機械手的PLC設計

1、目 錄摘 要3引 言41 機械手簡介51.1 概述51.2 機械手的組成51.3 機械手的分類51.4 機械手的應用52 機械手的控制方案與選擇62.1 控制要求62.2 機械手的控制系統(tǒng)設計方案的比較73 PLC的簡介73.1 PLC的產(chǎn)生73.2 PLC的定義和特點73.2.1 PLC的定義73.2.2 PLC的特點83.3 可編程控制器的主要性能指標83.4 可編程控制器的分類83.5 PLC系統(tǒng)的組成93.5.1 PLC的硬件結構93.5.2 PLC的軟件93.6 可編程控制器的工作方式103.7 PLC的編程語言103.8 FX2N系列PLC113.8.1 FX2N系列PLC的內(nèi)部資

2、源113.8.2 FX2N系列PLC的基本順控指令1139 PLC的應用領域124 PLC對機械手的控制134.1 PLC的選型134.4.1 I/O總點數(shù)的確定134.4.2 I/O點信號性質分析134.4.3 用戶存儲器容量的估算144.2 PLC的梯形圖144.2.1程序的總體結構設計144.2.2 初始化程序144.2.3 手動程序154.2.4 回原位程序154.2.5 自動程序164.3 指令程序174.4 I/O接線圖184.5相關電氣設備選擇和校驗204.5.1 系統(tǒng)調試204.5.2 程序的運行與調試214.6 材料清單214.7 不足和改進225 畢業(yè)設計總結236 致謝2

3、4參考文獻25摘 要機械手是工業(yè)機器人系統(tǒng)中傳統(tǒng)的任務執(zhí)行機構，是機器人的關鍵部件之一。機械手的機械結構采用滾珠絲桿、滑桿、等機械器件組成；電氣方面有交流電機、變頻器、傳感器、等電子器件組成。該裝置涵蓋了可編程控制技術，位置控制技術、檢測技術等，是機電一體化的典型代表儀器之一。本文介紹的機械手是由PLC輸出三路脈沖，分別驅動橫軸、豎軸變頻器，控制機械手橫軸和豎軸的精確定位，微動開關將位置信號傳給PLC主機；位置信號由接近開關反饋給PLC主機，通過交流電機的正反轉來控制機械手手爪的張合，從而實現(xiàn)機械手精確運動的功能。本課題擬開發(fā)的物料搬運機械手可在空間抓放物體，動作靈活多樣，可代替人工在高溫和危

4、險的作業(yè)區(qū)進行作業(yè)，并可根據(jù)工件的變化及運動流程的要求隨時更改相關參數(shù)。關鍵詞：機械手 PLC 變頻器 交流電機引 言在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機械化、自動化已成為突出的主題。隨著工業(yè)現(xiàn)代化的進一步發(fā)展,自動化已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)中的重要支柱,無人車間、無人生產(chǎn)流水線等等，已經(jīng)隨處可見。同時，現(xiàn)代生產(chǎn)中，存在著各種各樣的生產(chǎn)環(huán)境，如高溫、放射性、有毒氣體、有害氣體場合以及水下作業(yè)等，這些惡劣的生產(chǎn)環(huán)境不利于人工進行操作。工業(yè)機械手是近代自動控制領域中出現(xiàn)的一項新的技術，是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生產(chǎn)自動化實踐相結合的產(chǎn)物，并以成為現(xiàn)代機械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分。工業(yè)機械手是提高生產(chǎn)過程自動化、改

5、善勞動條件、提高產(chǎn)品質量和生產(chǎn)效率的有效手段之一。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射性和污染的場合，應用得更為廣泛。在我國，近幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的效果，受到機械工業(yè)和鐵路工業(yè)部門的重視。本課題擬開發(fā)物料搬運機械手，采用日本三菱公司的FX2N系列PLC，對機械手的上下、左右以及抓取運動進行控制。該裝置機械部分有滾珠絲杠、滑軌、機械抓手等；電氣方面由交流電機、變頻器、操作臺等部件組成。我們利用可編程技術，結合相應的硬件裝置，控制機械手完成各種動作。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。1 機械手簡介1.

