畢業(yè)設(shè)計(jì)---機(jī)械手plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著微處理器、計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制已擴(kuò)展到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域?，F(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求作出迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品。為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性

2、?？删幊绦蚩刂破髡琼槕?yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。本文介紹了FX2n系列可編程控制器對(duì)機(jī)械手的控制，包括PLC和I/0的分配圖和接線圖，運(yùn)用限位開(kāi)關(guān)與PLC程序配合，以驅(qū)動(dòng)機(jī)械手按其工藝流程完成工作。由于PLC所具有的靈活性、模塊化、易于擴(kuò)展、及其可靠性等特點(diǎn)，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的不同工作要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC ，限位開(kāi)關(guān)，可靠性，自動(dòng)化</p&g

3、t;<p>　　Manipulator PLC control system design</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　As a microprocessor, a computer to the rapid development of digital communication technology, t

4、he computer control system has been extended to almost all of the industrial field. Modern society demands of market demand manufacturing respond immediately to produce small batch, many varieties and specifications, low

5、 cost and high quality products. In order to meet these requirements, the production equipment and automatic production line of control system must have high reliability and flexibility</p><p>　　KEY WORDS: P

6、LC，limit switches，reliability，automation</p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　前　言1</b></p><p>　　第1章 課題設(shè)計(jì)內(nèi)容2</p><p>　　1.1機(jī)械手系統(tǒng)2</p><p&g

7、t;　　1.2 工藝過(guò)程3</p><p>　　第2章 控制方案的選擇4</p><p>　　2.1 機(jī)械手的控制方式4</p><p>　　2.2 單片機(jī)與PLC以及繼電器等控制的區(qū)別4</p><p>　　2.3 PLC控制系統(tǒng)的特點(diǎn)5</p><p>　　2.4 確定控制方案6</p>

8、<p>　　第3章 PLC型號(hào)的選擇7</p><p>　　3.1 PLC機(jī)械手系統(tǒng)控制要求7</p><p>　　3.2 PLC型號(hào)選擇原則8</p><p>　　3.2.1 合理的機(jī)構(gòu)形式8</p><p>　　3.2.2 安裝方式的選擇8</p><p>　　3.2.3 相應(yīng)的功能要求8&l

9、t;/p><p>　　3.2.4 響應(yīng)速度要求9</p><p>　　3.2.5 系統(tǒng)可靠性的要求9</p><p>　　3.2.6 機(jī)型盡量統(tǒng)一9</p><p>　　3.3 PLC型號(hào)的確定9</p><p>　　3.4 分配I/O接口10</p><p>　　3.5 外部接線圖10

10、</p><p>　　3.6 控制系統(tǒng)所需設(shè)備11</p><p>　　第4章 PLC程序設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.1 總體按程序12</p><p>　　4.1.1 公用程序13</p><p>　　4.1.2 手動(dòng)程序14</p><p>　　4.1.3 回原位程序15&

11、lt;/p><p>　　4.1.4 自動(dòng)程序16</p><p>　　4.2 梯形圖所對(duì)應(yīng)語(yǔ)句表19</p><p>　　第5章 PLC程序調(diào)試仿真23</p><p>　　5.1 GX軟件調(diào)試程序23</p><p><b>　　結(jié)　論26</b></p><p>

12、<b>　　謝 辭27</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)28</b></p><p><b>　　前　言</b></p><p>　　機(jī)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，如搬物、裝配、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

13、工序動(dòng)作，可以簡(jiǎn)化控制線路，節(jié)省成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的刺激下，許多商家為了取得更大的利益，不斷要求要提高生產(chǎn)效率，所以需要把PLC機(jī)械手設(shè)計(jì)得更加完善、更加有效率、更加安全和耐用。</p><p>　　機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來(lái)抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各

14、種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。自由度是機(jī) 械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有2～3個(gè)自由度。</p><p>　　本文中采用了以工業(yè)順序控制過(guò)程中廣泛使用的可編程控制器（PLC）對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制

