畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于PLC控制的機(jī)械手系統(tǒng)應(yīng)用

1、?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)題目： 基于plc控制的機(jī)械手應(yīng)用系統(tǒng) 系 部： 電氣工程系 專 業(yè)： 電氣自動化技術(shù)（工業(yè)企業(yè)電氣） 班 級： 工企電氣091301 姓 名： 學(xué) 號： 093905130137 指導(dǎo)教師： 職 稱： 講師 2012年6月 南京摘 要伴隨著工業(yè)自動化的快速普及和迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的人工勞動生產(chǎn)力以及生產(chǎn)條件已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場的需求和工業(yè)的生產(chǎn)要求，甚至成為工業(yè)發(fā)展與前進(jìn)的絆腳石。而此時(shí)，作為在近代自動控制領(lǐng)域的自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置，應(yīng)運(yùn)而生的plc控制系統(tǒng)機(jī)械手改變了這種現(xiàn)狀。它能部分地代替人工操作，按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來完成

2、工件的傳送和裝卸；能在空間抓起、搬運(yùn)、擺放物體等，動作靈活多樣；能制作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配從而大大改善工人的勞動條件，顯著地提高勞動生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的步伐。在本論文設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，我們可以更好地將plc應(yīng)用于機(jī)械手的設(shè)計(jì)中，從而進(jìn)一步提高工作效率，促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展。關(guān)鍵詞 機(jī)械手 plc 自動化 abstractalong with the rapid spread of the industrial automation and rapid development, the traditional manual labor productivity and production

3、conditions are far from meeting the needs of the market and industrial production request, even became the industry development and the advance stumbling block. but this time, as a modern automatic control field in the automatic production process developed a kind of new type device, made the plc co

4、ntrol system manipulator change the situation. it can partly replace artificial operation, according to the production requirements, follow a certain procedure, time and location to complete the transfer and loading and unloading; in space, handling, put objects grabbed, flexible movement; can make

5、the necessary tools to carry out welding and assembly thereby greatly improve the labor conditions, significantly improve labor productivity, accelerate the pace of industrial production automation.in this paper the design system, we can better will plc in the design of the manipulator, so as to fur

6、ther improve the work efficiency, promote the development of productive forces.keywords manipulator plc automation 目 錄1 引言11.1 設(shè)計(jì)背景11.2設(shè)計(jì)目的及意義12 機(jī)械手的概述12.1 機(jī)械手的應(yīng)用簡況22.2 機(jī)械手的發(fā)展趨勢23 機(jī)械手中的硬件設(shè)計(jì)33.1 機(jī)械手的工作原理33.2 plc的定義及選擇53.2.1 plc的定義及應(yīng)用53.2.2 plc的選擇63.3 地址分配表73.4 plc外圍接線圖84 機(jī)械手的軟件設(shè)計(jì)84.1 設(shè)計(jì)順序功能圖84.2 梯形圖的

7、設(shè)計(jì)94.2.1 梯形圖的設(shè)計(jì)方法94.2.2 繪制梯形圖10結(jié) 論13致 謝14參 考 文 獻(xiàn)151 引言1.1 設(shè)計(jì)背景 機(jī)械手是在自動化生產(chǎn)過程中使用的一種具有抓取和移動工件功能的自動化裝置，它是在機(jī)械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已經(jīng)成為高新技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手更好的實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手能代替人類完成危險(xiǎn)、重復(fù)枯燥的作業(yè)，減輕人類勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)力。機(jī)械手越來越廣泛的得到了應(yīng)用，在機(jī)械行業(yè)中它可用于零部件組裝，加工工件的搬運(yùn)、裝卸