6、1 概述機械手首先是由美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出了第一臺機械手。機械手能模仿人手和臂的某些動作功能，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(chǎn)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。1.2 機械手的組成機械手主要由手部、運動機構和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件（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)要求而有多種結構形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構，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

7、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23個自由度。1.3 機械手的分類機械手的種類，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。1.4 機械手的應用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(chǎn)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

8、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(chǎn)能力，而且還能改善熱、累等勞動條件。2 機械手的控制方案與選擇2.1 控制要求如下圖所示為某生產(chǎn)車間中自動化搬運機械手，用于將左工作臺上的工件搬運到右工作臺上。機械手的全部動作由液壓驅動。液壓泵由電磁閥控制，其上升/下降、左移/右移運動由雙線圈兩位電磁閥控制，即上升電磁閥得電時機械手上升，下降電磁閥得電時機械手下降。夾緊/放松運動由單線圈兩位電磁閥控制，線圈得電時機械手夾緊，斷電時機械手放松。圖2.1機械手的動作示意圖為便于控制系統(tǒng)調試和維護，本控制系統(tǒng)應有手動

9、功能和顯示功能。當手動/自動轉換開關置于“手動”位置時，按下相應的手動按鈕，就可實現(xiàn)上升、下降、左移、右移、夾緊、放松的手動控制。當機械手處于原位時，將手動/自動轉換開關置于“自動”位置時，進入自動工作狀態(tài)，手動按鈕無效。2.2 機械手的控制系統(tǒng)設計方案的比較在工業(yè)自動化生產(chǎn)中常用的控制系統(tǒng)有：傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)和微機控制系統(tǒng)這三種。但從使用性、經(jīng)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

10、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、易于維護等特點，特別是替代繼電器控制系統(tǒng)，這更是它的優(yōu)勢。3 PLC的簡介3.1 PLC的產(chǎn)生 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。 1969年美國DEC公

11、司研制出世界上第一臺PLC（PDP-14），并在GM公司汽車生產(chǎn)線上應用成功 。3.2 PLC的定義和特點3.2.1 PLC的定義美國電氣協(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(chǎn)過程。早期的可編程控制器，主要用于開關量邏輯控制，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

12、，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。3.2.2 PLC的特點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：（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)。(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、簡單、容易掌握等優(yōu)點。（

13、3） 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。（4） 體積小、質量輕、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(jīng)湊、功耗低。3.3 可編程控制器的主要性能指標 可編程控制器的性能指標有很多，主要有以下幾項指標。（1）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

14、少個負載。（2）存儲容量 存儲容量是指可編程控制器內(nèi)部用于存放用戶程序的存儲容量。（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。（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。如A/D模塊、D/A模塊、位置控制模塊等。（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。3.4 可編程控制器的分類通常PLC產(chǎn)品可按結構形式、控制規(guī)模等進行分類。（1）按結構形式分類 按結構形式不同，可分為整體式和模塊式兩類。整體式的PLC

15、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(nèi)，從而具有結構經(jīng)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。（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。 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(nèi)，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。 2）中型PLC。 中型PLC的開關量I/O點數(shù)通常在2562048點之間，用戶程序存儲器的容

16、量為28KB，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、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。 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。3.5 PLC系統(tǒng)的組成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

17、，也是有硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。3.5.1 PLC的硬件結構一套PLC系統(tǒng)在硬件上由以下幾部分組成：（1） 中央處理器(CPU) 與計算機一樣，是PLC的核心部件。（2） 存儲器 PLC配有兩種存儲器：系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。（3） 輸入/輸出（I/O）接口電路。（4） 電源。（5） 擴展單元。（6） 外部設備。3.5.2 PLC的軟件 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。（1） 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。（2） 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

18、序。3.6 可編程控制器的工作方式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。第(N-1)個掃描周期輸出刷新第(N+1)個掃描周期輸入采樣第N個掃描周期輸入采樣輸出刷新用戶程序執(zhí)行可編程控制器工作的掃描過程包括五個階段：內(nèi)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。3.7 PLC的編程語言PLC的編程語言有梯形圖語言、助記符語

