機械手PLC控制

1、目錄一機械手簡介11.1 機械手分類21.2機械手控制系統(tǒng)設(shè)計步驟21.3機械手工作過程：3二PLC簡介5三I/O配置表53.1機械手傳送系統(tǒng)輸入和輸出點分配表 63.2選型73.3 PLC的輸入輸出端子分配接線圖 8四機械手的PLC控制94.1控制特點94.2系統(tǒng)控制示意圖94.3原理接線圖1.0.4.4操作系統(tǒng)1.1.4.5 回原位程序 1.2.4.6 手動單步操作程序 1.2.4.7 自動操作程序 1.3.4.8 機械手傳送系統(tǒng)梯形圖 1.4.五 運行程序 165.1 編輯運行程序 1.6.六 操作面板 196.1 操作面板的演示 1.9.七 軟件調(diào)試過程 207.1 PLC 程序的模擬

2、調(diào)試 2.0.五 總結(jié) 22參考文獻 23附錄 25一 機械手簡介在現(xiàn)今的生活上，科技日新月益的進展之下，機械人手臂與有人類的手臂最大 區(qū)別就在于靈活度與耐力度。也就是機械手的最大優(yōu)勢可以重復(fù)的做同一動作 在機械正常情況下永遠也不會覺得累！機械手臂的應(yīng)用也將會越來越廣泛，機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動生產(chǎn)設(shè)備，作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完 成作業(yè)的能力。工業(yè)機械手機器人的一個重要分支。特點是可以通過編程來完 成各種預(yù)期的作業(yè)，構(gòu)造和性能上兼有人和機械手機器各自的優(yōu)點1.1機械手分類機械手的種類，按驅(qū)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

3、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。1.2機械手控制系統(tǒng)設(shè)計步驟(1)根據(jù)工藝要求確定被控系統(tǒng)必須完成的動作，確定這些動作之間的關(guān)系及 完成這些動作的順序。分配輸入、輸出設(shè)備，即確定哪些外圍設(shè)備是送信號給 PLC的，哪些外圍 設(shè)備是接收來自PLC的信號的，同時還要將PLC的輸入、輸出點與之一一對應(yīng), 對I/O進行分配。在此基礎(chǔ)上確定 PLC的選型。(3) 根據(jù)控制系統(tǒng)的控制要求和所選 PLC的I/O點的情況及高功能模塊的情 況，設(shè)計PLC用戶程序，此時可采用梯形田、助記符或流程圖語言形式的用戶程 序。(4) PLC的用戶程序體現(xiàn)了按照正確的順序所要求的全部功能及其相互

4、關(guān) 系，編程時可用編程器或計算機直接編程、修改，同時也可對PLC的工作狀態(tài)、 特殊功能進行設(shè)定。(5) 對所設(shè)計的PLC程序進行調(diào)試和修改，直至PLC完全實現(xiàn)系統(tǒng)所要求的 控制功能。(6) 保存已完成的程序。1.3機械手工作過程：機械手在生產(chǎn)線上的任務(wù)是將工件從 A處傳送到B處。根據(jù)外界情況，機 械手在空間上主要進行以下動作：機械手下降，機械手抓緊工件，機械手與工 件上升，機械手與工件有右移，機械手與工件下降，機械手放松工件，機械手 上升，機械手左移?？刂破鳈z測上，下，左，右限位開關(guān)的通斷，決定當(dāng)前的 動作，通過驅(qū)動系統(tǒng)輸出，控制機械手的動作。同時，用兩位數(shù)碼管顯示搬運 工件的數(shù)量。啟動控制有

5、2種，1個由啟動開關(guān)安裝在現(xiàn)場，1個由通過組態(tài)王軟件控 制。在控制面板上，安裝一個檔位開關(guān)，分手動和自動兩大檔位，手動擋包括 調(diào)試和回原位兩檔，自動擋分單步、半自動和全自動三檔，要求自動擋的操作 必須在回原位的基礎(chǔ)上才能進行。原位 下卩L 夾緊升右移左移 上移一松 下降工件傳遞機械<-4 -右移 左移nH下降its* Ak夾緊11$LI/工件1E點L<ft）譏樓1I甌位丁白上位諄*杠機-ii t'- j匸件右右衫*-*-*h呢付卄關(guān)下RJ位幵關(guān)< 2）先備開關(guān)匕ftI卄關(guān) 卜聰拉 開關(guān)圖 1 - 3 - 1二PLC簡介PLC控制系統(tǒng)，Programmable Logi

