畢業(yè)論文----利用plc實(shí)現(xiàn)對坐標(biāo)式機(jī)械手的控制

1、<p>　　畢 業(yè) 論 文</p><p>　　題目 利用PLC實(shí)現(xiàn)對坐標(biāo)式機(jī)械手的控制</p><p>　　學(xué)生姓名： xxx </p><p>　　院 系： 機(jī)電工程系 </p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)電一體化 </p><p>　　級

2、 別： 2009級 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　2012年5月</b></p><p>　　坐標(biāo)式機(jī)械手的PLC梯形圖控制程序設(shè)計(jì)與調(diào)試</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>

3、;　　長期以來，PLC在工業(yè)控制領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用，為各行各業(yè)的自動(dòng)化控制設(shè)備提供可靠的控制保證。隨著半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，PLC也在飛速的發(fā)展，PLC不斷地采用新技術(shù)、不斷增強(qiáng)系統(tǒng)的開放性，同時(shí)可以喝各種組態(tài)軟件很好的結(jié)合使用。所以PLC將在未來的工業(yè)控制領(lǐng)域有著廣闊的用武之地。</p><p>　　PLC的主要特點(diǎn)是：從開關(guān)量控制發(fā)展到順序控制、運(yùn)送處理是自上而下的，連續(xù)PID控制等多功能

4、。PID在終端站中可用一臺PC機(jī)為主站，多臺同型PLC為從站。也可一臺PLC為主站，多臺同型PLC為從站，構(gòu)成PLC網(wǎng)絡(luò)。這比用PC機(jī)作主站方便之處是：有用戶編程時(shí)，不必知道通信協(xié)議，只要按說明書格式寫就行；PLC網(wǎng)絡(luò)主要用于工業(yè)過程中的順序控制，新型PLC也有閉環(huán)控制功能。PLC的最大特點(diǎn)在于：電氣工程師已不再電氣的硬件上花費(fèi)太多的心計(jì)，只要將按鈕開關(guān)或感應(yīng)器的輸入點(diǎn)連接到PLC的輸入點(diǎn)上就能解決問題，通過輸出點(diǎn)連接接觸器或繼電器來控

5、制大功率的啟動(dòng)設(shè)備，而小功率的輸出設(shè)備直接連接就可以。</p><p>　　機(jī)械手PLC控制程序設(shè)計(jì)在工業(yè)中起到了很重要的作用。了解到主要用于搬動(dòng)或者裝卸零件的重復(fù)動(dòng)作，動(dòng)力來源于液壓系統(tǒng)。在機(jī)械手控制選用PLC，其原因安全可靠。機(jī)械手控制分為手動(dòng)、回原點(diǎn)、單步、單周期自動(dòng)五大部分。各個(gè)功能運(yùn)用轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行切換，切后按照以前步驟繼續(xù)執(zhí)行。通過PLC輸出驅(qū)動(dòng)中間繼電器，接通電磁閥。首先運(yùn)用Microsoft Vis

6、io畫圖軟件繪制實(shí)際工程電氣接線圖，以便在程序設(shè)計(jì)中使用。定期到 運(yùn)用實(shí)驗(yàn)?zāi)M設(shè)備，進(jìn)行編程模擬機(jī)其調(diào)試。</p><p>　　關(guān)鍵字：工業(yè)，PLC，機(jī)械手，電氣接線圖，電磁閥，中間繼電器</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用- 1 -</p><p>　　1.1概

7、述- 1 -</p><p>　　1.2 PLC的特點(diǎn)- 1 -</p><p>　　1.3 PLC的應(yīng)用- 1 -</p><p>　　第二章 PLC的結(jié)構(gòu)及原理- 2 -</p><p>　　2.1 PLC的分類- 3 -</p><p>　　2.2 PLC的結(jié)構(gòu)- 3 -</p><

8、;p>　　2.3 PLC的工作原理- 3 -</p><p>　　2.4 PLC匯編語言- 4 -</p><p>　　2.5 PLC的基本指令- 5 -</p><p>　　第三章 設(shè)計(jì)要求- 8 -</p><p>　　3.1 控制要求- 8 -</p><p>　　3.2 I/O點(diǎn)數(shù)的確定及PLC

