plc工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　為工業(yè)機(jī)械手研制一個(gè)技術(shù)性能優(yōu)良的控制系統(tǒng)，對(duì)于提高工業(yè)機(jī)械手的整體技術(shù)性能來(lái)說(shuō)具有十分重要的意義。本論文正是針對(duì)這一課題，選擇了可編程控制器(PLC)作為工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)，這對(duì)提升工業(yè)機(jī)械手的整體技術(shù)性能起到了良好的作用。 </p><p>　　本論文的控制對(duì)象是由三個(gè)搬運(yùn)機(jī)械手組成的機(jī)械手群，每

2、個(gè)機(jī)械手完成8個(gè)基本動(dòng)作，三個(gè)機(jī)械手互相配合動(dòng)作。機(jī)械手由氣缸驅(qū)動(dòng)，氣缸受電磁閥控制。限位開(kāi)關(guān)檢測(cè)機(jī)械手是否到達(dá)固定位置。</p><p>　　可編程控制器(PLC)控制每個(gè)機(jī)械手的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手群的自動(dòng)運(yùn)行。本論文可編程控制器(PLC)選用西門(mén)子（SIEMENS）公司S7-200系列的CPU224，并擴(kuò)展了EM221模塊和EM222模塊。機(jī)械手的開(kāi)關(guān)量信號(hào)直接輸入PLC，PLC通過(guò)中間繼電器對(duì)電磁閥加以控制。

3、</p><p>　　本論文的重點(diǎn)放在PLC各硬件部分的設(shè)計(jì)和介紹、PLC梯形圖的編寫(xiě)上。在整體設(shè)計(jì)過(guò)程中按照“提出問(wèn)題，分析問(wèn)題，解決問(wèn)題”的主導(dǎo)思想，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作做出了細(xì)致的闡述。</p><p>　　關(guān)鍵詞：可編程控制器(PLC)；氣動(dòng)機(jī)械手；梯形圖</p><p><b>　　Abstract</b></p>&l

4、t;p>　　Develops a technical performance fine control system for the industrymanipulator, regarding enhances the industry manipulator's overalltechnical performance to say has the extremely vital significance. Thepr

5、esent paper is precisely in view of this topic, chose theprogrammable logical controller (PLC) to take the industry manipulator'scontrol system, this to promoted the industry manipulator's overalltechnical perfor

6、mance to play the good role.</p><p>　　The present paper controlled member is by three the manipulator group which transports the manipulator to be composed, each manipulator completes 8 elementary actions,

7、three manipulators coordinate the movement mutually.The manipulator actuates by the air cylinder, air cylinder solenoid valve control.The limit switch examines the manipulator whether arrives the stationary position.<

8、/p><p>　　The programmable logical controller (PLC) controls each manipulator'smovement, realizes the manipulator group automatic movement. Thepresent paper programmable controller (PLC) selects SIEMENS comp

9、any S7-200 series CPU224, and expanded the EM221 module and the EM222 module. Manipulator's switch quantity signal direct input PLC,PLC performs through the intermediate relay to the solenoid valve tocontrol.</p&g

10、t;<p>　　The present paper puts with emphasis on the PLC various hardwarepartial designs and the introduction, in the PLC trapezoidal chartcompilation. Defers to in the overall design process "asks thequestion

11、, the analysis question, solves the problem" the guidingideology, has made the careful elaboration to the overall systemdesign work.</p><p>　　Key words：Programmable Logical Controller (PLC); Air operate

12、d manipulator;Trapezoidal chart</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒 論1</b></p><p>　　1.1 機(jī)械手的概念1</p><p>　　1.2 氣動(dòng)機(jī)械手的簡(jiǎn)介1</p><p>

13、　　1.2.1 氣動(dòng)技術(shù)1</p><p>　　1.2.2 氣動(dòng)機(jī)械手2</p><p>　　1.2.3 氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)3</p><p>　　第2章 方案論證4</p><p>　　2.1 機(jī)械手的設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1.1 氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)4</p><p>

14、;　　2.1.2 氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的工作原理4</p><p>　　2.2 氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手群5</p><p>　　2.2.1 氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手群結(jié)構(gòu)5</p><p>　　2.2.2 氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手群工作原理6</p><p>　　2.3 本論文的主要內(nèi)容及達(dá)到的目標(biāo)6</p><p>　　2.4 本系統(tǒng)的控制

15、方案6</p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.1 PLC的簡(jiǎn)介8</p><p>　　3.1.1 可編程控制器的概念8</p><p>　　3.1.2 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域8</p><p>　　3.1.3 PLC的系統(tǒng)組成9</p><p>　　3.

16、1.4 PLC的工作原理11</p><p>　　3.2 輸入/輸出信號(hào)13</p><p>　　3.3 PLC的選型15</p><p>　　3.3.1 PLC的選型15</p><p>　　3.3.2 PLC及擴(kuò)展模塊的技術(shù)指標(biāo)16</p><p>　　3.4 I/O地址分配18</p>

17、<p>　　3.5 PLC外部接線(xiàn)21</p><p>　　第4章 軟件設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.1 機(jī)械手1控制程序22</p><p>　　4.2 機(jī)械手2控制程序24</p><p>　　4.3 機(jī)械手3控制程序26</p><p>　　4.4 機(jī)械手群主程序29</p>

18、<p><b>　　第5章 結(jié)論32</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p><b>　　致 謝35</b></p><p><b>　　附 錄Ι36</b></p><p><b>　　緒

19、 論</b></p><p>　　機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。它的特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。</p><p><b>　　機(jī)械手的概念</b></p>&l

20、t;p>　　我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 12643-90)對(duì)機(jī)械手的定義:“具有和人手臂相似的動(dòng)作功能，可在空間抓放物體，或進(jìn)行其它操作的機(jī)械裝置。”</p><p>　　機(jī)械手可分為專(zhuān)用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩大類(lèi)。專(zhuān)用機(jī)械手:它作為整機(jī)的附屬部分，動(dòng)作簡(jiǎn)單，工作對(duì)象單一，具有固定(有時(shí)可調(diào))程序，使用大批量的自動(dòng)生產(chǎn)。如自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)上的上料機(jī)械手，自動(dòng)換刀機(jī)械手，裝配焊接機(jī)械手等裝置。通用機(jī)械手:它是一種具有獨(dú)立

21、的控制系統(tǒng)、程序可變、動(dòng)作靈活多樣的機(jī)械手。它適用于可變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化生產(chǎn)。它的工作范圍大，定位精度高，通用性強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于柔性自動(dòng)線(xiàn)。</p><p>　　機(jī)械手最早應(yīng)用在汽車(chē)制造工業(yè)，常用于焊接、噴漆、上下料和搬運(yùn)。機(jī)械手延伸和擴(kuò)大了人的手足和大腦功能，它可替代人從事危險(xiǎn)、有害、有毒、低溫和高熱等惡劣環(huán)境中的工作;代替人完成繁重、單調(diào)重復(fù)勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。目前主要應(yīng)用于制造業(yè)中，

22、特別是電器制造、汽車(chē)制造、塑料加工、通用機(jī)械制造及金屬加工等工業(yè)。機(jī)械手與數(shù)控加工中心，自動(dòng)搬運(yùn)小車(chē)與自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng)(FMS )和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS )，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，功能和性能的不斷改善和提高，機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。</p><p><b>　　氣動(dòng)機(jī)械手的簡(jiǎn)介</b></p><p><b>　　氣動(dòng)技術(shù)&