8、，特別是在自動化數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床上使用更為普遍。1.2 設(shè)計(jì)目的及意義本設(shè)計(jì)通過對大學(xué)三年的所學(xué)知識進(jìn)行整合，完成一個(gè)特定功能、特殊要求的搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)，能夠比較好地體現(xiàn)電氣自動化專業(yè)畢業(yè)生的理論研究水平，實(shí)踐動手能力以及專業(yè)精神和態(tài)度，具有較強(qiáng)的針對性和明確的實(shí)施目標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)理論和實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。目前，在國內(nèi)的很多工廠的生產(chǎn)線上數(shù)控機(jī)床裝卸工件仍需要人工來完成，這就暴露出來生產(chǎn)方面勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低這一現(xiàn)象。為了提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，并使生產(chǎn)線發(fā)展成柔性制造系統(tǒng)，適應(yīng)現(xiàn)代自動化大生產(chǎn)，針對具體生產(chǎn)工藝，利用機(jī)器人技術(shù)，設(shè)計(jì)由機(jī)械手替代人工勞動，以提高勞動生產(chǎn)率。本機(jī)械手主要與

9、數(shù)控車床組合最終形成生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)加工過程的自動化。目前，我國的制造業(yè)正在迅速發(fā)展，越來越多的資金流向制造業(yè)，越來越多的廠商加入到制造業(yè)。本設(shè)計(jì)能夠應(yīng)用到加工工廠車間，滿足數(shù)控機(jī)床以及加工中心的加工過程安裝、卸載加工工件的要求，從而減輕工人勞動強(qiáng)度，節(jié)約加工輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)力。機(jī)械手通常應(yīng)用于動作復(fù)雜的場合來替代人的反復(fù)操作，從而降低人工的體力勞動強(qiáng)度。普通繼電器由于其體積和接口各方面限制，經(jīng)常被應(yīng)用于動作簡單的電器及流水線控制，而plc以其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)；控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、通用性強(qiáng)；編程簡單、使用及維護(hù)方便；組合便捷、功能強(qiáng)、適用范圍廣；體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)

10、用于類似機(jī)械手的控制動作復(fù)雜的場合，本設(shè)計(jì)正是以plc控制為基礎(chǔ)從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的各種動作。2 機(jī)械手的概述2.1 機(jī)械手的應(yīng)用簡況在當(dāng)下的工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)過程自動化、機(jī)械化已成為最顯著的主題。在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)不是連續(xù)的。專用機(jī)床是大批量生產(chǎn)自動化的最為有效辦法，數(shù)控機(jī)床、加工中心等自動化機(jī)械是有效解決多品種小批量生產(chǎn)自動化問題的重要方法。國內(nèi)外機(jī)械工業(yè)、鐵路部門中搬運(yùn)機(jī)械手主要應(yīng)用于熱加工、冷加工、拆修裝三個(gè)方面。近些年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)以及傳感技術(shù)等在機(jī)械手中越來越多的應(yīng)用，工業(yè)機(jī)械手已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中提高勞動生產(chǎn)率的重要因素。而在機(jī)械工業(yè)中，機(jī)械手的應(yīng)用意義可言概括

11、如下：首先提高生產(chǎn)過程的自動。應(yīng)用機(jī)械手，便于提高材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等操作的自動化程度，從而提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的發(fā)展步伐。其次改善勞動條件，降低人身傷害，在高、低溫以及灰塵、噪聲、異味、有放射性或有毒污染、工作空間狹隘等場合中，替代人工操作。最后減少人力，便于有節(jié)奏地生產(chǎn)。應(yīng)用機(jī)械手代替人手工作，不但減少人力勞動，而且利于應(yīng)用機(jī)械手的連續(xù)工作。 綜上所述，有效地應(yīng)用機(jī)械手是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢。2.2 機(jī)械手的發(fā)展趨勢專用機(jī)械手經(jīng)過多年來的不斷發(fā)展與改進(jìn)，現(xiàn)今已經(jīng)進(jìn)入以通用機(jī)械手為主的時(shí)代。由于通用機(jī)械手的應(yīng)用、發(fā)展，進(jìn)而

