宋聰輝論文(基于PLC實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)機(jī)械手的控制設(shè)計(jì))

1、.WD.WD.WD.08級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文報(bào)告專業(yè)名稱: 機(jī)電一體化 設(shè)計(jì)課題:基于PLC控制的材料搬運(yùn)裝置導(dǎo)師姓名:魏潤仙學(xué)生姓名: 宋聰輝 班 級(jí): 08高職機(jī)電一體化七班 學(xué) 號(hào): 20082340708 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題目：基于PLC控制的材料搬運(yùn)裝置專業(yè)：機(jī)電一體化 姓名：宋聰輝畢業(yè)設(shè)計(jì)論文工作起止時(shí)間：20011年3月1日2011年4月畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的內(nèi)容要求：1、寫出設(shè)計(jì)方案與目的 2、PLC及機(jī)械手的介紹及選擇3、設(shè)計(jì)主體局部4、模擬與調(diào)試5、梯形圖及指令表的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師簽名： 系主任：年 月 日摘 要在工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有

2、毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，甚至于危及生命。自從機(jī)械手問世以來，相應(yīng)的各種難題迎刃而解。機(jī)械手可在空間抓、放、搬運(yùn)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。機(jī)械手一般由耐高溫，抗腐蝕的材料制成，以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)惡劣的環(huán)境，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人的重要組成局部，在很多情況下它就可以稱為工業(yè)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備?？删幊炭刂破魇抢^電器控制和計(jì)算機(jī)控制出上開發(fā)的產(chǎn)品，逐漸開展成以微器處理為核心把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通

3、信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。本文應(yīng)用三菱公司生產(chǎn)的可編程控制器FX系列PLC，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手搬運(yùn)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用了可編程控制器PLC控制功能。使該系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，時(shí)期功能范圍得到廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵詞：材料搬運(yùn)、可編程控制器PLC 、機(jī)械手、限位開關(guān)目 錄TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc224202960第1章前言 PAGEREF _Toc224202960 h 1HYPERLINK l _Toc2242029611.1選題背景 PAGEREF _Toc224202961 h 1HYPERLINK l _Toc2242029621.2設(shè)計(jì)目的及主要內(nèi)容 PA

4、GEREF _Toc224202962 h 1HYPERLINK l _Toc2242029631.2.1設(shè)計(jì)目的 PAGEREF _Toc224202963 h 1HYPERLINK l _Toc2242029641.2.2主要內(nèi)容 PAGEREF _Toc224202964 h 1HYPERLINK l _Toc224202965第2章 PLC及機(jī)械手的介紹及選擇 PAGEREF _Toc224202965 h 3HYPERLINK l _Toc2242029662.1.可編程控制器PLC PAGEREF _Toc224202966 h 3HYPERLINK l _Toc224202967

5、2.1.1PLC 慨況 PAGEREF _Toc224202967 h 3HYPERLINK l _Toc2242029682.1.2PLC的構(gòu)造及 基本配置 PAGEREF _Toc224202968 h 4HYPERLINK l _Toc2242029692.1.3PLC的選型 PAGEREF _Toc224202969 h 7HYPERLINK l _Toc2242029692.1.3PLC的選型 PAGEREF _Toc224202969 h 7HYPERLINK l _Toc2242029692.1.4PLC的工作過程 PAGEREF _Toc224202969 h 7HYPERLI

6、NK l _Toc2242029702.2機(jī)械手 PAGEREF _Toc224202970 h 7HYPERLINK l _Toc2242029712.2.1機(jī)械手簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc224202971 h 10HYPERLINK l _Toc2242029722.2.2機(jī)械手的選擇 PAGEREF _Toc224202972 h 12HYPERLINK l _Toc224202973第3章設(shè)計(jì)主體局部 PAGEREF _Toc224202973 h 13HYPERLINK l _Toc2242029743.1控制要求 PAGEREF _Toc224202974 h 13HYPER