9、類型的選擇- 9 -</p><p>　　3.3 編程指令的選擇- 10 -</p><p>　　第四章 工藝過程- 10 -</p><p>　　第五章 操作面板布置- 11 -</p><p>　　第六章 機(jī)械手控制程序設(shè)計(jì)- 12 -</p><p>　　6.1 輸入和輸出點(diǎn)分配表及原理接線圖-

10、12 -</p><p>　　6.2 控制程序- 13 -</p><p>　　第七章 梯形圖及指令表- 16 -</p><p>　　7.1 梯形圖- 16 -</p><p>　　7.2 指令表- 18 -</p><p>　　第八章 PLC程序的調(diào)試- 19 -</p><p>

11、;　　8.1 PLC控制的安裝與布線- 19 -</p><p>　　8.2 機(jī)械手控制程序的調(diào)試- 19 -</p><p>　　第九章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)以及體會- 20 -</p><p>　　參考文獻(xiàn)- 21 -</p><p>　　致 謝- 22 -</p><p>　　第一章 PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用

12、</p><p><b>　　1.1概述</b></p><p>　　可編程控制器（Programmable Controller）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大

13、超過了邏輯控制的范圍，因此。今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。</p><p>　　1.2 PLC的特點(diǎn) </p><p>　　1、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；</p><p>　　2、通用性高，使用方便；</p><p>　　3、程序設(shè)

14、計(jì)簡單，易學(xué)，易懂；</p><p>　　4、采用先進(jìn)的模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組合靈活方便；</p><p>　　5、系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短；</p><p>　　6、安裝簡便，調(diào)試方便，維護(hù)工作量小；</p><p>　　7、對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)，可進(jìn)行柔性生產(chǎn)。</p><p>　　1.3 PLC的應(yīng)用</p>

15、<p>　　目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。</p><p><b>　　開關(guān)量的邏輯控制</b></p><p>　　這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群

16、控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。</p><p><b>　　模擬量控制</b></p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生

17、產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。</p><p><b>　　運(yùn)動(dòng)控制</b></p><p>　　PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控

18、制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。</p><p><b>　　過程控制</b></p><p>　　過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是

19、運(yùn)行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)處理</b></p><p>　　現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能

20、傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　通信及聯(lián)網(wǎng)</b></p><p>　　PLC通信含PLC之間的通信及PLC與其他智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通

21、信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。</p><p>　　第二章 PLC的結(jié)構(gòu)及原理</p><p>　　2.1 PLC的分類</p><p>　　1、按PLC的結(jié)構(gòu)形式分類：1）整體式；2）模塊式。</p><p>　　2、按PLC的I/O點(diǎn)數(shù)分類：1)小型256點(diǎn)以下;2）中型256點(diǎn)以上，204

22、8點(diǎn)以下；3)大型2048點(diǎn)以上。</p><p>　　3、按PLC功能分類：低檔型，中檔型，高檔型。</p><p>　　2.2 PLC的結(jié)構(gòu)</p><p>　　PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)。從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包

23、括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。</p><p>　　PLC的基本結(jié)構(gòu)框圖如下：</p><p>　　2.3 PLC的工作原理</p><p>　　1、PLC的工作方式</p><p>　　1）輸入采樣階段，在此階段，順序讀入所有輸入緞子通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存，接著進(jìn)入程序執(zhí)行

24、階段，在程序執(zhí)行時(shí)，即使輸入信號發(fā)生變化，內(nèi)存中輸入信息業(yè)不變化，只有在下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段才能讀入信息。</p><p>　　2）程序執(zhí)行階段：PLC對用戶程序掃描。</p><p>　　3）輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢通過隔離電路，驅(qū)動(dòng)功率放大器，電路是輸出端子向外界輸出控制信號驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。</p><p>　　2.4 PLC匯編語言</p&

25、gt;<p>　　采用面向控制過程，面向問題，簡單直觀的PLC編寫語言，常用的有：梯形圖，語句表，功能圖等。</p><p>　　1、梯形圖：由繼電器控制邏輯演變而來，兩者具有一定程度的相似性，但梯形圖編程語言功能更強(qiáng)更方便。</p><p><b>　　主要特點(diǎn)：</b></p><p>　　1）自上而下，從左到右的順序排列，兩

