畢業(yè)設計---工業(yè)運輸?shù)膒lc控制

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計（論 文）</p><p>　　設計（論文）題目：工業(yè)運輸?shù)腜LC控制</p><p>　　系 別：汽車與電氣工程系 </p><p>　　專 業(yè)：機電一體化 </p><p>　　班 級：08 機電（4）班 </p><p>　　姓 名

2、： </p><p>　　學 號： </p><p>　　指導老師： </p><p>　　完成時間：二零一一年六月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在工業(yè)生產和其他領域內，由于工

3、作的需要，人們經常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強度，甚至于危及生命。自從機械手問世以來，相應的各種難題迎刃而解。機械手可在空間抓、放、搬運物體，動作靈活多樣，適用于可變換生產品種的中、小批量自動化生產，廣泛應用于柔性自動線。機械手一般由耐高溫，抗腐蝕的材料制成，以適應現(xiàn)場惡劣的環(huán)境，大大降低了工人的勞動強度，提高了工作效率。機械手是工業(yè)機器人的重要組成部分，在很多情況下它就可以稱為工業(yè)機器人。工業(yè)機器人是集機械

4、、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備。廣泛采用工業(yè)機器人，不僅可以提高產品的質量與產量，而且對保障人身安全，改善勞動環(huán)境，減輕勞動強度，提高勞動生產率，節(jié)約原材料消耗以及降低生產成本，有著十分重要的意義。可編程控制器是繼電器控制和計算機控制出上開發(fā)的產品，逐漸發(fā)展成以微器處理為核心把自動化技術、計算機技術、通信技術融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。本文應用三菱公司生產的可編程控制器FX系

5、列PLC，實現(xiàn)機械手搬運控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用了可編程控制器（PLC）控制功能。使該系統(tǒng)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　引 言…………………………………………………………........</p><p>　　第一章 機械手簡介………………………………………………</p><p>

6、;　　第一節(jié) 概述…………………………………………………</p><p>　　第二節(jié) 機械手的組成………………………………………</p><p>　　第三節(jié) 機械手的分類………………………………………</p><p>　　第四節(jié) 機械手的應用………………………………………</p><p>　　第二章 機械手的控制方案與選擇……………

7、…………………</p><p>　　第一節(jié) 控制要求……………………………………………</p><p>　　第二節(jié) 機械手的控制系統(tǒng)設計方案的比較………………</p><p>　　第三章 PLC的簡介………………………………………...........</p><p>　　第一節(jié) PLC的產生…………………………………………</

8、p><p>　　第二節(jié) PLC定義與特點……………………………………</p><p>　　3.2.1 PLC定義………………………………………….</p><p>　　3.2.2 PLC特點………………………………………….</p><p>　　第三節(jié) 可編程控制器的主要性能指標……………………..</p><p>

9、;　　第四節(jié) 可編程控制器的分類………………………………..</p><p>　　PLC系統(tǒng)的組成…………………………………….</p><p>　　3.5.1 PLC的硬件結構…………………………………..</p><p>　　3.5.2 PLC的軟件……………………………………….</p><p>　　第六節(jié) 可編程控制器的工作方

10、式…………………………..</p><p>　　第七節(jié) PLC的編程語言……………………………………..</p><p>　　第八節(jié) FX2N系列PLC………..…………………………….</p><p>　　3.8.1 FX2N系列PLC的內部資源……………………..</p><p>　　3.8.2 FX2N系列PLC的基本順控指令…

11、……………..</p><p>　　第九節(jié) PLC的應用領域……………………………………..</p><p>　　第四章 PLC對機械手的控制…………………………………......</p><p>　　第一節(jié) PLC的選型………………………………………….</p><p>　　第二節(jié) PLC的梯形圖……………………………………….&l

12、t;/p><p>　　第三節(jié) 指令程序……………………………………………..</p><p>　　第四節(jié) I/O接線圖…………………………………………...</p><p>　　第五節(jié) 相關電氣設備選擇和校驗…………………………..</p><p>　　第六節(jié) 材料清單……………………………………………...</p><

13、;p>　　第七節(jié) 不足和改進…………………………………………...</p><p>　　第五章 畢業(yè)設計總結………………………………………………</p><p>　　第六章 致謝詞………………………………………………………</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p><b>　　引

14、 言</b></p><p>　　大學三年的學習即將結束，畢業(yè)設計是其中最后一個環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經濟的迅速發(fā)展，采用PLC的技術得到愈來愈廣泛的應用。</p><p>　　可編程序控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC，是在繼電順序控制基礎上發(fā)展起來的以微處理器為核心的通用的工業(yè)自動化控