23、lt;/b></p><p>　　氣動(dòng)技術(shù)—這個(gè)被譽(yù)為工業(yè)自動(dòng)化之“肌肉”的傳動(dòng)與控制技術(shù)，在加工制造業(yè)領(lǐng)域越來(lái)越受到人們的重視，并獲得了廣泛應(yīng)用。目前，伴隨著微電子技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，氣動(dòng)技術(shù)也不斷創(chuàng)新，以工程實(shí)際應(yīng)用為目標(biāo)，得到了前所未有的發(fā)展。氣動(dòng)技術(shù)(Pneumatics)是以壓縮空氣為介質(zhì)來(lái)傳動(dòng)和控制機(jī)械的一門(mén)專(zhuān)業(yè)技術(shù)。"Pneumatics”一詞起源于希臘文的“P

24、neuma "，其原義為“呼吸”，后來(lái)才一演變成“氣動(dòng)技術(shù)”。</p><p>　　氣動(dòng)技術(shù)因具有節(jié)能、無(wú)污染、高效、低成本、安全可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，以及防火、防爆、抗電磁干擾、抗幅射等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造、電子、工作機(jī)械(紡織機(jī)械、印刷、包裝設(shè)備及機(jī)床等)、食品等工業(yè)產(chǎn)業(yè)中。隨著新材料、新技術(shù)、新工藝的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，氣動(dòng)技術(shù)己經(jīng)突破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造理念，正在IC/LCD、微電子、生物制藥、醫(yī)療機(jī)械等高技術(shù)

25、領(lǐng)域扮演著重要角色。</p><p>　　隨著生產(chǎn)自動(dòng)化程度的不斷提高，氣動(dòng)技術(shù)應(yīng)用面迅速擴(kuò)大，氣動(dòng)產(chǎn)品品種規(guī)格持續(xù)增多，性能、質(zhì)量不斷提高，市場(chǎng)銷(xiāo)售產(chǎn)值穩(wěn)步增長(zhǎng)。在工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)的歐美、日本等國(guó)家，氣動(dòng)元件產(chǎn)值已接近液壓元件的產(chǎn)值，而且仍以較快的速度在發(fā)展。氣動(dòng)工業(yè)的高速增長(zhǎng)，進(jìn)一步刺激了氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展。氣動(dòng)技術(shù)正朝著精確化、高速化、小型化、復(fù)合化和集成化的方向發(fā)展。</p><p>&l

26、t;b>　　氣動(dòng)機(jī)械手</b></p><p>　　工業(yè)機(jī)械手使用最多的一種驅(qū)動(dòng)方式是電機(jī)驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般采用步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)以及交流伺服電機(jī)。由于電機(jī)速度高，通常須采用減速機(jī)構(gòu)(如諧波傳動(dòng)、RV擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)和多桿機(jī)構(gòu)等)。這類(lèi)機(jī)械手的特點(diǎn)是控制精度高，驅(qū)動(dòng)力較大，響應(yīng)快，信號(hào)檢測(cè)、傳遞、處理方便，并可以采用多種靈活的控制方案。但是由于這類(lèi)機(jī)械手價(jià)格昂貴，限制了在一些

27、場(chǎng)合的廣泛應(yīng)用。因此，人們開(kāi)始尋求其它一些經(jīng)濟(jì)適用的機(jī)械手驅(qū)動(dòng)方式。</p><p>　　隨著氣動(dòng)技術(shù)獲得了快速發(fā)展，其中利用成本性能比低廉及同時(shí)具有許多優(yōu)點(diǎn)的氣動(dòng)機(jī)械手設(shè)備來(lái)滿(mǎn)足社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐需要也越來(lái)越多的受到重視，氣動(dòng)機(jī)械手技術(shù)已經(jīng)成為能夠滿(mǎn)足許多行業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐要求的一種重要實(shí)用技術(shù)。</p><p>　　氣動(dòng)機(jī)械手與其它控制方式的機(jī)械手相比，具有價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率體積比高、無(wú)污染

28、及抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)，表1.1給出了各種控制方式的比較</p><p>　　表1.1 各種控制方式的比較</p><p><b>　　續(xù)表 1.1</b></p><p>　　氣動(dòng)機(jī)械手是在己有的機(jī)械手基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。二者之間的區(qū)別在于氣動(dòng)機(jī)械手發(fā)展的起點(diǎn)頗高，它強(qiáng)調(diào)模塊化的形式，把專(zhuān)用機(jī)械手和通用機(jī)械手結(jié)合起來(lái)。</p><

29、;p>　　現(xiàn)代氣動(dòng)機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)由感知部分、控制部分、主機(jī)部分和執(zhí)行部分四個(gè)方面組成。采集感知信號(hào)及控制信號(hào)均由智能閥島來(lái)處理，氣動(dòng)伺服定位系統(tǒng)代替了伺服電機(jī)步進(jìn)馬達(dá)或液壓伺服系統(tǒng);氣缸、擺動(dòng)馬達(dá)完成原來(lái)由液壓缸或機(jī)械所作的執(zhí)行動(dòng)作:主機(jī)部分采用了標(biāo)準(zhǔn)型材輔以模塊化的裝配形式，使得氣動(dòng)機(jī)械手能拓展成系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品。人們根據(jù)應(yīng)用工況的要求，選擇相應(yīng)功能和參數(shù)的模塊，像積木一樣隨意的組合，這是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想，代表氣動(dòng)機(jī)械手

30、今后的發(fā)展方向，也將始終貫穿著氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展及實(shí)用性。因此，氣動(dòng)機(jī)械手可以代替一些功能不理想的工業(yè)機(jī)械手的地位，在目前的工業(yè)自動(dòng)線(xiàn)上有著及其廣泛的應(yīng)用前景。</p><p>　　氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　盡管世界工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展放緩，使得氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展受到一定的影響，然而，作為新興科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)物，氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展勢(shì)不可擋。目前，氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展呈現(xiàn)出了以下趨勢(shì):</p

31、><p><b>　　1．結(jié)構(gòu)模塊化</b></p><p><b>　　2．控制智能化</b></p><p><b>　　3．感覺(jué)功能變強(qiáng)</b></p><p>　　4．系統(tǒng)應(yīng)用與集成化</p><p><b>　　5．可靠性越來(lái)越高<

32、/b></p><p><b>　　6．易操作更靈活</b></p><p>　　7．向微型化方向發(fā)展</p><p><b>　　方案論證</b></p><p><b>　　機(jī)械手的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)<

33、/p><p>　　機(jī)械手的種類(lèi)很多，但按手臂坐標(biāo)類(lèi)型來(lái)分主要有直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式、關(guān)節(jié)坐標(biāo)式、SCARA型。</p><p>　　本文所針對(duì)的機(jī)械手屬于圓柱坐標(biāo)式，如圖2.1所示，機(jī)械手主要是由基座和手臂兩部分組成。基座的主要的任務(wù)是支撐和完成手臂回轉(zhuǎn)。手臂裝在基座上，作上下直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，手部可夾緊/放松。</p><p>　　圖2.1 機(jī)械手原理圖</