7、LINK l _Toc2242029753.2控制流程圖 PAGEREF _Toc224202975 h 13HYPERLINK l _Toc2242029763.3I/O分配 PAGEREF _Toc224202976 h 14HYPERLINK l _Toc2242029773.4梯形圖 PAGEREF _Toc224202977 h 14HYPERLINK l _Toc2242029783.5指令表 PAGEREF _Toc224202978 h 17HYPERLINK l _Toc2242029793.6PLC連線圖 PAGEREF _Toc224202979 h 20HYPERLIN

8、K l _Toc2242029803.7模擬調(diào)試 PAGEREF _Toc224202980 h 21HYPERLINK l _Toc224202981第4章論文小結(jié) PAGEREF _Toc224202981 h 22HYPERLINK l _Toc224202982參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc224202982 h 23HYPERLINK l _Toc224202983致謝 PAGEREF _Toc224202983 h 24第1章 前言1.1選題背景大學(xué)三年的專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)生涯即將完畢，畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速開

9、展，采用PLC的工作原理來控制材料搬運(yùn)裝置的技術(shù) 基本已經(jīng)成熟，其中得到愈來愈廣泛的就是采用PLC控制搬運(yùn)機(jī)械手來實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)材料的裝置。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)根基課和專業(yè)課方面的知識(shí)，對(duì)機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，到達(dá)了學(xué)習(xí)的目的。對(duì)于PLC對(duì)機(jī)械手搬運(yùn)材料的控制設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我進(jìn)展了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過在幾家單位的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對(duì)于PLC對(duì)搬運(yùn)機(jī)械手的控制設(shè)計(jì)有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富了許多PLC方面的知識(shí)，而對(duì)于PLC方面的制造工藝更是實(shí)現(xiàn)了零的突破。在指導(dǎo)教師的協(xié)助下，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)查閱了很多相關(guān)資

10、料，明確了PLC的一般工作原理、制造、工藝過程。并在圖書館借閱了許多相關(guān)手冊(cè)和書籍，設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)展充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)教師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)歷，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，肯請(qǐng)各位教師指正。1.2設(shè)計(jì)目的及主要內(nèi)容1.2.1設(shè)計(jì)目的1、培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)能力；2、擴(kuò)展知識(shí)構(gòu)造；3、培養(yǎng)綜合運(yùn)用能力；4、是課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充。通過本次論文，進(jìn)一步加強(qiáng)自己對(duì)機(jī)械手和PLC的認(rèn)識(shí)，以及它們?cè)谏钪袕V泛應(yīng)用。1.2.2主要內(nèi)容A正確選用機(jī)械手和PLC類 B繪制

11、I/O分配C設(shè)計(jì)梯形圖D指令表E模擬調(diào)試第2章 PLC及機(jī)械手的介紹及選擇2.1.可編程控制器PLC2.1.1PLC 慨況可編程控制器PROGRAMMABLE CONTROLLER，簡(jiǎn)稱PC。與個(gè)人計(jì)算機(jī)的PC相區(qū)別，用PLC表示。自二十世紀(jì)六十年代美國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，PLC得到了快速開展，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)技術(shù)的不斷開展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關(guān)量處理的根基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

12、局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。PLC是由摸仿原繼電器控制原理開展起來的，二十世紀(jì)七十年代的PLC只有開關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車制造行業(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；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機(jī)械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲(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，在程序運(yùn)行過程中，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

13、循環(huán)運(yùn)算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時(shí)間稱為一個(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)成開關(guān)量來處理，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來完成模擬量的運(yùn)算。把計(jì)算結(jié)果送給PLC的控制器。一樣I/O點(diǎn)數(shù)的系統(tǒng)，用PLC比用DCS，其成本要低一些大約能省40%左右。PLC沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護(hù)成本比DCS要低很多。一個(gè)PLC的控制器，可以接收幾千個(gè)I/O點(diǎn)最多可達(dá)8000多個(gè)I/O。如果被控對(duì)象主要是設(shè)

