機(jī)械手自動(dòng)控制系統(tǒng)的PLC實(shí)現(xiàn)方法研究-軟件部分

PAGE2題目：機(jī)械手自動(dòng)控制系統(tǒng)的PLC實(shí)現(xiàn)方法研究軟件部分摘要在工業(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，甚至于危機(jī)生命。機(jī)械手就在這樣誕生了,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、氣缸等機(jī)械器件組成；電氣方面有步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)模塊、傳感器、開關(guān)電源、電磁閥、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)、氣動(dòng)技術(shù)、檢測技術(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輸出兩路脈沖，分別驅(qū)動(dòng)橫軸、豎軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，控制機(jī)械手橫軸和豎軸的精確定位，微動(dòng)開關(guān)將位置信號傳給PLC主機(jī)；直流電機(jī)拖動(dòng)手爪和底盤旋轉(zhuǎn)，位置信號由旋轉(zhuǎn)碼盤和接近開關(guān)反饋給PLC主機(jī)；電磁閥控制氣開閥的開關(guān)來控制機(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)動(dòng)流程的要求隨時(shí)更改相關(guān)參數(shù)。關(guān)鍵詞：可編程控制器PLC；機(jī)械手；脈沖；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；步進(jìn)電機(jī)；直流電機(jī)；傳感器、限位開關(guān)。AbstractInindustrialproductionandotherfields,asaresultoftheneedtowork,peopleareoftensubjectedtohightemperature,corrosionandtoxicgasesandotherfactorsthatincreasethelaborintensityoftheworkers,evenlifecrisis.Therobotarmwasbirthinthisenvironment.Therobotarmisthetraditionaltask-operatingcomponentintheindustrialrobotsystem,andisoneofthekeycomponents.Themachinestructureconsistsofthebeadcurlpole,slipperypoleandcylinder.Theelectricalaspectsconsistofsteppingmotor,driverparts,sensor,switchpowersupply,electromagnetismvalve,andetc.Thisequipmentiscomposedoftheprogrammablecontroltechnique,thepositioncontroltechnique,airdrivingtechnique,themonitortechnique,andisoneofthetypicalrepresentationoftheintegrationofmechanismandelecticity.TheintroductiverobotarmofthistextcanoutputtwolinespulsesbythePLC,drivingthehorizontalstalk,andtheperpendicularstalktodrivetheelectricalengineeringactuatorrespectively,tocontroltherobotarmprecisionofthehorizontalstalkandperpendicularstalkatthefixedposition,tinymoveswitchinputthepositionsignaltothePLC.Thedirectcurrentmotordragsalongtobegintheclawandbedrockstorevolve,thepositionsignalfromrevolvethecodedishandneartotheswitchfeedbacktohostofPLC;Theelectromagnetismvalvecontrolthemachinehandopenandclose,thuscarryoutthefunctionofthemachinehandprecisionwork.Thistopicdrawupthematerialporteragethemachinehandofthedevelopmentandcangrasptoputtheobjectinthespace,actvividanddiverse,thecommutabilityartificialcarriesonthetaskintheareaoftheheatanddanger,andatanytimechangetherelatedparameteraccordingtothedifferenceoftheworkplaceandtherequestoftheproductprocesses.Keywords:ProgrammablecontrollerPLC;Robotarm;Pulse;Steppingmotordriver;Steppingmotor;Directcurrentmotor;Sensor.