電氣自動(dòng)化技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書plc在機(jī)械手移動(dòng)物體控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、<p>　　四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目:PLC在機(jī)械手移動(dòng)物體控制系 </p><p>　　統(tǒng)中的應(yīng)用 </p><p>　　專 業(yè): 電氣自動(dòng)化技術(shù) </p>

2、<p>　　班 級(jí): 電氣08-2班 </p><p>　　學(xué) 號(hào): 0840064 </p><p>　　姓 名: </p><p>　　指導(dǎo)教師: </p&

3、gt;<p>　　二零一零 年 十一月 十日</p><p>　　四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　備注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，一式二份。其中學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份。</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著我國工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，在機(jī)械加工與

4、制造領(lǐng)域，以及各種裝配與包裝自動(dòng)化生產(chǎn)線上，機(jī)械手的應(yīng)用已相當(dāng)普遍。機(jī)械手通常擔(dān)負(fù)著上料、下料，搬動(dòng)或裝卸零件的重復(fù)動(dòng)作等，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。動(dòng)作順序及各動(dòng)作時(shí)間的間隔采用按時(shí)間原則加工任務(wù)。由于PLC順序控制具有系統(tǒng)簡單、可靠、控制靈活方便等特點(diǎn)，而且PLC從誕生之日起，最基本，最普遍的應(yīng)用領(lǐng)域就是在工業(yè)環(huán)境下的順序控制，因此，基于PLC順序控制的機(jī)械手在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　機(jī)

5、械手是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對(duì)象，機(jī)械手可以完成許多工作，如搬運(yùn)物品、裝配工件、切割、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛，應(yīng)用PLC控制機(jī)械手實(shí)現(xiàn)各種規(guī)定的工序動(dòng)作，可以簡化控制線路，節(jié)省成本，提高生產(chǎn)效率。為了使動(dòng)作操作更加準(zhǔn)確，加入一些檢測元件，更加完善的應(yīng)用于各各領(lǐng)域。在此做些改進(jìn)，如設(shè)計(jì)出具有多種工作方式的控制系統(tǒng)，使機(jī)械手在移動(dòng)物體時(shí)具有不同的選擇，實(shí)用性更強(qiáng)。</p><p>　　關(guān)鍵詞 機(jī)械手；P

6、LC；控制 </p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 機(jī)械手設(shè)計(jì)的目的</p><p>　　隨著社會(huì)生產(chǎn)不斷進(jìn)步和人們生活節(jié)奏不斷加快，人們對(duì)生產(chǎn)效率也不斷提出新要求。由于微電子技術(shù)和計(jì)算軟、硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展和現(xiàn)代控制理論的不斷完善，使機(jī)械手技術(shù)快速發(fā)展，其中氣動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)由于其介質(zhì)來源簡便以及不污染環(huán)

7、境、組件價(jià)格低廉、維修方便和系統(tǒng)安全可靠等特點(diǎn)，已滲透到工業(yè)領(lǐng)域的各個(gè)部門，在工業(yè)發(fā)展中占有重要地位。主要作用是完成機(jī)械部件的搬運(yùn)工作，能放置在各種不同的生產(chǎn)線或物流流水線中，使零件搬運(yùn)、貨物運(yùn)輸更快捷、便利。 機(jī)械手課程設(shè)計(jì)不僅培養(yǎng)設(shè)計(jì)對(duì)自動(dòng)化控制的認(rèn)識(shí)、運(yùn)用能力，而且也增進(jìn)了對(duì)電氣工業(yè)發(fā)展的了解和認(rèn)知。</p><p><b>　　1.2 方案選擇</b></p><

8、p><b>　　機(jī)械手的設(shè)計(jì)有：</b></p><p>　　1.氣控機(jī)械手，它是由移動(dòng)車、底座、梁、吊臂、吸盤、氣控箱、操作盒、真空泵等部分組成。移動(dòng)車上有四個(gè)車輪和調(diào)節(jié)螺栓，將移動(dòng)車推到工作位置后，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)螺栓將車體頂起，使車輪脫離地面約5毫米，再確認(rèn)車體穩(wěn)定后，即可開始工作。本機(jī)操作盒設(shè)有四個(gè)按鈕、兩個(gè)氣控指示燈，四個(gè)按鈕分別控制上升、下降、自由和緊急下降；兩個(gè)指示燈分別表示有無

9、真空和有無負(fù)荷。工作過程中工件的重量由氣控系統(tǒng)平衡，操作人員只需用很少的力就可以靈活自如地搬運(yùn)重物完成升降、旋轉(zhuǎn)、前進(jìn)、后退動(dòng)作，極大地減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。工件的吸取是采用單線圈單線圈電磁閥控制夾具夾持。</p><p>　　2.助力機(jī)械手，又稱手動(dòng)移栽機(jī)，是一種無重力化移載系統(tǒng)，一種新穎的，用于物料搬運(yùn)時(shí)省力操作的助力設(shè)備。它巧妙地應(yīng)用力的平衡原理，令工件在空中形成一種無重力化的浮動(dòng)狀態(tài)， 使操作者在搬運(yùn)工件的過程