15、制裝置。隨著電子技術和計算機技術的迅猛發(fā)展，PLC的功能也越來越強大，更多地具有計算機的功能，所以又簡稱PC（PROGRAMMABLE CONTROLLER），但是為了不和PERSONAL COMPUTER混淆，仍習慣稱為PLC。目前PLC已經在智能化、網(wǎng)絡化方面取得了很好的發(fā)展，并且現(xiàn)今已出現(xiàn)SOFTPLC，更是PLC領域無限的發(fā)展前景。本文主要通過氣動機械臂的PLC控制來介紹PLC的具體應用，讓我們更熟悉PLC，為今后學習打下基礎。

16、</p><p>　　機械手采用PLC控制，具有可靠性高，改變程序靈活等優(yōu)點。無論進行時間控制還是控制或混合控制，都可以通過設置PLC的程序實現(xiàn)。可以根據(jù)機械手的動作順序改變程序，是機械手通用性更好 。</p><p>　　采用氣壓傳動，動作迅速，反應靈敏，能實現(xiàn)過載保護，便于自動控制。工作環(huán)境適應性好。阻力損失和泄露減少。不會污染環(huán)境，造價低。</p><p>　

17、　由于時間倉促和個人水平限制，我的設計存在著許多還沒來得及解決的問題，希望廣大老師、同學能夠給予批評指正并予以解決。</p><p><b>　　機械手簡介</b></p><p><b>　　第一節(jié) 概述</b></p><p>　　mechanical hand 也被稱為自動手，auto hand能模仿人手和臂的某些

18、動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。</p><p>　　機械手首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出了第一臺機械手。</p><p>　　第二節(jié) 機械手的組成</p><p>　　

19、機械手簡述:機械手的形式是多種多樣的，有的較為簡單，有的較為復雜，但基本的組成形式是相同的，一般由執(zhí)行機構、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助裝置組成。</p><p><b>　　1．執(zhí)行機構</b></p><p>　　機械手的執(zhí)行機構，由手、手腕、手臂、支柱組成。手是抓取機構，用來夾緊和松開工件，與人的手指相仿，能完成人手的類似動作。手腕是連接手指與手臂的元件，可以進行上

20、下、左右和回轉動作。支柱用來支撐手臂，也可以根據(jù)需要做成移動。</p><p><b>　　2．傳動系統(tǒng)</b></p><p>　　執(zhí)行機構的動作要由傳動系統(tǒng)來實現(xiàn)。傳動系統(tǒng)使手部完成各種轉動（擺動）、移動或復合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構的升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式，稱為機械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6

21、個自由度。自由度是機械手設計的關鍵參數(shù)。自由度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結構也越復雜。一般專用機械手有2～3個自由度。</p><p><b>　　3.控制系統(tǒng)</b></p><p>　　機械手控制系統(tǒng)的主要作用是控制機械手按一定的程序、方向、位置、速度進行動作，簡單的機械手一般不設置專用的控制系統(tǒng)，只采用行程開關、繼電器、控制閥及電路便可實現(xiàn)動傳動系

22、統(tǒng)的控制，使執(zhí)行機構按要求進行動作．動作復雜的機械手則要采用可編程控制器、微型計算機進行控制。</p><p>　　第三節(jié) 機械手的分類</p><p>　　機械手的種類，按驅動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手；按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種；按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機械手等。</p><p>　　第四節(jié) 機械手的

23、應用</p><p>　　機械手通常用作機床或其他機器的附加裝置，如在自動機床或自動生產線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險物品的主從式操作手也常稱為機械手。另外，機械手在鍛造工業(yè)中的應用不僅能進一步發(fā)展鍛造設備的生產能力，而且還能改善熱、累等勞動條件。</p><p>　　機械手的控制方案與選擇<

24、/p><p><b>　　第一節(jié) 控制要求</b></p><p><b>　　操作要求</b></p><p>　　氣動機械手的動作示意圖如圖1所示，氣動機械手的功能是將工件從A處移送到B處?？刂埔鬄椋?lt;/p><p>　　1、氣動機械手的升降和左右移行分別由不同的雙線圈電磁閥來實現(xiàn)，電磁閥線圈失

25、電時能保持原來的狀態(tài)，必須驅動反向的線圈才能反向運動；</p><p>　　2、上升、下降的電磁閥線圈分別為YV2、YV1；右行、左行的電磁閥線圈為YV3、YV4；</p><p>　　3、機械手的夾鉗由單線圈電磁閥YV5來實現(xiàn)，線圈通電時夾緊工件，線圈斷電時松開工件；</p><p>　　4、機械手的夾鉗的松開、夾緊通過延時1.7S實現(xiàn)；</p>&

