PLC編程控制機(jī)械手畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 plc編程控制機(jī)械手 學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化年 級(jí) 姓 名 指導(dǎo)教師 （ 20 年 月）廣東工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院制plc編程控制機(jī)械手 摘要近幾十年來(lái)，自動(dòng)控制技術(shù)已獲得迅猛發(fā)展，并廣泛應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國(guó)防建設(shè)和航空、航天事業(yè)等領(lǐng)域中。隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)已滲透到個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，成為促進(jìn)當(dāng)代生產(chǎn)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的重要因素。在校三年時(shí)間，所學(xué)自動(dòng)化課程以及應(yīng)用之多，現(xiàn)在是時(shí)候?qū)ψ约核鶎W(xué)知識(shí)做一個(gè)系統(tǒng)的總結(jié)和應(yīng)用。因此，在檢驗(yàn)自己所學(xué)知識(shí)的前提下，應(yīng)用自己所學(xué)的知識(shí)去實(shí)現(xiàn)高效精確地自動(dòng)化流程。我們通過(guò)對(duì)emco機(jī)床

2、的改裝，將機(jī)器人投入其中以實(shí)現(xiàn)零件的自動(dòng)化掉頭加工，主要包括：卡盤(pán)卡爪設(shè)計(jì)、機(jī)械手爪設(shè)計(jì)、自動(dòng)門(mén)和尾座的設(shè)計(jì)及plc編程。本文針對(duì)機(jī)器人工作時(shí)夾取零件所需的機(jī)械手爪進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，闡述了加工手電筒零部件所使用機(jī)械手爪的設(shè)計(jì)方案和加工過(guò)程。通過(guò)這次畢業(yè)課題的設(shè)計(jì)實(shí)施，讓學(xué)生系統(tǒng)掌握零件設(shè)計(jì)的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)計(jì)算、工程繪圖、文字表達(dá)、文獻(xiàn)查閱工具書(shū)使用等基本實(shí)踐能力，使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的基本方法。關(guān)鍵詞：機(jī)器人、機(jī)械手爪、掉頭加工、自動(dòng)控制。plc programming control of manipul

3、atortutor:author: abstractin recent decades, the automatic control technology has been rapid development, and widely used in industrial and agricultural production, transportation, national defense and aviation, aerospace and other fields. with the development of science and technology, automatic co

4、ntrol technology has infiltrated into subject areas, become promote the progress of science and technology development and the important factors. in three years time, the automation course as well as the application of many, now is the time for their knowledge to do a systematic summary and applicat

5、ion.therefore, to test their knowledge of the condition, the application of their knowledge to accurately process automation. we adopted the emco equipment of the machine tool, robot into them in order to achieve automation turn parts processing, mainly including: chuck claw design, mechanical gripp

6、er design, automatic doors and a tailstock design and plc programming. the robot work clamping parts required mechanical gripper was analyzed and designed, elaborated the flashlight parts processing by using mechanical gripper design and machining process.through this graduation project design imple

7、mentation, to let the student know parts design process, training of students integrated use of the basic theory, basic skills and professional knowledge and ability to solve practical problems. the cultivation of students design, engineering drawing, writing, literature search tool using the basic

8、ability of practice, so that students master the basic scientific research methods.key words: robot, manipulator, turning processing, automatic control.目錄摘要1abstract2目錄31.緒論11.1選題背景11.2設(shè)計(jì)目的11.3機(jī)械手的概況11.3.1機(jī)械手的應(yīng)用意義21.3.2機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)21.4本課題各組人員的工作內(nèi)容31.4.1第一組別的工作內(nèi)容31.4.2第二組別的工作內(nèi)容41.4.3第三組別的工作內(nèi)容41.4.4第四組別的工

9、作內(nèi)容52 正文62.1機(jī)器人的操作與機(jī)床信號(hào)查詢(xún)62.1.1機(jī)器人的操作62.1.2機(jī)床信號(hào)的查詢(xún)82.2 輔助元器件的使用與選型82.2.1檢測(cè)元器件的使用82.2.2檢測(cè)元器件的選型92.2.3繼電器的使用與選型122.3 plc的選型與編程122.3.1 plc的概述122.3.2 plc的選型172.3.3 plc的編程183總結(jié)19致謝20參考文獻(xiàn)21附錄a22附錄b233 1.緒論1.1選題背景 由于工業(yè)自動(dòng)化的全面發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷提高，對(duì)工作效率的提高迫在眉睫。單純的手工勞作以滿(mǎn)足不了工業(yè)自動(dòng)化的要求，因此，必須利用先進(jìn)設(shè)備生產(chǎn)自動(dòng)化機(jī)械以取代人的勞動(dòng)，滿(mǎn)足工業(yè)自動(dòng)化的需求