10、中感覺不到工件的自身重量。操作者在搬運(yùn)工件的過程中，只需很小的操作力。尤其適用于某些需要精確定位和省力裝配的場合</p><p>　　3.運(yùn)料機(jī)械手，是一種用將物體從A工作臺(tái)運(yùn)到B工作臺(tái)，它的工作過程是下降、夾緊、上升、右移、下降、放松、上升、左移八個(gè)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的周期動(dòng)作。</p><p>　　本設(shè)計(jì)以運(yùn)料機(jī)械手為題材，應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)該機(jī)械手的電氣控制。如圖1-1

11、所示。</p><p>　　圖1-1 機(jī)械手的工作示意圖</p><p>　　第2章 PLC的概述與選型</p><p>　　2.1 PLC的定義</p><p>　　可編程控制器（Programmable Logic Controller）簡稱PLC，它具備了模擬量控制、過程控制以及遠(yuǎn)程通信等強(qiáng)大功能，所以美國電氣制造商協(xié)會(huì)將其正式命名為可

12、編程控制器（Programmable Controller）,簡稱PC。但是個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）也簡稱PC，為了避免混淆，將用于邏輯控制的可編程控制叫做PLC（Programmable Logic Controller）.</p><p>　　可編程控制器有近30年的歷史，發(fā)展極為迅速。為確定它的性質(zhì)國際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）

13、多次發(fā)布以及修訂有關(guān)PLC的文件。在1987年頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：</p><p>　　PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，它其實(shí)就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，它以接入式CPU為核心，通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備，都是很容易

14、與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，容易擴(kuò)展其功能的。</p><p>　　可編程控制器從內(nèi)部構(gòu)造、功能及工作原理上看是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。是數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，它帶有可以編制程序的存儲(chǔ)器，能進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算工作。</p><p>　　可編程控制器是一種工業(yè)現(xiàn)場用計(jì)算機(jī)。它是為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，工業(yè)環(huán)境一般辦公環(huán)境有較大的區(qū)別。由于PLC的特殊構(gòu)造，使它能在高粉塵、高

15、噪音、強(qiáng)電磁干擾和溫度變化劇烈的環(huán)境下正常工作。為了能控制機(jī)械或生產(chǎn)過程，它要能很容易的與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，這些都是個(gè)人計(jì)算機(jī)無法比擬的。</p><p>　　可編程控制器是一種通用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。它能控制各種類型的工業(yè)設(shè)備及生產(chǎn)過程。它的功能能夠很容易地?cái)U(kuò)展，它的程序是可以根據(jù)控制對(duì)象的不同，讓使用者來編制的。也就是說，可編程控制器較其以前的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，如單片機(jī)工業(yè)控制系統(tǒng)，具有更大的靈活性，它可

16、以方便地應(yīng)用在各種場合。</p><p>　　通過以上定義還可以了解到，相對(duì)一般意義上的計(jì)算機(jī)，可編程控制器不僅具有計(jì)算機(jī)的內(nèi)核，它還配置了許多使其適用于工業(yè)控制的器件。它實(shí)質(zhì)上是經(jīng)過一次開發(fā)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。從另一個(gè)方面來說，它是一種通用機(jī)，經(jīng)過二次開發(fā)，它可以在任何具體的工業(yè)設(shè)備上使用。自其誕生以來，電氣工程技術(shù)人員感受最強(qiáng)的也是可編程控制器二次開發(fā)十分容易。它在很大程度上使的工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)從專業(yè)設(shè)計(jì)院走進(jìn)工

17、廠和礦山，變成了普通工程技術(shù)人員甚至普通電氣工人力所能及的工作。再加上體積小、工作可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、控制功能完善，適應(yīng)性強(qiáng)，安裝接線簡單等眾多優(yōu)點(diǎn)，可編程控制器在短短的30年中獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在工業(yè)控制領(lǐng)域獲得了非常廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　2.2 PLC的基本功能</p><p><b>　　1.邏輯控制功能</b></p><

18、;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功能之一。PLC設(shè)置有“與”、“或”、“非”等邏輯功能指令。利用這些指令，根據(jù)外部現(xiàn)場的狀態(tài)，按照制定的邏輯進(jìn)行運(yùn)算處理后，將結(jié)果輸出到現(xiàn)場的被控對(duì)象。因此PLC中可以代替繼電器進(jìn)行開關(guān)控制，完善觸點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)等各種連接，另外，在PLC中一個(gè)邏輯位的狀態(tài)可以無限次的使用，邏輯關(guān)系的修改變更也十分方便。</p><p><b>　　

19、2.定時(shí)控制功能</b></p><p>　　PLC中有許多可供用戶使用的定時(shí)器，功能類似于繼電器線路中的時(shí)間繼電器。定時(shí)器的設(shè)定值可以在編程時(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。程序執(zhí)行時(shí)，PLC將根據(jù)用戶指定的定時(shí)器指令對(duì)某個(gè)操作進(jìn)行限制或延時(shí)控制，以滿足生產(chǎn)工藝的要求。</p><p><b>　　3.計(jì)數(shù)控制功能</b><