、Limitswitcheslocation。目錄引言…………………1第一章機(jī)械手移動(dòng)工件控制系統(tǒng)的控制要求………………2一、機(jī)械手自動(dòng)化控制系統(tǒng)的PLC實(shí)現(xiàn)方法中的基本原則、機(jī)械手移動(dòng)工件的工作流程和工作原理……………………2=1\*GB4㈠基本元件及其內(nèi)部原理…………………2=2\*GB4㈡機(jī)械手移動(dòng)工件時(shí)的簡單工作流程……………4=3\*GB4㈢機(jī)械手移動(dòng)的工作原理………5二、設(shè)備控制要求……………5=1\*GB4㈠正常運(yùn)行…………5第二章機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)的PLC資源配置………………6控制系統(tǒng)構(gòu)成圖…………6=1\*GB4㈠控制系統(tǒng)圖，如圖所示……………6二、I/O地址分配……………7第三章機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)和調(diào)試………………7LC軟件功能測試…………8硬件的調(diào)試………8=1\*GB4㈠步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序調(diào)試………………9=2\*GB4㈡兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)的連動(dòng)的驅(qū)動(dòng)程序調(diào)試…………11=3\*GB4㈢測試電磁閥控制爪的抓、松……………………13=4\*GB4㈣兩直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)程序的調(diào)試…………………14=5\*GB4㈤復(fù)位指令的調(diào)試…………………16程序的流程圖、構(gòu)成……………………20=1\*GB4㈠流程圖……………20=2\*GB4㈡程序的構(gòu)成………………………20第四章機(jī)械手移動(dòng)工件控制系統(tǒng)PLC程序……20系統(tǒng)的I/O資源的分配…………………20=1\*GB4㈠數(shù)字量輸入部分…………………20=2\*GB4㈡數(shù)字量輸出部分……………24=3\*GB4㈢定時(shí)器部分………………24=4\*GB4㈣內(nèi)部繼電器………………………25二、源程序………………………25=1\*GB4㈠源程序梯形圖………………………25=2\*GB4㈡源程序的指令表…………………29發(fā)現(xiàn)并存在的問題……………………33=1\*GB4㈠測試一路脈沖連續(xù)兩次輸出……………………33=2\*GB4㈡測試一路脈沖兩次輸出………34=3\*GB4㈢采用調(diào)用子程序輸出多次脈沖…………………34=4\*GB4㈣采用調(diào)用子程序輸出兩次次脈沖………………36參考文獻(xiàn)……………39附錄：FX2N系列可編程控制器簡介………………39謝辭…………………41引言在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機(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,無人車間、無人生產(chǎn)流水線等等，已經(jīng)隨處可見。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、有害氣體場合以及水下作業(yè)等，這些惡劣的生產(chǎn)環(huán)境不利于人工進(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合，應(yīng)用得更為廣泛。在我國，近幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)和鐵路工業(yè)部門的重視。本課題擬開發(fā)物料搬運(yùn)機(jī)械手，采用日本三菱公司的FX2N系列PLC，對實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的TVT—99D機(jī)械手模型進(jìn)行開發(fā)。