15、。通過(guò)對(duì)機(jī)械手的工作原理的分析，提出總體設(shè)想，初步設(shè)計(jì)了電氣傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)方案和PLC控制的程序流程圖。根據(jù)生產(chǎn)要求，選用三菱公司的FX-2N系列的PLC，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手的手動(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)等工作方式。本文共分為四章，第一章主要介紹課題設(shè)計(jì)要求，第二章主要介紹設(shè)計(jì)方案的的選定，而第三章是運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，采用PLC基本指令編輯機(jī)械手程序，運(yùn)用限位開(kāi)關(guān)與PLC程序的配合實(shí)現(xiàn)控制要求，以滿足生產(chǎn)要求

16、，最后一章則是對(duì)PLC控制程序的調(diào)試過(guò)程。</p><p>　　PLC的應(yīng)用領(lǐng)域是寬闊的，還有許多領(lǐng)域急待開(kāi)拓，如用于海關(guān)過(guò)境車輛認(rèn)證(深圳鹽田)、自動(dòng)售藥(若干中藥店)在我國(guó)已有實(shí)例。另外，在離散事件系統(tǒng)中，如公路網(wǎng)交通流(車輛計(jì)數(shù)、乘客計(jì)數(shù)及停留時(shí)間計(jì)量)、物流系統(tǒng)、柔行制造系統(tǒng)(敏捷制造系統(tǒng))及一切非標(biāo)準(zhǔn)隨服務(wù)系統(tǒng)中，均可以采用PLC，進(jìn)而建模和采取對(duì)策并優(yōu)化。 </p><p>　

17、　第1章 課題設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p><b>　　機(jī)械手系統(tǒng)</b></p><p>　　圖 1-1 機(jī)械手動(dòng)作示意圖</p><p>　　如圖1-1所示是氣動(dòng)機(jī)械手動(dòng)作示意圖，其功能是將工件從A處移送到B處。氣動(dòng)機(jī)械手的升降和左右移行分別使用了雙線圈的電磁閥，在某方向的驅(qū)動(dòng)線圈失電時(shí)能保持在原位，必須驅(qū)動(dòng)反方向的線圈才能反向運(yùn)動(dòng)。上升、下降

18、對(duì)應(yīng)的電磁閥線圈分別是YV2、YV1，右行、左行對(duì)應(yīng)的電磁閥線圈分別是YV3、YV4。機(jī)械手的夾鉗使用單線圈電磁閥YV5，線圈通電時(shí)夾緊工件，斷電時(shí)松開(kāi)工件。通過(guò)設(shè)置限位開(kāi)關(guān)SQ1、SQ2、SQ3、SQ4分別對(duì)機(jī)械手的下降、上升、右行、左行進(jìn)行限位，而夾鉗不帶限位開(kāi)關(guān)，它是通過(guò)延時(shí)1.7s來(lái)表示夾緊、松開(kāi)動(dòng)作的完成的。為滿足任務(wù)需要，機(jī)械手須具有手動(dòng)與自動(dòng)梁總控制方式。</p><p><b>　　1.

19、2 工藝過(guò)程</b></p><p>　　機(jī)械手的初始位置在如圖1-1所示，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手將依次完成如圖1-2所示：</p><p>　　圖 1-2 工藝過(guò)程</p><p>　　機(jī)械手下降、上升、右行、左行的動(dòng)作靠限位開(kāi)關(guān)來(lái)控制，而夾緊放松動(dòng)作的轉(zhuǎn)換是由時(shí)間繼電器來(lái)控制的。</p><p>　　第2章 控制方案的選擇<

20、;/p><p>　　2.1 機(jī)械手的控制方式</p><p>　　機(jī)械手：mechanical hand，也被稱為自動(dòng)手，auto hand 能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制

21、系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來(lái)抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。自由度是機(jī) 械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其

22、結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有2～3個(gè)自由度。能滿足機(jī)械手生產(chǎn)要求的控制方式主要有單片機(jī)、PLC、繼電器-接觸器控制系統(tǒng)等控制方式。</p><p>　　2.2 單片機(jī)與PLC以及繼電器等控制的區(qū)別</p><p>　　單片機(jī)定義：顧名思義集成在一個(gè)芯片內(nèi)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，又叫單片微控制器，英文：mcu,他具有計(jì)算機(jī)的全部功能。 PLC定義：PLC是英文Programmable Log