20、/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)，產(chǎn)生一個(gè)狀態(tài)信號(hào)，利用該狀態(tài)信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)操作的計(jì)控制。計(jì)數(shù)器的設(shè)定值可以在編程時(shí)設(shè)定，也哭在運(yùn)行過程根據(jù)需要進(jìn)行修改。程序執(zhí)行時(shí)，PLC將根據(jù)用戶計(jì)數(shù)器指令制定的計(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)時(shí)，以完成對(duì)某個(gè)工作過程的計(jì)數(shù)控制。</p><p><b>　　4.步進(jìn)控制功能</b></p

21、><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，計(jì)數(shù)或其他制定邏輯信號(hào)為轉(zhuǎn)移條件的步進(jìn)控制，即在一道工序完成后，在轉(zhuǎn)移條件滿足時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行下一道工序。大部分PLC都有專用的步進(jìn)控制指令，應(yīng)用步進(jìn)指令編程十分方便。</p><p><b>　　5.數(shù)據(jù)處理功能</b></p><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)

22、據(jù)比較、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)位移、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、譯碼編碼等操作。</p><p><b>　　6.過程控制功能</b></p><p>　　有些PLC具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能，可以方便地完成對(duì)模擬量的控制和調(diào)節(jié)。</p><p><b>　　7.監(jiān)視功能</b></p><p>　　PLC設(shè)置了較強(qiáng)的監(jiān)視功

23、能。操作人員利用編程器或監(jiān)視器可對(duì)PLC的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。利用編程器可以調(diào)整定時(shí)器、計(jì)時(shí)器的設(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)提供了極大的方便。</p><p><b>　　8.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，以保證斷電后這部分存儲(chǔ)中的信息不會(huì)丟失。

24、</p><p>　　2.3 PLC的編程語言</p><p>　　PLC為用戶提供了完善的編程語言來滿足編制用戶程序要求。它提供的編程語言通常有以下5種：梯形圖（LAD）、語句表（STL）、順序功能圖（SFC）、功能塊圖（FBD）和結(jié)構(gòu)文本（ST）。</p><p>　　2.4 PLC的硬件組成</p><p>　　PLC的硬件主要由中央處

25、理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口、電源等幾部分組成。其中，CPU是PLC的核心；輸入單元/輸出單元是CPU與現(xiàn)場輸入/輸出設(shè)備之間的接口電路；通信接口用于連接編程器、上位計(jì)算機(jī)等外部設(shè)備。</p><p>　　根據(jù)PLC結(jié)構(gòu)的不同，可以將PLC分為整體式PLC和模塊式PLC兩類。對(duì)于整體式PLC，所有部件都裝在同一機(jī)殼內(nèi)，其組成框圖如圖2-1所示；而模塊式PLC，各部件獨(dú)立封裝成模塊

26、，各模塊通過總線連接，安裝在機(jī)架或?qū)к壣希浣M成框圖如圖2-2所示。</p><p>　　2.5 PLC的工作原理</p><p>　　PLC是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，它的工作原理建立在計(jì)算機(jī)工作原理之上，即通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來完成。但是CPU是以分時(shí)操作系統(tǒng)方式來處理各項(xiàng)任務(wù)的，即計(jì)算機(jī)在每一瞬間只能做一件事情，而且程序的執(zhí)行是按程序順序依次完成相應(yīng)各電器的動(dòng)作，所以PLC的工作

27、方式是串行的。當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，是通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來完成控制任務(wù)的，需要執(zhí)行眾多的操作，但CPU不可能同時(shí)去執(zhí)行多個(gè)操作，它只能按分時(shí)操作（串行工作）方式，每一次執(zhí)行一個(gè)操作，按順序逐個(gè)執(zhí)行。由于CPU的運(yùn)算處理速度很快，所以從宏觀上來看，PLC外部出現(xiàn)的結(jié)果似乎是同時(shí)（并行）完成的。這種串行工作過程稱為PLC的掃描工作方式。用掃描工作方式執(zhí)行用戶程序時(shí)，掃描是從第一條程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲(chǔ)順序的先

28、后，逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束。然后再從頭開始掃描執(zhí)行，周而復(fù)始重復(fù)運(yùn)行。PLC的掃描工作過程除了執(zhí)行用戶程序外，在每次掃描工作過程中還要完成內(nèi)部處理、通信服務(wù)工作。如圖2-3所示，整個(gè)掃描工作過程包括內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新五個(gè)階段。整個(gè)過程掃描執(zhí)行一遍所需的時(shí)間稱為掃描周</p><p>　　2.6 PLC的軟元件</p><p>　　軟元件是PLC內(nèi)部具有

29、一定功能的器件，這些器件由電子電路和寄存器及存儲(chǔ)器單元等組成。各元件有其不同的功能，且地址固定，其數(shù)量決定了PLC的規(guī)模和數(shù)據(jù)處理能力，而且每一種PLC的軟元件數(shù)量都是有限的。為了與傳統(tǒng)電氣控制電路中的繼電器相區(qū)別，我們把它們稱為軟元件或軟繼電器。這些軟繼電器的最大特點(diǎn)是其觸點(diǎn)（包括常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)）可以無限次使用。</p><p>　　在編程時(shí)，用戶只需記住軟元件的地址即可。每一個(gè)軟元件都有一個(gè)地址與之對(duì)應(yīng)，