6、c Controller，可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編 程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與 算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。是工業(yè)控制的核心部分。自二十世紀六十年代美國推出可編程邏輯控制器(Programmable LogicController ，PLC)取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發(fā)展，在 世界各地得到了廣泛應(yīng)用。同時，PLC的功能也不斷完善。隨著計算機技術(shù)、 信號處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在

7、開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運動控制等功能。今天的 PLC不再局限于邏輯控制，在運動控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用三I/O配置表3.1機械手傳送系統(tǒng)輸入和輸出點分配表表 3-1-1名稱代號輸入名稱代號輸入名稱代號輸出啟動SB1X0.1自動操作SB5X1.0電磁閥下 降YV1Y0下限行程SQX0.1單步SB6X1.1電磁閥夾YV2Y11緊上限行程SQ2X0.2調(diào)試SB7X1.2電磁閥上 升YV3Y2右限行程SQ3X0.3回復(fù)SB8X1.3電磁閥右 行YV4Y3左限行程SQ4X0.4電磁閥左 行YV5Y4停止SB2X0.5上行燈指示EL1Y5手動操作SB3X0.6下行燈指示EL

8、2Y6半自動操作SB4X0.7數(shù)字指示EL3Y73.2選型S7-200豐富的種類:(1) CPU221 :內(nèi)置10個數(shù)字量I/O點，不可擴充；(2) CPU222 :內(nèi)置14個數(shù)字量I/O點，可擴充到78路數(shù)字量I/O或10路模擬量I/O ；(3) CPU224 :內(nèi)置24個數(shù)字量I/O點，可擴充到168路數(shù)字量I/O或35路模擬量I/O ；CPU226 :內(nèi)置40個數(shù)字量I/O點，可擴充到248路數(shù)字量I/O或35路模擬量I/O ;主機為S7-200中的CPU226，因為他能擴展七個模塊。模塊1-模塊4為 EM232，它是模擬量輸出模塊，每個模塊有兩個輸出通道。電源為 220V交流 電。主機

9、為西門子S7-200中的CPU226，因為他能擴展七個模塊。模塊1-模 塊4為EM232，它是模擬量輸出模塊，每個模塊有兩個輸出通道，能夠滿足 需要。電源為220V交流電。選擇PLC時，應(yīng)考慮性能價格比?？紤]經(jīng)濟性時，應(yīng)同時考慮應(yīng)用的可擴展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點數(shù)對價格有直接影 響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。當(dāng)點數(shù)增加到某一數(shù)值后， 相應(yīng)的存儲器容量、機架、母板等也要相應(yīng)增加，估因此，點數(shù)的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響，在算和選用時應(yīng)充分考慮， 使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。3.3 PL

10、C的輸入輸出端子分配接線圖里期手動緊e停V正営停韋無工斗檢則左眼B阪 上限1wn購 Y1 Yi U3Yi Mran rwsn r# 刖i Y彷學(xué)31*0 h | 衍 >SP-2OOI mJ 34-Gem Xi I X111 Ks (a IkX«| Kb>EJtflXvll Ku K-ff沁XHXe 血J£a4£-14圖 3-3-1四 機械手的 PLC 控制4.1 控制特點機械手電氣控制系統(tǒng)，除了有多工步特點之外，還要求有連續(xù)控制和手動 控制等操作方式。工作方式的選擇可以很方便地在操作面板上表示出來。當(dāng)旋 鈕打向回原點時，系統(tǒng)自動地回到左上角位置待命。當(dāng)

11、旋鈕打向自動時，系統(tǒng) 自動完成各工步操作，且循環(huán)動作。當(dāng)旋鈕打向手動時，每一工步都要按下該 工步按鈕才能實現(xiàn)。以下是設(shè)計該機械手控制程序的步驟和方法。4.2 系統(tǒng)控制示意圖機械手傳送工件系統(tǒng)示意圖，如圖 4-2-1所示:啟動翻左移限位(8)左移Y4零占< 1 )TP£¥0(3) 上升 Y2上限位右移Y3右移限垃X門無工件檢測彳上限儉下降Y0上升Y2下限位X!(2> 夾緊 Y1 ON金右移圖 4-2-14.3原理接線圖fl OFJ ( 戲松上升0K12左移0X14放松 0 XII啟動0K0O 電瀾F降右移夾緊停止急停OOOOfo)X13X15X1.0X5圖 4-3