10、。其中機(jī)械手是其發(fā)展過(guò)程中的重要產(chǎn)物之一，它不僅提高了勞動(dòng)生產(chǎn)的效率，還能代替人類(lèi)完成高強(qiáng)度、危險(xiǎn)、重復(fù)枯燥的工作，減輕人類(lèi)勞動(dòng)強(qiáng)度，可以說(shuō)是一舉兩得。在機(jī)械行業(yè)中，機(jī)械手越來(lái)越廣泛的得到應(yīng)用，它可用于零部件的組裝，加工工件的搬運(yùn)、裝卸，特別是在自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床上使用更為普遍。目前，機(jī)械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)fms和柔性制造單元fmc中一個(gè)重要組成部分。把機(jī)床設(shè)備和機(jī)械手共同構(gòu)成一個(gè)柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元，可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，而且適應(yīng)性很強(qiáng)。但目前我國(guó)的工業(yè)機(jī)械手技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，機(jī)械手的研究和開(kāi)發(fā)直接影響到我

11、國(guó)機(jī)械行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。因此，進(jìn)行機(jī)械手的研究設(shè)計(jì)具有重要意義。1.2設(shè)計(jì)目的 目前，我國(guó)大多數(shù)工廠(chǎng)的生產(chǎn)線(xiàn)上數(shù)控機(jī)床裝卸工件仍由人工完成，其勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低，而且具有一定的危險(xiǎn)性，已經(jīng)滿(mǎn)足不了生產(chǎn)自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)。為了提高工作效率,降低成本,并使生產(chǎn)線(xiàn)發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng),適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的要求,針對(duì)具體生產(chǎn)工藝,結(jié)合機(jī)床的實(shí)際結(jié)構(gòu)，利用機(jī)械手技術(shù)，設(shè)計(jì)用一臺(tái)上下料機(jī)械手代替人工工作，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。本機(jī)械手主要與數(shù)控機(jī)床組合最終形成生產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的自動(dòng)化和無(wú)人化。1.3機(jī)械手的概況在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化已成

12、為突出的主題。在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。專(zhuān)用機(jī)床是大批量生產(chǎn)自動(dòng)化的有效辦法，程控機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等自動(dòng)化機(jī)械是有效解決多種小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的重要辦法。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，有待進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。工業(yè)機(jī)械手就是為了實(shí)現(xiàn)這些工序的自動(dòng)化而產(chǎn)生的。機(jī)械手可在空間抓放物體，動(dòng)作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動(dòng)化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性自動(dòng)線(xiàn)。1.3.1機(jī)械手的應(yīng)用意義在機(jī)械工業(yè)中，機(jī)械手的應(yīng)用意義可以概括如下：1. 可以提高生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度 應(yīng)用機(jī)械手，有利于提高材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等自動(dòng)化程度，從而可

13、以提高勞動(dòng)生存率，降低生產(chǎn)成本，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。2. 可以改善勞動(dòng)條件 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪音、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場(chǎng)合中，用人手直接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的。而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全地完成作業(yè)，大大地改善了工人的勞動(dòng)條件。3. 可以減少人力，便于有節(jié)奏地生產(chǎn)應(yīng)用機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個(gè)側(cè)面，同時(shí)由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)地工作，這是減少人力的另一個(gè)側(cè)面。因此，在自動(dòng)化機(jī)床和綜合加工自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上，目前幾乎都設(shè)有機(jī)械手，以減少人力和更準(zhǔn)確地控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏地進(jìn)行生產(chǎn)。1.3.2機(jī)械手的發(fā)

14、展趨勢(shì) 目前國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)械手主要用于機(jī)床加工、鑄鍛、熱處理等方面，數(shù)量、品種、性能方面都不能滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。因此，國(guó)內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大機(jī)械手應(yīng)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄鍛、熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)條件。在應(yīng)用專(zhuān)業(yè)機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)地發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合式機(jī)械手等。 在國(guó)外機(jī)械制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快。目前主要用于機(jī)床、模鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)中，它可按照事先制定的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，但是還不具備任何傳感反饋能力，不能應(yīng)付外界的變化。如發(fā)生某些偏離時(shí)，就將引起零部件甚至機(jī)械手本身的損壞。為此，國(guó)外機(jī)械

15、手的發(fā)展趨勢(shì)是大力研制具有某些智能的機(jī)械手，使其擁有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，做出相應(yīng)的變更?？傊?，隨著傳感技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手的裝配作業(yè)的能力將進(jìn)一步提高?，F(xiàn)今機(jī)械手的發(fā)展更主要的是將機(jī)械手和柔性制造系統(tǒng)以及柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。1.4本課題各組人員的工作內(nèi)容在本次設(shè)計(jì)中，主要是通過(guò)應(yīng)用所學(xué)到的知識(shí)，將現(xiàn)有的機(jī)械手應(yīng)用到emco機(jī)床的自動(dòng)掉頭加工生產(chǎn)中。各個(gè)組別分別負(fù)責(zé)該過(guò)程中的一部分內(nèi)容，并對(duì)該部分的機(jī)械手運(yùn)動(dòng)或加工內(nèi)容所需要的元器件進(jìn)行選購(gòu)，部分零件自己設(shè)計(jì)加工。1.4.1第一組別的工作內(nèi)容整個(gè)工作流程分為四組負(fù)責(zé)。第一組是負(fù)責(zé)對(duì)加工零