26、lt;p>　　5、機械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程開關SQ1、SQ2、SQ3、SQ4來實現(xiàn)；</p><p><b>　　操作功能</b></p><p>　　機械手的操作面板如圖2所示。機械手能實現(xiàn)手動、回原位、單步、單周期和連續(xù)等五種工作方式。</p><p>　　1、手動工作方式時，用各按鈕的點動實現(xiàn)相應的動作；</

27、p><p>　　2、回原位工作方式時，按下“回原位”按鈕，則機械手自動返回原位；</p><p>　　3、單步工作方式時，每按下一次啟動安鈕，機械手向前執(zhí)行一步；</p><p>　　4、單周期工作方式時，每按下一次啟動安鈕，機械手只運行一個周期；</p><p>　　5、連續(xù)工作方式時，機械手在原位，只要按下啟動安鈕，機械手就會連續(xù)循環(huán)工作，直

28、到按下停止安鈕；</p><p>　　6、傳送工件時，機械手必須升到最高點才能左右移動，以防止機械手在較低位置運行時碰到其他工件；</p><p>　　7、出現(xiàn)緊急情況，按下緊急停車按鈕時，機械手停止所有的操作。</p><p>　　第二節(jié) 機械手的控制系統(tǒng)設計方案的比較</p><p>　　在工業(yè)自動化生產中常用的控制系統(tǒng)有：傳統(tǒng)的繼電器

29、—接觸器控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)和單片機控制系統(tǒng)這三種。但從使用性、經濟性、可靠性出發(fā)，本設計選用了PLC。因為從上述該機械手所需完成的控制動作分析來看，本機械手是用于各種傳感器在復雜的條件下工件的傳輸，主要動作是上升、下降、左移、右移、夾緊、放松和工序延時控制等，控制動作基本上是以簡單的順序邏輯動作為主。是屬典型的繼電邏輯順序動作控制系統(tǒng)，這是PLC最擅長的功能，而且PLC具有體積小、重量輕、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單、易于維護

30、等特點，特別是替代繼電器控制系統(tǒng)，這更是它的優(yōu)勢。</p><p>　　第三章 PLC的簡介</p><p>　　第一節(jié) PLC的產生</p><p>　　1968年美國通用汽車公司（GM）招標要求:軟連接代替硬接線;維護方便;可靠性高于繼電器控制柜;體積小于繼電器控制柜;成本低于繼電器控制柜;有數(shù)據(jù)通訊功能;輸入115V;可在惡劣環(huán)境下工作;擴展時，原系統(tǒng)變更要

31、少;用戶程序存儲容量可擴展到4K 。核心思想：用程序代替硬接線，輸入/輸出電平可與外部裝置直接相聯(lián)，結構易于擴展 ，這是PLC的雛形。 </p><p>　　1969年美國DEC公司研制出世界上第一臺PLC（PDP-14），并在GM公司汽車生產線上應用成功 。</p><p>　　第二節(jié) PLC的定義和特點</p><p>　　3.2.1 PLC的定義</

32、p><p>　　美國電氣協(xié)會制造商協(xié)會NEMA和國際電工委員會IEC對可編程控制器分別作了定義：可編程控制器是一種專門用于工業(yè)環(huán)境的、以開關量邏輯控制為主的自動控制裝置。它具有存儲控制程序的存儲器，能夠按照控制程序，將輸入的開關量（或模擬量）進行邏輯運算、定時、計數(shù)和算術運算等處理后，以開關量（或模擬量）的形式輸出，控制各種類型的機械或生產過程。</p><p>　　早期的可編程控制器，主要用

33、于開關量邏輯控制，所以稱為可編程邏輯控制器，簡稱PLC，后來隨著計算機計術不斷發(fā)展，其功能已不僅限于開關邏輯控制，所以被稱之為可編程控制器PC，但這很容易和個人計算機PC相混淆，因此，一般仍把PLC作為可編程控制器的簡稱。</p><p>　　3.2.2 PLC的特點</p><p>　　可編程控制器之所以能夠得到迅速發(fā)展和廣泛應用，主要是由于它具有以下特點：</p>&l