該裝置機(jī)械部分有滾珠絲杠、滑軌、汽缸、氣控機(jī)械抓手等；電氣方面由步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)模塊、傳感器、開關(guān)電源、電磁閥、旋轉(zhuǎn)碼盤、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。本課題是有我和徐立同同學(xué)合作共同完成,在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中徐立同同學(xué)主要負(fù)責(zé)硬件方面如接線、畫各個(gè)電氣設(shè)備的電路接線圖等；而我則是主要負(fù)責(zé)軟件部分,在實(shí)際的設(shè)計(jì)調(diào)試過程中我主要負(fù)責(zé)PLC的接線編程、調(diào)試等工作。當(dāng)然了硬件和軟件是不分家的，誰也離不開誰，因此，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中各種方案的敲定與實(shí)施均是由我們倆個(gè)在指導(dǎo)老師的幫助下共同研究、推敲、討論試驗(yàn)調(diào)試中確定的。為了能夠?qū)崿F(xiàn)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。再加上本課題開發(fā)的機(jī)械手采用的日本三菱公司的FX2N系列PLC控制，是一種按預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行工件的搬運(yùn)的自動(dòng)化裝置，可部分代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行單調(diào)持久的作業(yè)，并要實(shí)現(xiàn)根據(jù)工件的簡單的變化要求隨時(shí)更改相關(guān)控制參數(shù)。為達(dá)到這些要求，我們設(shè)計(jì)的控制方案盡量在我們力所能及的范圍內(nèi)選擇最佳的方案。如在本設(shè)計(jì)中遇到的對直流電機(jī)的控制問題中，在控制直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)的問題上通過老師的指導(dǎo)我們想到了兩種控制方案：一種是在原設(shè)備的基礎(chǔ)上加上四個(gè)繼電器實(shí)現(xiàn)其控制功能；另一種則是根據(jù)三菱公司的FX2N系列PLC的輸出端的內(nèi)部電路的特點(diǎn)，可以在不增加其他設(shè)備的情況下實(shí)現(xiàn)控制要求。我在最大限度的滿足工藝流程和控制要求的同時(shí)，還要考慮要有很高的性價(jià)比，因此我們選擇了后一種方案。也許后一種方案有其弊端，但目前還沒有發(fā)現(xiàn)。望大家多多指教。當(dāng)然了，由于我們水平的限制和時(shí)間的倉促，在很多地方的控制方案還不是很理想，同時(shí)還遺留有很多的問題，需要進(jìn)一步的研究中才能解決，望各位老師和廣大同學(xué)批評和指教。機(jī)械手移動(dòng)工件控制系統(tǒng)的控制要求一、機(jī)械手自動(dòng)化控制系統(tǒng)的PLC實(shí)現(xiàn)方法中的基本原則、機(jī)械手移動(dòng)工件的工作流程和工作原理=1\*GB4㈠基本元件及其內(nèi)部原理：=1\*Arabic1步進(jìn)電機(jī)采用二相八拍混合式步進(jìn)電機(jī)，主要特點(diǎn)：體積小，具有較高的起動(dòng)和運(yùn)行頻率，有定位轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點(diǎn)。型號：42BYGH101。電氣原理圖如圖一快接線插頭：紅色表示A相,蘭色表示B相.在您做實(shí)驗(yàn)時(shí)如果發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向不對時(shí)可以將A相或B相中的兩條線對調(diào)。圖一=2\*Arabic2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用中美合資SH系列步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，主要由電源輸入部分、信號輸入部分、輸出部分等。電源輸入部分：由電源模塊提供，用兩根導(dǎo)線連接，注意極性。(見圖2)信號輸入部分：信號源由FP0主機(jī)提供。由于FP0提供的電平為24V，輸入部分的電平為5V，中間加了保護(hù)電路。輸出部分：與步進(jìn)電機(jī)連接，注意相序。=3\*Arabic3限位開關(guān)=1\*GB3①接近開關(guān)：接近開關(guān)有三根連接線（紅、蘭、黑）紅色接電源的正極、黑色接電源的負(fù)極、蘭色為輸出信號，當(dāng)與擋塊接近時(shí)輸出電平為低電平，否則為高電平。