30、軟元件的地址編排采用區(qū)域號(hào)加區(qū)域內(nèi)編號(hào)方式。即PLC內(nèi)部根據(jù)軟元件的功能不同，分成了許多區(qū)域，如輸入/輸出繼電器區(qū)、定時(shí)器區(qū)、計(jì)數(shù)器區(qū)、特殊繼電器區(qū)等，這些區(qū)域分別用I、Q、T、C、SM等表示。本次所設(shè)計(jì)的智能搶答器所采用的PLC軟元件有：</p><p>　　1.輸入繼電器（I）</p><p>　　輸入繼電器一般都有一個(gè)PLC的輸入端子與之對(duì)應(yīng)，它用于接受外部開關(guān)信號(hào)。外部的開關(guān)信號(hào)閉

31、合，則輸入繼電器的線圈得電，在程序中其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。這些觸點(diǎn)可以在編程時(shí)任意使用，并且使用次數(shù)不受限制。</p><p>　　2.輸出繼電器（Q）</p><p>　　輸出繼電器一般有一個(gè)PLC上的輸出端子與之對(duì)應(yīng)。當(dāng)通過程序使輸出繼電器線圈得電時(shí)，PLC上的輸出端開關(guān)閉合，它可以作為控制外部負(fù)載的開關(guān)信號(hào)，同時(shí)在程序中其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。這些觸點(diǎn)可以在編程時(shí)任意使

32、用，使用次數(shù)不受限制。</p><p>　　3.通用輔助繼電器（M）</p><p>　　通用輔助繼電器的作用和繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器相同，它在PLC中沒有輸入/輸出端子與之對(duì)應(yīng)，因此它的觸點(diǎn)不能驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，這是與輸出繼電器的主要區(qū)別。它主要起邏輯控制作用。</p><p><b>　　4.定時(shí)器（T）</b></p>&

33、lt;p>　　定時(shí)器是PLC中重要的編程元件，是累計(jì)時(shí)間增量的內(nèi)部器件。電氣控制的大部分應(yīng)用都需要用定時(shí)期進(jìn)行控制，靈活使用定時(shí)器可以編制出復(fù)雜動(dòng)作的控制程序。</p><p>　　定時(shí)器的工作過程與繼電器控制系統(tǒng)的時(shí)間繼電器基本相同，但它沒有瞬動(dòng)觸點(diǎn)。使用時(shí)要提前輸入時(shí)間預(yù)設(shè)值。當(dāng)定時(shí)器的輸入條件滿足時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)前值從0開始按一定的時(shí)間單位增加，而當(dāng)定時(shí)器的當(dāng)前值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，定時(shí)器觸點(diǎn)動(dòng)作，利用定時(shí)器

34、的觸點(diǎn)就可以得到控制所需的延時(shí)時(shí)間。</p><p>　　第3章 機(jī)械手控制分析</p><p>　　3.1 機(jī)械手的動(dòng)作過程</p><p>　　機(jī)械手的動(dòng)作順序、檢測元件和執(zhí)行元件的布置如圖3-1所示。機(jī)械手的初始位置在原點(diǎn)，按下啟動(dòng)按鈕后，機(jī)械手將依次完成：下降、夾緊、上升、右移、下降、放松、上升、左移八個(gè)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手一個(gè)周期的動(dòng)作。機(jī)械手的下降、上升、左

35、移、右移的動(dòng)作轉(zhuǎn)換靠限位開關(guān)來控制，而夾緊、放松動(dòng)作的轉(zhuǎn)換是由PLC內(nèi)部的時(shí)間繼電器來控制的。</p><p>　　為了使動(dòng)作準(zhǔn)確，機(jī)械手上安裝了限位開關(guān)SQ1、SQ2、SQ3、SQ4，分別對(duì)機(jī)械手進(jìn)行下降、上升、右行、左行等動(dòng)作的限位，并給出了動(dòng)作到位的信號(hào)。</p><p>　　圖3-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　3.2 機(jī)械手的控制要求與設(shè)計(jì)</

36、p><p>　　工作臺(tái)A、B上工件的傳送采用PLC控制；機(jī)械手要求按一定的順序動(dòng)作；為滿足生產(chǎn)要求，機(jī)械手設(shè)置手動(dòng)工作方式和自動(dòng)工作方式，而自動(dòng)工作方式又分為單步、單周期、連續(xù)和自動(dòng)返回初始狀態(tài)等多種工作方式。</p><p>　　手動(dòng)工作方式：利用按鈕對(duì)機(jī)械手每一步動(dòng)作單獨(dú)進(jìn)行控制，例如，按“上升”按鈕，機(jī)械手上升;按“下降”按鈕，機(jī)械手下降。此種工作方式可使機(jī)械手置原點(diǎn)。</p>

37、;<p>　　單步工作方式：從原點(diǎn)開始，按自動(dòng)工作循環(huán)的工序，每按一下起動(dòng)按鈕，機(jī)械手完成一步的動(dòng)作后自動(dòng)停止。</p><p>　　單周期工作方式：按下啟動(dòng)按鈕，從原點(diǎn)開始，機(jī)械手按工序自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后，停在原點(diǎn)。</p><p>　　連續(xù)工作方式：機(jī)構(gòu)在原點(diǎn)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)構(gòu)自動(dòng)連續(xù)地執(zhí)行周期動(dòng)作。當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，機(jī)械手保持當(dāng)前狀態(tài)。重新恢復(fù)后機(jī)械手按停止前

