交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)PLC控制的機(jī)械手 的畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)13級(jí)姓名 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)PLC控制的機(jī)械手 起止日期：2010年2月21日至2013年3月20日指導(dǎo)教師：聶金畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求（包括日程安排和進(jìn)度）：一、任務(wù)：機(jī)械原點(diǎn)設(shè)在可動(dòng)部分左上方，即壓下左限開(kāi)關(guān)和上限開(kāi)關(guān)，并 且工作處于放松狀態(tài)，下降、上升和左、右移動(dòng)由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)工件處于工作臺(tái)B上方準(zhǔn)備下放時(shí)，為確保安全，用光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)工作臺(tái)B有無(wú)工件，只在無(wú)工件時(shí)才發(fā)出下放信號(hào)。機(jī)下降放松上升上升左移反擺二、要求：（1） 電氣原理圖設(shè)計(jì)，工作方式設(shè)置為自動(dòng)循環(huán)和點(diǎn)動(dòng)兩種；（2）PLC梯形圖設(shè)計(jì)，工作方

2、式設(shè)置為手動(dòng)和自動(dòng)。其手動(dòng)方式包括：?jiǎn)我弧?回原點(diǎn)；自動(dòng)包括：?jiǎn)尾竭\(yùn)行、單周運(yùn)行、連續(xù)運(yùn)行。二*（3） 有必要的電氣保護(hù)和聯(lián)鎖；n（4） 自動(dòng)循環(huán)時(shí)應(yīng)按上述順序動(dòng)作。7i- H *（5） 任務(wù)上的機(jī)械手動(dòng)作圖：I三、日程安排和進(jìn)度一1 ：一（1） 機(jī)械手動(dòng)工作原理一天講課I主工所（2）氣-電工作原理一天講課 （3）電氣原理圖設(shè)計(jì)三天（4）PLC梯形圖設(shè)計(jì)調(diào)試五天（5）寫(xiě)論文五天（6）論文修改三天（7）論文答辯兩天 審查意見(jiàn):院（站）負(fù)責(zé)人:年 月 日注：本任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師填寫(xiě)并審查后，復(fù)印一份交學(xué)生裝訂在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的封面之后，原件存函 授站。摘 要：機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中傳統(tǒng)的任務(wù)執(zhí)行

3、機(jī)構(gòu)，是機(jī)器人的關(guān)鍵 部件之一。機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)采用滾珠絲桿、滑桿、等機(jī)械器件組成；電氣方面 有交流電機(jī)、傳感器、傳感器、等電子器件組成。該裝置涵蓋了可編程控制技術(shù)， 位置控制技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)等，是機(jī)電一體化的典型代表儀器之一。本文介紹的機(jī) 械手是由PLC輸出三路脈沖，分別驅(qū)動(dòng)橫軸、豎軸變頻器，控制機(jī)械手橫軸和豎 軸的精確定位，微動(dòng)開(kāi)關(guān)將位置信號(hào)傳給PLC主機(jī)；位置信號(hào)由接近開(kāi)關(guān)反饋給 PLC主機(jī)，通過(guò)交流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)控制機(jī)械手手爪的張合，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手精 確運(yùn)動(dòng)的功能。本課題擬開(kāi)發(fā)的物料搬運(yùn)機(jī)械手可在空間抓放物體，動(dòng)作靈活多 樣，可代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè)，并可根據(jù)工件的變化及運(yùn)

4、動(dòng)流 程的要求隨時(shí)更改相關(guān)參數(shù)。關(guān)鍵詞：機(jī)械手交流伺服點(diǎn)機(jī)PLC .傳感器傳感器 TOC o 1-5 h z 摘要1 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 第一章機(jī)械手簡(jiǎn)介5 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 第一節(jié)概述5 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 第二節(jié)機(jī)械手的組成5 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 第三節(jié)機(jī)械手的應(yīng)用5 HYPERLINK l bookmark41 o Current D