23、ic Controller的簡(jiǎn)稱,翻譯過(guò)來(lái)就是可編程邏輯控制器，PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器,用來(lái)存儲(chǔ)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)算等一系列操作的指令，而且還能以數(shù)字或模擬的方式輸入和輸出，控制各類的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。</p><p>　　繼電器控制邏輯使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線較多。觸點(diǎn)斷開(kāi)或閉合時(shí)會(huì)受到電弧的損壞，并有機(jī)械磨損、壽命短，因此可靠

24、性和維護(hù)性差。繼電器控制邏輯依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，觸點(diǎn)的開(kāi)閉一般在幾十毫秒數(shù)量級(jí)；另處，機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問(wèn)題。</p><p>　　單片機(jī)具有體積小、功耗低、性能可靠、價(jià)格低廉、功能擴(kuò)展容易、使用方便靈活、易于產(chǎn)品化等諸多優(yōu)點(diǎn)，特別是強(qiáng)大的面向控制的能力，使它在工業(yè)控制、智能儀表、外設(shè)控制、家用電器、機(jī)器人、軍事裝置等方面得到了極為廣泛的應(yīng)用。但單片機(jī)是直接開(kāi)發(fā)控制系統(tǒng),對(duì)開(kāi)發(fā)者要求相當(dāng)高，

25、不是一般水平可以勝任的，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、成本高，對(duì)于機(jī)械手控制設(shè)計(jì)，需要做實(shí)驗(yàn),印刷電路板就需要一筆相當(dāng)?shù)馁M(fèi)用，因?yàn)楣I(yè)控制系統(tǒng)對(duì)抗干擾的要求非常高，穩(wěn)定第一而不是性能第一。所以電路板設(shè)計(jì)必須不斷實(shí)驗(yàn)、改進(jìn)。</p><p>　　PLC其實(shí)就是專為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要是由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出單元，電源及編程器幾大部分組成。PLC采用微電子技術(shù)，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)

26、觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成，體積小、壽命長(zhǎng)、可靠性高。PLC配有自檢和監(jiān)督功能，能檢查出自身的故障并隨時(shí)顯示給操作人員，還能動(dòng)態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)提供了方便。</p><p>　　2.3 PLC控制系統(tǒng)的特點(diǎn)</p><p><b>　　1. 高可靠性 </b></p><p>　　（1）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，

27、使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。</p><p>　?。?）各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為10~20ms。</p><p>　　（3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。</p><p>　?。?）采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。</p><p>　?。?）對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。</p>&l

28、t;p>　?。?）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。</p><p>　　（7） 大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高。 2. 豐富的I/O接口模塊 </p><p>　　PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：交流或直流；開(kāi)關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位；

29、0;強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開(kāi)關(guān)；接近開(kāi)關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人-機(jī)對(duì)話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。3. 采用模塊化結(jié)構(gòu)</p><p>　　為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個(gè)部件，包括CPU

30、，電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。4. 編程簡(jiǎn)單易學(xué) </p><p>　　PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。5. 安裝簡(jiǎn)單，維修方便 </p><p>　　PLC不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。

31、使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過(guò)更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。</p><p>　　2.4 確定控制方案</p><p>　　綜上所訴此設(shè)計(jì)選用PLC控制較為合理、易于實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　第3章

32、 PLC型號(hào)的選擇</p><p>　　3.1 PLC機(jī)械手系統(tǒng)控制要求</p><p>　　為滿足生產(chǎn)要求，機(jī)械手設(shè)置手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式，而自動(dòng)控制又分為單步、單周期和連續(xù)工作方式。</p><p>　　圖 3-1機(jī)械手操作面板</p><p>　　圖3-1為機(jī)械手操作面板，機(jī)械手能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、回原位、單步、單周期和連續(xù)等五種工作方式。手