34、t;p>　　（1） 可靠性高，抗干擾能力強 用軟件實現(xiàn)大量的開關量邏輯運算，克服了因繼電器觸點接觸不良而造成的故障；輸入采用直流低電壓，更加可靠、安全；面向工業(yè)環(huán)境設計，采取了濾波、屏蔽、隔離等抗干擾措施，適應各種惡劣的工作環(huán)境，遠遠地超過了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)和一般的計算機控制系統(tǒng)。</p><p>　　(2) 編程簡單，易于掌握 PLC采用梯形圖方式編寫程序，與繼電器控制邏輯的設計相似，具有直觀

35、、簡單、容易掌握等優(yōu)點。</p><p>　?。?） 功能完善，靈活方便 隨著PLC技術的不斷發(fā)展，其功能更加完善，不僅具有開關量邏輯控制功能和步進、計算功能，而且還具有模擬量處理、溫度控制、位置控制、網(wǎng)絡通信等功能。既可以單機使用、也可聯(lián)網(wǎng)運行，既可集中控制、也可分布控制或者集散控制。而且在運行過程中，可隨時修改控制邏輯，增減系統(tǒng)的功能。</p><p>　?。?） 體積小、質量輕

36、、功耗低 由于采用了單片機等集成芯片，體積小、質量輕、機構經湊、功耗低。</p><p>　　第三節(jié) 可編程控制器的主要性能指標</p><p>　　可編程控制器的性能指標有很多，主要有以下幾項指標。</p><p>　?。?）輸入/輸出點數(shù)(I/O) I/O點數(shù)是指可編程控制器外部輸入、輸出端子數(shù)的總和。它標志著可以接多少個開關按鈕和可以控制多少個負載。&

37、lt;/p><p>　　（2）存儲容量 存儲容量是指可編程控制器內部用于存放用戶程序的存儲容量。</p><p>　　（3）掃描速度 一般以執(zhí)行1000步指令所需的時間來衡量，單位為ms/千步，也有以執(zhí)行一步指令所需來計算，單位us/步。</p><p>　　（4）功能擴展能力 可編程控制器除了主模板塊之外，通常都可配備一些可擴展模塊，以適應各種特殊功能應用的需要

38、。如A/D模塊、D/A模塊、位置控制模塊等。</p><p>　　（5）指令系統(tǒng) 指令系統(tǒng)是指一臺可編程控制器指令的總和，它是衡量可編程控制器功能強弱的主要指標。</p><p>　　第四節(jié) 可編程控制器的分類</p><p>　　通常PLC產品可按結構形式、控制規(guī)模等進行分類。</p><p>　?。?）按結構形式分類 按結構形式不同

39、，可分為整體式和模塊式兩類。整體式的PLC是將電源、CPU、存儲器、輸入/輸出單元等各個功能部件集成在一個機殼內，從而具有結構經湊、體積小、價格低等優(yōu)點，許多小型PLC多采用這種機構。模塊式的PLC將各個功能部件做成獨立模塊，如電源模塊、CPU模塊、I/O模塊等，然后進行組合。</p><p>　　（2）按控制規(guī)模分類 按控制規(guī)模大小，可分為小型、中型和大型PLC三種類型。</p><p&g

40、t;　　1）小型PLC。 型PLC的I/O點數(shù)在256點以下，存儲容量在2K步以內，其中輸入輸出點數(shù)小于64點的PLC又稱為超小型或微型PLC，具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位及自診斷、監(jiān)控等基本功能。</p><p>　　2）中型PLC。 中型PLC的開關量I/O點數(shù)通常在256~2048點之間，用戶程序存儲器的容量為2~8KB，除具有小型機的功能外，還具有較強的模擬量I/O、數(shù)字計算、過程參數(shù)調節(jié)，如比例、積分

41、、微分（PID）調節(jié)、數(shù)據(jù)傳送與比較、數(shù)制轉換、中斷控制、遠程I/O及通信聯(lián)網(wǎng)功能。</p><p>　　3）大型PLC。 大型PLC也稱為高檔PLC，I/O點數(shù)在2048點以上，用戶程序存儲容量在8K以上，其中I/O點數(shù)大于8192點的又稱為超大型PLC，除具有中型機的功能外，還具有較強的數(shù)據(jù)處理、模擬調節(jié)、特殊功能函數(shù)運算、監(jiān)視、記錄、打印等功能，以及強大的通信聯(lián)網(wǎng)、中斷控制、智能控制和遠程控制等功能。<

42、;/p><p>　　第五節(jié) PLC系統(tǒng)的組成</p><p>　　PLC是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置，其硬件結構上與微型計算機控制系統(tǒng)相似，也是有硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。</p><p>　　3.5.1 PLC的硬件結構</p><p>　　一套PLC系統(tǒng)在硬件上由以下幾部分組成：</p><p&g