26、列垂直線為母線。每一邏輯行，起使左母線。</p><p>　　2）梯形圖中采用繼電器名稱，但不是真實(shí)物理繼電器稱為“軟繼電器”。</p><p>　　3）每個(gè)梯級流過的是概念電流，從左到右，其兩端母線設(shè)有電源。</p><p>　　4）輸入繼電器，用于接入信號，而無線圈，輸入繼電器，通過輸入接入的繼電器，晶體及晶閘管才能實(shí)現(xiàn)。</p><p>

27、;　　2、語句表：又叫指令表，類似計(jì)算機(jī)匯編語言形式，用指令的記助符編程。例：下圖是三菱公司的FX2N系列產(chǎn)品的最簡單的梯形圖例：</p><p>　　它有兩組，第一組用以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停止控制。第二組僅一個(gè)END指令，用以結(jié)束程序。</p><p>　　● 梯形圖與助記符的對應(yīng)關(guān)系：助記符指令與梯形圖指令有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，而梯形圖的連線又可把指令的順序予以體現(xiàn)。一般講，其順序?yàn)椋合容斎?，?/p>

28、輸出（含其他處理）；先上，后下；先左，后右。有了梯形圖就將其翻譯成助記符程序。上圖的助記符程序?yàn)椋?lt;/p><p>　　反之根據(jù)助記符，也可畫出與其對應(yīng)的梯形圖。</p><p>　　2.5 PLC的基本指令 </p><p>　　1、輸入輸出指令（LD/LDI/OUT）</p><p>　　下面把LD/LDI/OUT三條指令的功能、梯形圖

29、表示形式、操作元件以列表的形式加以說明：</p><p>　　LD與LDI指令用于與母線相連的接點(diǎn)，此外還可用于分支電路的起點(diǎn)。</p><p>　　OUT指令是線圈的驅(qū)動(dòng)指令，可用于輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、狀態(tài)寄存器等，但不能用于輸入繼電器。輸出指令用于并行輸出，能連續(xù)使用多次。</p><p><b>　　Y000</b>&

30、lt;/p><p><b>　　X000 </b></p><p>　　2、觸點(diǎn)串連指令（AND/ANDI）、并聯(lián)指令（OR/ORI）</p><p>　　AND、ANDI指令用于一個(gè)觸點(diǎn)的串聯(lián)，但串聯(lián)觸點(diǎn)的數(shù)量不限，這兩個(gè)指令可連續(xù)使用。</p><p>　　OR、ORI是用于一個(gè)觸點(diǎn)的并聯(lián)連接指令。</p>

31、;<p>　　3、電路塊的并聯(lián)和串聯(lián)指令（ORB、ANB）</p><p>　　含有兩個(gè)以上觸點(diǎn)串聯(lián)連接的電路稱為“串聯(lián)連接塊”，串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時(shí)，支路的起點(diǎn)以LD或LDNOT指令開始，而支路的終點(diǎn)要用ORB指令。ORB指令是一種獨(dú)立指令，其后不帶操作元件號，因此，ORB指令不表示觸點(diǎn)，可以看成電路塊之間的一段連接線。如需要將多個(gè)電路塊并聯(lián)連接，應(yīng)在每個(gè)并聯(lián)電路塊之后使用一個(gè)ORB指令，用這種方

32、法編程時(shí)并聯(lián)電路塊的個(gè)數(shù)沒有限制；也可將所有要并聯(lián)的電路塊依次寫出。然后在這些電路塊的末尾集中寫出ORB的指令，但這時(shí)ORB指令最多使用7次。</p><p>　　將分支電路（并聯(lián)電路塊）與前面的電路串聯(lián)連接時(shí)使用ANB指令，各并聯(lián)電路塊的起點(diǎn)，使用LD或LDNOT指令；與ORB指令一樣，ANB指令也不帶操作元件，如需要將多個(gè)電路塊串聯(lián)連接，應(yīng)在每個(gè)串聯(lián)電路塊之后使用一個(gè)ANB指令，用這種方法編程時(shí)串聯(lián)電路塊的個(gè)

33、數(shù)沒有限制，若集中使用ANB指令，最多使用7次。</p><p>　　4、程序結(jié)束指令（END）</p><p>　　在程序結(jié)束處寫上END指令，PLC只執(zhí)行第一步至END之間的程序，并立即輸出處理。若不寫END指令，PLC將以用戶存貯器的第一步執(zhí)行到最后一步，因此，使用END指令可縮短掃描周期。另外，在調(diào)試程序時(shí)，可以將END指令插在各程序段之后，分段檢查各程序段的動(dòng)作，確認(rèn)無誤后，再依