12、促進(jìn)了智能機(jī)器人的開發(fā)、研制。智能機(jī)器人所涉及的理論范疇，不但包括一般的液壓、機(jī)械、氣動等基礎(chǔ)知識，而且應(yīng)用了一些電子、通訊、計(jì)算機(jī)、無線電控制、仿生學(xué)和假肢工藝等技術(shù)，因此它是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的新技術(shù)。目前國內(nèi)外對發(fā)展這一新技術(shù)尤其重視，幾十年來，這項(xiàng)技術(shù)的研究發(fā)展一直處于比較活躍的階段，設(shè)計(jì)在不斷地改進(jìn)，品種在不停地增加，應(yīng)用領(lǐng)域也在大范圍地?cái)U(kuò)展。最先在40年代，隨著原子能工業(yè)的快速發(fā)展，模擬關(guān)節(jié)式的第一代機(jī)械手已經(jīng)問世。50年代至60年代，制成了運(yùn)送和裝卸工件的通用機(jī)械手和數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手，這就是第二代機(jī)械手。60年代至70年代，又相繼把通用機(jī)械手用于汽車車身的點(diǎn)焊和沖壓生產(chǎn)自動線上，

13、即第二代機(jī)械手進(jìn)入應(yīng)用階段。80年代至90年代，裝配機(jī)械手處于鼎盛時(shí)期，日本尤其顯著。90年代機(jī)械手在特殊用途上有較大的發(fā)展，除了在工業(yè)上廣泛應(yīng)用外，農(nóng)林、采礦業(yè)、航空航天、醫(yī)療、服務(wù)業(yè)、軍事等領(lǐng)域上有重大應(yīng)用。90年代以后，隨著計(jì)算機(jī)、微電子、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)械手技術(shù)也相應(yīng)實(shí)現(xiàn)了多元化發(fā)展。總之，目前機(jī)械手的發(fā)展分以下三個(gè)階段：第一代機(jī)械手主要是依賴于人工控制，為開環(huán)式控制方式，降低成本和提高精度是其改進(jìn)方向。第二代機(jī)械手配備有電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺和觸覺能力，甚至擁有聽、想的能力；研究安裝各種傳感器，反饋接收信息，使得機(jī)械手有感覺機(jī)能。第三代機(jī)械手可以獨(dú)立完成工作過程中的各項(xiàng)

14、任務(wù)，與電子計(jì)算機(jī)和視屏設(shè)備相連接，并逐步發(fā)展為柔性系統(tǒng)fms和柔性制造單元fmc中的重要環(huán)節(jié)。當(dāng)今世界上現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)械主要應(yīng)用于機(jī)床的鑄鍛、加工、熱處理等方面，數(shù)量、類型、功能方面都遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的要求。因此，擴(kuò)大機(jī)械手應(yīng)用范圍，發(fā)展鑄鍛、熱處理方面的機(jī)械手，減輕勞動強(qiáng)度，改善作業(yè)條件是主要研發(fā)方向。在專用機(jī)械手應(yīng)用的同時(shí)，相應(yīng)地發(fā)展通用機(jī)械手，進(jìn)一步研制示教式、計(jì)算機(jī)控制和組合機(jī)式等機(jī)械手。將機(jī)械手各運(yùn)動構(gòu)件，如伸縮、升降、抓放等機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，以便于根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用相對應(yīng)的部件，即可組成各種不同用途的機(jī)械手。一方面便于設(shè)計(jì)制造，另一方面便于更換工作，擴(kuò)大應(yīng)用范

15、圍。同時(shí)還要提高精度，減少沖擊，精確定位，進(jìn)而更好地發(fā)揮機(jī)械手的作用。此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型、具備觸覺和視覺等性能的機(jī)械手，并考慮與計(jì)算機(jī)聯(lián)用，使機(jī)械制造系統(tǒng)逐步發(fā)展為一個(gè)整體單元。現(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)。3 機(jī)械手中的硬件設(shè)計(jì)3.1 機(jī)械手的工作原理機(jī)械手的工作原理：機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及位置檢測裝置等部分構(gòu)成。在plc程序控制下，采用液壓傳動方式，來實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的相應(yīng)部位發(fā)生規(guī)定要求的，有順序，有運(yùn)動軌跡，有一定速度和時(shí)間的動作。同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指