43、t;　　中央處理器(CPU) 與計算機一樣，是PLC的核心部件。</p><p>　　存儲器 PLC配有兩種存儲器：系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。</p><p>　　輸入/輸出（I/O）接口電路。</p><p><b>　　電源。</b></p><p><b>　　擴展單元。</b></p

44、><p><b>　　外部設備。</b></p><p>　　3.5.2 PLC的軟件</p><p>　　PLC的軟件是指PLC所使用的各種程序的集合。它由系統(tǒng)程序（系統(tǒng)軟件）和用戶程序（用戶軟件）組成。</p><p>　　系統(tǒng)程序 系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序，輸入譯碼程序及診斷程序等。</p><p&

45、gt;　　用戶程序 用戶程序是用戶根據(jù)控制要求，用PLC的編程語言（如梯形圖）編制的應用程序。</p><p>　　第六節(jié) 可編程控制器的工作方式</p><p>　　可編程控制器在進入RUN狀態(tài)之后，采用循環(huán)掃描方式工作。從第一條指令開始，在無中斷或跳轉控制的情況下，按程序存儲的地址號遞增的循序逐條執(zhí)行程序，即按循序逐條執(zhí)行程序直到程序結束。然后再從頭開始掃描，并周而復始地重復進行。

46、</p><p>　　可編程控制器工作的掃描過程包括五個階段：內部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。PLC完成一次掃描過程所需的時間成為掃描周期。掃描周期的長短與用戶程序的長度和掃描速度有關。</p><p>　　第七節(jié) PLC的編程語言</p><p>　　PLC的編程語言有梯形圖語言、助記符語言、順序功能圖語言等。其中前兩種語言用的較多，流程圖語言

47、也在許多場合被采用。</p><p><b>　　梯形圖語言</b></p><p>　　梯形圖從上至下編寫，每一行從左至右順序編寫。PLC程序執(zhí)行順序與梯形圖的編寫順序一致。</p><p>　　圖左、右邊垂直線稱為起始母線、終止母線。每一邏輯行必須從起始母線開始畫起，終止母線可以省略。</p><p>　　梯形圖中的

48、觸點有兩種，即動合觸點和動斷觸點。</p><p>　　梯形圖的最右端必須連接輸出元素。</p><p>　　梯形圖中的觸點可以任意串、并聯(lián)，而輸出線圈只能并聯(lián)，不能串聯(lián)。</p><p><b>　　助記符語言</b></p><p>　　助記符語言是PLC命令的語言表達式。用梯形圖編程雖然直觀、簡便，但要求PLC配置

49、較大的顯示器放可輸入圖形符號，這在有些小型機上常難以滿足，所以助記符語言也是一種較常用的一種編程方式。不同型號的PLC，其助記符語言也不同，但其基本原理是相近的。編程時，一般先跟據(jù)要求編制梯形圖語言，然后再根據(jù)梯形圖轉換成助記符語言。</p><p><b>　　順序功能圖語言</b></p><p>　　順序功能圖SFC是一種描述順序控制系統(tǒng)功能的圖解表示法，主要由

50、“步”、“轉移”及“有限線段”等元素組成，它將一個完整的控制工程分為若干個階段(狀態(tài))，各階段具有不同的動作，階段間有一定的轉換條件，條件滿足就實現(xiàn)狀態(tài)轉移，上一狀態(tài)動作結束，下一動作開始。</p><p>　　第八節(jié) FX2N系列PLC</p><p>　　3.8.1 FX2N系列PLC的內部資源</p><p>　　各種不同型號和檔次的PLC具有不同數(shù)量和功

51、能的內部資源，但構成PLC基本特征的內部軟元件是類似。下例為FX2N系列小型PLC的內部資源。</p><p><b>　　輸入觸點 X</b></p><p><b>　　輸出繼電器 Y</b></p><p><b>　　內部繼電器 M</b></p><p><b&

52、gt;　　定時器 T</b></p><p><b>　　計算器 C</b></p><p>　　數(shù)據(jù)寄存器 D、V、Z</p><p><b>　　常數(shù)指針</b></p><p>　　3.8.2 FX2N系列PLC的基本順控指令</p><p>　　1. F

53、X2N系列可編程控制器的基本順序控制指令的助記符、功能、對應梯形圖及可用軟元件如下表所示：</p><p><b>　　PLC的應用領域</b></p><p>　　目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 </p><p>　　1、開

54、關量的邏輯控制 </p><p>　　這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。 </p><p><b>　　2、模擬量控制 </b></p><p>　　在工業(yè)生產過程當中，

