行到小球右限位X3時(shí)機(jī)械手下降，下降到下限位X5時(shí)，電磁鐵斷電釋放小

66、球到小球容器。然后回到原點(diǎn)位置，機(jī)械手分選大小球動(dòng)作完成。 </p><p><b>　　4調(diào) 試</b></p><p><b>　　4.1 上機(jī)調(diào)試</b></p><p><b>　　（1）調(diào)試的目的</b></p><p>　　首先：熟悉和掌握“PLC-大小球分選系統(tǒng)

67、”的“5種工作方式”及實(shí)踐步驟。</p><p>　　其次：熟悉PLC編程軟件/及編程器的使用方法。</p><p>　　最后：學(xué)會(huì)PLC-3型實(shí)驗(yàn)臺(tái)的使用方法。</p><p>　?。?）使用的實(shí)驗(yàn)器材</p><p>　?、貾LC-3型可編程控制器實(shí)驗(yàn)臺(tái)</p><p>　?、赑LC大型演示面板</p>

68、<p>　　③“計(jì)算機(jī)和PLC編程軟件”/及FX-20P-E編程器</p><p><b>　?、芫幊屉娎|</b></p><p><b>　　⑤連接導(dǎo)線</b></p><p><b>　?。?）調(diào)試步驟</b></p><p><b>　　a.預(yù)備階

69、段：</b></p><p>　?、僭诮泳€時(shí)負(fù)載設(shè)備要處在斷電狀態(tài)</p><p><b>　?、谠O(shè)備線要接觸良好</b></p><p>　?、蹖⒃O(shè)計(jì)好的程序輸入到計(jì)算機(jī)中</p><p><b>　　④打開PLC的電源</b></p><p><b>

70、;　?、輰⒊绦?qū)懙絇LC</b></p><p><b>　　⑥將負(fù)載通上電</b></p><p><b>　　b.調(diào)試階段：</b></p><p>　?、侔聪翶1、K4、P1等開關(guān)和按鈕時(shí)，機(jī)械手是否回到原點(diǎn)位置。</p><p>　　②按下啟動(dòng)按鈕X16時(shí)，機(jī)械手是否按照用戶要求

71、的工作方進(jìn)行（手動(dòng)、單周、單步、多周、回原點(diǎn)）等動(dòng)作。</p><p>　?、墼诎聪录蓖０粹o時(shí)是否在完成最后一個(gè)周期的工作后，系統(tǒng)才返回并停留在初始步。</p><p>　　4.2軟件與硬件的調(diào)試</p><p>　　4.2.1 軟件的調(diào)試</p><p>　　調(diào)試順序控制程序的主要任務(wù)是檢查程序的運(yùn)行是否符合順序功能圖的規(guī)定，即在某一轉(zhuǎn)換實(shí)

72、現(xiàn)時(shí)，是否發(fā)生的活動(dòng)狀態(tài)的正確的變化，該轉(zhuǎn)換所有的前級(jí)步是否變?yōu)椴换顒?dòng)步，所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒?dòng)步，以及被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載是否相應(yīng)的變化。</p><p>　　在調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮各種情況，對(duì)系統(tǒng)各種不同的工作方式，順序工能圖的每一條支路，各種可能的進(jìn)展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后即時(shí)修改程序，直到各種可能的情況下輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的關(guān)系完全符合要求。</p><p>　　4.2

73、.2 硬件的調(diào)試</p><p>　　在對(duì)程序進(jìn)行模擬調(diào)試的同時(shí)可以設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)、制作控制屏，PLC之外其他硬件的安裝，接線工作也可以同時(shí)進(jìn)行，完成控制屏內(nèi)部的安裝線，應(yīng)對(duì)控制屏的接線進(jìn)行調(diào)試，可在控制屏的接線端子上模擬PLC外部的開關(guān)輸入信號(hào)，或操作控制面板的按鈕和開關(guān)指令，觀察對(duì)應(yīng)的PLC輸入點(diǎn)的狀態(tài)是否變化正確。用編程成器或編程軟件將PLC的輸出點(diǎn)強(qiáng)制為OFF/ON，觀察對(duì)應(yīng)的控制屏內(nèi)的PLC負(fù)載（如外部的繼電