38、的動(dòng)作繼續(xù)進(jìn)行。</p><p>　　機(jī)械手在最上面和最左邊且加緊裝置松開時(shí)，稱為系統(tǒng)處于原點(diǎn)狀態(tài)（或稱初始狀態(tài)）。在進(jìn)入單周期、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，可以選擇回原點(diǎn)工作方式，然后按相應(yīng)的按鈕，使系統(tǒng)自動(dòng)返回原點(diǎn)狀態(tài)。</p><p>　　3.3 PLC I/O地址分配表</p><p>　　根據(jù)控制系統(tǒng)外部I/O接線圖，P

39、LC I/O地址分配見表3-1</p><p>　　表3-1 PLC I/O地址分配表</p><p>　　3.4 PLC選型及I/O接線圖</p><p>　　根據(jù)控制要求，PLC控制系統(tǒng)選用西門子公司S7-200系列CPU 224和EM221，其輸入、輸出端子電氣接線圖如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 機(jī)械手PLC的接線圖&

40、lt;/p><p>　　第4章PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1 整體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　為編程結(jié)構(gòu)簡潔、明了，把手動(dòng)程序和自動(dòng)程序分別編成相對(duì)獨(dú)立子程序模塊，通過調(diào)用指令進(jìn)行功能選擇。圖4-1是主程序OB1，SM0.0的常開觸點(diǎn)一直閉合，公用程序是無條件執(zhí)行的。在手動(dòng)方式，I2.0為1狀態(tài)，執(zhí)行“手動(dòng)”子程序

41、。在自動(dòng)回原點(diǎn)方式，I2.1為1狀態(tài)，執(zhí)行“回原點(diǎn)”子程序?？梢詾槠渌?種工作方式分別設(shè)計(jì)一個(gè)單獨(dú)的子程序?？紤]到這些工作方式使用相同的順序功能圖，程序有很多共同之處，為了簡化程序，減少程序設(shè)計(jì)的工作量，將單步、單周期和連續(xù)這3種工作方式的程序合并為名為“自動(dòng)”的子程序。在自動(dòng)程序中，應(yīng)考慮用什么方法區(qū)分這3種工作方式。</p><p><b>　　圖4-1 主程序</b></p>

42、;<p><b>　　4.2 公用程序</b></p><p>　　公用程序（見圖4-2）用于處理各種工作方式都要執(zhí)行的任務(wù)，以及不同的工作方式之間相互切換的處理。</p><p>　　左限位開關(guān)I0.4、上限位開關(guān)I0.2的常開觸點(diǎn)和表示機(jī)械手松開的Q0.1的常閉觸點(diǎn)的串聯(lián)電路接通時(shí)，“原點(diǎn)條件”M0.5變?yōu)?狀態(tài)。當(dāng)機(jī)械手處于原點(diǎn)狀態(tài)（M0.5為1狀

43、態(tài)），在開始執(zhí)行用戶（SM0.1為1狀態(tài)）、系統(tǒng)處于手動(dòng)方式（I2.0為1狀態(tài)）或自動(dòng)回原點(diǎn)方式（I2.1為1狀態(tài)）時(shí)，圖4-5中的初始步對(duì)應(yīng)的M0.0將被置位，為進(jìn)入單步、單周期和連續(xù)工作方式做好準(zhǔn)備。如果此時(shí)M0.5為0狀態(tài)，M0.0將被復(fù)位，初始步為不活動(dòng)步，按下啟動(dòng)按鈕也不能轉(zhuǎn)換到順序功能圖的第2步M2.0,系統(tǒng)不能在單步、單周期和連續(xù)工作方式工作。</p><p>　　從一種工作方式切換到另一種工作方式

44、時(shí)，應(yīng)將原來的現(xiàn)場“打掃干凈”，將有存儲(chǔ)功能的位元件復(fù)位，不能留下原來的工作方式的絲毫痕跡。工作方式較多時(shí)，應(yīng)仔細(xì)考慮各種可能的情況，分別進(jìn)行處理。以機(jī)械手控制系統(tǒng)為例，在切換工作方式時(shí)應(yīng)作下列操作：</p><p>　　1.當(dāng)系統(tǒng)從自動(dòng)工作方式切換到手動(dòng)或自動(dòng)回原點(diǎn)工作方式時(shí)，必須將圖4-5中除初始步以外的各步對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器位（M2.0-M2.7）復(fù)位（見圖4-2）否則以后返回自動(dòng)工作方式時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)同時(shí)有兩個(gè)

45、活動(dòng)步的異常情況，引起錯(cuò)誤的動(dòng)作。</p><p>　　2.非連續(xù)工作方式時(shí)I2.4的常閉觸點(diǎn)閉合，將表示連續(xù)工作狀態(tài)的標(biāo)志位M0.7復(fù)位。</p><p>　　3.在退出自動(dòng)回原點(diǎn)工作方式時(shí)，I2.1的常閉觸點(diǎn)閉合。此時(shí)應(yīng)將自動(dòng)回原點(diǎn)的順序功能圖（見圖4-8）中所有的步對(duì)應(yīng)的位存儲(chǔ)器（M1.0-M1.5）復(fù)位，以防止下次進(jìn)入自動(dòng)回原點(diǎn)方式時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)同時(shí)有兩個(gè)活動(dòng)步的異常情況。<