5、ocument 第二章機(jī)械手的控制方案與選擇6 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 第一節(jié)控制要求6 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 第二節(jié) 機(jī)械手的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的比較7 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 第三章PLC的簡(jiǎn)介8 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 第一節(jié)PLC的產(chǎn)生8 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 第二節(jié) PLC定義與特點(diǎn)8P

6、LC 定義8PLC 特點(diǎn)9 HYPERLINK l bookmark63 o Current Document 第三節(jié)可編程控制器的主要性能指標(biāo)9 HYPERLINK l bookmark71 o Current Document 第四節(jié)可編程控制器的分類(lèi)10 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 第五節(jié)PLC系統(tǒng)的組成11PLC的硬件結(jié)構(gòu)11PLC 的軟件11 HYPERLINK l bookmark91 o Current Document 第六節(jié)可編程控制器的工作方式11第七節(jié)PLC的編程語(yǔ)言.12 HYPERLINK l bookmark1

7、02 o Current Document 第八節(jié)PLC的應(yīng)用領(lǐng)域13 HYPERLINK l bookmark111 o Current Document 第四章伺服電動(dòng)機(jī)15 HYPERLINK l bookmark114 o Current Document 第一節(jié)伺服電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)介15第二節(jié)交流伺服電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)介15 HYPERLINK l bookmark117 o Current Document 第五章機(jī)械手電路圖分析 16第六章順序控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖19 HYPERLINK l bookmark140 o Current Document 第七章PLC程序圖20第八章程序指令表22 H

8、YPERLINK l bookmark143 o Current Document 第九章畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)24 HYPERLINK l bookmark146 o Current Document 第十章致謝詞25 HYPERLINK l bookmark149 o Current Document 參考文獻(xiàn) 26在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化已成為突出的主題。隨著工 業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)一步發(fā)展，自動(dòng)化已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)中的重要支柱，無(wú)人車(chē)間、 無(wú)人生產(chǎn)流水線等等，已經(jīng)隨處可見(jiàn)。同時(shí)，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(chǎng)合以及水下作業(yè)等， 這些惡劣的生產(chǎn)環(huán)境

9、不利于人工進(jìn)行操作。工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新的技術(shù)，是現(xiàn)代控制理 論與工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化實(shí)踐相結(jié)合的產(chǎn)物，并以成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中 的一個(gè)重要組成部分。工業(yè)機(jī)械手是提高生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、改善勞動(dòng)條件、 提高產(chǎn)品質(zhì)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(chǎng)合，應(yīng)用得更為廣泛。在我國(guó)，近幾年來(lái)也有較 快的發(fā)展，并取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)和鐵路工業(yè)部門(mén)的重視。本課題擬開(kāi)發(fā)物料搬運(yùn)機(jī)械手，采用日本三菱公司的FX2N系列PLC，對(duì) 機(jī)械手的上下、左右以及抓取運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。該裝置機(jī)械部分有滾珠絲杠、 滑軌、機(jī)械抓手等；電氣方面由交流電機(jī)、變頻器

10、、操作臺(tái)等部件組成。我 們利用可編程技術(shù)，結(jié)合相應(yīng)的硬件裝置，控制機(jī)械手完成各種動(dòng)作。由于時(shí)間倉(cāng)促和個(gè)人水平限制，我的設(shè)計(jì)存在著許多還沒(méi)來(lái)得及解決的 問(wèn)題，希望廣大老師、同學(xué)能夠給予批評(píng)指正并予以解決。第一章機(jī)械手簡(jiǎn)介第一節(jié)概述機(jī)械手首先是由美國(guó)開(kāi)始研制的。1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出了第一 臺(tái)機(jī)械手。機(jī)械手能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn) 物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和 自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、 電子、輕工和原子能等部門(mén)。第二節(jié)機(jī)械手的組成機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大

11、部分組成。手部是用來(lái) 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(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)， 使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變 被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式， 稱(chēng)為機(jī)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(gè) 自由度。自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機(jī)械手的靈活性 越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專(zhuān)用機(jī)械手有23個(gè)自由度。第三節(jié)機(jī)械手的應(yīng)用機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生 產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心