19、言、順序功能圖語言等。其中前兩種語言用的較多，流程圖語言也在許多場合被采用。1. 梯形圖語言（1） 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。（2） 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。（3） 梯形圖中的觸點有兩種，即動合觸點和動斷觸點。（4） 梯形圖的最右端必須連接輸出元素。（5） 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)。2. 助記符語言助記符語言是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

20、，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。3. 順序功能圖語言順序功能圖SFC是一種描述順序控制系統(tǒng)功能的圖解表示法，主要由“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。3.8 FX2N系列PLC3.8.1 FX2N系列PLC的內(nèi)部資源各種不同型號和檔次的PLC具有不同數(shù)量和功能的內(nèi)部資源，但構成PLC基本特征的內(nèi)部軟

21、元件是類似。下例為FX2N系列小型PLC的內(nèi)部資源。（1） 輸入觸點 X（2） 輸出繼電器 Y（3） 內(nèi)部繼電器 M（4） 定時器 T（5） 計算器 C（6） 數(shù)據(jù)寄存器 D、V、Z（7） 常數(shù)指針3.8.2 FX2N系列PLC的基本順控指令1. FX2N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：39 PLC的應用領域目前， PLC在國內(nèi)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。 1、開關量的邏輯控制 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

22、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(chǎn)線、電鍍流水線等。 2、模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，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(chǎn)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。 3、運動控制 PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。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

23、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(chǎn)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。 4、過程控制 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。 5、數(shù)據(jù)處理 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

24、、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)。 6、通信及聯(lián)網(wǎng) 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(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。4 PLC對機械手的控制4.1 PLC的選型4.4.1 I/O總點數(shù)的確

25、定由I/O分配表知，輸入共18個點,輸出共6個點,I/O實際需24點。為留有今后工藝改進與功能擴充余地，在實際統(tǒng)計I/O點數(shù)基礎上，一般加10-20余量，再考慮PLC產(chǎn)品本身規(guī)格，可取PLC的I/O總點數(shù)為48點。4.4.2 I/O點信號性質分析從機械手控制信號分析可知,機械手輸入是位置開關信號,上/下限位開關、左/右限位開關等它們都是開關量,而輸出主要是5個電磁閥線圈,以控制機械手的左移、右移、上移、下移、夾緊、放松的氣路的通斷。4.4.3 用戶存儲器容量的估算(1) I/O口總點數(shù)為48點且均為開關量，以每個I/O點需1O個字節(jié)估算則所需存儲器字節(jié)數(shù)為：48*10=480B(2) 定時器有

26、兩個:一個夾緊延時、一個放松延時，以每個定時器需2個字節(jié)估算則所需存儲器字節(jié)數(shù)為：定時器/計數(shù)器數(shù)量*2=2*2=4B共需存儲器字節(jié)數(shù)為：480+4=484B經(jīng)技術與經(jīng)濟成本方面因素綜合考慮，本設計選取日本三菱公司FX2N-48MR型PLC產(chǎn)品。FX2N-48MR型產(chǎn)品主要技術指標如下：表4.4 FX2N-48MR型產(chǎn)品主要技術指標表最大I/O 48點定時/計數(shù)器 256個基本功能指令22條, 步進指令2條繼電器輸出最大負載 80VA/24V執(zhí)行速度（us/步） 0.8us輸入輸出響應時間 10ms程序容量（步） 2KB輸入光電隔離數(shù)據(jù)寄存器 通用： 200點 鎖存用： 7800點 輸出繼電器

27、接點隔離由上表可見，F(xiàn)X2N-48MR型PLC產(chǎn)品能滿足設計要求。4.2 PLC的梯形圖4.2.1程序的總體結構設計本機械手系統(tǒng)的程序是采用基本指令、初始狀態(tài)指令和步進指令相配合的方法進行編寫的。程序可分四大塊，分別是初始化程序、手動程序、回原位程序和自動程序。4.2.2 初始化程序如圖4.8.2所示，為初始化程序。他保證了機械手必須在原位才能進入自動工作方式。圖4.2.2 初始化程序4.2.3 手動程序手動程序如圖4.8.3所示。X10X15對應機械手的上下左右移動和夾緊的的按鈕。按下不同的按鈕，機械手執(zhí)行相應的動作。在左、右移動的程序中串聯(lián)上限位置開關的動合觸點是為了避免機械手在較低位置移