34、次刪去插入的END指令。</p><p>　　其他還有一些指令，如置位復(fù)位、脈沖輸出、清除、移位、主控觸點(diǎn)、空操作、跳轉(zhuǎn)指令等。</p><p>　　由梯形圖寫出與之對應(yīng)的助記符形式的指令。并由后面的GPP軟件傳輸?shù)絇LC中，實(shí)施運(yùn)行。</p><p><b>　　第三章 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　圖 1

35、坐標(biāo)式機(jī)械手動(dòng)作原理圖</p><p><b>　　3.1 控制要求</b></p><p>　　如圖1所示，將物體從位置A搬至位置B</p><p>　　機(jī)械手整個(gè)搬運(yùn)過程要求都能自動(dòng)控制。在啟動(dòng)過程中能切換到手動(dòng)控制機(jī)自動(dòng)控制或半自動(dòng)控制（又稱單周期控制），以便對設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和檢修。圖2是機(jī)械手控制系統(tǒng)的邏輯流程圖。系統(tǒng)啟動(dòng)之前，機(jī)械手處于

36、原始位置，條件是機(jī)械手在高位、左位。</p><p>　　（1）動(dòng)作順序：機(jī)械手從原點(diǎn)位置起始下移到A處下限位→從A處夾緊物體后上升至上限位→右移至右限位→機(jī)械手下降至B處下限位→將物體放置在B處后→上升</p><p>　　至上限位→左移至左限位（原點(diǎn)）為一個(gè)循環(huán)。</p><p>　?。?）上限、A、B下限、左限、右限分別由限位開關(guān)控制；機(jī)械手設(shè)立起動(dòng)和停止開關(guān)

37、。</p><p>　?。?）機(jī)械手夾緊或松開的工作狀態(tài)以及到達(dá)每一個(gè)工位時(shí)，均應(yīng)有狀態(tài)顯示。</p><p>　?。?）機(jī)械手的夾緊和放松動(dòng)作均應(yīng)有1s延時(shí)，然后上升；機(jī)械手每到達(dá)一個(gè)位置均有0.5s的停頓延時(shí)，然后進(jìn)行下一個(gè)動(dòng)作。</p><p>　?。?）若機(jī)械手停止時(shí)不在原點(diǎn)位置，可通過手動(dòng)開關(guān)分別控制機(jī)械手的上升和左移，使之回到原點(diǎn)。</p>

38、<p>　?。?）要求循環(huán)120次后自動(dòng)停止工作并警鈴報(bào)警。</p><p>　　3.2 I/O點(diǎn)數(shù)的確定及PLC類型的選擇</p><p>　　本次設(shè)計(jì)使用的是THWJX-1型機(jī)械手實(shí)物裝置。本裝置采用晶體管輸出型可編程控控制器，可同時(shí)輸出兩路脈沖到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行。由于機(jī)械手系統(tǒng)的輸入/輸出點(diǎn)少，要求電氣控制部分體積小，成本低，并能夠用計(jì)算機(jī)對PLC進(jìn)行監(jiān)控

39、和管理，該機(jī)械手的控制為純開關(guān)量控制，且I/O點(diǎn)數(shù)不多，僅需11個(gè)輸入點(diǎn)和9個(gè)輸出點(diǎn)，考慮留有一定的裕量。故選用日本三菱公司的多功能小型FX-24MT-D主機(jī)，該機(jī)輸入點(diǎn)為14個(gè)，輸出點(diǎn)為10個(gè)。</p><p>　　3.3 編程指令的選擇</p><p>　　方案一：使用起保停電路的編程方式。用輔助繼電器代表步，僅僅使用與觸電和線圈有關(guān)的指令。編出程序規(guī)范，具有易于閱讀和容易查錯(cuò)的優(yōu)點(diǎn)，

40、但因?yàn)榇嬖诖罅康淖员＝佑|點(diǎn)，使程序代碼較長。</p><p>　　方案二：采用以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式。這種編程方式與轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則之間有著嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，用它編制復(fù)雜的順序功能圖的梯形圖時(shí)，會有很大幫助。</p><p>　　方案三：采用STL指令的編程方式。STL指令（步進(jìn)梯形指令）是三菱廠家設(shè)計(jì)的專門用于順序控制的指令，使用該指令可以使編制順序控制程序更加方便，而且易于調(diào)試和維護(hù)，