14、備連鎖、回路很少，采用PLC較為適宜。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在設(shè)計(jì)企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。 近10年來，隨著PLC價(jià)格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大，越來越多的中小設(shè)備開場(chǎng)采用PLC進(jìn)展控制，PLC在我國的應(yīng)用增長十分迅速。隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速開展和根基自動(dòng)化水平的不斷提高，今后一段時(shí)期內(nèi)PLC在我國仍將保持高速增長勢(shì)頭。 通用PLC應(yīng)用于專用設(shè)備時(shí)可以認(rèn)為它就是一個(gè)嵌入式控制器，但PLC相對(duì)一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。實(shí)際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器，現(xiàn)在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的根基上引入了

15、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建設(shè)柔性的程控系統(tǒng)。國際電工委員會(huì)IEC公布了對(duì)PLC的規(guī)定：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)大其功能的原那么設(shè)計(jì)。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(jiǎn)單等特點(diǎn)。

16、可以預(yù)料：在工業(yè)控制領(lǐng)域中，PLC控制技術(shù)的應(yīng)用必將形成世界潮流PLC程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序，又有用戶自己開發(fā)的應(yīng)用程序，系統(tǒng)程序提供運(yùn)行平臺(tái)，同時(shí)，還為PLC程序可靠運(yùn)行及信息與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)展必要的公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設(shè)計(jì)。2.1.2PLC的構(gòu)造及 基本配置和繼電器控制系統(tǒng)類似，PLC控制系統(tǒng)也是由輸入局部、邏輯局部和輸出局部組成。一般講，PLC分為箱體式和模塊式兩種。但它們的組成是一樣的，對(duì)箱體式PLC，有一塊CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，當(dāng)然按CPU性能分成假設(shè)干型號(hào)，并按I/O點(diǎn)數(shù)又有假設(shè)干規(guī)格。對(duì)模塊式PLC，有CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、

17、底板或機(jī)架。無任哪種構(gòu)造類型的PLC，都屬于總線式開放型構(gòu)造，其I/O能力可按用戶需要進(jìn)展擴(kuò)展與組合。CPU的構(gòu)成：PLC中的CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺(tái)PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的存放器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU功能：用掃描方式后面介紹接收現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映象存放器或數(shù)據(jù)存放器；2接收并

18、存儲(chǔ)從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)；3診斷電源和PC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編程過程中的語法錯(cuò)誤；4在PC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后：執(zhí)行用戶程序產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取指令，經(jīng)命令解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去啟閉有關(guān)的控制電路進(jìn)展數(shù)據(jù)處理分時(shí)、分渠道地執(zhí)行數(shù)據(jù)存取、傳送、組合、比較、變換等動(dòng)作，完成用戶程序中規(guī)定的邏輯或算術(shù)運(yùn)算任務(wù)更新輸出狀態(tài)輸出實(shí)施控制根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映象存放器的內(nèi)容，再由輸入映象存放器或數(shù)據(jù)存放器的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表、打印、數(shù)據(jù)通訊等存儲(chǔ)器 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)工作程序監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用功能子程序、命令 解釋、功能子

19、程序的調(diào)用管理程序和系統(tǒng)參數(shù)*不能由用戶直接存取 用戶存儲(chǔ)器 用戶程序存儲(chǔ)器存放用戶程序。即用戶通過編程器輸入的用戶程序。 功能存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)區(qū)存放用戶數(shù)據(jù)PC的用戶存儲(chǔ)器通常以字16位/字為單位來表示存儲(chǔ)容量。注意：系統(tǒng)程序直接關(guān)系到PC的性能，不能由用戶直接存取，所以，通常PC產(chǎn)品資料中所指的存儲(chǔ)器形式或存儲(chǔ)方式及容量，是指用戶程序存儲(chǔ)器而言。與通用計(jì)算機(jī)一樣，主要由運(yùn)算器、控制器、存放器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。它確定了進(jìn)展控制的規(guī)模、工作速度、內(nèi)存容量等。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。CPU的控制器控制CPU工