結(jié)構(gòu)圖如（圖三）圖（三）=2\*GB3②微動(dòng)開關(guān)：當(dāng)擋塊碰到微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作（常開點(diǎn)閉合）見結(jié)構(gòu)圖（圖四）圖（四）微動(dòng)開關(guān)=4\*GB3④直流電機(jī)：輸入電壓為12V～24V，兩根導(dǎo)線輸入紅色為直流電機(jī)正極，蘭色為負(fù)極。=5\*GB3⑤直流電機(jī)控制板：由輸入信號、輸入電源、輸出等組成，輸入信號由FP0模塊提供；輸入電源由電源模塊提供；輸出驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)如（圖五）=6\*GB3⑥FX2N模塊由三菱FX2N系列PLC晶體管輸出的主機(jī)，具有高速運(yùn)算能力、PID調(diào)節(jié)功能、同時(shí)可以輸出兩路脈沖控制兩臺(tái)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。其面板圖如圖（六）：（6）電源模塊：輸入交流電壓：110V～220V/50HZ、60HZ；輸出直流電壓：24V/6.5A最大功率：156W；=7\*GB3⑦旋轉(zhuǎn)碼盤：機(jī)械手每旋轉(zhuǎn)3°發(fā)出一個(gè)脈沖。=2\*GB4㈡機(jī)械手移動(dòng)工件時(shí)的簡單工作流程：機(jī)械手移動(dòng)工件的耽擱工作流程示意圖如圖（七）所示：開始機(jī)械手復(fù)位機(jī)械手復(fù)位機(jī)械手移到工件處機(jī)械手移到工件處夾緊工件夾緊工件將工件放到指定位置將工件放到指定位置放下工件放下工件結(jié)束結(jié)束圖（七）機(jī)械手移動(dòng)工件的單位工作流程由將機(jī)械手復(fù)位（即初始位置）、機(jī)械手移動(dòng)到放工件處、夾緊工件、將工件移動(dòng)到指定位置、放下工件等五個(gè)動(dòng)作過程組成，機(jī)械手移動(dòng)工件通過PLC來控制，可以實(shí)現(xiàn)這五個(gè)過程全自動(dòng)依次運(yùn)行。=3\*GB4㈢機(jī)械手移動(dòng)的工作原理機(jī)械手移動(dòng)工件通過限位開關(guān)和電機(jī)來控制=1\*Arabic1機(jī)械手分別通過前進(jìn)/后退、上升/下降兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、上升、下降的移動(dòng)的，移動(dòng)的位置有限位開關(guān)和PLC發(fā)的脈沖數(shù)來控制實(shí)現(xiàn)的，而機(jī)械手的左右轉(zhuǎn)動(dòng)和手的轉(zhuǎn)動(dòng)則是由兩個(gè)直流電機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，轉(zhuǎn)動(dòng)的位置是通過限位傳感器和碼盤記錄的脈沖數(shù)來實(shí)現(xiàn)控制的。=2\*Arabic2夾放工件通過電磁閥的動(dòng)作來控制機(jī)械手的爪的。夾緊工件通過定時(shí)器來控制，即憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)定一個(gè)時(shí)間，在這個(gè)時(shí)間內(nèi)，機(jī)械手能完成夾緊工件的任務(wù)。=3\*Arabic3按下啟動(dòng)按鈕整個(gè)系統(tǒng)按照PLC程序的設(shè)定有序的運(yùn)行；即先判斷機(jī)械手是否處于最初位置，不在則進(jìn)行機(jī)械復(fù)位，在則進(jìn)行正常工作流程；按下停車按鈕則停車。二設(shè)備控制要求機(jī)械手移動(dòng)工件控制系統(tǒng)要求是有“正常運(yùn)行”和“強(qiáng)行停止”兩種控制方式。=1\*GB4㈠正常運(yùn)行“正常運(yùn)行”方式具體控制要求如下：=1\*Arabic1在初始位置（上、縮回、手和底盤均到正限位開關(guān)處），按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)開始工作；=2\*Arabic2先反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)到放工件的方向停止，由于工件不定，因此底盤轉(zhuǎn)的角度也是待定的；=3\*Arabic3出，伸到待搬工件的上方為止；=4\*Arabic4伸出之后，手開始動(dòng)作，以便夾住工件；=5\*Arabic5首先向下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到放工件的位置停止；=6\*Arabic6開始夾緊工件，一直把工件夾緊為止（由定時(shí)器控制）；=7\*Arabic7回位（正限位處）；=8\*Arabic8會(huì)到正限位處；9始向上運(yùn)動(dòng)，一直運(yùn)動(dòng)到最上端（由上限位開關(guān)確定）；=10\*Arabic10位動(dòng)作，底盤轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)械手開始向底盤正限位方向轉(zhuǎn)動(dòng)（有正限位傳感器確定）；=11\*Arabic11伸出到反限位開關(guān)處；=12\*Arabic12反限位開關(guān)動(dòng)作，手開始反轉(zhuǎn)到反限位傳感器處；=13\*Arabic13手此時(shí)向下運(yùn)動(dòng)到最底限位處；=14\*Arabic14底限位處后，機(jī)械手開始把工件松開，一直到5S之后；=15\*Arabic15要求能連續(xù)循環(huán)工作。