41、且代碼較短。</p><p>　　經(jīng)論證本次設(shè)計(jì)采用的編程方式選用方案三。</p><p><b>　　第四章 工藝過程</b></p><p>　　機(jī)械手的全部動(dòng)作由氣缸驅(qū)動(dòng)，而氣缸則由相應(yīng)的電磁閥控制。其中，上升/下降和左移/右移分別由雙線圈二位電磁閥控制。例如當(dāng)下降電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手下降；當(dāng)下降電磁閥斷電時(shí)，機(jī)械手下降停止。同樣，左移/

42、右移分別由左移電磁閥和右移電磁閥控制。機(jī)械手的放松夾緊由一個(gè)單線圈二位電磁閥（稱為夾緊電磁閥）控制。當(dāng)該線圈通電時(shí)，機(jī)械手夾緊，該線圈斷電時(shí)，機(jī)械手放松。</p><p>　　當(dāng)機(jī)械手右移到位并準(zhǔn)備下降時(shí)，為了確保安全，必須在右工作臺上無工作時(shí)才允許機(jī)械手下降。也就是說，若上一次搬運(yùn)到右工作臺上的工件尚未搬走時(shí)，機(jī)械手應(yīng)自動(dòng)停止下降。</p><p>　　機(jī)械手的動(dòng)作過程分解圖所示。從原點(diǎn)

43、開始，按下起動(dòng)按鈕時(shí)，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降。下降到底時(shí)，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，機(jī)械手下降停止；同時(shí)接通夾緊電磁閥，機(jī)械手夾緊。夾緊后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升。上升到頂時(shí)，碰到上限位開關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時(shí)接通右移電磁閥，機(jī)械手右移。右移到位時(shí)，碰到右限位開關(guān)，右移電磁閥斷電，機(jī)械手下降。下降到底時(shí)，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，機(jī)械手想停止；同時(shí)夾緊電磁閥斷電；機(jī)械手放松，放松后，上升電磁閥通電，機(jī)械手

44、上升。上升到頂時(shí)，碰到上限位開關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時(shí)接通左移電磁閥，機(jī)械手左移。左移到原點(diǎn)時(shí)，平時(shí)左限位開關(guān)，左移電磁閥斷電，左移停止。至此，機(jī)械手經(jīng)過8步動(dòng)作完成了一個(gè)周期。</p><p>　　機(jī)械手的操作方式分為手動(dòng)操作方式和自動(dòng)操作方式。自動(dòng)操作方式又分為步進(jìn)、單周期和連續(xù)操作方式。 </p><p>　　手動(dòng)操作：用按鈕對機(jī)械手的每一步運(yùn)動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行操作控制。例如，當(dāng)

45、選擇上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，</p><p>　　按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手下降；按下停止按鈕，機(jī)械手上升。當(dāng)選擇左右運(yùn)動(dòng)時(shí)，上下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手右移；按下停止按鈕，機(jī)械手左移。當(dāng)選擇夾緊方式運(yùn)動(dòng)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手夾緊；按下停止按鈕，機(jī)械手放松。</p><p>　　步進(jìn)操作：每按一次啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手完成一次動(dòng)作后自動(dòng)停止。</p><p>　　單周期操作：機(jī)械手從原點(diǎn)開始，按

46、一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后停止。</p><p>　　連續(xù)操作：機(jī)械手從原點(diǎn)開始，按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手的動(dòng)作將自動(dòng)的、連續(xù)不斷的周期性循環(huán)。在工作中若按一下停止按鈕，則機(jī)械手將繼續(xù)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后，回到原點(diǎn)自動(dòng)停止。</p><p>　　第五章 操作面板布置</p><p>　　根據(jù)控制要求，需安排一些操作開關(guān)，并設(shè)計(jì)控制箱面板布置圖如圖4