16、件的毛坯選取及處理，選取過(guò)程中，負(fù)責(zé)人員應(yīng)充分考慮到機(jī)械手裝夾的位置預(yù)留，以及工件加工掉頭裝夾位置的大小，所以長(zhǎng)度的尺寸要跟機(jī)械手輔助手爪設(shè)計(jì)相協(xié)調(diào)。充分考慮到圖1-1 加工的工件圖紙實(shí)際的加工時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)的情況，因此還要對(duì)裝夾毛坯工件的三爪液壓卡盤(pán)的卡爪進(jìn)行再處理調(diào)整，以達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的裝夾便捷。因?yàn)楣ぜ牟牧鲜卿X材，所以還要考慮到卡爪的夾緊力，避免在裝夾過(guò)程中夾傷或夾壞工件。1.4.2第二組別的工作內(nèi)容由于在加工的過(guò)程中，為避免工件殘料飛出機(jī)床外，傷及工作人員。故在加工過(guò)程中，設(shè)計(jì)機(jī)床的保護(hù)門(mén)，實(shí)現(xiàn)在未加工時(shí)間段時(shí)，自動(dòng)處于開(kāi)啟狀態(tài)，讓機(jī)械手進(jìn)入作業(yè)；在加工開(kāi)始前，自動(dòng)處于關(guān)閉狀態(tài)，使

17、機(jī)床處于完全封閉狀態(tài)，以保護(hù)旁邊加工人員。這就是第二組的人員所要做的任務(wù)，找到機(jī)床輸出的空閑信號(hào)，譬如像冷卻液自動(dòng)供給跟停止一樣的m指令，然后配合編程，實(shí)現(xiàn)在這個(gè)過(guò)程中的適當(dāng)時(shí)間段自動(dòng)開(kāi)門(mén)或關(guān)門(mén)。其次，由于機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)范圍限制，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)機(jī)械手夾取工件然后直接裝夾到機(jī)床上，這樣子定位難以控制工件的裝夾到位。所以，在這個(gè)過(guò)程中，充分利用到機(jī)床的尾座。在機(jī)械手裝夾工件到位后，讓機(jī)床的尾座自動(dòng)伸出，頂住工件，然后再讓液壓卡盤(pán)夾緊。這樣，可以方便機(jī)械手在裝夾工件到位后的退出，而不影響到工件的夾緊與定位。因此，第二組的人員還需再找一組機(jī)床空閑的m指令，如上所訴，配合編程。而且，考慮到加工的工件是鋁材，

18、要控制尾座的頂緊力，防止將工件頂變形。這就需要工作人員去對(duì)鋁材受力進(jìn)行分析，然后經(jīng)過(guò)計(jì)算得到最后尾座的頂緊力。1.4.3第三組別的工作內(nèi)容現(xiàn)有的機(jī)械手，僅僅只是可實(shí)現(xiàn)幾個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，不能直接投入到實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用中去。所以需要對(duì)機(jī)械手的各個(gè)情況進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)一部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)，配合到機(jī)械手上，從而達(dá)到一定的實(shí)際應(yīng)用功能。因此，第三組是在考慮工件的總加工長(zhǎng)度以及現(xiàn)有機(jī)械手的條件基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)配合現(xiàn)有機(jī)械手裝夾用的手爪，以及選購(gòu)驅(qū)動(dòng)手爪運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元器件。其中，手爪的設(shè)計(jì)，要考慮到工件的總長(zhǎng)度的基礎(chǔ)上，可以裝夾的位置長(zhǎng)度，以及進(jìn)行掉頭加工時(shí)，反向工件的裝夾位置長(zhǎng)度的預(yù)留。同時(shí)，因?yàn)楣ぜ牟牧鲜卿X材，所以在

19、設(shè)計(jì)手爪過(guò)程中，還應(yīng)考慮到工件的各個(gè)受力分析，達(dá)到既能夾緊工件，又不會(huì)因?yàn)閵A緊力的過(guò)大，夾傷或夾壞工件。所以在驅(qū)動(dòng)元器件的選擇時(shí)，要充分考慮到這個(gè)夾緊力。由于現(xiàn)有機(jī)械手的末端連接處是個(gè)圓形的凸臺(tái)，所以在設(shè)計(jì)機(jī)械手與手爪的連接件時(shí)，要考慮到連接的可靠性與穩(wěn)定性，以及安裝定位的方便。1.4.4第四組別的工作內(nèi)容第四組是在前三組的基礎(chǔ)上，了解整個(gè)自動(dòng)加工的流程，運(yùn)用plc進(jìn)行編程，協(xié)調(diào)機(jī)床跟機(jī)械手之間的作業(yè)。以及，對(duì)現(xiàn)有的機(jī)械手進(jìn)行示教演示，將整個(gè)運(yùn)用到機(jī)械手的工作動(dòng)作進(jìn)行協(xié)調(diào)與記錄保存，供plc調(diào)用到生產(chǎn)中。該過(guò)程中，負(fù)責(zé)人員還應(yīng)考慮到機(jī)床運(yùn)動(dòng)跟機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的時(shí)間上的差異，以及各個(gè)運(yùn)動(dòng)之間的順序，避