=2\*GB4㈡緊急停止關(guān)掉電源時(shí)，系統(tǒng)立即停止。第二章機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)的PLC資源配置=1\*CHINESENUM3一控制系統(tǒng)構(gòu)成圖：=1\*GB4㈠控制系統(tǒng)圖，如圖所示：=2\*CHINESENUM3二I/O地址分配由于CPU模塊有9個(gè)數(shù)字量輸出，一臺(tái)PLC已經(jīng)夠用。I/O分配用自動(dòng)分配方式，模塊上的輸入端子對應(yīng)的輸入地址是X000~X017，輸出端子對應(yīng)的輸出地址是Y000~Y017。第三章機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)和調(diào)試=1\*CHINESENUM3一PLC軟件功能測試=1\*GB4㈠存儲(chǔ)器在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)后，斷電又開機(jī)，存儲(chǔ)器中的內(nèi)容是否仍存在？LD X0MOV K5,D11LD= K5,D11OUT Y0END測試過程：X0觸點(diǎn)閉合，Y0指示燈亮； 關(guān)機(jī)，然后開機(jī),Y0指示燈不亮。結(jié)論：D11存儲(chǔ)器斷電復(fù)位，不能保持?jǐn)嚯娗暗臓顟B(tài)，不能作為斷電記憶型存儲(chǔ)器用。=2\*GB4㈡對于時(shí)間繼電器，當(dāng)時(shí)間到后，線圈觸點(diǎn)斷開，結(jié)果如何？LD X0OUT T0 K 5LD T0OUT Y0END測試過程：X0觸點(diǎn)閉合，Y0指示燈亮； X0觸點(diǎn)斷開，Y0指示燈滅。結(jié)論：時(shí)間繼電器可以通過控制其線圈的通斷，來使其觸點(diǎn)復(fù)位。=3\*GB4㈢對于功能指令FNC57(PLSY) ，如果在輸出脈沖未結(jié)束時(shí)，斷開控制此指令的觸點(diǎn)，此指令是否仍在執(zhí)行？LD X0PLSY K2500,K30000,Y0END測試過程：通過輸出端Y0的指示燈監(jiān)測到，脈沖未輸出完時(shí)，斷開X0，脈沖輸出停止；接通X0，脈沖輸出繼續(xù)。=4\*GB4㈣實(shí)驗(yàn)測得，橫軸兩限位開關(guān)之間所需脈沖數(shù)小于24000個(gè)，豎軸兩限位開關(guān)之間所需脈沖數(shù)小于18000個(gè)。=5\*GB4㈤測試兩路脈沖一次輸出LD M8000PLSY K500,K30000,Y0OUT T0 K 10LD T0PLSY K2500,K30000,Y1END測試結(jié)果：觀察指示燈Y0、Y1都亮。當(dāng)把頻率改為非常小的數(shù)（如K=5）時(shí)，刻明顯看到指示燈在閃。在脈沖輸出存儲(chǔ)器中可觀察到數(shù)值在變化，說明兩路脈沖輸出正常。=2\*CHINESENUM3二硬件調(diào)試=1\*GB4㈠步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序調(diào)試有上面的PLC軟件調(diào)試可知，三菱PLC可以同時(shí)給兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)發(fā)脈沖，因此可以做步金電機(jī)的調(diào)試工作。由于步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，突加高頻脈沖信號，電機(jī)會(huì)產(chǎn)生嘯叫、失步，甚至不能啟動(dòng)，而電機(jī)由高速運(yùn)轉(zhuǎn)突然停車時(shí)，即由高頻脈沖驟然降至零脈沖，電機(jī)也會(huì)產(chǎn)生嘯叫、振動(dòng)。為了克服以上問題，采用啟動(dòng)脈沖發(fā)生升頻，停車脈沖發(fā)生降頻的方法。