34、p><p>　　本機(jī)械手的全部動(dòng)作由氣缸驅(qū)動(dòng)。氣缸由電磁閥、氣動(dòng)比例閥控制。驅(qū)動(dòng)部分有升降氣缸、擺動(dòng)氣缸和手部驅(qū)動(dòng)氣缸。</p><p>　　氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的工作原理</p><p>　　本機(jī)械手采用氣壓驅(qū)動(dòng)，使用的是壓力為0. 6 MPa，最高可達(dá)1 MPa。 這個(gè)機(jī)械手具有二個(gè)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)自由度，用于將源工作臺(tái)上的物品搬到其左側(cè)或右側(cè)目的工作臺(tái)上。機(jī)

35、械手的全部動(dòng)作由氣缸驅(qū)動(dòng)，氣缸由電磁閥控制，整個(gè)機(jī)械手在工作中能實(shí)現(xiàn)上升/下降、左傳/右轉(zhuǎn)、夾緊/放松功能，是目前較為簡(jiǎn)單的、應(yīng)用比較廣泛的一種機(jī)械手。</p><p>　　機(jī)械手的工作流程如圖2.2所示。</p><p><b>　　圖2.2工作流程</b></p><p>　　其升降運(yùn)動(dòng)通過(guò)升降氣缸、垂直導(dǎo)柱、滑動(dòng)導(dǎo)柱、垂直導(dǎo)軌及升降位置微

36、動(dòng)開(kāi)關(guān)相互配合完成，升降工作行程為0-1500mm;轉(zhuǎn)動(dòng)是通過(guò)擺動(dòng)氣缸、軸向止推軸承、擺動(dòng)臂及擺動(dòng)位置微動(dòng)開(kāi)關(guān)協(xié)調(diào)完成，擺動(dòng)工作行程為0~1800mm;手爪是通過(guò)氣缸、彈簧的作用來(lái)夾持物品，夾持力是靠調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)壓縮量來(lái)調(diào)整。</p><p><b>　　氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手群</b></p><p>　　氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手群結(jié)構(gòu)</p><p>　　本

37、論文的控制對(duì)象是由三個(gè)機(jī)械手組成的機(jī)械手群。其結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。</p><p>　　圖2.3機(jī)械手群結(jié)構(gòu)</p><p>　　三個(gè)機(jī)械手、三個(gè)工作臺(tái)和三個(gè)紅外檢測(cè)器固定在一個(gè)大型的基座上。每個(gè)機(jī)械手的手部正下方都有工作臺(tái)，用于放置物品。在每個(gè)機(jī)械手的基座和工作臺(tái)之間都有一個(gè)紅外檢測(cè)器，用于檢測(cè)物品臺(tái)上是否有物品。機(jī)械手把物品從右面的工作臺(tái)上移到左面的工作臺(tái)上。</p>&

38、lt;p>　　氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手群工作原理</p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)工作開(kāi)始時(shí)，工作臺(tái)A上有物品時(shí)，機(jī)械手1首先工作，完成8個(gè)基本操作后（即一個(gè)循環(huán)），把物品放在工作臺(tái)B上，機(jī)械手2便啟動(dòng)工作，同樣完成一個(gè)循環(huán)后，把物品放在工作臺(tái)C上，機(jī)械手3啟動(dòng)工作，這樣3個(gè)機(jī)械手不斷的循環(huán)工作；當(dāng)系統(tǒng)工作結(jié)束時(shí)，機(jī)械手1首先完成一個(gè)循環(huán)后停止，然后機(jī)械手2、機(jī)械手3也順序依次停止工作。</p><p&

39、gt;　　本論文的主要內(nèi)容及達(dá)到的目標(biāo)</p><p>　　本論文主要內(nèi)容是以氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手作為控制對(duì)象，用PLC作為控制器，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手群自動(dòng)運(yùn)行的控制。</p><p>　　本論文要達(dá)到的目標(biāo)是，當(dāng)系統(tǒng)工作開(kāi)始時(shí)，機(jī)械手1首先工作，完成8個(gè)基本操作后（即一個(gè)循環(huán)），機(jī)械手2便啟動(dòng)工作，同樣完成一個(gè)循環(huán)后，機(jī)械手3啟動(dòng)工作，這樣3個(gè)機(jī)械手不斷的循環(huán)工作；當(dāng)系統(tǒng)工作結(jié)束時(shí)，機(jī)械

40、手1首先完成一個(gè)循環(huán)后停止，然后機(jī)械手2、機(jī)械手3也順序依次停止工作。</p><p>　　每個(gè)機(jī)械手的完成8個(gè)基本操作，第1步當(dāng)工作臺(tái)上有物品時(shí)，機(jī)械手下降。第2步是機(jī)械手在最低位抓緊物品。第3步是機(jī)械手夾緊物品上升。第4步是機(jī)械手夾緊物品右旋180度。第5步是機(jī)械手夾緊物品下降。第6步是在最低位時(shí)松開(kāi)物品。第7步機(jī)械手上升。第8步是機(jī)械手左旋180度，回到原位。</p><p><

41、;b>　　本系統(tǒng)的控制方案</b></p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)對(duì)氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手群的自動(dòng)控制，本系統(tǒng)采用PLC做控制器。</p><p>　　本系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，直接連接PLC，PLC通過(guò)中間繼電器對(duì)電磁閥加以控制。系統(tǒng)框圖如圖2.4所示。</p><p><b>　　圖2.4系統(tǒng)框圖</b></p>

42、<p><b>　　系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　PLC的簡(jiǎn)介</b></p><p><b>　　可編程控制器的概念</b></p><p>　　可編程控制器(Programmable Logical Controller)簡(jiǎn)稱(chēng)PLC。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）

43、在1985年的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案第3稿中，對(duì)PLC作了如下定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令。并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。”</p><p>　　現(xiàn)代工業(yè)

44、生產(chǎn)過(guò)程是復(fù)雜多樣的，它們對(duì)控制的要求也各不相同。PLC一經(jīng)出現(xiàn)就受到了廣大工程技術(shù)人員的歡迎。PLC具有如下特點(diǎn)：</p><p>　　1、編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)。</p><p>　　2、功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高。</p><p>　　3、硬件配套齊全，用戶(hù)使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)。</p><p>　　4、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。</p>

45、<p>　　5、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少。</p><p>　　6、維修工作量小，維修方便。</p><p>　　7、體積小，能耗低。</p><p><b>　　PLC的應(yīng)用領(lǐng)域</b></p><p>　　PLC的初期由于其價(jià)格高于繼電器控制裝置，使得其應(yīng)用受到限制。但最近十年來(lái)，PLC的應(yīng)用面越來(lái)

46、越廣，其主要原因是：一方面由于處理器芯片及有關(guān)元件的價(jià)格大大下降，使得PLC的成本下降；另一方面PLC的功能大大增加，能解決復(fù)雜的計(jì)算和通信問(wèn)題。目前PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦、石油、化工、電力、機(jī)械制造、汽車(chē)、裝卸、紡織、環(huán)保和娛樂(lè)等行業(yè)。PLC的應(yīng)用范圍通常分成以下5種類(lèi)型：</p><p><b>　　1．順序控制</b></p><p>　　這是PL

47、C應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，也是最適合PLC使用的領(lǐng)域，它用來(lái)取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。PLC應(yīng)用于單機(jī)控制、多機(jī)控制、生產(chǎn)自動(dòng)線(xiàn)控制等。例如：注塑機(jī)械、印刷機(jī)械、訂書(shū)機(jī)械、包裝機(jī)械、切紙機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、裝配生產(chǎn)線(xiàn)、電鍍流水線(xiàn)及電梯控制。</p><p><b>　　2．運(yùn)動(dòng)控制</b></p><p>　　PLC制造商目前已提供了拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置