20、作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。 CPU的運(yùn)算器用于進(jìn)展數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。CPU的存放器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。CPU雖然劃分為以上幾個(gè)局部，但PLC中的CPU芯片實(shí)際上就是微處理器，由于電路的高度集成，對(duì)CPU內(nèi)部的詳細(xì)分析已無必要，我們只要弄清它在PLC中的功能與性能，能正確地使用它就夠了。CPU模塊的外部表現(xiàn)就是它的工作狀態(tài)的種種顯示、種種接口及設(shè)定或控制開關(guān)。一般講，CPU模塊總要有相應(yīng)的狀態(tài)指示燈，如電源顯示、運(yùn)行顯示、故障顯示等。箱體式PLC的主箱體也有這些顯示。它的總線接口，用于接I/O模板或底板

21、，有內(nèi)存接口，用于安裝內(nèi)存，有外設(shè)口，用于接外部設(shè)備，有的還有通訊口，用于進(jìn)展通訊。CPU模塊上還有許多設(shè)定開關(guān)，用以對(duì)PLC作設(shè)定，如設(shè)定起始工作方式、內(nèi)存區(qū)等。I/O模塊：PLC的對(duì)外功能，主要是通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的，按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的 基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。電源模塊：有些PLC中的電源，是與CPU模塊合二為一的，有些是分開的，其主要用途是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提

22、供24V的工作電源。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為交流220VAC或110VAC，直流電源，加的為直流電壓，常用的為24V。底板或機(jī)架：大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。PLC 的外部設(shè)備：外部設(shè)備是PLC系統(tǒng)不可分割的一局部，它有四大類1. 編程設(shè)備：有簡(jiǎn)易編程器和智能圖形編程器，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。2. 監(jiān)控設(shè)備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形

23、監(jiān)視器。直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。3. 存儲(chǔ)設(shè)備：有存儲(chǔ)卡、存儲(chǔ)磁帶、軟磁盤或只讀存儲(chǔ)器，用于永久性地存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不喪失，如EPROM、EEPROM寫入器等。4. 輸入輸出設(shè)備：用于接收信號(hào)或輸出信號(hào)，一般有條碼讀人器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。PLC的通信聯(lián)網(wǎng)：PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制?，F(xiàn)在幾乎所有的PLC新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計(jì)算機(jī)一樣具有RS-232接口，通過雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的范圍內(nèi)交換信息。當(dāng)然，PLC之間的通訊

24、網(wǎng)絡(luò)是各廠家專用的，PLC與計(jì)算機(jī)之間的通訊，一些生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，并向標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議靠攏，這將使不同機(jī)型的PLC之間、PLC與計(jì)算機(jī)之間可以方便地進(jìn)展通訊與聯(lián)網(wǎng)。了解了PLC的 基本構(gòu)造，我們?cè)谫徶贸炭仄鲿r(shí)就有了一個(gè) 基本配置的概念，做到既經(jīng)濟(jì)又合理，盡可能發(fā)揮PLC所提供的最正確功能。2.1.3PLC的選型考慮到機(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)

25、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 ，指令編程語言 邏輯梯形圖和指令清單 使用步進(jìn)梯形圖能生成SFC類型程序程式容量 8000步內(nèi)置 。2.1.4PLC的工作過程1. 初始操作上電處理PLC未進(jìn)入正式運(yùn)行前，首先應(yīng)確定自身的完好性。這就是接通電源后的初始操作見圖。通電后，消除各元件的隨機(jī)狀態(tài)，進(jìn)展清零或復(fù)位處理，檢查I/O單元的連接是否正確I/O總線。再做一道題，使它涉及各種指令和內(nèi)存單元，假設(shè)解題