變頻步進(jìn)驅(qū)動(dòng)程序梯形圖如圖（九）為：圖九 變頻步進(jìn)驅(qū)動(dòng)程序梯形圖指令表為LD X1ANI X0PLS M10LD M10MOV K500,D0MOV K2500,D1SET M0SET M1LD X0ANI X1PLS M11LD M11 MOV K2500,D0MOV K500,D1SET M0SET M2LD M0MPSSET Y2 ；DIR控制RAMP D0,D1,D3,K500 ；脈沖加減速M(fèi)PPAND M8029PLS M3RST M0LD M1AND M2AND M3ZRST M1,M2LD M1PLSY D3,K32000,Y0 ；脈沖輸出驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)END工作原理:當(dāng)按下起動(dòng)按鈕Ｘ1時(shí),Ｙ0輸出的脈沖頻率按預(yù)先設(shè)定的速率上升,當(dāng)上升到所需要的運(yùn)行脈沖頻率時(shí),既穩(wěn)定在此頻率運(yùn)行.當(dāng)按下停止按鈕Ｘ0時(shí),Ｙ0輸出的頻率從運(yùn)行時(shí)的最高頻率按一定速率降低,直到Ｙ0輸出為一個(gè)低頻為0時(shí),運(yùn)行在一個(gè)低速或停止?fàn)顟B(tài).此程序按需要設(shè)置Ｄ0和Ｄ1的值,可方便地改變高低速運(yùn)行狀態(tài)及升降速斜率,即可實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)和軟停止.升降頻特性如圖7所示.圖十 升降頻特性曲線=2\*GB4㈡兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)的連動(dòng)的驅(qū)動(dòng)程序調(diào)試：由于功能指令FNC57(PLSY)發(fā)脈沖，如果脈沖發(fā)送完畢，則會(huì)將內(nèi)部繼電器M8029置1。當(dāng)功能指令FNC57(PLSY)從ON變?yōu)镺FF時(shí)，M8029 復(fù)位。我們可以借助于這個(gè)功能，來把M8029做為兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)的連動(dòng)的媒介作用，當(dāng)一個(gè)步進(jìn)電機(jī)的脈沖輸出完畢以后，M8029的常開就會(huì)閉合來接通下一個(gè)步進(jìn)電機(jī)的脈沖的發(fā)出。從而可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)的連動(dòng)。具體的硬件接線圖如下圖（圖=11\*CHINESENUM3十一）所示：圖=11\*CHINESENUM3十一具體的梯形圖如圖（=12\*CHINESENUM3十二）：圖（=12\*CHINESENUM3十二）指令表為：圖（=13\*CHINESENUM3十三）所示圖=13\*CHINESENUM3十三工作原理：當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕X0，則M10被置1，則M10的常開閉合，所以Y0輸出以1000為頻率的4000個(gè)脈沖給步進(jìn)電機(jī)1，當(dāng)脈沖輸出完以后，M8029會(huì)被自動(dòng)置1，則M8029的常開閉合，M1會(huì)被置1，則Y1將輸出以1000為頻率預(yù)先設(shè)置脈沖數(shù)目給步進(jìn)電機(jī)2，從而實(shí)現(xiàn)了連動(dòng)。=3\*GB4㈢測試電磁閥控制爪的抓、松硬件接線圖如圖（=14\*CHINESENUM3十四）示：圖（=14\*CHINESENUM3十四）電磁閥測試硬件接線圖程序指令如圖=15\*CHINESENUM3十五圖（=15\*CHINESENUM3十五）梯形圖如圖（=16\*CHINESENUM3十六）圖（=16\*CHINESENUM3十六）測試過程：由于用的是氣開閥，在Y14置位時(shí)，手爪處于張開狀態(tài)；Y14復(fù)位時(shí)，手爪處抓緊狀態(tài)。=4\*GB4㈣兩直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)程序的調(diào)試本次調(diào)試牽涉到了直流電機(jī)板的正反轉(zhuǎn)的輸入端，而正反轉(zhuǎn)的輸入端只有高電平（24V）才有效，而我們根據(jù)晶體管型PLC輸出端內(nèi)部的構(gòu)成原理：如圖（=17\*CHINESENUM3十七）：當(dāng)輸出1時(shí)，光電耦合電路導(dǎo)通，晶體管電路導(dǎo)通，同時(shí)發(fā)光二極管導(dǎo)通，輸出顯示燈亮。當(dāng)信號為“0”時(shí)，光電耦合電路導(dǎo)通斷開，輸出顯示燈滅。根據(jù)以上原理我們想到了兩種方案：一種是用原有的設(shè)備（即一臺(tái)PLC）完成控制功能，即把輸出端的四個(gè)模塊全部用上，接線示意圖：如圖（=18\*CHINESENUM3十八）另一種則是采用PLC輸出控制繼電器線圈，再由繼電器線圈控制繼電器常開觸點(diǎn)，從而引入控制電壓信號到直流驅(qū)動(dòng)模塊信號輸入端。