48、控制模塊，在多數(shù)情況下，PLC把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模塊，其輸出移動(dòng)一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置，每個(gè)軸移動(dòng)時(shí)，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣?，保持運(yùn)動(dòng)平滑。</p><p>　　相對(duì)來(lái)說(shuō)，位置控制模塊比CNC裝置體積更小，價(jià)格更低，速度更快，操作更方便，</p><p><b>　　3．過(guò)程控制</b></p><p>　　PLC還能控制大量的

49、過(guò)程參數(shù)，例如：溫度、流量、壓力、液位和速度等。PID模塊提供了使PLC具有了閉環(huán)控制的功能，即一個(gè)具有PID控制能力的PLC可用于過(guò)程控制。當(dāng)過(guò)程控制中某個(gè)變量出現(xiàn)偏差時(shí)，PID控制算法會(huì)計(jì)算出正確的輸出，把變量保持在設(shè)定值上。</p><p><b>　　4．?dāng)?shù)據(jù)控制</b></p><p>　　在機(jī)械加工中，PLC作為主要的控制和管理系統(tǒng)用于CNC和NC系統(tǒng)中，

50、可以完成大量的數(shù)據(jù)控制。</p><p><b>　　5．通信控制</b></p><p>　　PLC的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程I/O的通信、多臺(tái)PLC之間的通信、PLC和其他智能控制設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置）之間的通信。PLC與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　PL

51、C的系統(tǒng)組成</b></p><p>　　PLC種類(lèi)繁多，但其組成和工作原理基本相同。用PLC實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)是按一定算法進(jìn)行輸入/輸出變換，并將這個(gè)變換給以物理實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，它主要是由CPU、電源、存儲(chǔ)器和專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的輸入/輸出接口電路等組成。PLC的結(jié)構(gòu)框圖如圖3.1所示。</p><p>　　1、中央處理單元（CPU）</p&

52、gt;<p>　　中央處理單元（CPU）一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個(gè)芯片內(nèi)。CPU通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)與存儲(chǔ)單元、輸入/輸出接口電路連接。</p><p><b>　　2、存儲(chǔ)器</b></p><p>　　PLC的存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶(hù)存儲(chǔ)器兩部分。</p><p>　　系統(tǒng)存儲(chǔ)器包括用

53、來(lái)存放由PLC生產(chǎn)廠(chǎng)家編寫(xiě)的系統(tǒng)程序，并固化在ROM內(nèi)，用戶(hù)不能直接更改。它使PLC具有基本的功能，能夠完成PLC設(shè)計(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)工作。系統(tǒng)程序質(zhì)量的好壞，很大程度上決定了PLC的性能，其內(nèi)容主要包括三部分。第一部分為系統(tǒng)管理程序。第二部分為用戶(hù)指令解釋程序。第三部分為標(biāo)準(zhǔn)程序與系統(tǒng)調(diào)用。</p><p>　　圖3.1 PLC的結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　用戶(hù)存儲(chǔ)器包括用戶(hù)程序存儲(chǔ)器（程

54、序區(qū)）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（數(shù)據(jù)區(qū)）兩部分。用戶(hù)程序存儲(chǔ)器用來(lái)存放用戶(hù)針對(duì)具體控制任務(wù)用規(guī)定的PLC編程語(yǔ)言編寫(xiě)的各種用戶(hù)程序。用戶(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以用來(lái)存放（記憶）用戶(hù)程序中所使用器件ON/OFF狀態(tài)和數(shù)值、數(shù)據(jù)等。用戶(hù)存儲(chǔ)器的大小關(guān)系到用戶(hù)程序容量的大小，是反映PLC性能的重要指標(biāo)之一。</p><p>　　PLC使用的存儲(chǔ)器類(lèi)型有三種。第一種是隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）；第二種是只讀存儲(chǔ)器（ROM）；第三種是可電擦除可編

55、程的只讀存儲(chǔ)器（EEPROM或EPROM）。</p><p><b>　　3、輸入/輸出模塊</b></p><p>　　輸入（Input）模塊和輸出（Output）模塊簡(jiǎn)稱(chēng)為I/O模塊。PLC的輸入和輸出信號(hào)類(lèi)型可以是開(kāi)關(guān)量、模擬量和數(shù)字量。輸入/輸出模塊從廣義上分包含兩部分：一是與控制設(shè)備相連接的接口電路；另一部分是輸入和輸出的映像寄存器。</p>

56、<p>　　輸入模塊用于處理輸入信號(hào)，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波、隔離、電平轉(zhuǎn)換等，把輸入信號(hào)的邏輯值安全可靠地傳遞到PLC內(nèi)部。輸出模塊用于把用戶(hù)程序的邏輯運(yùn)算結(jié)果輸出到PLC外部，輸出模塊具有隔離PLC內(nèi)部電路和外部執(zhí)行元件的作用，還具有功率放大的作用。</p><p><b>　　4、電源模塊</b></p><p>　　PLC一般使用220V的交流電源，內(nèi)部

57、的開(kāi)關(guān)電源為PLC的中央處理器、存儲(chǔ)器等電路提供5V、±12V、24V等直流電源，使PLC能正常工作。</p><p><b>　　5、接口模塊</b></p><p>　　接口模塊用于將擴(kuò)展單元以及功能模塊與基本單元相連，使PLC的配置更加靈活以滿(mǎn)足不同控制系統(tǒng)的需要。</p><p><b>　　6、通信接口</b

58、></p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)“人─機(jī)”或“機(jī)─機(jī)”之間的對(duì)話(huà)，PLC配有多種通信接口。PLC通過(guò)接口可以與監(jiān)視器，打印機(jī)和其他的PLC或計(jì)算機(jī)相連。</p><p><b>　　7、編程器</b></p><p>　　編程器的作用是供用戶(hù)進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。</p><p>　　編程器有簡(jiǎn)易型和智

59、能型兩類(lèi)。簡(jiǎn)易型的編程器只能聯(lián)機(jī)編程，且往往需要將梯形圖轉(zhuǎn)換為機(jī)器語(yǔ)言助記符（語(yǔ)句表）后，才能輸入。智能型的編程器又稱(chēng)圖形編程器，它可以聯(lián)機(jī)編程，也可以脫機(jī)編程，具有LCD或CRT圖形顯示功能，可以直接輸入梯形圖和通過(guò)屏幕對(duì)話(huà)</p><p><b>　　8、其他部分</b></p><p>　　有些PLC還可配有EPROM寫(xiě)入器、存儲(chǔ)器等其他外部設(shè)備。</p&

60、gt;<p><b>　　PLC的工作原理</b></p><p>　　PLC是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，故它的工作原理是建立在計(jì)算機(jī)工作原理之上，即通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶(hù)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但是 CPU是以分時(shí)操作方式來(lái)處理各項(xiàng)任務(wù)的，計(jì)算機(jī)在每一瞬間只能做一件事，所以程序的執(zhí)行是按程序順序依次完成相應(yīng)各電器的動(dòng)作，所以它屬于串行工作方式。PLC工作的全過(guò)程可用圖2.2所示的運(yùn)行框圖