33、動(dòng)工作方式時(shí)，用各按鈕的點(diǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)作；回原位工作方式時(shí)，按下“回原位”按鈕，則機(jī)械手自動(dòng)返回原位；單步工作方式時(shí)，每按一次起動(dòng)按鈕，機(jī)械手向前執(zhí)行一步；選擇單周期工作方式時(shí)，每按一次起動(dòng)按鈕，機(jī)械手只運(yùn)行一個(gè)周期就停下；連續(xù)工作方式時(shí)，機(jī)械手在原位，只要按下起動(dòng)按鈕，機(jī)械手就會(huì)連續(xù)循環(huán)動(dòng)作，直到按下停止按鈕，機(jī)械手才會(huì)最后運(yùn)行到原位并停下；而在傳送工件的過(guò)程中，機(jī)械手必須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)碰到其

34、它工件。</p><p>　　3.2 PLC型號(hào)選擇原則</p><p>　　PLC的選擇主要應(yīng)從PLC 的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭(zhēng)最佳的性能價(jià)格比。選擇時(shí)應(yīng)主要考慮到合理的結(jié)構(gòu)型式，安裝方式的選擇，相應(yīng)的功能要求，響應(yīng)速度要求，系統(tǒng)可靠性的要求，機(jī)型盡量統(tǒng)一等

35、因素。</p><p>　　3.2.1 合理的機(jī)構(gòu)形式</p><p>　　PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。</p><p>　　整體式PLC的每一個(gè)I/O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對(duì)較小，一般用于系統(tǒng)工藝過(guò)程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便,在I/O點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、I/O模塊的種類等方面選擇余地大，且維修

36、方便，一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。</p><p>　　3.2.2 安裝方式的選擇</p><p>　　PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程I/O式以及多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。</p><p>　　集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程I/O硬件,系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程I/O式適用于大型系統(tǒng),系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程I/O可以分散安裝在現(xiàn)場(chǎng)裝置附近,連線短,但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)

37、程I/O電源；多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制,又要相互聯(lián)系的場(chǎng)合，可以選用小型PLC,但必須要附加通訊模塊。</p><p>　　3.2.3 相應(yīng)的功能要求</p><p>　　一般小型(低檔)PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，對(duì)于只需要開(kāi)關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。</p><p>　　對(duì)于以開(kāi)關(guān)量控制為主,帶少量模擬量控制的系統(tǒng),可選用能帶A/

38、D和D/A轉(zhuǎn)換單元,具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔PLC。</p><p>　　對(duì)于控制較復(fù)雜,要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算 、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能,可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度,選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價(jià)格較貴，一般用于大規(guī)模過(guò)程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。</p><p>　　3.2.4 響應(yīng)速度要求</p><p>　　PLC是為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)

39、計(jì)的通用控制器,不同檔次PLC的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用PLC,或者某些功能或信號(hào)有特殊的速度要求時(shí),則應(yīng)該慎重考慮PLC的響應(yīng)速度,可選用具有高速I/O處理功能的PLC，或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等。</p><p>　　3.2.5 系統(tǒng)可靠性的要求</p><p>　　對(duì)于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對(duì)可靠性要求很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是

40、否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。</p><p>　　3.2.6 機(jī)型盡量統(tǒng)一</p><p>　　一個(gè)企業(yè)，應(yīng)盡量做到PLC的機(jī)型統(tǒng)一。主要考慮到以下三方面問(wèn)題:</p><p>　　1. 機(jī)型統(tǒng)一,其模塊可互為備用,便于備品備件的采購(gòu)和管理。</p><p>　　2. 機(jī)型統(tǒng)一,其功能和使用方法類似,有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高。&l

41、t;/p><p>　　3. 機(jī)型統(tǒng)一,其外部設(shè)備通用,資源可共享,易于聯(lián)網(wǎng)通信,配上位計(jì)算機(jī)后易于形成一個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng)。</p><p>　　3.3 PLC型號(hào)的確定</p><p>　　根據(jù)控制要求，以及PLC選擇原則,選擇三菱公司的FX2n-48MR。</p><p>　　3.4 分配I/O接口</p><p>