12、-14.4操作系統(tǒng)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4-4-1所示：圖 4-4-1其原理是：把旋鈕置于回原點，X16接通，系統(tǒng)自動回原點，丫5驅(qū)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(zhuǎn)（CJ為 一跳轉(zhuǎn)指令，如果CJ驅(qū)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(dāng)執(zhí)行CJ指令時，跳轉(zhuǎn)到P1所指的結(jié)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。4.5回原位程序回原位程序如圖4所示。用S10S12作回零操作元件。當(dāng)用S10S19作回零操作時，在最后狀態(tài)

13、中在自我復(fù)位前應(yīng)使特殊繼電器M8043置1?；卦晦D(zhuǎn)移圖如下:圖 4-5-14.6手動單步操作程序如圖4-6-1所示。圖中上升/下降，左移/右移都有聯(lián)鎖和限位保護。X0L2T卜X002YOOO-KXOQITO02X002l1:.4.7自動操作程序自動操作狀態(tài)轉(zhuǎn)移見圖6所示。當(dāng)機械手處于原位時，按啟動 X0接通， 狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S20，驅(qū)動下降Y0，當(dāng)?shù)竭_下限位使行程開關(guān) X1接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移 到S21，而S20自動復(fù)位。S21驅(qū)動Y1置位，延時1秒，以使電磁力達到最 大夾緊力。當(dāng)T0接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S22，驅(qū)動丫2上升，當(dāng)上升到達最高位， X2接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S23。 S23驅(qū)動丫3右移。移到最右位

14、，X3接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)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接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S26上升。上升到最高位，X2接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)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。在編寫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖時注意各狀態(tài)元件只能使用一次，但它驅(qū)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。曰功方式初始狀態(tài)狀態(tài)挎移開始-原點宜宣條煒TD ）下降520XI 下腹儉S21TO上升S24下限位S2ES23 | 土右穆跟儉迪 ¥1|夾屋上升圖 4-7-14.8

15、機械手傳送系統(tǒng)梯形圖如圖4-8-1所示。圖中從第0行到第27行為回原位狀態(tài)程序。從第28行 到第66行，為手動單步操作程序。從第 67行到第129行為自動操作程序。這 三部分程序（又稱為模塊）是圖3的操作系統(tǒng)運行的?；卦怀绦蚝妥詣硬僮鞒绦?。是用步進順控方式編程。在各步進順控末行， 都以RET結(jié)束本步進順控程序塊。但兩者又有不同?；卦怀绦虿荒茏詣臃祷?初始態(tài)S1。而自動操作程序能自動返回初態(tài) S2。SET 51EST Y001SET MSO43RETSET S13RST TOOOY0C2RST Y003004SET S12KT S1EJH002 X001Y001TII44J1006-4r血D

16、DX006MO XC103942E05561P0B7M0航 11lit)K012 K002 YOOOIM0K0B 幼 01 YQ02_ II14 X002 XO04 1(03II |-RX015 1002X003 X0D4T I I_IX00TTfY03SCJ POnoSET TQ01RS7 TOOlY002noDOY004Y03S25110 -STU1L5113120123J125)128Fll£9CJ PL S26 七TLS274STLJ圖 4-8-11004ET YK1ti noSET S28Y002SET 327YL01S2RETEID五 運行程序5.1 編輯運行程序if （

17、 運行標(biāo)志 =1）if （ 次數(shù) >=0&& 次數(shù) <50）下移信號 =1;機械手 y= 機械手 y+2;次數(shù)= 次數(shù)+1;if （ 次數(shù) >=50&& 次數(shù)<70）下移信號 =0;加緊信號 =1;左爪= 左爪+1/21*5;右爪= 右爪-1/21*5;次數(shù)= 次數(shù)+1;if （ 次數(shù) >=70&& 次數(shù)<120）加緊信號 =0;上移信號 =1;機械手 y= 機械手 y-2;工件 y= 工件 y-2;次數(shù)= 次數(shù)+1;if （ 次數(shù) >=120&& 次數(shù)<220）上移信號 =0;右移