61、來(lái)表示。</p><p>　　概括而言，PLC是按集中輸入、集中輸出，周期性循環(huán)掃描的方式進(jìn)行工作的。掃描周期在控制過(guò)程中一個(gè)比較重要的技術(shù)指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，掃描周期越大，表明掃描所需要的時(shí)間就越長(zhǎng)，要求輸入信號(hào)的寬度接越大，控制周期接越長(zhǎng)，控制速度就要降低。</p><p>　　PLC的過(guò)程可分為三部分。第一部分為上電處理，第二部分是掃描過(guò)程，第三部分是出錯(cuò)處理。</p>&

62、lt;p>　　2.2 PLC運(yùn)行框圖</p><p><b>　　輸入/輸出信號(hào)</b></p><p>　　本控制系統(tǒng)由27個(gè)輸入開(kāi)關(guān)量，分別為系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕1個(gè)，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的啟動(dòng)；系統(tǒng)停止按鈕1個(gè)，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的停止；選擇按鈕1個(gè)，負(fù)責(zé)機(jī)械手自動(dòng)控制和檢測(cè)的切換；機(jī)械手的啟動(dòng)按鈕3個(gè)，負(fù)責(zé)檢測(cè)時(shí)每個(gè)機(jī)械手的啟動(dòng)；機(jī)械手的停止按鈕3個(gè)，負(fù)責(zé)檢測(cè)時(shí)每個(gè)機(jī)械手的停

63、止；物品檢測(cè)開(kāi)關(guān)3個(gè)，負(fù)責(zé)檢測(cè)工作臺(tái)上是否有物品；下降限位開(kāi)關(guān)3個(gè)，負(fù)責(zé)機(jī)械手到最低位置時(shí)停止下降；夾放檢測(cè)開(kāi)關(guān)3個(gè)，負(fù)責(zé)機(jī)械手夾放物品的檢測(cè)；上升限位開(kāi)關(guān)3個(gè)，負(fù)責(zé)機(jī)械手到最高位置時(shí)停止上升；右旋限位開(kāi)關(guān)3個(gè)，負(fù)責(zé)機(jī)械手右旋180度后停止；左旋限位開(kāi)關(guān)3個(gè)，負(fù)責(zé)機(jī)械手左旋180度后停止。</p><p>　　建立輸入信號(hào)名稱(chēng)與電氣符號(hào)表3.1：</p><p>　　表3.1 輸入信號(hào)名稱(chēng)

64、與電氣符號(hào)表</p><p><b>　　續(xù)表3.1</b></p><p>　　本控制系統(tǒng)由15個(gè)輸出電磁閥，分別為機(jī)械手下降電磁閥3個(gè)，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的下降；機(jī)械手夾放電磁閥3個(gè)，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手夾放物品；機(jī)械手上升電磁閥3個(gè)，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的上升；機(jī)械手右旋電磁閥3個(gè)，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的右旋；機(jī)械手左旋電磁閥3個(gè)，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的左旋。</p><

65、;p>　　建立輸入信號(hào)名稱(chēng)與電氣符號(hào)表3.2：</p><p>　　表3.1 輸出信號(hào)名稱(chēng)與電氣符號(hào)表</p><p><b>　　續(xù)表3.2</b></p><p><b>　　PLC的選型</b></p><p><b>　　PLC的選型</b></p>

66、<p>　　目前，世界上有200多個(gè)廠(chǎng)家生產(chǎn)可編程控制器產(chǎn)品，比較著名的PLC生產(chǎn)廠(chǎng)家主要有美國(guó)的AB、通用（GE）、日本的三菱（MITSBISHI）、歐姆龍（OMRON）、德國(guó)的西門(mén)子（SIMENS）、法國(guó)的TE、韓國(guó)的三星（SUMSUNG）、LG等。</p><p>　　本文選擇的是德國(guó)的西門(mén)子公司生產(chǎn)的S7-200PLC。S7-200系列PLC是西門(mén)子公司生產(chǎn)的一種小型PLC，其許多功能達(dá)到大、

67、中型PLC的水平，而價(jià)格卻和小型PLC的一樣，因此它一經(jīng)推出，即受到了廣泛的關(guān)注。特別是S7-200CPU22*系列PLC，由于它具有多種功能模塊和人機(jī)界面（HMI）可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易地組成PLC網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)它具有功能齊全的編程和工業(yè)控制組態(tài)軟件，使得在完成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)更加簡(jiǎn)單，其速度快，具有極強(qiáng)的通信能力，幾乎可以完成任何功能的控制任務(wù)。</p><p>　　CPU22*系列PL

68、C它有如下五種不同結(jié)構(gòu)的配置單元：</p><p>　?。?）CPU221，它具有6輸入/4輸出，I/O共計(jì)10點(diǎn)，無(wú)擴(kuò)展能力；</p><p>　　（2）CPU222，它具有8輸入/6輸出，I/O共計(jì)14點(diǎn)，并可以進(jìn)行一定的模擬量控制和2個(gè)模塊的擴(kuò)展；</p><p>　　（3）CPU224，它具有14點(diǎn)輸入/10點(diǎn)輸出，I/O點(diǎn)數(shù)共計(jì)24點(diǎn)，它有七個(gè)擴(kuò)展模塊，有

69、內(nèi)置時(shí)鐘；</p><p>　?。?）CPU226，它具有24輸入/16輸出，I/O共計(jì)40點(diǎn)，與CPU224相比，它增加了通信口的數(shù)量，通信能力大大增強(qiáng)；</p><p>　?。?）CPU226XM，這是西門(mén)子公司后推出的一種增強(qiáng)型主機(jī)，它在用戶(hù)程序存儲(chǔ)容量和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量上進(jìn)行了擴(kuò)展，其他指標(biāo)和CPU226相同。</p><p>　　當(dāng)CPU的I/O點(diǎn)數(shù)不夠用或需

70、要進(jìn)行特殊功能的控制時(shí)，就要進(jìn)行I/O的擴(kuò)展。I/O擴(kuò)展包括I/O點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展和功能模塊的擴(kuò)展。不同的CPU有不同的擴(kuò)展規(guī)范，它主要受CPU的功能限制。</p><p>　　典型的數(shù)字量輸入/輸出擴(kuò)展模塊有：</p><p>　　輸入擴(kuò)展模塊EM221有兩種：8點(diǎn)DC輸入、8點(diǎn)AC輸入。</p><p>　　輸出擴(kuò)展模塊EM222有三種：8點(diǎn)DC晶體管輸出、8點(diǎn)AC輸

71、出、8點(diǎn)繼電器輸出。</p><p>　　輸入/輸出混合擴(kuò)展模塊EM223有六種：分別為4點(diǎn)（8點(diǎn)、16點(diǎn)）DC輸入/4點(diǎn)（8點(diǎn)、16點(diǎn)）DC輸出、4點(diǎn)（8點(diǎn)、16點(diǎn)）DC輸入/4點(diǎn)（8點(diǎn)、16點(diǎn)）繼電器輸出。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中共27個(gè)輸入量，共15個(gè)輸出量，共計(jì)32點(diǎn)，因此選用了S7-200系列CPU224，CPU224具有14點(diǎn)輸入/10點(diǎn)輸出，I/O點(diǎn)數(shù)共計(jì)24點(diǎn)，它可