42、　　為了確定PLC的型號(hào)對(duì)，PLC的I/O接口進(jìn)行具體的分配，如表3-1所示</p><p>　　表3-1 I/O點(diǎn)數(shù)分配表</p><p><b>　　3.5 外部接線圖</b></p><p>　　確定出PLC的外部接線圖，為PLC型號(hào)選擇及程序設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備，圖3-2是PLC外部接線圖：</p><p>　　圖3-2

43、 外部接線圖</p><p>　　3.6 控制系統(tǒng)所需設(shè)備</p><p>　　結(jié)合生產(chǎn)需要以及PLC結(jié)構(gòu)情況需選用以下設(shè)備，表3-2</p><p><b>　　表3-2 所需設(shè)備</b></p><p>　　第4章 PLC程序設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1 總體按程序<

44、;/b></p><p><b>　　圖4-1 總體程序</b></p><p>　　由圖4-1可知，PLC程序分為公用程序、自動(dòng)程序、手動(dòng)程序和回原位程序等四部分。其中自動(dòng)程序包括單步、單周期和連續(xù)運(yùn)行的程序，因它們的工作順序相同，所以可將它們合編在一起。CJ（FNC00）是條件跳轉(zhuǎn)應(yīng)用指令，指針標(biāo)P□是其操作數(shù)。該指令用于某種條件下跳過(guò)CJ指令和指針標(biāo)號(hào)之間

45、的程序，從指針標(biāo)號(hào)處繼續(xù)執(zhí)行，以減少程序執(zhí)行時(shí)間。如果選擇“手動(dòng)”工作方式，即X0為ON，X1為OFF，則PLC執(zhí)行完公用程序后，將跳過(guò)自動(dòng)程序到P0處，由于X0動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，所以直接執(zhí)行“手動(dòng)程序”。由于P1處的X1的動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合，所以又跳過(guò)回原位程序到P2處。如果選擇“回原位”工作方式，同樣只執(zhí)行公用程序和回原位程序。如果選擇“單步”或“連續(xù)”方式，則只執(zhí)行公用程序和自動(dòng)程序。</p><p>　　4.1.1

46、 公用程序</p><p><b>　　圖4-2 公用程序</b></p><p>　　公用程序如圖4-2所示，當(dāng)Y4復(fù)位（即松緊電磁閥松開(kāi)）、左限位X21和上限位X17接通時(shí)，輔助繼電器M0變?yōu)镺N，表示機(jī)械手在原位。這時(shí)，如果開(kāi)始執(zhí)行用戶程序（M8002為ON）、系統(tǒng)處于手動(dòng)或回原位狀態(tài)（X0或X1為ON），那么初始步對(duì)應(yīng)的M10被置位，為進(jìn)入單步、單周期、連續(xù)工

47、作方式作好準(zhǔn)備。如果M0為OFF，M10被復(fù)位，系統(tǒng)不能進(jìn)入單步、單周期、連續(xù)工作方式。圖中的指令ZRST（FNC40）是成批復(fù)位的應(yīng)用指令，當(dāng)X0為ON時(shí)，對(duì)M11~M18的輔助繼電器復(fù)位，以防止系統(tǒng)從自動(dòng)方式轉(zhuǎn)換到手動(dòng)方式，再返回自動(dòng)方式時(shí)出現(xiàn)兩種不同的活動(dòng)步。</p><p>　　4.1.2 手動(dòng)程序</p><p><b>　　圖4-3 手動(dòng)程序</b><

48、;/p><p>　　手動(dòng)程序如圖4-3所示，用X10~X15對(duì)應(yīng)機(jī)械手的上下左右移行和夾鉗松緊的按鈕。按下不同的按鈕，機(jī)械手執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。在左、右移行的程序中串聯(lián)上限位置開(kāi)關(guān)的動(dòng)合觸點(diǎn)是為了避免機(jī)械手在較低位置移行時(shí)碰撞其它工件。為保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，程序之間還進(jìn)行了必要的聯(lián)鎖。</p><p>　　4.1.3 回原位程序</p><p>　　圖4-4 回原位程序<