20、免動(dòng)作的順序不正確，致使生產(chǎn)事故的發(fā)生。自動(dòng)加工的流程圖：機(jī)器人把工件送至卡盤(pán)處 尾座頂緊工件 卡盤(pán)收緊 機(jī)器人退出 尾座縮回（必要時(shí)可頂緊加工） 自動(dòng)關(guān)門(mén) 加工 自動(dòng)開(kāi)門(mén) 機(jī)器人將工件夾緊 卡盤(pán)松開(kāi) 將機(jī)器人將工件移開(kāi)掉頭 重復(fù)以上步驟 加工完成機(jī)器人將工件移走在這整個(gè)的應(yīng)用現(xiàn)有機(jī)械手投入到自動(dòng)化生產(chǎn)的設(shè)計(jì)中，我們組是第四組，主要負(fù)責(zé)調(diào)試現(xiàn)有機(jī)械手完成要求動(dòng)作，并匯編程序使用plc協(xié)調(diào)整個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)的各個(gè)動(dòng)作。我組的整個(gè)設(shè)計(jì)方案及實(shí)際加工與分析情況如下文所述。2 正文整個(gè)自動(dòng)化加工的流程如下圖所示。第一步驅(qū)動(dòng)機(jī)器人把加工的毛坯件夾緊送至卡盤(pán)處、第四步機(jī)器人退出機(jī)床加工區(qū)域、第九步機(jī)器人夾緊機(jī)

21、床上的半成品工件、第十一步機(jī)器人將工件掉頭再送回卡盤(pán)處和最后一步機(jī)器人將工件取走等這幾個(gè)步驟，應(yīng)用到的是現(xiàn)有機(jī)器人。所以我們首先要先了解現(xiàn)有機(jī)器人的操作以及控制機(jī)器人完成所需動(dòng)作。機(jī)器人把工件送至卡盤(pán)處 尾座頂緊工件 卡盤(pán)收緊 機(jī)器人退出 尾座縮回（必要時(shí)可頂緊加工） 自動(dòng)關(guān)門(mén) 加工 自動(dòng)開(kāi)門(mén) 機(jī)器人將工件夾緊 卡盤(pán)松開(kāi) 機(jī)器人將工件移開(kāi)掉頭 重復(fù)以上步驟 完成加工機(jī)器人將工件移走圖2-1 自動(dòng)加工的流程圖2.1機(jī)器人的操作與機(jī)床信號(hào)查詢(xún)2.1.1機(jī)器人的操作通過(guò)按動(dòng)示教編程器上的每個(gè)軸操作鍵，使機(jī)器人的每個(gè)軸產(chǎn)生所需的作。下圖表明了每個(gè)軸在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系下的示意動(dòng)作。 圖2-2 軸的示意動(dòng)作1、

22、動(dòng)作模式nx100控制柜有示教模式、再現(xiàn)模式、遠(yuǎn)程模式三種動(dòng)作模式。a 示教模式從事程序編輯或者對(duì)已登錄的程序進(jìn)行修改時(shí)，要在示教模式下進(jìn)行。另外，進(jìn)行各種特性文件和各種參數(shù)的設(shè)定也要在該模式下進(jìn)行。b 再現(xiàn)模式再現(xiàn)示教程序時(shí)使用的模式。c 遠(yuǎn)程模式伺服電源投入、開(kāi)始、調(diào)用程序、啟動(dòng)循環(huán)等相關(guān)操作需要通過(guò)外部輸入信號(hào)的指定、在遠(yuǎn)程模式下進(jìn)行。遠(yuǎn)程模式時(shí)，通過(guò)外部輸入信號(hào)的操作有效。此時(shí)，示教編程器上的 開(kāi)始按鈕無(wú)效。數(shù)據(jù)傳輸功能 （選項(xiàng)）在遠(yuǎn)程摸式下有效。表2-1 機(jī)器人動(dòng)作模式模式操作示教模式再現(xiàn)模式遠(yuǎn)程模式伺服準(zhǔn)備示教編程器示教編程器外部輸入信號(hào)啟動(dòng)無(wú)效示教編程器外部輸入信號(hào)循環(huán)變更示教編