具體接線圖如圖（=19\*CHINESENUM3十九）所示：圖（=17\*CHINESENUM3十七）圖（=18\*CHINESENUM3十八）圖（=19\*CHINESENUM3十九）調(diào)試程序梯形圖：如圖（=20\*CHINESENUM3二十）圖（=20\*CHINESENUM3二十）調(diào)試程序指令表如圖（=21\*CHINESENUM3二十一）圖（=21\*CHINESENUM3二十一）工作原理：當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕X0時(shí)，M0自身形成自鎖，在按下停車按鈕之前一直導(dǎo)通則Y2導(dǎo)通，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)（即Y2導(dǎo)通）夠5S時(shí)，T0動(dòng)作，T0的常開閉合、常閉斷開，則Y2斷電Y10導(dǎo)通，電機(jī)反轉(zhuǎn)，5S后停止。=5\*GB4㈤復(fù)位指令的調(diào)試有以上的兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)連動(dòng)可以知道基本可以實(shí)現(xiàn)四電機(jī)的連動(dòng)調(diào)試。下面就進(jìn)行對四個(gè)電機(jī)的連動(dòng)調(diào)試（即復(fù)位指令的調(diào)試）由于本次調(diào)試有四個(gè)電機(jī)的聯(lián)系，同時(shí)還牽涉到限位開關(guān)和限位傳感器的接入。而對PLC來說限位開關(guān)是無源輸入，而傳感器則是有源的輸入。我們參考晶體管型的輸入端的接線原理（如圖（=21\*CHINESENUM3二十一））圖（=21\*CHINESENUM3二十一）而輸入端的的工作原理是：結(jié)合圖（=21\*CHINESENUM3二十一），圖中虛線內(nèi)為PLC輸入模塊的內(nèi)部電路，虛線外部是信號輸入電路。當(dāng)輸入信號為“1”，電流經(jīng)過限流電阻、RC濾波電路和光電耦合電路后送入PLC內(nèi)部，同時(shí)發(fā)光二極管導(dǎo)通，輸入顯示燈亮。當(dāng)輸入信號為“0”時(shí)，輸入燈滅。我們參考以上輸入端的工作原理，限位開關(guān)和限位傳感器的輸入問題得到了兩種解決方案：一種是采用PLC的內(nèi)部電源，雖然PLC內(nèi)置電源所帶負(fù)載有限制，但本實(shí)驗(yàn)只帶四傳感器，符合PLC各方面要求，完全可以實(shí)現(xiàn)控制功能；另外一種：則是采用PLC的外24V直流電源，采用這種接線方式，在原來的基礎(chǔ)上并沒有另外增加設(shè)備（外部電源本來就要配備的）不會(huì)影響到本設(shè)計(jì)的機(jī)械手的PLC控制系統(tǒng)的性價(jià)比。但這種接線方式卻讓PLC更加的安全，因此我們從保護(hù)PLC角度出發(fā)，我們采用了第二種接線方式，具體的接線圖如圖（=22\*CHINESENUM3二十二）圖（=23\*CHINESENUM3二十三）圖（=22\*CHINESENUM3二十二）傳感器接線圖圖（=23\*CHINESENUM3二十三）復(fù)位指令的梯形圖如圖（=24\*CHINESENUM3二十四）圖（=24\*CHINESENUM3二十四）程序指令表如圖（=25\*CHINESENUM3二十五）：圖（=25\*CHINESENUM3二十五）動(dòng)作原理：按下啟動(dòng)按鈕X7則M0形成自鎖，Y0輸出頻率為1000的脈沖給橫軸的步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)橫軸運(yùn)動(dòng)到正限位處時(shí)，正限位開關(guān)X0的常開閉合，常閉斷開，則Y0停止脈沖的輸出，而此時(shí)Y1則輸出頻率為1000的脈沖給豎軸的步進(jìn)電機(jī)，同理當(dāng)豎軸運(yùn)動(dòng)到正限位開關(guān)處，Y14輸出使得底盤正轉(zhuǎn)復(fù)位，同時(shí)爪手也開始復(fù)位。=3\*CHINESENUM3三程序的流程圖、構(gòu)成=1\*GB4㈠流程圖：如圖（=26\*CHINESENUM3二十六）所示=2\*GB4㈡程序的構(gòu)成：這個(gè)程序只有自動(dòng)方式，在自動(dòng)方式下，PLC將運(yùn)行已經(jīng)設(shè)置好的程序參數(shù)（適用機(jī)械一切都正常工作的情況下）第四章機(jī)械手移動(dòng)工件控制系統(tǒng)PLC程序=1\*CHINESENUM3一系統(tǒng)的I/O資源的分配=1\*GB4㈠數(shù)字量輸入部分：這個(gè)控制系統(tǒng)的輸入有啟動(dòng)按鈕、上、下、左、右、前、后等限位開關(guān)和限位傳感器共有10點(diǎn)：具體分配如表1X0橫軸正限位X1豎軸正限位X2橫軸反限位X3豎軸反限位X4旋轉(zhuǎn)脈沖X7啟動(dòng)按鈕X10手正轉(zhuǎn)限位X11手反轉(zhuǎn)限位X12底盤正轉(zhuǎn)限位X13底盤反轉(zhuǎn)限位表1=2\*GB4㈡數(shù)字量輸出部分這個(gè)控制系統(tǒng)需要控制的外部設(shè)備有豎軸、橫軸、底盤、手爪等電機(jī)和電磁閥5個(gè)設(shè)備，而步進(jìn)電機(jī)需要脈沖和方向電平兩個(gè)控制輸出，直流電機(jī)有正、反轉(zhuǎn)兩中狀態(tài)，即也需要兩個(gè)控制輸出點(diǎn)，因此共需要9個(gè)輸出點(diǎn)，如表2所示：Y0橫軸脈沖Y1豎軸脈沖Y2手的正轉(zhuǎn)Y3豎軸方向Y4手的反轉(zhuǎn)Y6橫軸方向Y10底盤正轉(zhuǎn)Y14底盤反轉(zhuǎn)Y16電磁閥動(dòng)作表2圖（=26\*CHINESENUM3二十六）流程圖=3\*GB4㈢定時(shí)器部分這個(gè)控制系統(tǒng)在搬運(yùn)工件過程中，夾緊工件和放下工件均需要時(shí)間繼電器，這些都是假設(shè)為5S可以夾緊工件或者放下工件。