12、中更換刀具等，一般沒(méi)有獨(dú)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(mén)操持危險(xiǎn)物品 的主從式操作手也常稱(chēng)為機(jī)械手。另外，機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用不僅 能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，而且還能改善熱、累等勞動(dòng)條件。第二章機(jī)械手的控制方案與選擇第一節(jié)控制要求如下圖所示為某生產(chǎn)車(chē)間中自動(dòng)化搬運(yùn)機(jī)械手，用于將左工作臺(tái)上的工件搬 運(yùn)到右工作臺(tái)上。機(jī)械手的全部動(dòng)作由液壓驅(qū)動(dòng)。液壓泵由電磁閥控制，其上升 /下降、左移/右移運(yùn)動(dòng)由雙線圈兩位電磁閥控制，即上升電磁閥得電時(shí)機(jī)械手上 升，下降電磁閥得電時(shí)機(jī)械手下降。夾緊/放松運(yùn)動(dòng)由單線圈兩位電磁閥控制， 線圈得電時(shí)機(jī)械手夾緊，斷電時(shí)機(jī)械手放松。-

13、-左移一 右移來(lái)晚一放松1 工件左工作臺(tái)右工作臺(tái)圖2.1機(jī)械手的動(dòng)作示意圖為便于控制系統(tǒng)調(diào)試和維護(hù)，本控制系統(tǒng)應(yīng)有手動(dòng)功能和顯示功能。當(dāng)手動(dòng) /自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于“手動(dòng)”位置時(shí)，按下相應(yīng)的手動(dòng)按鈕，就可實(shí)現(xiàn)上升、下 降、左移、右移、夾緊、放松的手動(dòng)控制。當(dāng)機(jī)械手處于原位時(shí)，將手動(dòng)/自動(dòng) 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于“自動(dòng)”位置時(shí)，進(jìn)入自動(dòng)工作狀態(tài)，手動(dòng)按鈕無(wú)效。第二節(jié)機(jī)械手的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的比較在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中常用的控制系統(tǒng)有：傳統(tǒng)的繼電器一接觸器控制系統(tǒng)、 PLC控制系統(tǒng)和微機(jī)控制系統(tǒng)這三種。但從使用性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性出發(fā)，本設(shè) 計(jì)選用了 PLC。因?yàn)閺纳鲜鲈摍C(jī)械手所需完成的控制動(dòng)作分析來(lái)看，本機(jī)械手是

14、用于各種傳感器在復(fù)雜的條件下工件的傳輸，主要?jiǎng)幼魇巧仙?、下降、左移、?移、夾緊、放松和工序延時(shí)控制等，控制動(dòng)作基本上是以簡(jiǎn)單的順序邏輯動(dòng)作為 主。是屬典型的繼電邏輯順序動(dòng)作控制系統(tǒng)，這是PLC最擅長(zhǎng)的功能，而且PLC 具有體積小、重量輕、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、易于維護(hù)等特點(diǎn)， 特別是替代繼電器控制系統(tǒng)，這更是它的優(yōu)勢(shì)。第三章PLC的簡(jiǎn)介第一節(jié)PLC的產(chǎn)生1968年美國(guó)通用汽車(chē)公司（GM）招標(biāo)要求:軟連接代替硬接線;維護(hù)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(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)變更要少;用戶(hù)程序 存

15、儲(chǔ)容量可擴(kuò)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(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展，這是PLC的雛形。1969年美國(guó)DEC公司研制出世界上第一臺(tái)PLC（PDP-14），并在GM公 司汽車(chē)生產(chǎn)線上應(yīng)用成功。第二節(jié)PLC的定義和特點(diǎn)3.2.1 PLC的定義美國(guó)電氣協(xié)會(huì)制造商協(xié)會(huì)NEMA和國(guó)際電工委員會(huì)IEC對(duì)可編程控制器分 別作了定義：可編程控制器是一種專(zhuān)門(mén)用于工業(yè)環(huán)境的、以開(kāi)關(guān)量邏輯控制為主 的自動(dòng)控制裝置。它具有存儲(chǔ)控制程序的存儲(chǔ)器，能夠按照控制程序，將輸入的 開(kāi)關(guān)量（或模擬量）進(jìn)行邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等處理后，以開(kāi)關(guān)量 （或模擬量）的形式輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生