55、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，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產配套的A/D和D/A轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 </p><p><b>　　3、運動控制 </b></p><p>　　PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制

56、。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 </p><p><b>　　4、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

57、閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調節(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處理一般是運行專用的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用。 </p><p><b>　　5、數(shù)據(jù)處理 </b></p><p>　

58、　現(xiàn)代PLC具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉換、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傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。數(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>

59、　　6、通信及聯(lián)網(wǎng) </b></p><p>　　PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡系統(tǒng)。新近生產的PLC都具有通信接口，通信非常方便。</p><p>　　PLC對機械手的控制</p><p><b>　　PLC的

60、選型</b></p><p>　　考慮到機械手工作的穩(wěn)定性、可靠性以及各種控制元器件連接的靈活性和方便性，采用PLC作為核心控制器，各控制對象都必須在PLC的統(tǒng)一控制下協(xié)同工作，同時考慮到工作流程和造價。所以我們采用日本三菱公司的FX2N-32MR型PLC(16點輸入、16點輸出)。三菱FX2N系列可編程控制器是小型化，高速度，高性能的產品，是FX系列中最高檔次的超小型程序裝置。性能規(guī)格：FX2N性能

61、規(guī)格運轉控制方法 通過儲存的程序周期運轉I/O控制方法 批次處理方法（當執(zhí)行END指令時） I/O指令可以刷新運轉處理時間 基本指令：0.08μs應用指令：1.52至幾百微秒 ，指令編程語言 邏輯梯形圖和指令清單 使用步進梯形圖能生成SFC類型程序程式容量 8000步內置 。</p><p>　　第二節(jié) PLC的梯形圖</p><p><b>　　操作方式</b>&

62、lt;/p><p>　　設備的操作方式一般可分為手動和自動兩大類，手動操作方式主要用于設備的調整，自動操作方式用于設備的自動運行。</p><p>　　手動操作方式------手動操作：用單個按鈕接通或斷開各自對應的負載。</p><p>　　------回原點：按下回原點按鈕，使設備自動回歸到原點位置。</p><p>　　自動操作方式----

63、--單步運行：每按一次啟動按鈕，設備前進一個工步。</p><p>　　------單周期運行：在原點位置時，按下啟動按鈕設備自動運行一個周期后停止原位；途中按下停止按鈕，設備停止運行；再按下啟動按鈕時，設備從斷點處繼續(xù)運行，直到原位停止。</p><p>　　-------連續(xù)運行：在原點位置按下啟動按鈕，設備按既定工序連續(xù)反復運行。中途按下停止按鈕，設備運行到原位停止。</p&g

64、t;<p>　　機械手的操作系統(tǒng)程序</p><p>　　操作系統(tǒng)包括回原點程序，手動單步操作程序和自動連續(xù)操作程序，如圖3所示。</p><p><b>　　其原理是：</b></p><p>　　把旋鈕置于回原點，X16接通，系統(tǒng)自動回原點，Y5驅動指示燈亮。再把旋鈕置于手動，則X6接通，其常閉觸頭打開，程序不跳轉（CJ為一跳

65、轉指令，如果CJ驅動，則跳到指針P所指P0處），執(zhí)行手動程序。之后，由于X7常閉觸點，當執(zhí)行CJ指令時，跳轉到P1所指的結束位置。如果旋鈕置于自動位置，（既X6常閉閉合、X7常閉打開）則程序執(zhí)行時跳過手動程序，直接執(zhí)行自動程序。</p><p><b>　　5.2 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。應注意，當

66、用S10~S19作回零操作時，在最后狀態(tài)中在自我復位前應使特殊繼電器M8043置1。</p><p>　　5.3手動單步操作程序　</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。</p><p>　　5.4 自動操作程序</p><p>　　自動操作狀態(tài)轉移見圖6所示。當機械臂處于原位時，按啟動X0接通，狀

67、態(tài)轉移到S20，驅動下降Y0，當?shù)竭_下限位使行程開關X1接通，狀態(tài)轉移到S21，而S20自動復位。S21驅動Y1置位，延時1秒，以使電磁力達到最大夾緊力。當T0接通，狀態(tài)轉移到S22，驅動Y2上升，當上升到達最高位，X2接通，狀態(tài)轉移到S23。S23驅動Y3右移。</p><p>　　移到最右位，X3接通，狀態(tài)轉移到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1秒。延時時間到，T1接