23、程器示教編程器外部輸入信號(hào)調(diào)用主程序示教編程器示教編程器外部輸入信號(hào)在安川機(jī)器人的實(shí)際操作后，我們主要利用的是機(jī)器人的示教模式，通過(guò)我們?nèi)斯さ乜刂茩C(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，然后讓電腦自動(dòng)記錄各個(gè)關(guān)節(jié)實(shí)際運(yùn)動(dòng)到位的各軸位置參數(shù)，并以此存檔，供以后我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用的時(shí)候調(diào)用。在實(shí)際加工過(guò)程中，我們根據(jù)圖2-1加工流程圖可以知道，機(jī)器人在加工過(guò)程中所要執(zhí)行的動(dòng)作有：1、加工開(kāi)始的時(shí)候，機(jī)器人將毛坯夾緊并送到機(jī)床卡爪位置；2、待機(jī)床卡爪夾緊工件的時(shí)候，機(jī)器人離開(kāi)機(jī)床加工的危險(xiǎn)范圍；3、在機(jī)床對(duì)毛坯的一端加工完畢后，機(jī)器人移動(dòng)到機(jī)床卡爪下將工件夾緊；4、待機(jī)床卡爪松開(kāi)工件時(shí)候，機(jī)器人將工件夾到安全位置進(jìn)行掉頭

24、，然后再移動(dòng)到卡爪處；5、待機(jī)床卡爪將工件夾緊后，機(jī)器人離開(kāi)機(jī)床的工作區(qū)域；6、機(jī)床對(duì)工件全部加工完畢后，機(jī)器人移動(dòng)到機(jī)床卡爪處將工件夾緊；7、待機(jī)床卡爪將工件松開(kāi)后，機(jī)器人將工件夾到指定地點(diǎn)放置；8、機(jī)器人回到指定位置等待下一次加工開(kāi)始。2.1.2機(jī)床信號(hào)的查詢(xún)?cè)诹私馔隀C(jī)器人的操作，控制機(jī)器人完成所需的動(dòng)作后，接下來(lái)要了解的數(shù)控機(jī)床的控制信號(hào)。其中，要尋找機(jī)床控制尾座伸縮和控制液壓卡盤(pán)緊松的信號(hào)端子，同時(shí)，尋找機(jī)床空余的外輸出控制信號(hào)來(lái)控制機(jī)床安全門(mén)的自動(dòng)開(kāi)閉。（查閱機(jī)床的維修說(shuō)明與使用說(shuō)明可以找到相應(yīng)的控制信號(hào)）2.2 輔助元器件的使用與選型2.2.1檢測(cè)元器件的使用在整個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中

25、，需要使用到許許多多的檢測(cè)元器件來(lái)檢測(cè)機(jī)械動(dòng)作的位置情況，然后再利用這些位置到位檢測(cè)來(lái)驅(qū)動(dòng)下一個(gè)動(dòng)作的開(kāi)始，達(dá)到有序進(jìn)行的自動(dòng)過(guò)程。在本次自動(dòng)化設(shè)計(jì)的生產(chǎn)過(guò)程中，需要使用到檢測(cè)元器件的情況如下：（1）在毛坯準(zhǔn)備區(qū)域需放置檢測(cè)元器件，從而確定是否存在待加工毛坯，進(jìn)而才能開(kāi)始下一步機(jī)械手動(dòng)作。這時(shí)，需要安裝一個(gè)位置檢測(cè)傳感器。（2）在自動(dòng)門(mén)的打開(kāi)狀態(tài)與閉合狀態(tài)需安裝兩個(gè)極限位檢測(cè)開(kāi)關(guān)，確保每一步生產(chǎn)都能在門(mén)完全打開(kāi)或完全關(guān)閉的情況下作業(yè)，避免與安全門(mén)發(fā)生碰撞，引起生產(chǎn)事故。這時(shí)，需要安裝兩個(gè)位置檢測(cè)傳感器，分別為門(mén)完全打開(kāi)時(shí)檢測(cè)到位和門(mén)完全關(guān)緊時(shí)檢測(cè)到位。2.2.2檢測(cè)元器件的選型 接近開(kāi)關(guān)又稱(chēng)無(wú)

26、觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)，它除可以完成行程控制和限位保護(hù)外，還是一種非接觸型的檢測(cè)裝置，用作檢測(cè)零件尺寸和測(cè)速等，也可用于變頻計(jì)數(shù)器、變頻脈沖發(fā)生器、液面控制和加工程序的自動(dòng)銜接等。特點(diǎn)有工作可靠、壽命長(zhǎng)、功耗低、復(fù)定位精度高、操作頻率高以及適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境等。 圖2-3 接近開(kāi)關(guān)原理圖1、性能特點(diǎn) 在各類(lèi)開(kāi)關(guān)中，有一種對(duì)接近它物件有“感知”能力的元件位移傳感器。利用位移傳感器對(duì)接近物體的敏感特性達(dá)到控制開(kāi)關(guān)通或斷的目的，這就是接近開(kāi)關(guān)。 當(dāng)有物體移向接近開(kāi)關(guān)，并接近到一定距離時(shí)，位移傳感器才有“感知”，開(kāi)關(guān)才會(huì)動(dòng)作。通常把這個(gè)距離叫“檢出距離”。不同的接近開(kāi)關(guān)檢出距離也不同。 有時(shí)被檢測(cè)驗(yàn)物體是按一定