47、</p><p>　　上圖中，接通單操作方式。按加載選擇開關(guān)的位置，用啟動(dòng)/停止按鈕選擇加載操作，當(dāng)加載選擇開關(guān)打到左/右位置時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手右行；若按下停止按鈕，機(jī)械手左行。上述操作可用于使機(jī)械手回到原點(diǎn)。</p><p>　　接通步進(jìn)方式。機(jī)械手在原點(diǎn)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，向前操作一步；每按啟動(dòng)按鈕一次，操作一次。</p><p>　　接通單周期操作方式。機(jī)

48、械手在原點(diǎn)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，自動(dòng)操作一個(gè)周期。</p><p>　　接通連續(xù)操作方式。機(jī)械手在原點(diǎn)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，連續(xù)執(zhí)行自動(dòng)周期操作，當(dāng)按下停止按鈕，機(jī)械手完成此周期后自動(dòng)回到原點(diǎn)并不再動(dòng)作。</p><p>　　第六章 機(jī)械手控制程序設(shè)計(jì)</p><p>　　6.1 輸入和輸出點(diǎn)分配表及原理接線圖</p><p>　　表1 機(jī)械手傳送

49、系統(tǒng)輸入和輸出點(diǎn)分配表 </p><p><b>　　6.2 控制程序</b></p><p><b>　　操作系統(tǒng)</b></p><p>　　操作系統(tǒng)包括回原點(diǎn)程序，手動(dòng)單步操作程序和自動(dòng)連續(xù)操作程序，如圖3所示。</p><p><b>　　其原理是：</b></p

50、><p>　　把旋鈕置于回原點(diǎn)，X16接通，系統(tǒng)自動(dòng)回原點(diǎn)，Y5驅(qū)動(dòng)指示燈亮。再把旋鈕置于手動(dòng)，則X6接通，其常閉觸頭打開，程序不跳轉(zhuǎn)（CJ為一跳轉(zhuǎn)指令，則跳到指針P所指P0處），執(zhí)行手動(dòng)程序。之后，由于X7常閉觸點(diǎn)，當(dāng)執(zhí)行CJ指令時(shí)，跳轉(zhuǎn)到P1所指的結(jié)束位置。如果旋鈕置于自動(dòng)位置，（既X6常閉閉合、X7常閉打開）則程序執(zhí)行時(shí)跳過手動(dòng)程序，直接執(zhí)行自動(dòng)程序。</p><p><b>

51、　　回原位程序</b></p><p>　　回原位程序如圖4所示。用S10~S12作回零操作元件。應(yīng)注意，當(dāng)用S10~S19作回零操作時(shí)，在最后狀態(tài)中在自我復(fù)位前應(yīng)使特殊繼電器M8043置1。</p><p><b>　　手動(dòng)單步操作程序</b></p><p>　　如圖5所示。圖中上升/下降，左移/右移都有聯(lián)鎖和限位保護(hù)。<

52、/p><p>　　圖5 手動(dòng)單步操作程序</p><p><b>　　自動(dòng)操作程序</b></p><p>　　自動(dòng)操作狀態(tài)轉(zhuǎn)移見圖6所示。當(dāng)機(jī)械手處于原位時(shí)，按啟動(dòng)X0接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S20，驅(qū)動(dòng)下降Y0，當(dāng)?shù)竭_(dá)下限位使行程開個(gè)會X1接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S21，而S20自動(dòng)復(fù)位。S21驅(qū)動(dòng)Y1置位，延時(shí)1秒，以使電磁力達(dá)到最大夾緊力。當(dāng)T0接通，狀態(tài)

53、轉(zhuǎn)移到S22，驅(qū)動(dòng)Y2上升，當(dāng)上升到達(dá)最高位，X2接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S23。S23驅(qū)動(dòng)Y3右移。</p><p>　　移到最右位，X3接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S24下降。下降到最低位，X1接通，電磁鐵放松。為了使電磁力完全失掉，延時(shí)1秒。延時(shí)時(shí)間到，T1接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S26上升。上升到最高位，X2接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S27左移。左移到最左位，使X4接通，返回初始狀態(tài)，再開始第二次循環(huán)動(dòng)作。</p><p&

54、gt;　　在編寫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖時(shí)注意各狀態(tài)元件只使用一次，但它驅(qū)動(dòng)的線圈，卻可以使用多次，但兩者不能出現(xiàn)在連續(xù)位置上。因此步進(jìn)順控的編程，比起用基本指令編程較為容易，可讀性強(qiáng)。</p><p>　　第七章 梯形圖及指令表</p><p><b>　　7.1 梯形圖</b></p><p>　　如圖7所示。圖中從第0行到第27行為回原位狀態(tài)程序。從