72、以有七個(gè)擴(kuò)展模塊，有內(nèi)置時(shí)鐘，它有更強(qiáng)的模擬量和高速計(jì)數(shù)的處理能力，是使用最多的S7-200產(chǎn)品。由于本系統(tǒng)的具有27點(diǎn)輸入/15點(diǎn)輸出，CPU224不能滿(mǎn)足本系統(tǒng)的要求，所以擴(kuò)展DC輸入EM221兩個(gè)，用于數(shù)字開(kāi)關(guān)量的輸入，擴(kuò)展繼電器輸出EM222一個(gè)，用于繼電器的輸出?？刂葡到y(tǒng)框圖如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　PLC及擴(kuò)展模塊的技術(shù)指

73、標(biāo)</p><p>　　1、CPU224的技術(shù)指標(biāo)</p><p>　?。?）外形尺寸 120.5mm×80mm×62mm</p><p>　　（2）存儲(chǔ)器 </p><p>　　程序存儲(chǔ)器 4096字</p><p>　　用戶(hù)數(shù)據(jù)

74、存儲(chǔ)器 2560字</p><p>　　存儲(chǔ)器類(lèi)型 EEPROM</p><p>　　存儲(chǔ)卡 EEPROM</p><p>　　數(shù)據(jù)后備（超級(jí)電容） 190h</p><p>　　程序語(yǔ)言 LAD、FBD和STL<

75、/p><p>　　程序組織 一個(gè)組織塊（可以包含子程序和中斷程序）</p><p>　?。?）系統(tǒng)I/O </p><p>　　本機(jī)I/O 14點(diǎn)輸入/10點(diǎn)輸出</p><p>　　擴(kuò)展模塊 7個(gè)模塊</p><p

76、>　　數(shù)字量I/O映像區(qū) 256點(diǎn)（128點(diǎn)輸入/128點(diǎn)輸出）</p><p>　　數(shù)字量I/O物理區(qū) 168點(diǎn)（94點(diǎn)輸入/74點(diǎn)輸出）</p><p>　　模擬量I/O映像區(qū) 32路輸入/32路輸出</p><p>　　模擬量I/O物理區(qū) 35路（28路輸入/7路輸出）或14路輸出</

77、p><p>　?。?）附加功能 </p><p>　　內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器 6個(gè)（30kHz）</p><p>　　內(nèi)置模擬電位器 2個(gè)（8位分辨率）</p><p>　　脈沖輸出 2個(gè)高速輸出（20kHz）</p><p>　　通信中斷

78、 1個(gè)發(fā)送器/2個(gè)接收器</p><p>　　定時(shí)中斷 2個(gè)（1-255ms）</p><p>　　輸入中斷 4個(gè)</p><p>　　實(shí)時(shí)時(shí)鐘 內(nèi)置時(shí)鐘</p><p>　　口令保護(hù) 3級(jí)

79、口令保護(hù)</p><p>　?。?）為傳感器提供DC5V電流 660mA</p><p>　　2、EM221數(shù)字量輸入模塊的技術(shù)指標(biāo)</p><p><b>　　（1）總體特性</b></p><p>　　外形尺寸 46mm×80mm×62mm</p>

80、<p>　　功耗： 2W</p><p><b>　?。?）輸出特性</b></p><p>　　本機(jī)輸入點(diǎn)數(shù) 8點(diǎn)數(shù)字量輸入</p><p>　　輸出電壓 最大DC30V，標(biāo)準(zhǔn)DC24V/4mA</p><p>　

81、　隔離 光隔離，AC550V，1min，4點(diǎn)/組</p><p>　　輸入延時(shí) 最大4.5ms</p><p>　　電纜長(zhǎng)度 不屏蔽350m，屏蔽500m</p><p><b>　?。?）耗電</b></p><p>

82、;　　從CPU的DC5V（I/O總線(xiàn)）耗電30mA</p><p><b>　　（4）接線(xiàn)端子</b></p><p>　　1M、0.0、0.1、0.2、0.3為第一組，1M為第一組公共端</p><p>　　2M、0.4、0.5、0.6、0.7為第二組，2M為第二組公共端</p><p>　　3、EM222數(shù)字量（繼電

83、器）輸出模塊的技術(shù)指標(biāo)</p><p><b>　?。?）總體特性</b></p><p>　　外形尺寸 46mm×80mm×62mm</p><p>　　功耗 2W</p><p><b>　?。?）輸出特性</b&

84、gt;</p><p>　　本機(jī)輸出點(diǎn)數(shù) 8點(diǎn)數(shù)字量輸出</p><p>　　輸出電壓 DC0-30V，AC5-250V</p><p>　　輸出電流 2.0A/組</p><p>　　隔離 光隔離，AC500V，1min，

85、4點(diǎn)/組</p><p>　　輸入延時(shí) 最大10ms</p><p>　　電纜長(zhǎng)度 不屏蔽150m，屏蔽500m</p><p>　?。?）耗電 從CPU的DC5V（I/O總線(xiàn)）耗電40mA</p><p><b>　?。?）接線(xiàn)端子</b

86、></p><p>　　1L、0.0、0.1、0.2、0.3為第一組，1L為第一組公共端</p><p>　　2L、0.4、0.5、0.6、0.7為第二組，2L為第二組公共端</p><p>　　M為DC24V電源負(fù)極端，L+為DC24V正極端</p><p><b>　　I/O地址分配</b></p>

87、<p>　　根據(jù)機(jī)械手的輸入信號(hào)為27個(gè)，輸出信號(hào)為15個(gè)，建立I/O地址分配表。</p><p>　　建立輸入信號(hào)地址分配表如表5.3所示：</p><p>　　表3.3輸入信號(hào)地址分配表</p><p><b>　　續(xù)表3.3</b></p><p>　　建立輸出信號(hào)地址分配表如表3.4所示：</

88、p><p>　　表3.4 輸出信號(hào)地址分配表</p><p>　　建立通用輔助繼電器地址分配表如表3.5所示：</p><p>　　表3.5 通用輔助繼電器地址分配表</p><p><b>　　PLC外部接線(xiàn)</b></p><p>　　本系統(tǒng)的各模塊在I/O鏈中的位置排列方式如圖3.2所示。<

89、;/p><p>　　圖3.2 各模塊鏈圖</p><p>　　表3.6所列為其對(duì)應(yīng)的各模塊編址情況。</p><p>　　表3.6 各模塊編址</p><p><b>　　軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　機(jī)械手1控制程序</b></p><p&g

90、t;　　機(jī)械手1位于高位，I2.2=1；位于右位，I2.4=1；不在上升狀態(tài)，Q0.2=0；不在左旋狀態(tài)，Q0.3=0。啟動(dòng)機(jī)械手1下降，Q0.0=0；并且使M0.2=1。</p><p>　　機(jī)械手1處于下降狀態(tài)，Q0.0=1；位于右位，I2.4=1；位于低位，I2.0=1。機(jī)械手下降到位，使Q0.0=0；啟動(dòng)機(jī)械手1夾緊物品，Q0.1=1。</p><p>　　機(jī)械手1處于夾緊狀態(tài)，Q

91、0.1=1；位于右位，I2.4=1；位于低位，I2.0=1；非上升狀態(tài)，Q0.2=0。啟動(dòng)定時(shí)器T53，定時(shí)5秒。</p><p>　　定時(shí)時(shí)間到，T53=1；位于右位，I2.4=1；位于低位，I2.0=1；非下降狀態(tài)，Q0.0=0；啟動(dòng)機(jī)械手上升，Q0.2=1。</p><p>　　機(jī)械手1處于上升狀態(tài)，Q0.2=1；位于右位，I2.4=1；位于高位，I2.2=1；停止機(jī)械手1上升，Q0