27、的時(shí)間間隔，一個(gè)接一個(gè)地移向接近開(kāi)關(guān)，又一個(gè)一個(gè)地離開(kāi)，這樣不斷地重復(fù)。不同的接近開(kāi)關(guān)，對(duì)檢測(cè)對(duì)象的響應(yīng)能力是不同的。這種響應(yīng)特性被稱(chēng)為“響應(yīng)頻率”。2、種類(lèi) 因?yàn)槲灰苽鞲衅骺梢愿鶕?jù)不同的原理和不同的方法做成，而不同的位移傳感器對(duì)物體的“感知”方法也不同，所以常見(jiàn)的接近開(kāi)關(guān)有以下幾種： （1） 無(wú)源接近開(kāi)關(guān)這種開(kāi)關(guān)不需要電源，通過(guò)磁力感應(yīng)控制開(kāi)關(guān)的閉合狀態(tài)。當(dāng)磁或者鐵質(zhì)觸發(fā)器靠近開(kāi)關(guān)磁場(chǎng)時(shí)，和開(kāi)關(guān)內(nèi)部磁力作用控制閉合。特點(diǎn)：不需要電源，非接觸式，免維護(hù)，環(huán)保。 （2） 渦流式接近開(kāi)關(guān)這種開(kāi)關(guān)有時(shí)也叫電感式接近開(kāi)關(guān)。它是利用導(dǎo)電物體在接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場(chǎng)接近開(kāi)關(guān)時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個(gè)渦流反

28、作用到接近開(kāi)關(guān)，使開(kāi)關(guān)內(nèi)部電路參數(shù)發(fā)生變化，由此識(shí)別出有無(wú)導(dǎo)電物體移近，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通或斷。這種接近開(kāi)關(guān)所能檢測(cè)的物體必須是導(dǎo)電體。 （3） 電容式接近開(kāi)關(guān)這種開(kāi)關(guān)的測(cè)量通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是開(kāi)關(guān)的外殼。這個(gè)外殼在測(cè)量過(guò)程中通常是接地或與設(shè)備的機(jī)殼相連接。當(dāng)有物體移向接近開(kāi)關(guān)時(shí)，不論它是否為導(dǎo)體，由于它的接近，總要使電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使電容量發(fā)生變化，使得和測(cè)量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此便可控制開(kāi)關(guān)的接通或斷開(kāi)。這種接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)的對(duì)象，不限于導(dǎo)體，可以絕緣的液體或粉狀物等。 （4） 霍爾接近開(kāi)關(guān)霍爾元件是一種磁敏元件。利用霍爾元件做成的開(kāi)關(guān)，叫做霍爾開(kāi)

29、關(guān)。當(dāng)磁性物件移近霍爾開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)檢測(cè)面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開(kāi)關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識(shí)別附近有磁性物體存在，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通或斷。這種接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)對(duì)象必須是磁性物體。 （5） 光電式接近開(kāi)關(guān)利用光電效應(yīng)做成的開(kāi)關(guān)叫光電開(kāi)關(guān)。將發(fā)光器件與光電器件按一定方向裝在同一個(gè)檢測(cè)頭內(nèi)。當(dāng)有反光面（被檢測(cè)物體）接近時(shí)，光電器件接收到反射光后便在信號(hào)輸出，由此便可“感知”有物體接近。 （6） 熱釋電式接近開(kāi)關(guān)用能感知溫度變化的元件做成的開(kāi)關(guān)叫熱釋電式接近開(kāi)關(guān)。這種開(kāi)關(guān)是將熱釋電器件安裝在開(kāi)關(guān)的檢測(cè)面上，當(dāng)有與環(huán)境溫度不同的物體接近時(shí)，熱釋電器件的輸出便變化，由此便可檢測(cè)出有物體接近。 （7）

30、 其它型式的接近開(kāi)關(guān)當(dāng)觀(guān)察者或系統(tǒng)對(duì)波源的距離發(fā)生改變時(shí)，接近到的波的頻率會(huì)發(fā)生偏移，這種現(xiàn)象稱(chēng)為多普勒效應(yīng)。聲納和雷達(dá)就是利用這個(gè)效應(yīng)的原理制成的。利用多普勒效應(yīng)可制成超聲波接近開(kāi)關(guān)、微波接近開(kāi)關(guān)等。當(dāng)有物體移近時(shí)，接近開(kāi)關(guān)接收到的反射信號(hào)會(huì)產(chǎn)生多普勒頻移，由此可以識(shí)別出有無(wú)物體接近。3、接近開(kāi)關(guān)的選型 對(duì)于不同的材質(zhì)的檢測(cè)體和不同的檢測(cè)距離，應(yīng)選用不同類(lèi)型的接近開(kāi)關(guān)，以使其在系統(tǒng)中具有高的性能價(jià)格比，為此在選型中應(yīng)遵循以下原則： （1） 當(dāng)檢測(cè)體為金屬材料時(shí)，應(yīng)選用高頻振蕩型接近開(kāi)關(guān)，該類(lèi)型接近開(kāi)關(guān)對(duì)鐵鎳、a3鋼類(lèi)檢測(cè)體檢測(cè)最靈敏。對(duì)鋁、黃銅和不銹鋼類(lèi)檢測(cè)體，其檢測(cè)靈敏度就低。 （2） 當(dāng)