55、第28行到第66行，為手動(dòng)單步操作程序。從第67行到第129行為自動(dòng)操作程序。這三部分程序（又稱為模塊）是圖3的操作系統(tǒng)運(yùn)行的。</p><p>　　回原位程序和自動(dòng)操作程序。是用步進(jìn)順控方式編程。在各步進(jìn)順控末行，都以RET結(jié)束本步進(jìn)順控程序塊。但兩者又有不同。回原位程序不能自動(dòng)返回初始態(tài)S1。而自動(dòng)操作程序能自動(dòng)返回初始態(tài)S2。</p><p><b>　　7.2 指令表&l

56、t;/b></p><p>　　第八章 PLC程序的調(diào)試</p><p>　　由于PLC是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設(shè)計(jì)的控制裝置，因此一般不需要采取什么特殊措施，就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。但環(huán)境過于惡劣、電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，都將不能保證PLC正安全、可靠的運(yùn)行。因此，討論P(yáng)LC設(shè)計(jì)調(diào)試就具有十分重要的意義。</p><p>　　8.1 PLC控制的安

57、裝與布線</p><p><b>　　1、輸入接線</b></p><p>　　(1) 輸入接線一般不要超過30m。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時(shí)，輸入線可適當(dāng)長些。</p><p>　　(2) 輸入、輸出線不能用同一根電纜，輸入、輸出線要分開。</p><p>　　(3)利用普通二極管恰當(dāng)?shù)拇?lián)在PLC輸入回路中，防

58、止信號干擾，使PLC輸入信號大大增強(qiáng)。</p><p><b>　　2、電源接線</b></p><p>　　電源是PLC引入干擾的主要途徑之一，PLC應(yīng)盡可能取用電壓波動(dòng)較小、波形畸變較小是電源，這對提高PLC的可靠性有很大幫助。PLC的供電線路應(yīng)與其他大功率用電設(shè)備或強(qiáng)干擾設(shè)備分開。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力，可編程序控制器供電回路一般可采用隔離變壓器、交流穩(wěn)壓

59、器、晶體管開關(guān)電源等。我們正是用了隔離變壓器和交流穩(wěn)壓器來抗干擾。隔離變壓器是初級和次級之間采用隔離屏蔽層，用漆包線或同等非導(dǎo)磁材料組成，電器回路上不允許短路，兩極各引出一個(gè)接地抽頭。初級與次級之間的靜電屏蔽要聯(lián)結(jié)到零點(diǎn)位，接地抽頭配電容耦合最后引出到接地點(diǎn)。在選用交流穩(wěn)壓器時(shí)，一般可按照實(shí)際最大需求容量的130%計(jì)算。這樣可以保證穩(wěn)壓特性又有助于穩(wěn)壓器工作可靠。</p><p>　　PLC供電電源為50Hz、2

60、20V10%的交流電。由于本設(shè)計(jì)使用的是FX系列可編程控制器，所以有直流24V輸出接線端。該接線端可為輸入及傳感器提供直流24V電源。</p><p><b>　　2、接地</b></p><p>　　正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)有接地的目的通常有兩個(gè)，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。系統(tǒng)接地方式有：浮地方式、

61、直接接地方式和電容接地三種方式。對PLC控制系統(tǒng)而言，它屬高速低電平兩者裝置，應(yīng)采用直接接地方式良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。所以我們給可編程控制器接上了專用接地線。</p><p>　　8.2 機(jī)械手控制程序的調(diào)試</p><p>　　在程序調(diào)試過程中出現(xiàn)了一系列的問題，但最終都一一解決了。在使用STL指令編程時(shí)，剛開始由于對STL指令掌握的不

62、是很好，所以犯了不少錯(cuò)誤，加上機(jī)械手模型裝置本身存在的一些問題，所以在調(diào)試程序時(shí)，機(jī)械手動(dòng)作不符合控制要求。經(jīng)過不斷查閱資料，研究、改進(jìn)，最終程序調(diào)試成功。機(jī)械手運(yùn)行良好，動(dòng)作正確、符合控制要求。</p><p>　　第九章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)以及體會</p><p>　　在本次課題設(shè)計(jì)中，坐標(biāo)式機(jī)械手控制系統(tǒng)采用PLC進(jìn)行控制，大大提高了該系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，減少了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器