46、/p><p><b>　　圖4-2 公用程序</b></p><p>　　4.3 手動(dòng)控制程序</p><p>　　圖4-3是手動(dòng)程序，為了保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，在手動(dòng)程序中設(shè)置了一些必要的聯(lián)鎖：</p><p>　　1.設(shè)置了上升與下降之間、左行與右行之間的互鎖，以防止功能相反兩個(gè)輸出同時(shí)為1狀態(tài)。</p>&

47、lt;p>　　2.用限位開關(guān)I0.1-I0.4的常閉觸點(diǎn)限制機(jī)械手的移動(dòng)范圍。</p><p>　　3.上限位開關(guān)I0.2的常開觸點(diǎn)與控制左、右行的Q0.4和Q0.3的線圈串聯(lián)，機(jī)械手升到最高位置才能左右移動(dòng)，以防止機(jī)械手在較低位置運(yùn)行時(shí)與別的物體碰撞。</p><p>　　4.只允許機(jī)械手在最左邊或最右邊（I0.3或I0.4常開觸點(diǎn)閉合）時(shí)上升、下降和松開工件。</p>

48、<p>　　圖4-3 手動(dòng)程序梯形圖</p><p>　　4.5 自動(dòng)操作程序</p><p>　　由于自動(dòng)操作的動(dòng)作較復(fù)雜，不容易直接設(shè)計(jì)出梯形圖，可以先畫出自動(dòng)操作流程圖，用以表明動(dòng)作的順序和轉(zhuǎn)換的條件，然后根據(jù)所采用的控制方法，設(shè)計(jì)梯形圖就比較方便。</p><p>　　機(jī)械手的自動(dòng)操作流程圖如圖4-4所示。圖中矩形方框表示其自動(dòng)工作循環(huán)過程中的

49、一個(gè)“工步”，方框中用用文字表示該步的功能。方框的右邊畫出該步動(dòng)作的執(zhí)行元件，相鄰兩工步之間可以用有向線段連接，表明轉(zhuǎn)換方向，有向線段上的小橫線表示轉(zhuǎn)換的條件，當(dāng)轉(zhuǎn)換條件得到滿足時(shí)，便從上一工步轉(zhuǎn)到下一工步。</p><p>　　圖4-4 自動(dòng)操作流程圖</p><p>　　圖4-5是處理單周期、連續(xù)和單步工作方式的順序功能圖，最上面的轉(zhuǎn)換條件與公用程序有關(guān)。</p><

50、;p>　　圖4-5 自動(dòng)操作的順序功能圖</p><p>　　圖4-6是用起保停電路設(shè)計(jì)的程序，M0.0和M2.0-M2.7用典型的起保停電路控制。</p><p>　　圖4-6自動(dòng)程序的梯形圖</p><p>　　單周期、連續(xù)和單步這3種工作方式主要是用“連續(xù)標(biāo)志”M0.7和“轉(zhuǎn)換允許”標(biāo)志M0.6來區(qū)分的。</p><p>　　1.

51、單步與非單步的區(qū)分</p><p>　　M0.6的常開觸點(diǎn)串聯(lián)在每一個(gè)控制代表步的存儲(chǔ)器的起動(dòng)電路中，它們斷開時(shí)禁止步的活動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換。如果系統(tǒng)處于單步工作方式，I2.2為1狀態(tài)，它的常閉觸點(diǎn)斷開，“轉(zhuǎn)換允許”存儲(chǔ)位M0.6在一般情況下為0狀態(tài)，不允許步與步之間的轉(zhuǎn)換。當(dāng)某一步的工作結(jié)束后，轉(zhuǎn)換條件滿足，如果沒有按起動(dòng)按鈕I0.0,M0.6處于0狀態(tài)，起保停電路的起動(dòng)電路處于斷開狀態(tài)，不會(huì)轉(zhuǎn)換到下一步。一直要等到按

52、下起動(dòng)按鈕I0.0,M0.6在I0.0的上升沿的一個(gè)掃描周期為1狀態(tài)，M0.6的敞開觸點(diǎn)接通，系統(tǒng)才會(huì)轉(zhuǎn)換到下一步。</p><p>　　系統(tǒng)工作在連續(xù)、單周期（非單步）工作方式時(shí)，I2.2的常閉觸點(diǎn)接通，使M0.6為1狀態(tài)，串聯(lián)在各起保停電路中的M0.6的常開觸點(diǎn)接通，允許步與步之間的正常轉(zhuǎn)換。</p><p>　　2.單周期與連續(xù)的區(qū)分</p><p>　　在單

53、周期好連續(xù)工作方式，I2.2（單步方式）的常閉觸點(diǎn)閉合，M0.6的線圈“通電”，允許轉(zhuǎn)換。</p><p>　　連續(xù)工作方式時(shí)I2.4為1狀態(tài)，在初始步為活動(dòng)步時(shí)按下起動(dòng)按鈕I0.0，在M2.0的起動(dòng)電路中，M0.0、I0.0、M0.5（原點(diǎn)條件）和M0.6的常開觸點(diǎn)均接通，使M2.0的線圈“通電”，系統(tǒng)進(jìn)入下一步，Q0.0的線圈“通電”，機(jī)械手下降。與此同時(shí)，控制連續(xù)工作的M0.7的線圈“通電”并自保持。<