16、產(chǎn)過(guò)程。早期的可編程控制器，主要用于開(kāi)關(guān)量邏輯控制，所以稱(chēng)為可編程邏輯控制 器，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC，后來(lái)隨著計(jì)算機(jī)計(jì)術(shù)不斷發(fā)展，其功能已不僅限于開(kāi)關(guān)邏輯控制，所以被稱(chēng)之為可編程控制器PC,但這很容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)PC相混淆，因此， 一般仍把PLC作為可編程控制器的簡(jiǎn)稱(chēng)。3.2.2 PLC的特點(diǎn)可編程控制器之所以能夠得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，主要是由于它具有以下 特點(diǎn)：（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 用軟件實(shí)現(xiàn)大量的開(kāi)關(guān)量邏輯運(yùn)算，克服 了因繼電器觸點(diǎn)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(shè)計(jì)，采取了濾波、屏蔽、隔離等抗干擾措施，適應(yīng)各種惡劣的工 作環(huán)境，遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過(guò)了傳統(tǒng)的繼

17、電器控制系統(tǒng)和一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。（2）編程簡(jiǎn)單，易于掌握PLC采用梯形圖方式編寫(xiě)程序，與繼電器控 制邏輯的設(shè)計(jì)相似，具有直觀、簡(jiǎn)單、容易掌握等優(yōu)點(diǎn)。（3）功能完善，靈活方便 隨著PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，其功能更加完善， 不僅具有開(kāi)關(guān)量邏輯控制功能和步進(jìn)、計(jì)算功能，而且還具有模擬量處理、溫度 控制、位置控制、網(wǎng)絡(luò)通信等功能。既可以單機(jī)使用、也可聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，既可集中 控制、也可分布控制或者集散控制。而且在運(yùn)行過(guò)程中，可隨時(shí)修改控制邏輯， 增減系統(tǒng)的功能。（4）體積小、質(zhì)量輕、功耗低 由于采用了單片機(jī)等集成芯片，體積小、 質(zhì)量輕、機(jī)構(gòu)經(jīng)湊、功耗低。第三節(jié) 可編程控制器的主要性能指標(biāo)可編程控制器的性能

18、指標(biāo)有很多，主要有以下幾項(xiàng)指標(biāo)。（1）輸入/輸出點(diǎn)數(shù)（I/O） I/O點(diǎn)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(biāo)志著可以接多少個(gè)開(kāi)關(guān)按鈕和可以控制多少個(gè)負(fù)載。（2）存儲(chǔ)容量 存儲(chǔ)容量是指可編程控制器內(nèi)部用于存放用戶(hù)程序的存儲(chǔ) 容量。（3）掃描速度 一般以執(zhí)行1000步指令所需的時(shí)間來(lái)衡量，單位為ms/ 千步，也有以執(zhí)行一步指令所需來(lái)計(jì)算，單位us/步。（4）功能擴(kuò)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(kuò)展模塊，以適應(yīng)各種特殊功能應(yīng)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(tái)可編程控制器指令的總和，它是衡量可 編程控制器功能

19、強(qiáng)弱的主要指標(biāo)。第四節(jié) 可編程控制器的分類(lèi)通常PLC產(chǎn)品可按結(jié)構(gòu)形式、控制規(guī)模等進(jìn)行分類(lèi)。（1）按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi) 按結(jié)構(gòu)形式不同，可分為整體式和模塊式兩類(lèi)。整 體式的PLC是將電源、CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出單元等各個(gè)功能部件集成在一 個(gè)機(jī)殼內(nèi)，從而具有結(jié)構(gòu)經(jīng)湊、體積小、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，許多小型PLC多采用 這種機(jī)構(gòu)。模塊式的PLC將各個(gè)功能部件做成獨(dú)立模塊，如電源模塊、CPU模 塊、I/O模塊等，然后進(jìn)行組合。（2）按控制規(guī)模分類(lèi)按控制規(guī)模大小，可分為小型、中型和大型PLC三 種類(lèi)型。1）小型PLC。型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以下，存儲(chǔ)容量在2K步以?xún)?nèi)， 其中輸入輸出點(diǎn)數(shù)小于64點(diǎn)的PLC又