18、信號 =1;機械手 x= 機械手 x+1;工件 x= 工件 x+1;左爪= 左爪+20/21;右爪= 右爪+20/21;次數(shù)= 次數(shù)+1;if （ 次數(shù) >=220&& 次數(shù)<270）右移信號 =0;下移信號 =1;機械手 y= 機械手 y+2;工件 y= 工件 y+2;次數(shù)= 次數(shù)+1;if （ 次數(shù) >=270&& 次數(shù)<290）下移信號 =0;放松信號 =1;左爪= 左爪-1/21*5;右爪= 右爪+1/21*5;次數(shù)= 次數(shù)+1;if （ 次數(shù) >=290&& 次數(shù)<340）放松信號 =0;上移信號 =

19、1;機械手 y= 機械手 y-2;次數(shù)= 次數(shù)+1;if （ 次數(shù) >=340&& 次數(shù)<440）上移信號 =0;左移信號 =1;機械手 x= 機械手 x-1;左爪= 左爪-20/21;右爪= 右爪-20/21;次數(shù)= 次數(shù)+1;if （ 次數(shù) =440）左移信號 =0;次數(shù) =0;工件 x=0;工件 y=100;本站點 左爪 =0;本站點 右爪 =10/210*100; if （ 停止標(biāo)志 =1）停止標(biāo)志 =0;運行標(biāo)志 =0;六操作面板6.1操作面板的演示上行下行（面板中有上行、下行指示燈，數(shù)字計算單位，檔位開關(guān)，單步按鈕。）圖 6-1-1七 軟件調(diào)試過程7.1

20、 PLC 程序的模擬調(diào)試將設(shè)計好的程序?qū)懭?PLC 后，首先逐條仔細檢查，并改正寫入時出現(xiàn)的錯 誤。用戶程序一般先在實驗室模擬調(diào)試，實際的輸入信號可以用鈕子開關(guān)和按 鈕來模擬，各輸出量的通 /斷狀態(tài)用 PLC 上有關(guān)的發(fā)光二極管來顯示，一般不 用接PLC實際的負載（如接觸器、電磁閥等）?？梢愿鶕?jù)功能表圖，在適當(dāng)?shù)臅r 候用開關(guān)或按鈕來模擬實際的反饋信號，如限位開關(guān)觸點的接通和斷開。對于 順序控制程序，調(diào)試程序的主要任務(wù)是檢查程序的運行是否符合功能表圖的規(guī) 定，即在某一轉(zhuǎn)換條件實現(xiàn)時，是否發(fā)生步的活動狀態(tài)的正確變化，即該轉(zhuǎn)換 所有的前級步是否變?yōu)椴换顒硬?，所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒硬?，以及各步?被

21、驅(qū)動的負載是否發(fā)生相應(yīng)的變化。在調(diào)試時應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對系統(tǒng)各種不同的工作方式、有選 擇序列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進展路線，都應(yīng)逐一檢查，不 能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)及時修改梯形圖和 PLC中的程序，直到在各種可能的情 況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系完全符合要求。如果程序中某些定時器或計數(shù)器的設(shè)定值過大，為了縮短調(diào)試時間，可以 在調(diào)試時將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫入它們的實際設(shè)定值。PLC程序下載：程序編譯完之后，STEP 7-Micro/WIN 32 及PLC之間的 通信關(guān)系也成功建立，此時可向 PLC 下載程序，然后收集狀態(tài)監(jiān)控或調(diào)試程序。 STEP 7- Micro/

22、WIN 32 提供了一套工具來調(diào)試和監(jiān)控程序。1.選擇工作模式選擇菜單欄中的“ PLC”一 “運行”或者“ PLC” 停止”可進入相對 的PLC模式；單擊工具欄中的“運行”按鈕或“停止”按鈕，也可進入相應(yīng)模 式；還可以手工改變位于PLC上的開關(guān)或在程序內(nèi)插入停止指令。當(dāng)PLC處于停止模式時，可利用圖狀態(tài)或程序狀態(tài)查看操作數(shù)的當(dāng)前值， 也可以利用圖狀態(tài)或程序狀態(tài)強迫數(shù)值（此操作只在梯形圖和功能塊圖程序狀態(tài) 中使用），還可以利用圖狀態(tài)寫入數(shù)值或?qū)懭牒蛷娖容敵?，?zhí)行有限數(shù)目的掃描， 通過狀態(tài)圖或程序狀態(tài)查看影響。在停止模式下，雖然能報告操作數(shù)狀態(tài)，但 PLC無法執(zhí)行用戶程序，達不到預(yù)期的控制效果。如