26、時(shí)間在to以內(nèi)，那么自身完好否那么，系統(tǒng)關(guān)閉，解題完畢，將監(jiān)控定時(shí)器to復(fù)位，才開場(chǎng)正式運(yùn)行。運(yùn)行PLC的工作方式順序周期循環(huán)掃描掃描按分時(shí)操作的原理，每一時(shí)刻執(zhí)行一個(gè)操作，順序進(jìn)展，這種分時(shí)操作的過程稱“CPU對(duì)程序的掃描工作特點(diǎn)集中輸入，集中輸出小型PLC二、PLC運(yùn)行過程 1. 四大類操作 1公共操作故障診斷及處理自檢，一般故障，只報(bào)警，不停機(jī) 2I/O操作聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)輸入及控制信號(hào)的輸出 3執(zhí)行用戶程序順序循環(huán)掃描 4服務(wù)外設(shè) 2. I/O處理過程教材P63 Fig3-6 輸入采樣 三個(gè)階段 執(zhí)行用戶程序 輸出刷新工作過程框圖：I/O處理過程：1數(shù)據(jù)輸入/輸出I/O狀態(tài)刷新 采樣輸入

27、信號(hào) 送出處理結(jié)果輸入映像存儲(chǔ)器及其刷新對(duì)應(yīng)于輸入端子狀態(tài)的數(shù)據(jù)區(qū) PLC中的CPU是不能直接從與外部接線端子打交道的。在輸入采樣階段，首先掃描所有輸入端子，經(jīng)過輸入調(diào)理電路光電隔離、電平轉(zhuǎn)換、濾波處理等后進(jìn)入輸入緩沖器等待采樣。沒有CPU的采樣“允許 ，外界的輸入信號(hào)是不能進(jìn)入內(nèi)存的。 當(dāng)CPU采樣時(shí)，輸入信號(hào)便進(jìn)入輸入映像存儲(chǔ)器刷新。接著進(jìn)入程序的執(zhí)行階段，直至信號(hào)的輸出。在此期間，輸入映像存儲(chǔ)器將現(xiàn)場(chǎng)與CPU隔離，無論輸入信號(hào)如何變化，輸入映像存儲(chǔ)器中的內(nèi)容保持到下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段，才重新采樣新的信號(hào)，即：輸入映像存儲(chǔ)器每周期刷新一次。 這樣，是否會(huì)影響對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息的反響速度由于

28、，PLC掃描周期一般僅幾十mS，兩次采樣之間的間隔時(shí)間很短，對(duì)一般的開關(guān)量而言，可以認(rèn)為采樣是連續(xù)的。b. 輸出映像存儲(chǔ)器及其刷新CPU數(shù)據(jù)處理的中間結(jié)果和最終結(jié)果的存放區(qū)域同理，CPU不能直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，處理的結(jié)果存放在輸出映像存儲(chǔ)器中，直至所有程序執(zhí)行完畢，才將輸出映像區(qū)的內(nèi)容經(jīng)輸出鎖存器稱為輸出狀態(tài)刷新送到輸出端子上驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。即：輸出映像存儲(chǔ)器隨時(shí)刷新 輸出鎖存器每周期刷新一次刷新后的輸出狀態(tài)一直保持到下一次刷新同樣，兩次刷新的間隔僅幾十mS，即使考慮電路的電氣慣性延遲時(shí)間，仍可認(rèn)為輸出是及時(shí)的。c. 輸入/輸出狀態(tài)表狀態(tài)RAM表I/O映像存儲(chǔ)器的內(nèi)容，在CPU中構(gòu)成I/O狀態(tài)表，其內(nèi)