20、稱(chēng)為超小型或微型PLC，具有邏輯運(yùn)算、 定時(shí)、計(jì)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(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)通常在2562048點(diǎn)之間，用 戶(hù)程序存儲(chǔ)器的容量為28KB，除具有小型機(jī)的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量 I/O、數(shù)字計(jì)算、過(guò)程參數(shù)調(diào)節(jié)，如比例、積分、微分（PID）調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)傳送與 比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、中斷控制、遠(yuǎn)程I/O及通信聯(lián)網(wǎng)功能。3）大型PLC。大型PLC也稱(chēng)為高檔PLC, I/O點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上，用戶(hù)程序存儲(chǔ)容量在8K以上，其中I/O點(diǎn)數(shù)大于8192點(diǎn)的又稱(chēng)為超大型PLC, 除具有中型機(jī)的功能外，還具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理、模擬調(diào)節(jié)、特殊功能函數(shù)運(yùn)算、 監(jiān)視、記錄、

21、打印等功能，以及強(qiáng)大的通信聯(lián)網(wǎng)、中斷控制、智能控制和遠(yuǎn)程控 制等功能。第五節(jié)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(dòng)控制裝置，其硬件結(jié)構(gòu)上與 微型計(jì)算機(jī)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。PLC的硬件結(jié)構(gòu)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(jì)算機(jī)一樣，是PLC的核心部件。（2）存儲(chǔ)器PLC配有兩種存儲(chǔ)器：系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶(hù)存儲(chǔ)器。（3）輸入/輸出（I/O）接口電路。（4）電源。（5）擴(kuò)展單元。（6）外部設(shè)備。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(hù)程序（用戶(hù)軟件）組成。（1）系統(tǒng)程

22、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(hù)程序 用戶(hù)程序是用戶(hù)根據(jù)控制要求，用PLC的編程語(yǔ)言（如 梯形圖）編制的應(yīng)用程序。第六節(jié) 可編程控制器的工作方式可編程控制器在進(jìn)ARUN狀態(tài)之后，采用循環(huán)掃描方式工作。從第一條指 令開(kāi)始，在無(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲(chǔ)的地址號(hào)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(jié)束。然后再?gòu)念^開(kāi)始掃描，并周而復(fù) 始地重復(fù)進(jìn)行。!第（N-1）個(gè)掃!描周期第N個(gè)掃描周期第（N+1）個(gè)掃！描周期 ！ 1i_* 1_|1h- h-11*1輸出刷新1輸入采樣用戶(hù)程序執(zhí)行輸出刷新1輸入采樣11可編程控制器工作的掃描過(guò)程包括五個(gè)階段：內(nèi)

23、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(guò)程所需的時(shí)間成為掃描周期。掃 描周期的長(zhǎng)短與用戶(hù)程序的長(zhǎng)度和掃描速度有關(guān)。第七節(jié)PLC的編程語(yǔ)言PLC的編程語(yǔ)言有梯形圖語(yǔ)言、助記符語(yǔ)言、順序功能圖語(yǔ)言等。其中前兩 種語(yǔ)言用的較多，流程圖語(yǔ)言也在許多場(chǎng)合被采用。梯形圖語(yǔ)言（1）梯形圖從上至下編寫(xiě)，每一行從左至右順序編寫(xiě)。PLC程序執(zhí)行順 序與梯形圖的編寫(xiě)順序一致。（2）圖左、右邊垂直線稱(chēng)為起始母線、終止母線。每一邏輯行必須從起 始母線開(kāi)始畫(huà)起，終止母線可以省略。（3）梯形圖中的觸點(diǎn)有兩種，即動(dòng)合觸點(diǎn)和動(dòng)斷觸點(diǎn)。（4）梯形圖的最右端必須連接輸出元素。（5）梯形圖中的觸點(diǎn)可以任意