31、檢測(cè)體為非金屬材料時(shí)，如;木材、紙張、塑料、玻璃和水等，應(yīng)選用電容型接近開(kāi)關(guān)。 （3） 金屬體和非金屬要進(jìn)行遠(yuǎn)距離檢測(cè)和控制時(shí)，應(yīng)選用光電型接近開(kāi)關(guān)或超聲波型接近開(kāi)關(guān)。表2-2 lj12a3-4-z/bx接近開(kāi)關(guān)參數(shù)規(guī)格型號(hào)lj12a3-4-z/bx外形尺寸1260mm檢出方式電感式檢測(cè)距離4mm檢測(cè)物體金屬（鐵）工作電壓dc6-36v輸出形式npn三線(xiàn)常開(kāi)工作環(huán)境在-20+60溫度范圍內(nèi)外接線(xiàn)圖（4） 對(duì)于檢測(cè)體為金屬時(shí)，若檢測(cè)靈敏度要求不高時(shí)，可選用價(jià)格低廉的磁性接近開(kāi)關(guān)或霍爾式接近開(kāi)關(guān)。 本次設(shè)計(jì)選用滬江lj12a3-4-z/bx接近開(kāi)關(guān)，下表為lj12a3-4-z/bx接近開(kāi)關(guān)參數(shù)：2

32、.2.3繼電器的使用與選型由于plc輸入與輸出是直流24v回路，而機(jī)床與機(jī)器人的信號(hào)傳遞為5v信號(hào)，因此不能直接對(duì)接到plc上進(jìn)行信號(hào)的傳遞，需要接入繼電器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在該自動(dòng)加工的工作中，由于信號(hào)不是高頻信號(hào)，因此可以選擇普通的中間繼電器進(jìn)行信號(hào)間的轉(zhuǎn)換?？蛇x用omkqn牌的hh53p中間繼電器通用dc24v。2.3 plc的選型與編程2.3.1 plc的概述plc（programmable logic controller）,是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)（international electrical committee）頒布的plc標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)plc下

33、定義： “plc是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器,用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或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。plc及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。” 自二十世紀(jì)六十年代美國(guó)推出可編程邏輯控制器（programmable logic controller，plc）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來(lái)，plc得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，plc的功能也不斷完善。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)

34、技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶(hù)需求的不斷提高，plc在開(kāi)關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能。今天的plc不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。 plc是由模仿原繼電器控制原理發(fā)展起來(lái)的，二十世紀(jì)七十年代的 plc只有開(kāi)關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車(chē)制造行業(yè)。它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令；并通過(guò)數(shù)字輸入和輸出操作，來(lái)控制各類(lèi)機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。用戶(hù)編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過(guò)程的工藝要求，并事先存入plc的用戶(hù)程序存儲(chǔ)器中。運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。plc的cpu內(nèi)有指示程序步存儲(chǔ)地址的程序計(jì)數(shù)器，在程

35、序運(yùn)行過(guò)程中，每執(zhí)行一步該計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，程序從起始步（步序號(hào)為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為end指令），然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。plc每完成一次循環(huán)操作所需的時(shí)間稱(chēng)為一個(gè)掃描周期。不同型號(hào)的plc，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。plc用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)，在微秒量級(jí)，解算1k邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當(dāng)成開(kāi)關(guān)量來(lái)處理，16位（也有32位的）為一個(gè)模擬量。大型plc使用另外一個(gè)cpu來(lái)完成模擬量的運(yùn)算。作為離散控制的首選產(chǎn)品，plc在二十世紀(jì)八十年代至九十年代得到了迅速發(fā)展，世界范圍內(nèi)的plc年增長(zhǎng)率保持為20%30%。隨著工廠(chǎng)自動(dòng)化程度的不斷提高

36、和plc市場(chǎng)容量基數(shù)的不斷擴(kuò)大，近年來(lái)plc在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的增長(zhǎng)速度放緩。但是，在中國(guó)等發(fā)展中國(guó)家plc的增長(zhǎng)十分迅速。綜合相關(guān)資料，2004年全球plc的銷(xiāo)售收入為100億美元左右，在自動(dòng)化領(lǐng)域占據(jù)著十分重要的位置。 1、 plc的特點(diǎn) （1） 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。plc由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造,內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的f系列plc平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余cpu的plc的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從plc的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用plc構(gòu)成控制系統(tǒng),和同等規(guī)模的繼電接觸