74、器、接觸器）的動(dòng)作是否正常，或?qū)?yīng)的控制屏接端子上的輸出信號(hào)的狀態(tài)變化是否正常。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我得到了各個(gè)方面的幫助與支持。</p><p>　　首先，本次畢業(yè)論文是在我的指導(dǎo)老師 的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的，他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作

75、作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我，從課題的選擇到設(shè)計(jì)的最終完成，都離不開劉老師對(duì)我始終如一給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。自從開始寫論文以來，劉老師不僅在學(xué)業(yè)上給予我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在生活規(guī)劃特別是以后如何更好的走向工作崗位上給予我以激勵(lì)和指導(dǎo)，在此謹(jǐn)向劉老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。</p><p>　　再次，我還要感謝在一起愉快的度過大學(xué)生活的全體同學(xué)和一起完成論文的各位同學(xué)，正是由于你們的誠(chéng)懇的幫助和不懈的支持

76、，我才會(huì)有信心克服一個(gè)又一個(gè)的困難和疑惑，直至本次論文的順利完成。</p><p>　　在本次論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有不少可敬的老師、朋友、給予了我莫大的幫助，在這里請(qǐng)接受我的誠(chéng)摯的謝意！最后還要感謝培養(yǎng)長(zhǎng)大，寒心茹苦的父母，是你們教會(huì)我懂得如何尊敬師長(zhǎng)，珍惜朋友，更教會(huì)我如何做人。在次謝謝你們！</p><p><b>　　結(jié) 束

77、語(yǔ)</b></p><p>　　經(jīng)過了兩個(gè)多月的學(xué)習(xí)和工作，我終于完成了《機(jī)械手分選大小球控制》的論文。從開始接到論文題目到系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，再到論文文章的完成，每走一步對(duì)我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學(xué)期間獨(dú)立完成的最大的項(xiàng)目。在這段時(shí)間里，我學(xué)到了很多知識(shí)也有很多感受，從對(duì)PLC這門課程的一無所知，對(duì)輸入，輸出等相關(guān)術(shù)語(yǔ)很不了解的狀態(tài)，我開始了獨(dú)立的學(xué)習(xí)和試驗(yàn)，查看相關(guān)的資料和書籍，讓自己頭腦中

78、模糊的概念逐漸清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起來，每一次改進(jìn)都是我學(xué)習(xí)的收獲，每一次試驗(yàn)的成功都會(huì)讓我興奮好一段時(shí)間。從中我也充分認(rèn)識(shí)到了機(jī)械手這一工作方式給生產(chǎn)帶來的方便安全。</p><p>　　雖然我的論文作品不是很成熟，還有很多不足之處，但我可以自豪的說，這里面的每一段代碼，都有我的勞動(dòng)。當(dāng)看著自己的程序，自己成天相伴的系統(tǒng)能夠健康的運(yùn)行，真是莫大的幸福和欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最終都會(huì)化為甜美的甘

79、泉。</p><p>　　這次做論文的經(jīng)歷也會(huì)使我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過程和研究的過程，沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會(huì)有所突破，那也就不叫論文了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學(xué)習(xí)中激勵(lì)我繼續(xù)進(jìn)步。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]

80、廖常處. PLC基礎(chǔ)應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社 2002</p><p>　　[2] 鐘肇新.可編程控制器原理及應(yīng)用.華南理工大學(xué)出版 2001</p><p>　　[3] PLC梯形圖順序控制設(shè)計(jì)方法與順序功能圖.電工技術(shù)雜志 1998（5）～1999（5）</p><p>　　[4] 廖常初、周林.PLC的應(yīng)用指令.電工技術(shù)1997（7）～2004（4）</p&

81、gt;<p>　　[5] 朱紹祥.可編程控制器原理與應(yīng)用.上海交大出版社</p><p>　　[6] 湯以范.現(xiàn)代電氣及可編程控制技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[8] 胡學(xué)林.可編程控制技術(shù)指南.上?？破粘霭嫔?lt;/p><p>　　[9] 廖常出.PLC編程及應(yīng)用. 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[10] 趙金