16、令，必要時(shí)可對機(jī)械手的動作進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)有誤動作發(fā)生或出現(xiàn)故障時(shí)發(fā)出報(bào)警信號。位置檢測裝置及時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置相比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的精度達(dá)到指定位置。 （1)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)包過手部、手腕、手臂、立柱和機(jī)座等部件，部分還有行走機(jī)構(gòu)。 （2)驅(qū)動系統(tǒng) 驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動工業(yè)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的設(shè)備。它由動力裝置、調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。常用的驅(qū)動系統(tǒng)有液壓傳動、機(jī)械傳動。由于液壓傳動系統(tǒng)的動作迅速，反應(yīng)靈敏，且阻力損失和泄露較小、成本低廉，因此本機(jī)械手采用液壓傳動方式。 （3)控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是讓工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定要求動作的系統(tǒng)。

17、目前工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。這種機(jī)械手采用的是plc程序控制系統(tǒng)，它支配機(jī)械手按規(guī)定的程序動作，并記住人們賦予機(jī)械手的指令信息（如動作的順序、軌跡、速度及時(shí)間），并按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令。鑒于機(jī)械手的通用性，且需使用點(diǎn)位控制，因此我們就采用plc對機(jī)械手進(jìn)行控制。當(dāng)機(jī)械手的動作流程發(fā)生改變時(shí)，只需要相應(yīng)的改變plc程序即可完成要求。 （4)位置檢測裝置 位置檢測裝置是控制機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動位置，并及時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置相比較，然后通過對控制系統(tǒng)的調(diào)整，從而使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)達(dá)到指定的位置。根據(jù)以上工作原理達(dá)到本設(shè)

18、計(jì)方案就需要以下幾個(gè)基本要求：從原點(diǎn)開始，按下啟動按鈕時(shí)，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降。下降到底時(shí)，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，下降停止；同時(shí)接通夾緊電磁閥，機(jī)械手夾緊。夾緊后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升。上升到頂時(shí)，碰到上限位開關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時(shí)接通右移電磁閥，機(jī)械手右移。右移到位時(shí)，碰到右限位開關(guān)，右移電磁閥斷電，右移停止；若此時(shí)右工作臺上無工件，則光電開關(guān)接通，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降。下降到底時(shí)，碰到下限位開關(guān)下降電磁閥斷電，下降停止；同時(shí)接通左移電磁閥，機(jī)械手左移。左移到原點(diǎn)時(shí)，碰到左限位開關(guān)，左移電磁閥斷電，左移停止。至此，機(jī)械手經(jīng)過八步動作完成一個(gè)周期（下降-

19、夾緊-上升-右行-下降-松開-上升-左行）?？刂埔笕缦聢D1所示： 圖1 工作示意圖在滿足上述控制要求的同時(shí)還應(yīng)該遵循以下設(shè)計(jì)原則：充分分析作業(yè)工件的作業(yè)技術(shù)要求，擬定合理的作業(yè)工序和工藝，并滿足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件；明確工件的結(jié)構(gòu)形狀和材料特性，定位的精確度，抓取、搬運(yùn)的受力特性等，從而進(jìn)一步確定對機(jī)械手結(jié)構(gòu)及運(yùn)行控制的要求；盡量選用定型的標(biāo)準(zhǔn)組件，簡化設(shè)計(jì)制作過程，兼顧通用性和專用性，并能夠?qū)崿F(xiàn)柔性轉(zhuǎn)換和編程控制。本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手是一種適合批量生產(chǎn)、可以改變動作程序的自動搬運(yùn)或操作設(shè)備，動作強(qiáng)度大和操作單調(diào)頻繁的生產(chǎn)場合，同時(shí)也適用于操作環(huán)境惡劣的場合。3.2 plc的定義及選擇機(jī)械手通