37、器系統(tǒng)相比，電氣接線(xiàn)及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低,此外，plc帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除plc以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 （2） 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) plc發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合.除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代plc大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)plc的功能單元大量涌現(xiàn)，使plc滲透到了位置控制、溫度控制、cnc等各種工業(yè)控

38、制中。加上plc通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用plc組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 （3） 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 plc作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用plc的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事打開(kāi)了方便之門(mén)。 （4） 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 plc用存儲(chǔ)邏輯代替接線(xiàn)邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線(xiàn)，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短,同時(shí)維護(hù)也變得容

39、易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種,小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。 （5） 體積小，重量輕，能耗低 以超小型plc為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 2、 plc的工作原理當(dāng)plc投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，plc的cpu以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。(1) 輸入采樣階段在輸入采樣階段，plc以?huà)呙璺绞揭来蔚刈x入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入i/o映象區(qū)中的

40、相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，i/o映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。(2) 用戶(hù)程序執(zhí)行階段在用戶(hù)程序執(zhí)行階段，plc總是按由上而下的順序依次地掃描用戶(hù)程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線(xiàn)路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線(xiàn)路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線(xiàn)圈在系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線(xiàn)圈在i/o映象區(qū)中

41、對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶(hù)程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在i/o映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在i/o映象區(qū)或系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線(xiàn)圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線(xiàn)圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。(3) 輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶(hù)程序結(jié)束后，plc就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，cpu按照i/o映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是pl

42、c的真正輸出。同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，采用掃描用戶(hù)程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時(shí)間對(duì)整個(gè)運(yùn)行來(lái)說(shuō)可以忽略，那么二者之間就沒(méi)有什么區(qū)別了。一般來(lái)說(shuō)，plc的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個(gè)掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶(hù)程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時(shí)間的總和。3、 plc的應(yīng)用領(lǐng)域 目前，plc在國(guó)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(chē)、輕紡、交通運(yùn)及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類(lèi)。 （1） 開(kāi)關(guān)量的邏輯控制 這是plc最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域

43、，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(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線(xiàn)。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線(xiàn)、電鍍流水線(xiàn)等。 （2） 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)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。 （3） 運(yùn)動(dòng)控制 plc可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量i/o模塊連接位和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專(zhuān)用

44、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 世界上各主要plc廠(chǎng)家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合. （4） 過(guò)程控制 過(guò)程控制是指對(duì)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處理一般是運(yùn)行專(zhuān)用的pid子程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。 （5） 數(shù)據(jù)處理 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、

45、排序、查表、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(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定 控制操作，也可以利用通信功能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)控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)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(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠(chǎng)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各plc廠(chǎng)商都十分重視plc的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的plc都具有通信接接口,通信非常方便。 2.3.2 plc的選型通過(guò)對(duì)該自動(dòng)化生產(chǎn)流程的分析，確定各個(gè)動(dòng)作需要plc

46、控制來(lái)協(xié)調(diào)生產(chǎn)，最終確定i/o分配表如下所示。表2-3 plc i/o分配表輸入說(shuō)明輸出說(shuō)明x0 啟動(dòng)y0 plc給安川信號(hào)x1 有無(wú)毛坯件檢測(cè)y1 手抓汽缸加緊x2 卡盤(pán)松開(kāi)y2 手抓汽缸松開(kāi)x3 關(guān)門(mén)限位y3 卡盤(pán)加緊x4 開(kāi)門(mén)限位y4 卡盤(pán)松開(kāi)x5 安川機(jī)器人完成動(dòng)作給plc信號(hào)y5 尾座頂緊x6 機(jī)床加工完成，反饋給plc信號(hào)y6 尾座退開(kāi)x7 開(kāi)門(mén)y7 門(mén)汽缸開(kāi)門(mén)x10 關(guān)門(mén)y10 門(mén)汽缸關(guān)門(mén)x11 工藝停止y11 加工x12 自動(dòng)模式y(tǒng)12 安川機(jī)器人回原點(diǎn)x13 單步模式x14 回原點(diǎn) 根據(jù)實(shí)際需要的各個(gè)條件，以及考慮到機(jī)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(duì)象都必須在plc的統(tǒng)一控制下協(xié)同工作，所以plc采用我們所熟悉的日本三菱公司的fx2n-32mr型plc(16點(diǎn)輸入、16點(diǎn)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(chǎn)品，是fx系列中最高檔次的超小型程序裝置。性能規(guī)格：fx2n性能規(guī)格運(yùn)轉(zhuǎn)控制方法 通過(guò)儲(chǔ)存的程序周期運(yùn)轉(zhuǎn)i/o控制方法 批次處理方法（當(dāng)執(zhí)行end指令時(shí)） i/o指令可以刷新運(yùn)轉(zhuǎn)處理時(shí)間 基本指令：0.08s應(yīng)用指令：1.52至幾百微秒 ，指令編程語(yǔ)言 邏輯梯形圖