29、容是CPU處理用戶程序及數(shù)據(jù)的依據(jù)。注意：輸入狀態(tài)表采樣時(shí)刷新 輸出狀態(tài)表隨時(shí)刷新中間值和最終結(jié)果 輸出端子的接通或開斷輸出鎖存器決定2 執(zhí)行用戶程序 執(zhí)行 監(jiān)視a. 監(jiān)控定時(shí)器WDTWATCH DOG TIMER即監(jiān)控定時(shí)器t1正常：執(zhí)行完用戶程序所需的時(shí)間應(yīng)不超過t1。執(zhí)行程序前，復(fù)位t1，執(zhí)行程序開場(chǎng)t1計(jì)時(shí)，完畢后立即復(fù)位t1，表示程序執(zhí)行正常。 異常：因某些原因，程序進(jìn)入死循環(huán)，執(zhí)行程序時(shí)間超出t1值，WDT發(fā)出警告，程序重新開場(chǎng)執(zhí)行，同時(shí)復(fù)位t1。假設(shè)因偶然因素，那么重新執(zhí)行程序?qū)⒄＃衲敲?，系統(tǒng)自動(dòng)停頓執(zhí)行用戶程序，切斷外部負(fù)載，并發(fā)出故障信號(hào)等待處理。b. 執(zhí)行用戶程序3 執(zhí)

30、行外設(shè)命令 每次執(zhí)行完用戶程序，輸出后，就進(jìn)入服務(wù)外設(shè)命令的操作，如沒有外設(shè)命令，自動(dòng)循環(huán)掃描。2.2機(jī)械手2.2.1機(jī)械手簡(jiǎn)介mechanical hand也被稱為自動(dòng)手，auto hand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。機(jī)械手主要由手部和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)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)要求而有多種構(gòu)造形式，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)

31、擺動(dòng)、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來實(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，其構(gòu)造也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有23個(gè)自由度。機(jī)械手的種類，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。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，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨(dú)立的控制

32、裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持不安全物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手。機(jī)械手是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過程中開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)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速開展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的開展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)、不知疲勞、不怕不安全、抓舉重物的力量比人手大等特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用，例如：(1)機(jī)床加工工件的裝卸，特別是在自動(dòng)化車床、組合機(jī)床上使用較為普遍。(2)

33、在裝配作業(yè)中應(yīng)用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來裝配印制電路板，在機(jī)械行業(yè)中它可以用來組裝零部件。(3)可在勞動(dòng)條件差，單調(diào)重復(fù)易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動(dòng)。 (4)可在不安全場(chǎng)合下工作，如軍工品的裝卸、不安全品及有害物的搬運(yùn)等。(5宇宙及海洋的開發(fā)。(6)軍事工程及生物醫(yī)學(xué)方面的研究和試驗(yàn)。機(jī)械手簡(jiǎn)述:機(jī)械手的形式是多種多樣的，有的較為簡(jiǎn)單，有的較為復(fù)雜，但 基本的組成形式是一樣的，一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助裝置組成。1執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由手、手腕、手臂、支柱組成。手是抓取機(jī)構(gòu)，用來夾緊和松開工件，與人的手指相仿，能完成人手的類似動(dòng)作。手腕是連接手指與手臂的元件，

34、可以進(jìn)展上下、左右和回轉(zhuǎn)動(dòng)作。簡(jiǎn)單的機(jī)械手可以沒有手腕。支柱用來支撐手臂，也可以根據(jù)需要做成移動(dòng)。2傳動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作要由傳動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。常用機(jī)械手傳動(dòng)系統(tǒng)分機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)和電力傳動(dòng)等幾種形式。3.控制系統(tǒng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的主要作用是控制機(jī)械手按一定的程序、方向、位置、速度進(jìn)展動(dòng)作，簡(jiǎn)單的機(jī)械手一般不設(shè)置專用的控制系統(tǒng)，只采用行程開關(guān)、繼電器、控制閥及電路便可實(shí)現(xiàn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求進(jìn)展動(dòng)作動(dòng)作復(fù)雜的機(jī)械手那么要采用可編程控制器、微型計(jì)算機(jī)進(jìn)展控制。2.2.2機(jī)械手的選擇由于機(jī)械手是在搬運(yùn)中的應(yīng)用，所以采用傳送帶加旋轉(zhuǎn)的機(jī)械手類型。此機(jī)械手易于操作，性能可靠。第3