92、.2=0。并且機(jī)械手1非右旋，Q0.4=0，啟動(dòng)機(jī)械手1左旋，Q0.3=1。</p><p>　　機(jī)械手1處于左旋狀態(tài)，Q0.3=1；位于高位，I2.2=1；位于左位，I2.3=1。停止機(jī)械手1左旋，Q0.3=0。并且機(jī)械手1非上升狀態(tài)，Q0.2=0。啟動(dòng)機(jī)械手1下降，Q0.0=1。</p><p>　　機(jī)械手1處于下降狀態(tài)，Q0.0=1；位于左位，I2.3=1；位于低位，I2.0=1。機(jī)

93、械手下降到位，使Q0.0=0；啟動(dòng)機(jī)械手1松開(kāi)物品，Q0.1=0。</p><p>　　機(jī)械手1處于松開(kāi)物品狀態(tài)，Q0.1=0；位于左位，I2.3=1；位于低位，I2.0=1；非上升狀態(tài)，Q0.2=0。啟動(dòng)定時(shí)器T54，定時(shí)5秒。</p><p>　　定時(shí)時(shí)間到，T54=1；位于左位，I2.3=1；位于低位，I2.0=1；非下降狀態(tài)，Q0.0=0；啟動(dòng)機(jī)械手上升，Q0.2=1。</p

94、><p>　　機(jī)械手1處于上升狀態(tài)，Q0.2=1；位于左位，I2.3=1；位于高位，I2.2=1；停止機(jī)械手1上升，Q0.2=0。并且機(jī)械手1非左旋，Q0.3=0，啟動(dòng)機(jī)械手1右旋，Q0.4=1。</p><p>　　機(jī)械手1處于右旋狀態(tài)，Q0.4=1；位于高位，I2.2=1；位于右位，I2.4=1。停止機(jī)械手1右旋，Q0.4=0，并使M0.2=0。</p><p>&

95、lt;b>　　機(jī)械手2控制程序</b></p><p>　　機(jī)械手2位于高位，I2.7=1；位于右位，I3.1=1；不在上升狀態(tài)，Q0.7=0；不在左旋狀態(tài)，Q1.0=0。啟動(dòng)機(jī)械手2下降，Q0.5=0；并且使M0.3=1。</p><p>　　機(jī)械手2處于下降狀態(tài)，Q0.5=1；位于右位，I3.1=1；位于低位，I2.5=1。機(jī)械手2下降到位，使Q0.5=0；啟動(dòng)機(jī)械手

96、2夾緊物品，Q0.6=1。</p><p>　　機(jī)械手2處于夾緊狀態(tài)，Q0.6=1；位于右位，I3.1=1；位于低位，I2.5=1；非上升狀態(tài)，Q0.7=0。啟動(dòng)定時(shí)器T55，定時(shí)5秒。</p><p>　　定時(shí)時(shí)間到，T55=1；位于右位，I3.1=1；位于低位，I2.5=1；非下降狀態(tài)，Q0.5=0；啟動(dòng)機(jī)械手2上升，Q0.7=1。</p><p>　　機(jī)械手2

97、處于上升狀態(tài)，Q0.7=1；位于右位，I3.1=1；位于高位，I2.7=1；停止機(jī)械手2上升，Q0.7=0。并且機(jī)械手2非右旋，Q1.1=0，啟動(dòng)機(jī)械手2左旋，Q1.0=1。</p><p>　　機(jī)械手2處于左旋狀態(tài)，Q1.0=1；位于高位，I2.7=1；位于左位，I3.0=1。停止機(jī)械手2左旋，Q1.0=0。并且機(jī)械手2非上升狀態(tài)，Q0.7=0。啟動(dòng)機(jī)械手2下降，Q0.5=1。</p><p

98、>　　機(jī)械手2處于下降狀態(tài)，Q0.5=1；位于左位，I3.0=1；位于低位，I2.5=1。機(jī)械手2下降到位，使Q0.5=0；啟動(dòng)機(jī)械手1松開(kāi)物品，Q0.6=0。</p><p>　　機(jī)械手2處于松開(kāi)物品狀態(tài)，Q0.6=0；位于左位，I3.0=1；位于低位，I2.5=1；非上升狀態(tài)，Q0.7=0。啟動(dòng)定時(shí)器T56，定時(shí)5秒。</p><p>　　定時(shí)時(shí)間到，T56=1；位于左位，I3.

99、0=1；位于低位，I2.5=1；非下降狀態(tài)，Q0.5=0；啟動(dòng)機(jī)械手上升，Q0.7=1。</p><p>　　機(jī)械手2處于上升狀態(tài)，Q0.7=1；位于左位，I3.0=1；位于高位，I2.7=1；停止機(jī)械手2上升，Q0.7=0。并且機(jī)械手2非左旋，Q1.0=0，啟動(dòng)機(jī)械手2右旋，Q1.1 =1。</p><p>　　機(jī)械手2處于右旋狀態(tài)，Q1.1=1；位于高位，I2.7=1；位于右位，I3.

100、1=1。停止機(jī)械手2右旋，Q1.1 =0，并使M0.3=0。</p><p><b>　　機(jī)械手3控制程序</b></p><p>　　機(jī)械手3位于高位，I3.4=1；位于右位，I3.6=1；不在上升狀態(tài)，Q2.2=0；不在左旋狀態(tài)，Q2.3=0。啟動(dòng)機(jī)械手1下降，Q2.0=0；并且使M0.4=1。</p><p>　　機(jī)械手3處于下降狀態(tài)，Q

101、2.0 =1；位于右位，I3.6=1；位于低位，I3.2=1。機(jī)械手3下降到位，使Q2.0=0；啟動(dòng)機(jī)械手3夾緊物品，Q2.1=1。</p><p>　　機(jī)械手3處于夾緊狀態(tài)，Q2.1=1；位于右位，I3.6=1；位于低位，I3.2=1；非上升狀態(tài)，Q2.2=0。啟動(dòng)定時(shí)器T57，定時(shí)5秒。</p><p>　　定時(shí)時(shí)間到，T57=1；位于右位，I3.6=1；位于低位，I3.2=1；非下降

102、狀態(tài)，Q2.0=0；啟動(dòng)機(jī)械手3上升，Q2.2=1。</p><p>　　機(jī)械手3處于上升狀態(tài)，Q2.2=1；位于右位，I3.6=1；位于高位，I3.4=1；停止機(jī)械手3上升，Q2.2=0。并且機(jī)械手3非右旋，Q2.4=0，啟動(dòng)機(jī)械手3左旋，Q2.3=1。</p><p>　　機(jī)械手3處于左旋狀態(tài)，Q2.3=1；位于高位，I3.4=1；位于左位，I3.5=1。停止機(jī)械手3左旋，Q2.3=0

103、。并且機(jī)械手3非上升狀態(tài)，Q2.2=0。啟動(dòng)機(jī)械手3下降，Q2.0=1。</p><p>　　機(jī)械手3處于下降狀態(tài)，Q2.0=1；位于左位，I3.5=1；位于低位，I3.2=1。機(jī)械手3下降到位，使Q2.0=0；啟動(dòng)機(jī)械手3松開(kāi)物品，Q2.1=0。</p><p>　　機(jī)械手3處于松開(kāi)物品狀態(tài)，Q2.1=0；位于左位，I3.5=1；位于低位，I3.2=1；非上升狀態(tài)，Q2.2=0。啟動(dòng)定時(shí)