20、常應(yīng)用于動作復(fù)雜的場合來代替人的反復(fù)的操作，從而節(jié)省了人的勞動，普通繼電器由于其體積和接口等各方面限制，經(jīng)常被應(yīng)用于動作簡單的電氣及流水線控制，而plc以其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)；控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、通用性強(qiáng)；編程簡單、使用及維護(hù)方便；組合便捷、功能強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣；體積小，重量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于類似機(jī)械手的控制動作復(fù)雜的場合，本設(shè)計(jì)正是以plc控制為基礎(chǔ)從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的各種動作。3.2.1 plc的定義及應(yīng)用可編程序控制器（programmable controller），現(xiàn)在一般簡稱為plc（programmable logic controller），它是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)

21、算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、自動控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置。以其顯著地優(yōu)點(diǎn)在冶金、化工、交通、電力等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一。plc之所以能有如此廣泛的應(yīng)用取決于如下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)plc能在惡劣的環(huán)境（如電磁干擾、電源電壓波動、機(jī)械振動、溫度變化等）中可靠地工作，plc的平均無故障間隔時(shí)間高。（2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、通用性強(qiáng)由于plc是采用軟件編程來實(shí)現(xiàn)控制功能，對同一控制對象，當(dāng)控制要求改變需要改變控制系統(tǒng)的功能時(shí)，不必改變plc的硬件設(shè)備，只需相應(yīng)改變軟件程序。（3）編程簡單、使用及維護(hù)方便（4）組

22、合便捷、功能強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣plc既可用于開關(guān)量的控制又可用于模擬量的控制；既可用單片機(jī)控制，又可用于組成多級控制系統(tǒng)；既可控制簡單系統(tǒng)，又可控制復(fù)雜系統(tǒng)。因此，plc應(yīng)用范圍很廣。（5）體積小、重量輕、功耗低plc采用了半導(dǎo)體集成電路，外形尺寸很小，重量輕，同時(shí)功耗也很低。根據(jù)上述特點(diǎn)，plc的應(yīng)用有以下幾個(gè)方面：(1) 用于邏輯控制這是plc最基本、最廣泛的應(yīng)用方面，用plc取代繼電器控制和順序控制器控制。例如機(jī)床的電氣控制、包裝機(jī)械的控制等。(2）用于模擬量控制plc通過模擬量i/o模塊，可實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換，并對模擬量進(jìn)行控制。(3）用于機(jī)械加工中的數(shù)字控制現(xiàn)代plc具有很強(qiáng)的

23、數(shù)據(jù)處理功能，它可以與機(jī)械加工中的數(shù)字控制（nc）及計(jì)算機(jī)控制（cnc）緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制(4）用于工業(yè)機(jī)器人控制(5）用于多層分布式控制系統(tǒng)高功能的plc具有較強(qiáng)的通信能力，可實(shí)現(xiàn)plc與plc之間、plc與遠(yuǎn)程i/o之間、plc與上位機(jī)之間的通信。從而形成多層分布式控制系統(tǒng)或工廠自動化網(wǎng)絡(luò)。在可編程序控制器問世以前，工業(yè)控制領(lǐng)域中繼電器控制占據(jù)著主導(dǎo)地位。傳統(tǒng)的繼電器具有結(jié)構(gòu)簡單、掌握方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。但是同時(shí)具有控制裝置體積龐大、動作速度較慢、耗電較多、功能少等不足之處，特別是由于它是靠硬件連線構(gòu)成系統(tǒng)，接線繁雜，并且當(dāng)生產(chǎn)工藝或控制對象改變時(shí)，原有的接線控