28、動時碰撞到其他工件。為保證系統(tǒng)安全運行，程序之間還進行了必要的連鎖。圖4.2.3 手動程序4.2.4 回原位程序如圖4.8.4所示為回原位程序，在系統(tǒng)處于回原位工作狀態(tài)時，只需按下回原位按鈕機械手即可自動回到原位。圖中除初始狀態(tài)繼電器外，其他狀態(tài)繼電器應使用回零狀態(tài)繼電器S10S19 。圖4.2.4 回原位程序4.2.5 自動程序自動程序如圖4.8.5所示，其中M8041和M8044都是在初始化程序中設定的，在程序運行中不再更改。4.3 指令程序0 LD X2127 AND X1753 STL S1283 LD X181 ANI X1728 ANI X2154 SET M804384 SET

29、S242 ANI Y429 ANI Y256 RST S1286 STL S243 OUT M804430 OUT Y358 STL S287 OUT Y05 LD M800031 LD X1259 LD M804188 LD X216 FNC 6032 AND X1760 AND M804489 SET S25 X033 ANI X2061 SET S2091 STL S25 S2034 ANI Y363 STL S2092 RST Y4 S2735 OUT Y264 OUT Y093 OUT T113 STL S036 STL S165 LD X16 K1714 LD X1537 LD X

30、566 SET S2196 LD T115 RST Y438 SET S1068 STL S2197 SET S2616 LD X1440 STL S1069 SET Y499 STL S2617 SET Y441 RST Y470 OUT T0100 OUT Y118 LD X1142 RST Y0 K17101 LD X1719 ANI X1743 OUT Y173 LD T0102 SET S2720 ANI Y044 LD X1774 SET S22104 STL S2721 OUT Y145 SET S1176 STL S22105 OUT Y322 LD X1047 STL S11

31、77 OUT Y1106 LD X2123 ANI X1648 RST Y178 LD X1107 OUT S224 ANI Y149 OUT Y379 SET S23109 RET25 OUT Y050 LD X2181 STL S23110 END26 LD X1351 SET S1282 OUT Y24.4 I/O接線圖機械手控制系統(tǒng)采用的PLC型號或規(guī)格是FX2N-48MR，表4-4是輸入點及輸出點的分配表。表4-5 PLC輸入點及輸出點的分配表輸 入 信 號名 稱代 號輸入點編號手動擋SAX0回原位檔SAX1單步檔SAX2單周期檔SAX3連續(xù)檔SAX4回原位按鈕SB9X5啟動按鈕SB

32、1X6停止按鈕SB2X7下降按鈕SB3X10上升按鈕SB4X11右行按鈕SB5X12左行按鈕SB6X13夾緊按鈕SB7X14松開按鈕SB8X15下限位開關SQ1X16上限位開關SQ2X17右限位開關SQ3X20左限位開關SQ4X21輸 出 信 號名 稱代 號輸入點編號下降電磁閥線圈YV1Y0上升電磁閥線圈YV2Y1右行電磁閥線圈YV3Y2左行電磁閥線圈YV4Y3松緊電磁閥線圈YV5Y4圖4.4 機械手控制系統(tǒng)PLC的I/O接線圖4.5相關電氣設備選擇和校驗4.5.1 系統(tǒng)調試系統(tǒng)調試分模擬調試和聯(lián)機調試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。軟件部分的模擬調試

33、可借助于模擬開關和PLC輸出端的指示燈進行。需要模擬量信號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(chǎn)品都可在PC上編程，并可在PC上進行模擬調試。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。4.5.2 程序的運行與調試a將

34、梯形圖程序輸入計算機。b對程序進行試運行。（1）將轉換開關SA旋至“手動”檔，按相應的動作按鈕，觀察機械手動作情況。（2）將轉換開關SA旋至“回原位”檔，按回原位按鈕，觀察機械手是否回原位。（3）將轉換開關SA旋至“單步”檔，每按一次啟動按鈕，觀察機械手是否向前執(zhí)行下一個動作。（4）將轉換開關SA旋至“單周期”檔，每按一次啟動按鈕，觀察機械手是否運行一個周期就停下來。（5）將轉換開關SA旋至“連續(xù)”檔，按下啟動按鈕，觀察機械手是否連續(xù)運行。C記錄調試程序結果并對不足之處進行修改。d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。4.6 材料清單表4.7 系統(tǒng)所需