54、;/p><p>　　機(jī)械手碰到下限開關(guān)I0.1時(shí)，轉(zhuǎn)換到加緊步M2.1,Q0.1被置位，加緊電磁閥的線圈通電并保持。同時(shí)接通延時(shí)定時(shí)器T37開始定時(shí)，5S后定時(shí)時(shí)間到，工件被加緊，轉(zhuǎn)換條件T37滿足，轉(zhuǎn)換到步M2.2。以后系統(tǒng)將這樣一步一步的工作下去。</p><p>　　當(dāng)機(jī)械手在步M2.7返回最左邊時(shí)，I0.4為1狀態(tài)，因?yàn)椤斑B續(xù)”標(biāo)志位M0.7為1狀態(tài)，轉(zhuǎn)換條件滿足，系統(tǒng)將返回步M2.0

55、，返回連續(xù)地工作下去。</p><p>　　按下停止按鈕I1.3以后，M0.7變?yōu)?狀態(tài)，但是機(jī)械手不會(huì)立即停止工作，在完成當(dāng)前工作周期的全部操作后，機(jī)械手返回最左邊，左限位開關(guān)I0.4為1狀態(tài)，轉(zhuǎn)換條件滿足，系統(tǒng)才會(huì)從步M2.7返回并停留在初始步。</p><p>　　在單周期工作方式，M0.7一直處于0狀態(tài)。當(dāng)機(jī)械手在最后一步M2.7返回最左邊時(shí)，左限位開關(guān)I0.4為1狀態(tài)，因?yàn)檫B續(xù)工

56、作標(biāo)志位M0.7為0狀態(tài)，轉(zhuǎn)換條件滿足，系統(tǒng)返回并停留在初始步M0.0,機(jī)械手停止運(yùn)動(dòng)。按一次起動(dòng)按鈕，系統(tǒng)只工作一個(gè)周期。</p><p><b>　　3.單步工作過程</b></p><p>　　在單步工作方式，I2.2為1狀態(tài)，它的常閉觸點(diǎn)斷開，“轉(zhuǎn)換允許”輔助繼電器M0.6在一般情況下為0狀態(tài)，不允許步與步之間的轉(zhuǎn)換。設(shè)初始步時(shí)系統(tǒng)處于原點(diǎn)狀態(tài)，M0.5和M0

57、.0為1狀態(tài)，按下起動(dòng)按鈕I0.0，M0.6變?yōu)?狀態(tài)，使M2.0的起動(dòng)電路接通，系統(tǒng)進(jìn)入下降步。放開起動(dòng)按鈕后，M0.6變?yōu)?狀態(tài)。在下降步，Q0.0的線圈“通電”，當(dāng)下限位開關(guān)I0.1變?yōu)?狀態(tài)時(shí)，與Q0.0的線圈串聯(lián)的I0.1的常閉觸點(diǎn)斷開（見圖4-7中最上面的網(wǎng)路），使Q0.0的線圈“斷電”，機(jī)械手停止下降。I0.1的常開觸點(diǎn)閉合后，如果沒有按起動(dòng)按鈕，I0.0和M0.6處于0狀態(tài)，不會(huì)轉(zhuǎn)換到下一步。一直要等到按下起動(dòng)按鈕，I0

58、.0和M0.6變?yōu)?狀態(tài)，M0.6的常開觸點(diǎn)接通，才能使轉(zhuǎn)換條件I0.1起作用，M2.1的起動(dòng)電路接通，M2.1的線圈“通電”并自保持，系統(tǒng)才能由步M2.0進(jìn)入步M2.1，以后在完成某一步操作后，都必須按一次起動(dòng)按鈕，系統(tǒng)才能轉(zhuǎn)換到下一步。</p><p>　　圖4-6中控制M0.0的起保停電路如果放在控制M2.0的起保停電路之前，在單步工作方式步M2.7為活動(dòng)步時(shí)按起動(dòng)按鈕I0.0，返回步M0.0后，M2.0的

59、起動(dòng)條件滿足，將馬上進(jìn)入步M2.0，這樣連續(xù)跳兩步是不允許的。將控制M2.0的起保停電路放在控制M0.0的起保停電路之前和M0.6的線圈之后，可以

60、 </p><p

61、><b>　　4.輸出電路</b></p><p>　　輸出電路是自動(dòng)程序的一部分，輸出電路中I0.1-I0.4的的常閉觸點(diǎn)是為單步工作方式設(shè)置的。以下降為例，當(dāng)小車碰到限位開關(guān)I0.1后，與下降步對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器位M2.0或M2.4不會(huì)馬上變?yōu)?狀態(tài)，如果Q0.0的線圈不與I0.1的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)，機(jī)械手不能停在下限位開關(guān)I0.1處，還會(huì)繼續(xù)下降，對(duì)于某些設(shè)備，可能造成事故。</p&