24、串、并聯(lián)，而輸出線圈只能并聯(lián)，不能串 聯(lián)。助記符語(yǔ)言助記符語(yǔ)言是PLC命令的語(yǔ)言表達(dá)式。用梯形圖編程雖然直觀、簡(jiǎn)便，但 要求PLC配置較大的顯示器放可輸入圖形符號(hào)，這在有些小型機(jī)上常難以滿(mǎn)足， 所以助記符語(yǔ)言也是一種較常用的一種編程方式。不同型號(hào)的PLC，其助記符語(yǔ) 言也不同，但其基本原理是相近的。編程時(shí)，一般先跟據(jù)要求編制梯形圖語(yǔ)言， 然后再根據(jù)梯形圖轉(zhuǎn)換成助記符語(yǔ)言。順序功能圖語(yǔ)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(zhuǎn)移”及“有限線段”等元素組成，它將一個(gè)完整的控制工程分為若干個(gè)階段 （狀態(tài)），各階段具有不同的動(dòng)作，階段間有一定的轉(zhuǎn)換條件，條件滿(mǎn)足就實(shí)

25、現(xiàn)狀 態(tài)轉(zhuǎn)移，上一狀態(tài)動(dòng)作結(jié)束，下一動(dòng)作開(kāi)始。第八節(jié)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)輸、環(huán)保及文化娛樂(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，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。 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、電鍍流水線等。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。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量

26、（Analog）和 數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(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模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專(zhuān)用的運(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制模塊。世界上各主要PLC 廠家的產(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能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。P

27、ID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、熱處理、鍋爐控制等場(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、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(chǔ)在存儲(chǔ)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?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系 統(tǒng)，如無(wú)人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

28、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，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)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(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。第四章伺服電動(dòng)機(jī)第一節(jié)伺服電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)介伺服電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。其功能是將輸入的電壓控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為軸上輸出的 角位移和角速度，驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。伺服電動(dòng)機(jī)可控性好，反應(yīng)迅速。是自動(dòng)控制 系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備中常用的執(zhí)行元件。第二節(jié)交流伺服電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介交流伺服電動(dòng)機(jī)，是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種機(jī)器。交流伺服電動(dòng)機(jī)主要由一個(gè)用以產(chǎn)生磁場(chǎng)的電磁鐵繞組或分布的定

29、子繞組和一個(gè)旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子組成。電動(dòng)機(jī)利用通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng) 的現(xiàn)象而制成的。交流伺服電動(dòng)機(jī)主要由定子部分和轉(zhuǎn)子部分組成，其中定子的結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)變壓器的定子基本相同，在定子鐵心中也安放著空間互成 90度電角 度的兩相繞組（其中一組為激磁繞組，另一組為控制繞組）。交流伺服電動(dòng)機(jī)控制精度高，矩頻特性好，具有過(guò)載能力，多應(yīng)用于物 料計(jì)量，橫封裝置和定長(zhǎng)裁切機(jī)上。交流伺服電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：不僅要求它在靜止?fàn)顟B(tài)下，能服從控制信號(hào)的命令 而轉(zhuǎn)動(dòng)，而且要求在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)如果控制電壓變?yōu)榱悖妱?dòng)機(jī)立即停轉(zhuǎn)。第五章機(jī)械手電路圖分析SJU瞬閣T柚奸徉攜手瓣s?y啟動(dòng)一右移一下降一夾緊一上升-正擺一下降一放松一上升