68、通，狀態(tài)轉移到S26上升。上升到最高位，X2接通，狀態(tài)轉移到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)動作。</p><p>　　在編寫狀態(tài)轉移圖時注意各狀態(tài)元件只能使用一次，但它驅動的線圈，卻可以使用多次，但兩者不能出現(xiàn)在連續(xù)位置上。因此步進順控的編程，比起用基本指令編程較為容易，可讀性較強。</p><p><b>　　。</b><

69、/p><p><b>　　第三節(jié) 指令程序</b></p><p><b>　　I/O接線圖</b></p><p>　　機械手控制系統(tǒng)采用的PLC型號或規(guī)格是FX2N-32MR，表1是輸入點及輸出點的分配表。</p><p>　　表1 機械臂傳送系統(tǒng)輸入和輸出點分配表</p><

70、;p>　　相關電氣設備選擇和校驗</p><p><b>　　系統(tǒng)調試</b></p><p>　　系統(tǒng)調試分模擬調試和聯(lián)機調試</p><p>　　硬件部分的模擬調試可在斷開主電路的情況下，主要試一試手動控制部分的可靠性。</p><p>　　軟件部分的模擬調試可借助于模擬開關和PLC輸出端的指示燈進行。需要模擬

71、量信號I/O時，可用電位器和萬用表進行。調試時，可利用上述外部設備模擬各種現(xiàn)場開關和傳感器的狀態(tài)，然后觀察PLC的輸出邏輯是否正確。如果有錯誤則修改程序后反復調試。現(xiàn)在PLC的主流產品都可在PC上編程，并可在PC上進行模擬調試。</p><p>　　連機調試時，可把編制好的程序下載到現(xiàn)場的PLC中。有時PLC也許只有一臺，這時就要把PLC安裝到控制柜相應的位置上。調試時一定要先將主電路斷開，只對控制電路進行連機調

72、試。通過現(xiàn)場連機調試信號的接入常常會發(fā)現(xiàn)軟硬件中的問題，有時廠家對某些控制功能進行改造，反復調試后，控制系統(tǒng)才能交付使用。</p><p><b>　　程序的運行與調試</b></p><p>　　機械手PLC控制系統(tǒng)程序編寫完成后，通過手編程器或在PC計算機編好程序后寫入到PLC存儲器中。編好程序首先要對照步進流程圖進行校對、修改、補充后，然后再進行室內模擬調試。把

73、機械手的各限位開關、氣動電磁閥負載，在模擬板上用信號燈代替。運行程序時，要觀察是否符合預計的動作要求，發(fā)現(xiàn)錯誤立即修改和調整程序，直到滿足工藝流程要求。</p><p>　　室內模擬調試完成后，把程序固化在PLC中，可以進入現(xiàn)場實際運行調試階段。這時先不帶負載，只帶上驅動電磁閥的線圈，而與之連接的機械負載則脫開，再連上必要的指示信號燈，即空載運行調試。在空載運行調試階段時，可以按運行方式如回原點、點動、手動操作、

74、單周期運行等逐步進行，最后進行連續(xù)運轉調試。在調試運行中，可借助于步進流程圖，判斷故障原因與部位，隨時查清原因，及時采取修改程序或接線等措施予以排除。如果運行正常了，則可以進入帶負載運行調試階段。將各電磁閥連接上機械負載，并通過操作按鈕按機械手工藝順序，手動運行各機械部份看動作是否正常，如上升、下降、左移、右移、夾緊動作順序，有無機械位置干涉等現(xiàn)象。如有機械干涉可通過調整各個接近開關的安裝位置等措施解決，還可以通過調節(jié)其距離來控制機械手

75、動作的范圍。經仔細調整一切正常后，就可以啟動PLC進行自動運轉。但在自動運轉階段時，必須密切注意觀察機械手各部件動作，如有異常立即按緊急停止按鈕停車檢查。</p><p>　　最后再進行考機運行，一般連續(xù)運行72小時以上，以考核電氣及機械運行是否穩(wěn)定可靠，如遇干擾一般要采取以下措施來解決如：檢查PLC控制柜、氣動電磁閥等接地是否良好（一定要分別接地）；清查接線看強弱電信號線有無分開敷設；在PLC輸入通道加接硬件濾

76、波（如阻容濾波）或改變軟件數(shù)字濾波時間常數(shù)；在感性負載兩端加阻容吸收回路或加接防浪涌反向二極管電路等。</p><p>　　通過對機械手PLC控制系統(tǒng)的室內模擬調試和現(xiàn)場帶負載運行調試工作，我深切體會到以上調試原則和步驟的重要性，往往遇到問題按學過的知識和方法去處理就能順利解決了。</p><p><b>　　第六節(jié) 材料清單</b></p><