23、果想觀察程序狀態(tài)的連續(xù) 更新，需將PLC轉(zhuǎn)回運行模式。2打開程序狀態(tài)選擇“排錯”菜單中的“程序狀態(tài)”，打開輸出窗口；或單擊調(diào)試工具條 中的“程序狀態(tài)”按鈕，短暫停頓后，程序編輯器窗口開始顯示狀態(tài)。如果 作數(shù)值等于1（位打開），布爾指令（觸點、線圈）將被顯示成彩色塊，非布爾 操作數(shù)則以通信速度允許的最快速度顯示并更新。3.執(zhí)行有限次掃描（1）單次掃描：通過指定PLC運行的掃描次數(shù)，可以監(jiān)控程序在改變進程 變量時的情況。PLC不支持對運行模式執(zhí)行循環(huán)次數(shù)。任何時候 PLC從停止模 式進入運行模式，該掃描的第一掃描位（SM0.1）將被激活。由于PLC執(zhí)行的速 度很快，從程序狀態(tài)很難監(jiān)控到此位的變化，

24、因此可以使用“單次掃描”命令， 它使PLC從停止模式轉(zhuǎn)變成運行模式。執(zhí)行單個掃描，然后再轉(zhuǎn)回停止模式。 由于PLC只執(zhí)行一次掃描，與第一掃描邏輯相關(guān)的狀態(tài)信息不會消失，因此可 以查看此信息，進而監(jiān)控程序?？稍诔绦蚓庉嬈鞔翱陲@示要監(jiān)控的程序部分，確定打開程序狀態(tài)，將PLC置于停止模式，使用“單次掃描”命令。（2）多次掃描：單次掃描并不能完全收集系統(tǒng)連續(xù)執(zhí)行時系統(tǒng)狀態(tài)信息的 變化，需要連續(xù)或間斷地收集狀態(tài)信息?？梢灾付?PLC 執(zhí)行有限次的程序掃描 （從 1 次掃描至 65 355 次掃描 ）。當(dāng) PLC 處于停止模式時，可利用多次掃描特 征查看一次或多次掃描。確定 PLC 為停止模式后，選擇菜單

25、欄中的“排錯” “多次掃描”，出現(xiàn)執(zhí)行掃描對話礦，如圖？所示。在執(zhí)行掃描對話框中輸入 所要進行的掃描次數(shù)，單擊“確認”按鈕。（3）程序保存：當(dāng)然，要想使自己所編寫保密，也可以對其進行保密設(shè)置。 選擇“文件”菜單中的“設(shè)置密碼” ，打開用密碼保護本窗口，在“密碼”及 “驗證”框中輸入相應(yīng)的密碼和驗證碼即可。當(dāng)然，若不想對自己的程序進行 保密設(shè)置，就在“密碼”及“驗證”框中不輸入任何數(shù)值。選擇“文件”菜單 中的“保存”選項，之后選擇“退出”選項，在出現(xiàn)的項目保存框中選擇“是” 即可。八 總結(jié)本次課程設(shè)計貼近工業(yè)現(xiàn)代自動化控制技術(shù)和計算機智能化技術(shù)。我們通 過這次專業(yè)的學(xué)習(xí)和實際操作后，能掌握 PLC 的基礎(chǔ)知識和基本技能。這對我 們今后在畢業(yè)工作加工制造行業(yè)領(lǐng)域中從事相關(guān)領(lǐng)域。很快我們就要步入社會，面臨就業(yè)了，就業(yè)單位不會像老師那樣點點滴滴細致 入微地把要做的工作告訴我們，更多的是需要我們自己去觀察、學(xué)習(xí)。不具備 這項能力就難以勝任未來的挑戰(zhàn)?？茖W(xué)的迅猛發(fā)展，新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，會有很多領(lǐng)域是我們未曾接觸過的，只 有敢于去嘗試才能有所突破，有所創(chuàng)新。 PLC 課程設(shè)計帶給我們的，不全是我 們所接觸到的那些操作技能，也不僅僅是通過幾項工種所要求我們鍛煉的幾種能力，更多的則需要我們每個人在課程設(shè)計結(jié)束后根據(jù)自己的情況去感悟，去反思，勤時自勉，有所收獲