30、一左移一反擺 循環(huán)分析在工件到位時(shí)，機(jī)械手右移，到達(dá)右限位，機(jī)械手下降，到達(dá)下限位，機(jī)械手夾 緊，一定時(shí)間后，機(jī)械手上升，到達(dá)上限位，機(jī)械手臂向正擺，到達(dá)左工作臺(tái)時(shí)， 機(jī)械手下降，到達(dá)下限位，機(jī)械手放松，一定時(shí)間后，機(jī)械手上升，到達(dá)上限位， 機(jī)械手左移，到達(dá)左限位，機(jī)械手反擺，回到原點(diǎn)。當(dāng)機(jī)械手處于原位時(shí)，按動(dòng)SA1接通電路，左限位開(kāi)關(guān)SQ左、SQ上、SQ反擺被 壓合。閉合SA2，由于SQ左、SQ上、SQ反擺被壓合，KM1得電，閉合自鎖，機(jī) 械手右移。狀態(tài)右移碰到SQ右，壓合SQ右，接通KM2, KM2閉合自鎖，機(jī)械手 下降。下降到壓下限位開(kāi)關(guān)SQ下，SQ下閉合，KM3得電閉合自鎖同接通時(shí)間繼

31、 電器KT1。KM3閉合，機(jī)械手夾緊，5秒后，時(shí)間繼電器延時(shí)閉合常開(kāi)觸頭閉合， 碰到KM4，KM4得電閉合自鎖與KA1也得電閉合自鎖。KM4得電，機(jī)械手上升到 壓下上限位開(kāi)關(guān)SQ上，停止上升。SQ上閉合，接通KM5,機(jī)械手正擺，到壓下 SQ正擺，接通KM2得電閉合自鎖，機(jī)械手開(kāi)始下降。碰到壓下SQ下，接通KM8 與時(shí)間繼電器KT2線圈得電。KM8得電閉合自鎖，機(jī)械手放松。5秒后，時(shí)間繼 電器延時(shí)閉合常開(kāi)觸頭KT2閉合。接通KM4, KA1線圈也得電閉合自鎖。機(jī)械手 上升壓合SQ上,機(jī)械手開(kāi)始左移，到壓下SQ左，接通KM7,閉合自鎖。機(jī)械手 反擺動(dòng)作，到壓下SQ反擺，機(jī)械手回歸原點(diǎn)，再開(kāi)始第二次

32、循環(huán)動(dòng)作。若按SA1， 機(jī)械手停止動(dòng)作。至此，機(jī)械手通過(guò)了八步完成了一個(gè)周期的動(dòng)作 點(diǎn)動(dòng)分析閉合SA1手動(dòng)控制檔機(jī)械手右移按下SB1,機(jī)械手右移，到達(dá)限位開(kāi)關(guān)SQ右時(shí)停止。若突然斷開(kāi)SB1，機(jī)械 手也會(huì)停止右移機(jī)械手左移按下SB7，機(jī)械手左移，到達(dá)限位開(kāi)關(guān)SQ左時(shí)停止，若突然斷開(kāi)SB7,機(jī)械 手也會(huì)停止左移。機(jī)械手上升按下SB5，機(jī)械手上升，到達(dá)限位開(kāi)關(guān)SQ上時(shí)停下。若突然斷開(kāi)SB5,機(jī)械 手也會(huì)停止上升機(jī)械手下降按下SB2，機(jī)械手下降，到達(dá)限位開(kāi)關(guān)SQ下時(shí)停下。若突然斷開(kāi)SB2,機(jī)械 手也會(huì)停止下降。機(jī)械手夾緊按下SB3，機(jī)械手夾緊，到時(shí)間繼電器延時(shí)斷開(kāi)常閉觸頭斷開(kāi)，KM3斷電， 機(jī)械手實(shí)現(xiàn)

33、夾緊工件。機(jī)械手放松按下SB4，機(jī)械手放松，到時(shí)間繼電器延時(shí)斷開(kāi)常閉觸頭斷開(kāi)后，機(jī)械手松 開(kāi)工件。機(jī)械手正擺按下SB6，機(jī)械手正擺，到達(dá)碰到限位開(kāi)關(guān)時(shí)停下。若突然斷電，機(jī)械手會(huì) 停止正擺機(jī)械手反擺按下SB8，機(jī)械手反擺，達(dá)到碰到限位開(kāi)關(guān)時(shí)停下。若突然斷電，機(jī)械手會(huì) 停止反擺。單周運(yùn)行機(jī)械手從原點(diǎn)開(kāi)始，按下啟動(dòng)暗流SA1開(kāi)始自動(dòng)運(yùn)行性狀態(tài)，接通SA2后， 機(jī)械手開(kāi)始動(dòng)作，這時(shí)斷開(kāi)SA2，機(jī)械手不會(huì)立即停止動(dòng)作，在機(jī)械手自動(dòng)完成 一個(gè)周期的動(dòng)作后，即SA2是機(jī)械手實(shí)現(xiàn)連續(xù)循環(huán)和單周循環(huán)的選擇按鈕。在機(jī) 械手動(dòng)作循環(huán)過(guò)程中，有許多為安全起見(jiàn)的電氣聯(lián)鎖。I/O分配表欷點(diǎn)6號(hào)p寂的輸出點(diǎn)編寄機(jī)械手左顧暇