35、設備、工具、材料明細表名 稱型 號 或 規(guī) 格數(shù) 量可編程控制器FX2N-48MR1臺雙線圈電磁閥VF32302只單線圈電磁閥VF31301只按鈕LA10H-1H9個限位開關LX19-1114個轉換開關LW6-51個熔斷器RC1A-30/151只連接導線若干4.7 不足和改進本次畢業(yè)設計雖然參考了大量的書籍，也經(jīng)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，用來檢測工件是否已脫離機械手。雖然夾鉗它是通過延時1.7s來表示夾緊

36、、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。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。5 畢業(yè)設計總結經(jīng)過兩個多月的設計，機械手PLC控制系統(tǒng)的程序，已成功地通過了模擬手動、單步、單周期、連續(xù)等運行的調試，證明本設計的硬件、軟件部分基本都能達到預期要求，能可靠地控制機械手動作，達到機械手所要求的技術性能。系統(tǒng)的分析與設計過程也是對學習的總結過程，更是進一步學習和探索的過程。在這過

37、程中，我對利用可編程控制器進行控制系統(tǒng)的設計與開發(fā)有了深刻的的認識，對機械手的工作原理有了進一步的掌握，對控制系統(tǒng)的分析與設計有了切身的認識和體會，并在學習和實踐過程中增長了知識，豐富了經(jīng)驗?？刂葡到y(tǒng)的開發(fā)設計是一項復雜的系統(tǒng)工程，必須嚴格按照系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設計、系統(tǒng)實施、系統(tǒng)運行與調試的過程來進行。系統(tǒng)的分析與設計是一項很辛苦的工作，同時也是一個充滿樂趣的過程。在設計過程中，要邊學習，邊實踐，遇到新的問題就不斷探索和努力，即可使問題得到解決。同時，在本次設計中，也深刻體會到理論和實踐相集合的重要性。雖然之前收集了大量的資料但在實際應用中卻有很大差異，出現(xiàn)了許多意想不到的問題。但經(jīng)過長時間的摸

38、索最終還是設計出達到要求的系統(tǒng)。由于時間緊迫，有些設計工作還有待完善，在以后的工作中我會繼續(xù)努力,不斷提高自己的技術水平，以適應未來的激烈競爭形勢。6 致謝畢業(yè)，意味著一個人一個階段學習生涯的結束。在大學里，畢業(yè)論文是宣告這一事實的標準。從大一到現(xiàn)在三年的學習三年的磨練，在此刻沉淀成一篇畢業(yè)論文。 通過這次畢業(yè)設計，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題的全面系統(tǒng)的鍛煉。我學到了很多書本上學不到的實踐知識，尤其對電子硬件、電路設計有了更深刻的理解，了解了設計一個產(chǎn)品從方案的選擇到最終產(chǎn)品的一系列的設計階段，了解了產(chǎn)品的調試技術。使我真正體會到理論和實踐相結合的重要性。在此有無數(shù)感謝。

39、首先，感謝我的父母。是他們教會我做人做事的道理，他們的諄諄教導是.我前進的強大動力和堅實后盾。感謝大學三年里教育過我的老師， 那些曾經(jīng)的歲月，曾經(jīng)的年華，我們一起走過的路。感謝我的同學。無論是教室里的如切如磋，餐桌旁的高談闊論。還是寢室里的歡聲笑語，都留下了我們最美好的回憶。這是我最寶貴的財富之一。當然，這里更要感謝的是老師，他是我這次畢業(yè)設計的指導老師。衷心的感謝他在這段時間對我的幫助和對我的教導。老師的言傳身教我將謹記遵循，他淵博的學識和嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度將是我收益終生。最后感謝各位評委和答辯老師在百忙之中抽出時間來親自檢閱我的畢業(yè)設計參考文獻1 廖常初.PLC基礎及應用. 北京：機械工業(yè)出版社，2003。2王永華等.現(xiàn)代電氣控制及PLC應用技術.北