24、制柜就得隨之改變或更換，其通用性和靈活性較差。plc的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，并在迅速擴(kuò)大，對于而今的plc幾乎可以說凡是需要控制系統(tǒng)存在的地方就需要plc，尤其是近幾年來plc的性價(jià)比不斷提高，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、石油、化工、輕工、電力各行業(yè)。3.2.2 plc的選擇i/o點(diǎn)數(shù)的估算：通過統(tǒng)計(jì)plc系統(tǒng)的開關(guān)量i/o點(diǎn)數(shù)及模擬量i/o通道數(shù)，以及開關(guān)量和模擬量的信號類型。以及在統(tǒng)計(jì)后得出i/o總點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上，增加10%15%的裕量。選定的plc機(jī)型的i/o能力極限值必須大于i/o點(diǎn)數(shù)估算值，并應(yīng)盡量避免使plc能力接近飽和，一般應(yīng)留有30%左右的裕量。為此，從控制要求中得出14個(gè)輸入點(diǎn)，6

25、個(gè)輸出點(diǎn)。該控制系統(tǒng)cpu模塊可采用cpu-224（ac/dc/繼電器）模塊，它可控制整個(gè)系統(tǒng)按照控制要求有條不紊地進(jìn)行。同時(shí)由于該模塊采用交流220v供電，并且自帶14個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)和10個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，完全能滿足該工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的要求，所以不再需要另外的電源模塊、數(shù)字量和輸出模塊。綜上所述此次設(shè)計(jì)選用西門子s7-200系列cpu-224型號plc。3.3 地址分配表機(jī)械手的系統(tǒng)i/o分配表，如下表1表1 系統(tǒng)i/o分配表輸入器件輸入點(diǎn)i輸出器件輸出點(diǎn)q啟動按扭i0.0下降q0.0下限i0.1上升q0.1上限i0.2夾緊q0.2右限i0.3右轉(zhuǎn)q0.3左限i0.4左轉(zhuǎn)q0.4無件i0.5

26、原點(diǎn)指示q0.5停止i0.6單操作i0.7步進(jìn)i1.0單周期i1.1連續(xù)i1.2左右i1.3上下i1.4夾松i1.53.4 plc外圍接線圖 圖2 plc外圍接線圖 根據(jù)圖2 plc外圍接線圖所示，先將機(jī)械手至于左上限位，此時(shí)機(jī)械手處于原位，原點(diǎn)指示燈亮；按下啟動按鈕，i0.0端有信號輸入，機(jī)械手向下運(yùn)行；當(dāng)運(yùn)行到下限位，i0.1端有信號輸入，機(jī)械手動作夾緊工件；當(dāng)夾緊1s后，機(jī)械手夾緊工件向上運(yùn)行；當(dāng)運(yùn)行到上限位，i0.2端有信號輸入，使機(jī)械手夾緊工件向右運(yùn)行；當(dāng)機(jī)械手到達(dá)右限位，i0.3有輸入，夾緊工件向下運(yùn)行；當(dāng)機(jī)械手到達(dá)下限位，i0.1有信號輸入，機(jī)械手松開；當(dāng)松開工件1s，機(jī)械手向上

27、運(yùn)行；當(dāng)運(yùn)行到上限位，i0.2端有信號輸入，機(jī)械手向左運(yùn)行；當(dāng)機(jī)械手運(yùn)行到左限位，i0.4端有信號輸入，機(jī)械手回到原位，完成一個(gè)運(yùn)送工件流程。4 機(jī)械手的軟件設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)順序功能圖根據(jù)以下設(shè)計(jì)要求繪制機(jī)械手的順序功能圖： （1)從原點(diǎn)開始，按下啟動按鈕時(shí)，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降。（2)下降到底時(shí)，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，下降停止；同時(shí)接通夾緊電磁閥，機(jī)械手夾緊。（3)夾緊后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升。（4)上升到頂時(shí)，碰到上限位開關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時(shí)接通右移電磁閥，機(jī)械手右移。（5)右移到位時(shí)，碰到右限位開關(guān)，右移電磁閥斷電，右移停止；若此時(shí)右工作臺上無工件，則