35、章 設(shè)計(jì)主體局部3.1控制要求搬運(yùn)機(jī)械手工作示意圖如圖3-1所示，其任務(wù)是將傳送帶A的物品搬到傳送帶B上。機(jī)械手的原位是在傳送帶B上，開場(chǎng)工作時(shí)，先是手臂上升，到上限位時(shí)，上升限位開關(guān)LS4閉合，手臂左旋；左旋到位時(shí)，左旋限位開關(guān)LS2閉合，手臂下降；到下限位時(shí)，下降限位開關(guān)LS5閉合，傳送帶A遠(yuǎn)行。當(dāng)光電開關(guān)PSl檢測(cè)到物品已進(jìn)入手指范圍時(shí)，手指抓物品。當(dāng)物品抓緊時(shí)，抓緊限位開關(guān)LS1動(dòng)作，手臂上升；到上限位時(shí)，上升限位開關(guān)LS4閉合，手臂右旋；右旋到位時(shí)，右旋限位開關(guān)LS3閉合，手臂下降；下降到下限位時(shí)，下降限位開關(guān)LS5閉合，手指放開，物品被放到傳送帶B上延時(shí)2s時(shí)間到，一個(gè)循環(huán)完畢，再

36、重復(fù)。圖3-13.2控制流程圖圖3-23.3I/O分配輸入電器輸入點(diǎn)輸出電器輸出點(diǎn)起動(dòng)按鈕X0輸送帶A驅(qū)動(dòng)接觸器KMY0停頓按鈕常開X1手臂左旋電磁閥YV1Y1手指抓緊檢測(cè)開關(guān)LS1X2手臂右旋電磁閥YV2Y2手臂左旋限位開關(guān)LS2X3手臂上升電磁閥YV3Y3手臂右旋限位開關(guān)LS3X4手臂下降電磁閥YV4Y4手臂上升限位開關(guān)LS4X5手臂抓緊電磁閥YV5Y5手臂下降限位開關(guān)LS5X6手臂放松電磁閥YV6Y6物品檢測(cè)光電開關(guān)PS1X73.4梯形圖圖3-4-1圖3-4-2圖3-4-3說明：SET置位線圈得電保持，RST復(fù)位線圈失電保護(hù)，SFTL位左移,ZRST區(qū)間復(fù)位3.5指令表圖3-5-1圖3-

37、5-2圖3-5-33.6PLC連線圖圖3-63.7模擬調(diào)試1) 按下起動(dòng)按鈕SB1時(shí)，機(jī)械手系統(tǒng)工作。首先上升電磁閥通電，手臂上升，至上升限位開關(guān)動(dòng)作；2) 左轉(zhuǎn)電磁閥通電，手臂左轉(zhuǎn)，至左轉(zhuǎn)限位開關(guān)動(dòng)作；3) 下降電磁閥通電，手臂下降，至下降限位開關(guān)動(dòng)作；4) 啟動(dòng)傳送帶A運(yùn)行，由光電開關(guān)PS/PH檢測(cè)傳送帶A上有無物品送來，假設(shè)檢測(cè)到物品，那么抓緊電磁閥通電，機(jī)械手抓緊，至抓緊限位開關(guān)動(dòng)作；5) 手臂再次上升，至上升限位開關(guān)再次動(dòng)作；6) 右轉(zhuǎn)電磁閥通電，手臂右轉(zhuǎn)，至右轉(zhuǎn)限位開關(guān)動(dòng)作；7) 手臂再次下降，至下降限位開關(guān)再次動(dòng)作；8) 放松電磁閥通電，機(jī)械手松開手爪，經(jīng)延時(shí)2秒后，完成一次搬運(yùn)任務(wù)，然后重復(fù)循環(huán)以上過程。9) 按下停頓按鈕SB1或