104、器T58，定時(shí)5秒。</p><p>　　定時(shí)時(shí)間到，T58=1；位于左位，I3.5=1；位于低位，I3.2=1；非下降狀態(tài)，Q2.0=0；啟動(dòng)機(jī)械手3上升，Q2.2=1。</p><p>　　機(jī)械手3處于上升狀態(tài)，Q2.2=1；位于左位，I3.5=1；位于高位，I3.4=1；停止機(jī)械手1上升，Q2.2=0。并且機(jī)械手3非左旋，Q2.3=0，啟動(dòng)機(jī)械手3右旋，Q2.4=1。</p&g

105、t;<p>　　機(jī)械手3處于右旋狀態(tài)，Q2.4=1；位于高位，I3.4=1；位于右位，I3.6=1。停止機(jī)械手3右旋，Q2.4=0，并使M0.4=0。</p><p><b>　　機(jī)械手群主程序</b></p><p>　　啟動(dòng)按鈕按下，I0.0=1；手動(dòng)/自動(dòng)按鈕I0.2=1；系統(tǒng)停止輔助繼電器，M0.5=0。機(jī)械手群自動(dòng)方式有效，M0.0=1。<

106、;/p><p>　　停止按鈕按下，I0.1=1；機(jī)械手1未動(dòng)作，M0.2=0；機(jī)械手2未動(dòng)作，M0.3=0；機(jī)械手3未動(dòng)作，M0.4=0；工作臺(tái)B上無(wú)物品，I1.2=0；工作臺(tái)C上無(wú)物品，I1.3=0；機(jī)械手群系統(tǒng)停止，M0.5=1。</p><p>　　機(jī)械手群自動(dòng)方式有效，M0.0=1；機(jī)械手1未動(dòng)作，M0.2=0；機(jī)械手2未動(dòng)作，M0.3=0；機(jī)械手3未動(dòng)作，M0.4=0；工作臺(tái)A上有物

107、品，I0.7=1；工作臺(tái)B上無(wú)物品，I1.2=0；工作臺(tái)C上無(wú)物品，I1.3=0；啟動(dòng)定時(shí)器T60，計(jì)時(shí)5秒。</p><p>　　T60計(jì)時(shí)時(shí)間到，T60=1。調(diào)用機(jī)械手1控制程序。</p><p>　　機(jī)械手群自動(dòng)方式有效，M0.0=1；機(jī)械手1未動(dòng)作，M0.2=0；機(jī)械手2未動(dòng)作，M0.3=0；機(jī)械手3未動(dòng)作，M0.4=0；工作臺(tái)B上有物品，I1.2=1；啟動(dòng)定時(shí)器T61，計(jì)時(shí)5秒。

108、</p><p>　　T61計(jì)時(shí)時(shí)間到，T61=1。調(diào)用機(jī)械手2控制程序。</p><p>　　機(jī)械手群自動(dòng)方式有效，M0.0=1；機(jī)械手1未動(dòng)作，M0.2=0；機(jī)械手2未動(dòng)作，M0.3=0；機(jī)械手3未動(dòng)作，M0.4=0；工作臺(tái)C上有物品，I1.3=1；啟動(dòng)定時(shí)器T62，計(jì)時(shí)5秒。</p><p>　　T62計(jì)時(shí)時(shí)間到，T62=1。調(diào)用機(jī)械手3控制程序。</p

109、><p>　　啟動(dòng)按鈕按下，I0.0=1；手動(dòng)/自動(dòng)按鈕I0.2=0；系統(tǒng)停止輔助繼電器，M0.5=0。機(jī)械手群手動(dòng)方式有效，M0.1=1。</p><p>　　機(jī)械手群手動(dòng)方式有效，M0.1=1；機(jī)械手1啟動(dòng)按鈕I0.3=1；機(jī)械手1停止按鈕I0.4=0；調(diào)用機(jī)械手1控制程序。</p><p>　　機(jī)械手群手動(dòng)方式有效，M0.1=1；機(jī)械手2啟動(dòng)按鈕I0.5=1；機(jī)械

110、手2停止按鈕I0.5=0；調(diào)用機(jī)械手2控制程序。</p><p>　　機(jī)械手群手動(dòng)方式有效，M0.1=1；機(jī)械手3啟動(dòng)按鈕I1.0=1；機(jī)械手3停止按鈕I1.1=0；調(diào)用機(jī)械手3控制程序。</p><p>　　機(jī)械手總啟動(dòng)按鈕和總停止按鈕同時(shí)按下，PLC轉(zhuǎn)為停止?fàn)顟B(tài)。機(jī)械手1啟動(dòng)按鈕和停止按鈕同時(shí)按下，PLC轉(zhuǎn)為停止?fàn)顟B(tài)。機(jī)械手2啟動(dòng)按鈕和停止按鈕同時(shí)按下，PLC轉(zhuǎn)為停止?fàn)顟B(tài)。機(jī)械手3啟動(dòng)

111、按鈕和停止按鈕同時(shí)按下，PLC轉(zhuǎn)為停止?fàn)顟B(tài)。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　本論文介紹了PLC的定義、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域，發(fā)展趨勢(shì)、基本組成、以及工作原理。在簡(jiǎn)單介紹工業(yè)機(jī)械手的基礎(chǔ)上，對(duì)基于PLC的機(jī)械手群控系統(tǒng)的構(gòu)成進(jìn)行了詳盡的論述。</p><p>　　本設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的。利用PLC實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手群的控

112、制，通過(guò)選型和軟件設(shè)計(jì)，提高了機(jī)械手群的性能，使機(jī)械手群達(dá)到了較為理想的控制效果。用PLC控制機(jī)械手，使得對(duì)機(jī)械手的控制更加容易，這與機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)相統(tǒng)一的。</p><p>　　當(dāng)然，本次設(shè)計(jì)還存在一些不足，例如：論文只是對(duì)PLC的控制以及PLC編程做了闡述。對(duì)限位開(kāi)關(guān)和紅外檢測(cè)器并為作出選擇。當(dāng)然，設(shè)計(jì)中肯定還有很多不足的地方和紕漏之處，懇請(qǐng)專(zhuān)家和老師指正。</p><p>　　通過(guò)

113、本次論文設(shè)計(jì)，使我對(duì) PLC控制的知識(shí)有了更深層次的認(rèn)識(shí)。在論文設(shè)計(jì)中通過(guò)查閱文獻(xiàn)，搜集資料，綜合分析等方面的訓(xùn)練，使我綜合運(yùn)用各方面知識(shí)，分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力也得到了很大的提高。在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)老師和同學(xué)的幫助和自己的不斷摸索，掌握了不少的工程設(shè)計(jì)方法，同時(shí)也培養(yǎng)了自己的工程設(shè)計(jì)思想，為以后的實(shí)際工作打下了一定的基礎(chǔ) 。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p&

114、gt;<p>　　[1] 王永華.現(xiàn)代電氣及可編程控制技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社,2003,9. 80-102</p><p>　　[2] 殷洪義. 可編程序控制器選擇設(shè)計(jì)與維護(hù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004 181-200</p><p>　　[3] 袁任光.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與實(shí)例.北京:華南里工大學(xué)出版社,1997,6.</p><p&g