77、p>　　表4.7 系統(tǒng)所需設備、工具、材料明細表</p><p>　　第七節(jié) 不足和改進</p><p>　　本次畢業(yè)設計雖然參考了大量的書籍，也經過輔導老師的指導，但我仍然深知有許多不足與需要改進的地方。比如說在設計機械手操作面板時沒有考慮到設計相應動作完成的指示燈，有了指示燈操作會變得很直觀，操作會變得很方便。還有，在機械手的放松位置，最好應安裝一個光電開關，用來檢測工件是否

78、已脫離機械手。雖然夾鉗它是通過延時1.7s來表示夾緊、松開的動作完成的。但不排除會遇到特殊情況，很有可能1.7s后工件會因某特殊情況未能與機械手脫離，但機械手會依舊自動執(zhí)行下一個動作，造成不可估量的后果。有了光電開關就不會出現(xiàn)這種情況，整個工作流程會更加的保險、安全。</p><p>　　諸如此類不足之處應該還有好多，希望各位指導老師能當面指出為我改善本次設計。學生不勝感激</p><p>

79、;　　第五章 畢業(yè)設計總結</p><p>　　通過機械手PLC控制系統(tǒng)的程序設計，讓我體會到設計需要技術經驗更需要孜孜不倦的工作態(tài)度，從選擇控制系統(tǒng)到選擇PLC編程語言的選擇，從元氣件的理論選擇到具體元氣件的購置，都要求設計人員工作要更加細致，要考慮設計的可行性，經濟性。</p><p>　　通過此次畢業(yè)設計，我不僅把知識融會貫通，而且豐富了大腦，同時在查找資料的過程中也了解了許多

80、課外知識，開拓了視野，認識了將來電子的發(fā)展方向，使自己在專業(yè)知識方面和動手能力方面有了質的飛躍。</p><p>　　畢業(yè)設計是我作為一名學生即將完成學業(yè)的最后一次作業(yè)，他既是對學校所學知識的全面總結和綜合應用，又為今后走向社會的實際操作應用鑄就了一個良好開端，畢業(yè)設計是我對所學知識理論的檢驗與總結，能夠培養(yǎng)和提高設計者獨立分析和解決問題的能力；是我在校期間向學校所交的最后一份綜和性作業(yè)，從老師的角度來說，指導做

81、畢業(yè)設計是老師對學生所做的最后一次執(zhí)手訓練。其次，畢業(yè)設計的指導是老師檢驗其教學效果，改進教學方法，提高教學質量的絕好機會。</p><p>　　畢業(yè)的時間一天一天的臨近，畢業(yè)設計也接近了尾聲。在不斷的努力下我的畢業(yè)設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的大概總結，但是真的面對畢業(yè)設計時發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯誤的。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高

82、。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識太理論化了，面對單獨的課題的是感覺很茫然。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。</p><p>　　總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺

83、。此外，還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。</p><p><b>　　第六章 致答謝詞</b></p><p>　　經過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經接近尾聲，作為一個?？粕漠厴I(yè)設計，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有xx導師的督促

84、指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 在這里，首先我要感謝我的導師xx老師。xx老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從外出實習到查閱資料，設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設計較為復雜煩瑣，但是xx老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩xx老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神，也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和

85、工作。 其次，我要感謝在我畢業(yè)設計中幫助我的朋友們。</p><p>　　然后，我還要感謝大學三年來所有的老師，為我們打下機械專業(yè)知識的基礎；同時我還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設計才會得以順利完成。 最后，我要感謝汽車與電氣工程系和我的母?！獂x大學三年來對我的大力栽培。</p><p><b>　　參考文獻</b><

86、;/p><p>　　岳慶來主編 變頻器、可編程序控制器及觸摸屏綜合運用技術 機械工業(yè)出版社 2006</p><p>　　胡曉明主編 電氣控制及PLC 機械工業(yè)出版社 2006</p><p>　　程周主編 PLC技術與應用 福建科學技術出版社 2004</p><p>　　李中年主編 控制電氣及應用 清華大學出版社 2006</p>

87、<p>　　劉美俊編著 通用變頻器應用技術 福建科學技術出版社 2004</p><p>　　馮辛安主編 機械制造裝備設計 機械工業(yè)出版社 2005</p><p>　　廖常初主編 可編程序控制器應用技術 重慶大學出版社 2002</p><p>　　張繼和 張潤敏 梁海峰主編 電機控制與供電基礎 西南交通大學出版社 2000</p>&