63、盒硬件接線，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，使用PLC進(jìn)行控制可方便更改生產(chǎn)流程，增強(qiáng)控制功能。通過本次設(shè)計(jì)，可以根據(jù)工件的變化及運(yùn)動(dòng)流程的要求隨時(shí)更改相關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手控制系統(tǒng)的不同工作需求，機(jī)械手控制系統(tǒng)具有了很大的靈活性和可操作性。</p><p>　　利用組態(tài)軟件MCGS對機(jī)械手控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，可以以最少的人員配置來加強(qiáng)對機(jī)械手的管理，提供較為直觀、清晰、準(zhǔn)確的機(jī)械手運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而為維修和故障診斷提供多

64、方面的可能性，充分提高系統(tǒng)的工作效率。MCGS是一種比較新穎的軟件，將MCGS應(yīng)用于機(jī)械手的診斷控制對我來說是一次新的體驗(yàn)。</p><p>　　本文中介紹的坐標(biāo)式機(jī)械手模型控制系統(tǒng)對于教學(xué)有很好的輔助作用。機(jī)械手控制技術(shù)是一項(xiàng)綜合型的技術(shù)，機(jī)械手控制系統(tǒng)又是一個(gè)復(fù)雜的隨機(jī)系統(tǒng)，本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手模型控制系統(tǒng)與真正的機(jī)械手控制系統(tǒng)之間還有很大的差距。由于對組態(tài)軟件MCGS掌握的不熟練，軟件的一些功能沒有能應(yīng)用到監(jiān)控

65、系統(tǒng)中。另外，本文中的坐標(biāo)式機(jī)械手模型控制系統(tǒng)比較簡單，還需要不斷改進(jìn)和加強(qiáng)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　廖常初主編 PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2004，</p><p>　　廖常初等著 PLC的順序控制編程方法 工業(yè)自動(dòng)化，（香港）， 1997，<

66、/p><p>　　廖常初主編 PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2002，</p><p>　　4、廖常初 PLC梯形圖的順序控制設(shè)計(jì)法 電工技術(shù)雜志， 2001，</p><p>　　5、魏東輝、李文哲 華北農(nóng)業(yè)大學(xué) 《PLC在工業(yè)控制中的發(fā)展與前景》，</p><p>　　6、吳麗、楊梅

67、 電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社，</p><p>　　7、許志軍 工業(yè)控制組態(tài)軟件及應(yīng)用 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，</p><p>　　8、吳建強(qiáng) 可編程控制器原理及其應(yīng)用 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　當(dāng)我以學(xué)子的身份踏入大學(xué)

68、校門的那天起，便已注定我將在這里度過人生中最美麗的青春年華。提筆寫下“致謝”，我才驚覺自己即將真正離開，人生亦從此展開新的畫卷。盡管不舍，卻更珍惜，因?yàn)槲业纳杏心敲炊嗫蓯鄣娜酥档酶屑ぁＫ麄兪刮业拇髮W(xué)生活充滿了色彩，無論收獲、遺憾，對我來說都是一筆寶貴的財(cái)富。</p><p>　　三年的大學(xué)生活不知不覺中就要結(jié)束了，在這段難忘的生活中，有我許多美好的回憶。在這份大學(xué)的最后一頁里，首先感謝學(xué)院給我們提供這個(gè)能自我

69、展示的平臺，感謝我們的指導(dǎo)老師，你們從一開始的論文方向的選定，到最后的整篇論文的完成，都非常耐心的對我進(jìn)行指導(dǎo)。給我提供了大量數(shù)據(jù)資料和建議，告訴我應(yīng)該注意的細(xì)節(jié)問題，細(xì)心的給我指出錯(cuò)誤，修改論文。謝謝我們班主任和在我三年的學(xué)習(xí)中無私傳授我知識的各位老師，是你們將自己寶貴的財(cái)富無私地奉獻(xiàn)給了我們，讓我們能在學(xué)業(yè)上有所成績；是你們讓我倍感教師職業(yè)的偉大，交給我們知識，又不忘教育我們?nèi)绾巫鋈?！在此，我還要感謝寢室的兄弟們陪我度過了三年的學(xué)習(xí)