49、;/p><p>　　如圖4-4所示為回原位程序，在系統(tǒng)處于回原位工作狀態(tài)時(shí)，按下回原位按鈕（X5為ON），M3變?yōu)镺N，機(jī)械手松開(kāi)和上升，當(dāng)升到上限位，機(jī)械手左行，直到移至左限位（X21變?yōu)镺N）才停止，并且M3復(fù)位。</p><p>　　4.1.4 自動(dòng)程序</p><p><b>　　圖4-5 自動(dòng)程序</b></p><p

50、>　　自動(dòng)程序如圖4-5所示，系統(tǒng)工作為單步方式時(shí)，X2為ON，其動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，輔助繼電器一般情況下M2 為OFF 。X3、X4都為OFF，“單周期”和“連續(xù)”工作方式被禁止。假設(shè)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，M10為ON,當(dāng)按下起動(dòng)按鈕X6時(shí)，M2變?yōu)镺N,使M11為ON，Y0線圈得電，機(jī)械手下降。放開(kāi)起動(dòng)按鈕后，M2立即變?yōu)镺FF。當(dāng)機(jī)械手下降到下限位時(shí)，與Y0線圈串聯(lián)的X16動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，Y0線圈失電，機(jī)械手停止下降。此時(shí)，M11、X1

51、6均為ON，其動(dòng)合觸點(diǎn)接通，再按下起動(dòng)按鈕X6時(shí)，M2又變?yōu)镺N，M12得電并自保持，機(jī)械手進(jìn)入夾緊狀態(tài)，同時(shí)M11也變?yōu)镺FF。在完成某一步的動(dòng)作后，必須按一次動(dòng)按鈕，系統(tǒng)才能進(jìn)入下一步。</p><p>　　如果選擇的是單周期工作方式，此時(shí)X3為ON，X2的動(dòng)斷觸點(diǎn)接通，M2為ON，允許轉(zhuǎn)換。在初始步時(shí)按下起動(dòng)按鈕X6，在M11電路中，因M10、X6、M2的動(dòng)合觸點(diǎn)和M12的動(dòng)斷觸點(diǎn)都接通，所以M11變?yōu)镺N

52、，Y0也變?yōu)镺N，機(jī)械手下降。當(dāng)機(jī)械手碰到下限位開(kāi)關(guān)X16時(shí)停止下降，M12變?yōu)镺N，Y4也變?yōu)镺N，機(jī)械手進(jìn)入夾緊狀態(tài)，經(jīng)過(guò)1.7s后，機(jī)械手夾緊工件開(kāi)始上升。這樣，系統(tǒng)就會(huì)按工序一步一步向前運(yùn)行。當(dāng)機(jī)械手在M18步返回原位時(shí)，X4為OFF，其動(dòng)合觸點(diǎn)斷開(kāi)，此時(shí)不是連續(xù)工作方式，因此機(jī)械手不會(huì)連續(xù)運(yùn)行。</p><p>　　系統(tǒng)處于連續(xù)方式時(shí)， X4為ON ，它的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，在初始步時(shí)按下起動(dòng)按鈕X6，M1得

53、電自保持，選擇連續(xù)工作方式，其它工作過(guò)程與單周期方式相同。按下停止按鈕X7后，M1變?yōu)镺FF，但系統(tǒng)不會(huì)立即停下，在完成當(dāng)前的工作周期后，機(jī)械手最終停在原位。</p><p>　　4.2 梯形圖所對(duì)應(yīng)語(yǔ)句表</p><p>　　表4-1 機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)語(yǔ)句表</p><p>　　第5章 PLC程序調(diào)試仿真</p><p>　　5.1 G

54、X軟件調(diào)試程序</p><p>　　1．將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA旋至“手動(dòng)”檔，按下相應(yīng)的動(dòng)作按鈕，即X010、X011 、X012、X013、X014、X015觀察機(jī)械手的動(dòng)作情況如圖5-1：</p><p><b>　　圖5-1 手動(dòng)仿真</b></p><p>　　2．將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA旋至“回原位”檔，按下回原位按鈕，觀察機(jī)械手是否回原位圖5-2：&