28、光電開關(guān)接通，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降。（6)下降到底時(shí)，碰到下限位開關(guān)下降電磁閥斷電，下降停止；同時(shí)接通左移電磁閥，機(jī)械手左移。左移到原點(diǎn)時(shí)，碰到左限位開關(guān)，左移電磁閥斷電，左移停止。（7)至此，機(jī)械手經(jīng)過八步動作完成一個(gè)周期（下降-夾緊-上升-右行-下降-松開-上升-左行）。下圖3為該機(jī)械手的順序功能圖 圖3 順序功能圖 4.2 梯形圖的設(shè)計(jì)4.2.1 梯形圖的設(shè)計(jì)方法（1) 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法1）確定輸入/輸出電器；2）確定輸入和輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)、選擇plc機(jī)型、進(jìn)行i/o分配；3）做出系統(tǒng)動作工程流程圖；4）選擇plc指令并編寫程序； 5）編寫其它控制要求的程序；將各個(gè)環(huán)節(jié)編寫的程序聯(lián)系起來，即

29、得到一個(gè)滿足控制要求的程序。（2) 邏輯設(shè)計(jì)法工業(yè)電氣控制線路中，有很多是通過繼電器等電器元件來實(shí)現(xiàn)的。而繼電器、交流接觸器的觸點(diǎn)都只有兩種狀態(tài)即：斷開和閉合，因此用“0”和“1”兩種取值的邏輯代數(shù)字設(shè)計(jì)電氣控制線路是完全可以的。該方法是根據(jù)數(shù)字電子技術(shù)中的邏輯設(shè)計(jì)法進(jìn)行plc程序的設(shè)計(jì)，它使用邏輯表達(dá)式描述問題。在得出邏輯表達(dá)式后，根據(jù)邏輯表達(dá)式畫出梯形圖。（3) 順序設(shè)計(jì)法對那些按動作的先后順序進(jìn)行控制的系統(tǒng)，非常適合使用順序控制設(shè)計(jì)法進(jìn)行編程具體如下：1)步與步之間必須用轉(zhuǎn)移隔開；2)轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移之間必須用步隔開；3)轉(zhuǎn)移和步之間用有向線段連接，正常畫順序功能圖的方向是從上向下或從左向右。

30、按照正常順序畫圖時(shí)，有向線段可以不加箭頭，否則必須加箭頭。4)一個(gè)順序功能圖中至少有一個(gè)初始步。4.2.2 繪制梯形圖 圖4 機(jī)械手的plc梯形圖圖4為機(jī)械手的plc梯形圖，plc上電時(shí)，激活初始步s0.0，同時(shí)將后續(xù)的所有步復(fù)位。當(dāng)機(jī)械手符合原位條件即機(jī)械手在最左上端時(shí)，激活原位狀態(tài)步q0.5，同時(shí)復(fù)位初始步。置起停標(biāo)志，起動有效時(shí)s0.1置1，按下停止按鈕后s0.1清0，為完成一個(gè)周期后轉(zhuǎn)換方向提供條件。接著按各步的條件依次轉(zhuǎn)換，其中抓放的條件轉(zhuǎn)換是定時(shí)器t37和t38的觸點(diǎn)。最后根據(jù)是否按停止按鈕的條件，分別轉(zhuǎn)換到s0.0或者s1.0。結(jié) 論隨著工業(yè)自動化的迅猛發(fā)展，機(jī)械手在工業(yè)自動控制領(lǐng)域中所占據(jù)的地位越來越重要，因此應(yīng)該關(guān)注并催進(jìn)其發(fā)展。 機(jī)械手可以完成很多工作，如搬物、切割、裝配等等，應(yīng)用非常廣泛。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)、編程簡單等特點(diǎn)。應(yīng)用