62、gt;<p>　　圖4-7 輸出電路的梯形圖</p><p>　　4.6自動(dòng)回原點(diǎn)程序</p><p>　　圖4-8是自動(dòng)回原點(diǎn)程序的順序功能圖，圖4-9是用起保停電路設(shè)計(jì)自動(dòng)回原點(diǎn)程序的梯形圖。在回原點(diǎn)工作方式，I2.1為1狀態(tài)。按下起動(dòng)按鈕I0.0時(shí)，機(jī)械手可能處于任意狀態(tài)中，根據(jù)機(jī)械手當(dāng)時(shí)所處的位置和夾緊裝置的狀態(tài)，可以分為3種情況，采用不同的處理方法：</p&g

63、t;<p>　　1.Q0.1為0 狀態(tài)，表示夾緊裝置松開，機(jī)械手沒有夾持工件，應(yīng)上升和左行，直接返回原點(diǎn)位置。按下起動(dòng)按鈕I0.0，應(yīng)進(jìn)入圖4-8中上升步M1.4，轉(zhuǎn)換條件為。如果機(jī)械手已經(jīng)子在最上面，上限位開關(guān)I0.2為1狀態(tài)，進(jìn)入上升步后，應(yīng)為轉(zhuǎn)換條件已經(jīng)滿足，將馬上轉(zhuǎn)換到左行步。</p><p>　　2.Q0.1為1狀態(tài)，夾緊裝置處于夾緊狀態(tài)；機(jī)械手在最右邊，右限位開關(guān)I0.3為1狀態(tài)，應(yīng)將工

64、件搬運(yùn)到B點(diǎn)后再返回原點(diǎn)位置。按下起動(dòng)按鈕I0.0，機(jī)械手應(yīng)進(jìn)入下降步M1.2，轉(zhuǎn)換條件為，首先執(zhí)行下降和松開操作，釋放工件后，再返回原點(diǎn)位置。</p><p>　　3.Q0.1為1狀態(tài)，夾緊裝置處于夾緊狀態(tài)；機(jī)械手不在最右邊，I0.3為0狀態(tài)。按下起動(dòng)按鈕I0.0，應(yīng)進(jìn)入步M1.0，轉(zhuǎn)換條件為，首先上行、右行、下降和松開工件，將工件搬運(yùn)到B點(diǎn)后再返回原點(diǎn)位置。</p><p>　　機(jī)械手

65、返回原點(diǎn)位置后，原點(diǎn)條件滿足，公用程序中的原點(diǎn)條件標(biāo)志M0.5為1狀態(tài)，因?yàn)榇藭r(shí)I2.1為1狀態(tài)。圖4-5順序功能圖中的初始步M0.0在公用程序中被置位，為進(jìn)入單周期、連續(xù)和單步工作方式做好準(zhǔn)備，因此可以認(rèn)為自動(dòng)程序的順序功能圖的初始步M0.0是步M1.5的后續(xù)步。</p><p>　　圖4-8 自動(dòng)回原點(diǎn)程序的順序功能圖</p><p>　　圖4-9 自動(dòng)回原點(diǎn)的梯形圖</p>

66、;<p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于要接近尾聲了，在幾個(gè)月的時(shí)間里，我設(shè)計(jì)的是PLC控制機(jī)械手移動(dòng)物體。我是用PLC設(shè)計(jì)的，在設(shè)計(jì)電路當(dāng)中，我學(xué)到了許多沒有學(xué)到的知識(shí)，使我認(rèn)識(shí)到了現(xiàn)代電氣技術(shù)不可缺少的一部分，所以必須熟練應(yīng)用電氣學(xué)理論和實(shí)踐技能。加強(qiáng)應(yīng)用實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，而開展此次設(shè)計(jì)，確實(shí)在設(shè)計(jì)過程我遇到不少難題，通過查

67、閱資料和老師的幫助，使我的個(gè)人綜合能力有了很大的提高，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也為我以后出去工作和出生社會(huì)打好了良好了基礎(chǔ)，提高了我們的綜合實(shí)踐能力，以及在遇到困難時(shí)學(xué)會(huì)獨(dú)立思考不怕困難，自己通過查找書籍等解決問題能力。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本課題論文是在我的導(dǎo)師的親切關(guān)懷和細(xì)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

68、的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，朱老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。同時(shí)還在思想、生活、工作上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向朱老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。在此，我要向朱老師深深地說一聲，謝謝你老師！你辛苦了！ 在此，我還要感謝在一起愉快的度過大學(xué)生活的同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。</p><p><b&

69、gt;　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 劉午平主編《PLC技術(shù)從入門到精通》國防工業(yè)出版社．</p><p>　　[2] 何書森 何華斌主編《PLC電路原理與設(shè)計(jì)速成》福建科學(xué)技術(shù)出版社． </p><p>　　[3] 肖景和主編《PLC電路應(yīng)用精粹》人民郵電出版社．</p><p>　　[4] 黃繼昌 郭繼忠 張

70、海貴等主編《PLC電路應(yīng)用300例》人民郵電出版社．</p><p>　　[5] 楊頌華 馮毛官 孫萬蓉等主編《PLC技術(shù)基礎(chǔ)》西安電子科技大學(xué)出版社．</p><p>　　[6] 楊寶清 宋文貴主編《PLC電路手冊(cè)》機(jī)械工業(yè)出版社．</p><p>　　[7] 求是科技編著PLC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實(shí)踐．</p><p>　　四川信息職業(yè)技術(shù)