55、lt;/p><p>　　圖5-2 回原位仿真</p><p>　　3．將SA旋至“單步”檔，每按起動(dòng)按鈕，觀察機(jī)械手是否向前執(zhí)行下一動(dòng)作圖5-3：</p><p><b>　　圖5-3 單步仿真</b></p><p>　　4．將SA旋至“單周期”檔，每按一次起動(dòng)按鈕，觀察機(jī)械手是否運(yùn)行一個(gè)周期就停下圖5-4：</p&

56、gt;<p>　　圖5-4 單周期仿真</p><p>　　5．將SA旋至“連續(xù)”檔，按下起動(dòng)按鈕，觀察機(jī)械手是否連續(xù)運(yùn)行圖5-5：.</p><p>　　圖5-5 自動(dòng)運(yùn)行仿真</p><p><b>　　結(jié)　論</b></p><p>　　機(jī)械手是一種能模擬人的手臂的部分動(dòng)作，按預(yù)定的程序、軌跡及其它要

57、求，實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件, 通過(guò)PLC控制機(jī)械手來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、單周期、單步、連續(xù)和復(fù)位五種工作狀態(tài)，機(jī)械手的連續(xù)循環(huán)操作主要是通過(guò)PLC程序與限位開(kāi)關(guān)控制，利用限位開(kāi)關(guān)來(lái)控制機(jī)械手走的行程。利用開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)，單周期和復(fù)位等操作。這一課題本身就很實(shí)用，再加上可編程控制器本身就比傳統(tǒng)的繼電器控制方便，也更具有靈活性。對(duì)這一課題的研究，必然會(huì)加深我對(duì)控制系統(tǒng)的理解，提高我對(duì)控制對(duì)象、控制過(guò)程、以及控制方案等問(wèn)題的認(rèn)識(shí)。</p>&

58、lt;p>　　PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。目前，PLC發(fā)展主要是朝著小型化，廉價(jià)化，標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，智能化，系列話，高速化，大容量化，網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，這將使PLC功能更強(qiáng)，可靠性更高，使用更方便，使用面更廣。</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　大學(xué)三年的生活也到了尾聲。回想起以往的

59、美好時(shí)光，此時(shí)感慨萬(wàn)千，首先感謝指導(dǎo)教師xx老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)我的幫助，鼓勵(lì)和精心指導(dǎo)，xx老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，思想深邃，視野雄廓，關(guān)鍵是指導(dǎo)有方嚴(yán)格我們要求，為我營(yíng)造了一種良好的精神氛圍。置身xx老師的指導(dǎo)過(guò)程中，不僅我的思想觀念煥然一新，也改善了我的思考方式，而且還明白了許多待人接物與為人處世的道理。其嚴(yán)以律己，寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力，令我如沐春風(fēng)，倍感溫馨。一股暖意細(xì)水長(zhǎng)流，源自內(nèi)心而又沐潤(rùn)全身，微言

60、寸語(yǔ)豈能祥訴感激之情，只好銘記心中，唯有虔誠(chéng)的祝福導(dǎo)師合家歡樂(lè)，一生平安。同時(shí)，也將祝福送給每一位幫助我的師長(zhǎng)。同時(shí)感謝我的同學(xué)在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程其中對(duì)我莫大的鼓勵(lì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成也算是對(duì)我們學(xué)習(xí)生涯的一個(gè)句號(hào)，回想三年大學(xué)時(shí)光，與老師和同學(xué)們的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，你們給與我的種種幫助，使我得以今天能順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，完成學(xué)業(yè)。謝謝你們，我所有的老師與同學(xué)。</p><p>　　最后衷心的祝愿你們工作順利、家庭幸福、身體健

61、康！感謝我的朋友和同學(xué)們?cè)谖胰晟詈蛯W(xué)習(xí)中對(duì)我的幫助，就要分別了，衷心祝福各位一路走好再次感謝各位老師和同學(xué)，希望大家以后工作順利。謝謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]王永華.現(xiàn)代電氣及可編程控制技術(shù). 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社, 2002</p><p>　　[2]史國(guó)生.電氣控制與可編程控

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