34、剩帔手右行艇機(jī)梆顧騾S02P馳葡機(jī)械手F鼬電YM機(jī)械手上顧暇SO卯XW癮M械手夾翱電齊機(jī)賠i騾SO4p洲瘟械手上卅貌也$05口%剩帔手正擺艇 器懈魂位菽S06p瘟械手娜勝Y1叩5W 關(guān) SA1P馳動(dòng)賺瑟IB 戳?xí)r間眥器TW熟順手左蒯電時(shí)硼瞬T“*jp第六章順序控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖vin NBOOE彳亍IMl-xz率下陣1村詢(xún)X3I* I(7=2正擢喜$下降I卒I 左行KL(S反提 | RE7T | EH口 |把按鈕置于單周檔X7,機(jī)械手回到原點(diǎn)，須按下啟動(dòng)按鈕機(jī)械手才能啟動(dòng)。 選擇循環(huán)檔X5，機(jī)械手自動(dòng)循環(huán)。機(jī)械手狀態(tài)流程為：?jiǎn)?dòng)-右行-下降-夾緊-上升-正擺-下降-放松-上升-左 行-反擺。第七章

35、PLC程序圖如圖可知，當(dāng)輸出Y1時(shí)，機(jī)械手右移；輸出Y2時(shí)，機(jī)械手下降；輸出Y3 時(shí)，機(jī)械手夾緊與時(shí)間繼電器工作；輸出Y4時(shí)，機(jī)械手上升；輸出Y5時(shí)，機(jī)械 手正擺；再次輸出Y2，機(jī)械手下降；輸出Y10時(shí)，機(jī)械手放松與時(shí)間繼電器工 作；輸出Y4，機(jī)械手上升；輸出Y6,機(jī)械手左移；輸出Y7，機(jī)械手反擺。 當(dāng)條件滿(mǎn)足時(shí)，才會(huì)進(jìn)入下一步的程序。這就是我們?cè)O(shè)計(jì)必要的電氣聯(lián)鎖0134578310121314151718192223252627283031 我第八章程序指令表LDSETSOSTLSOLDX001SET320STLS20OUTY001LDX002SETS21STLS21OUTY002LDX00

36、4SETS22STLS22OUTY琪OUTT1K50LDT1SETSTLOUTY004LD瀏3SETS24STLS24OUTYOOSLD卻耶23SETS255STLS2536OUTY002卵LDX00438ANDKOOG39SETS2641STLS2642OUTY010套OUTT246LDT247SETS2749STLS2750OUTY00451LDX00352ANDKOOG53SETS2855STLS2856OUTYOOG57LDX00158SETS2960STLS2961OUTY00762LDK007睛OUTLIO64LDIMO65ANDX00566SETS2068LDMO69SETSO71EET72ENDK50第九章畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)經(jīng)過(guò)兩個(gè)多月的設(shè)計(jì)，機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)的程序，已成功地通過(guò)了模擬手 動(dòng)、單步、單周期、連續(xù)等運(yùn)行的調(diào)試，證明本設(shè)計(jì)的硬件、軟件部分基本都能 達(dá)到預(yù)期要求，能可靠地控制機(jī)械手動(dòng)作，達(dá)到機(jī)械手所要求的技術(shù)性能。系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)過(guò)程也是對(duì)學(xué)