還有其他需要延時(shí)的地方用到了時(shí)間繼電器，但都沒有其特別的功能，因此都是隨機(jī)的選用，沒有預(yù)先固定的分配，因此如下表三：繼電器功能T0~T4夾緊或放下工件或者其他輔助作用表三=4\*GB4㈣內(nèi)部繼電器本控制系統(tǒng)在機(jī)械手移動(dòng)工件的過程中用到了21個(gè)內(nèi)部繼電器，但由于是按順序采用的，沒有特定的特殊功能，具體分配如下表4繼電器功能M0~M21機(jī)械手動(dòng)作過程中輔助作用二、源程序：=1\*GB4㈠源程序梯形圖：如圖（=27\*CHINESENUM3二十七）圖（=27\*CHINESENUM3二十七）=2\*GB4㈡源程序的指令表：如圖（=28\*CHINESENUM3二十八）圖（=28\*CHINESENUM3二十八）本源程序設(shè)計(jì)之前我們已經(jīng)試過一個(gè)其他的源程序，但因?yàn)橐恍﹩栴}，本來有13個(gè)動(dòng)作卻只執(zhí)行了5個(gè)，這個(gè)程序我們經(jīng)過調(diào)試發(fā)現(xiàn)也不能完成所包含了13個(gè)動(dòng)作，也出現(xiàn)了一些問題。所有問題具體如下（通過一些短小的調(diào)試程序來體現(xiàn)）三發(fā)現(xiàn)的問題=1\*GB4㈠測試一路脈沖連續(xù)兩次輸出LD M8000SET M0PLSY K500,K30000,Y0 ;測試組PLSY K500,K8000,Y0LD M0PLSY K500,K8000,Y1 ；對照組PLSY K500,K30000,Y1END程序的梯形圖：如圖（=29\*CHINESENUM3二十九）圖（=29\*CHINESENUM3二十九）測試結(jié)果：開機(jī)運(yùn)行后，Y0、Y1指示燈立即亮。但一會(huì)兒Y1指示燈滅了；又過了一會(huì)兒，Y0指示燈滅了。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明，Y1只輸出8000根脈沖即停止工作，該P(yáng)LC不允許連續(xù)脈沖輸出。此外，在脈沖輸出存儲(chǔ)器D8140、D8142中,其值也是第一次脈沖的輸出值。=2\*GB4㈡測試一路脈沖兩次輸出LD M8000OUT T0 K 10OUT T1 K 100LD T0PLSY K500,K2000,Y0LD T1PLSY K500,K1000,Y0END程序的梯形圖：如圖（=30\*CHINESENUM3三十）測試結(jié)果：只有第一次有脈沖輸出。有時(shí)間上的間斷仍不能使FNC57(PLSY)在同一口有第二次輸出。圖（=30\*CHINESENUM3三十）=3\*GB4㈢采用調(diào)用子程序輸出多次脈沖LD X10SETM0LDM0ANI X1CALL P0 ；調(diào)用子程序輸出脈沖向上運(yùn)動(dòng)LD X1SETM1RSTM0LDM1ANI X3SET Y3 ；向下運(yùn)動(dòng) CALL P0 ；調(diào)用子程序輸出脈沖FENDP0 ；子程序入口LDM0ANIXILDM1ANIX3ORBPLSY K2500,K18000,Y1SRET；子程序結(jié)束END程序的梯形圖：如圖（=31\*CHINESENUM3三十一）圖（=31\*CHINESENUM3三十一）測試結(jié)果：此程序?yàn)榻Y(jié)合硬件的測試程序，機(jī)械手在兩限位開關(guān)之間任一位置，X10為一已閉合的觸點(diǎn)，在整個(gè)程序中狀態(tài)不變。X1和X3分別為機(jī)械手豎軸兩限位開關(guān)。如果程序正常工作，則機(jī)械手向正限位X1移動(dòng)，到達(dá)X1后停留1秒鐘，然后鄉(xiāng)下運(yùn)動(dòng)，到達(dá)下限位X3時(shí)停。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：限位開關(guān)X1失控，機(jī)械手過了限位開關(guān)X1，一直向上走去。PLC向下的方向信號Y3按程序預(yù)設(shè)定顯示，開始時(shí)為低電平，然后為高電平。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明程序在第二次執(zhí)行功能指令FNC57時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。=4\*GB4㈣采用調(diào)用子程序輸出兩次次脈沖指令表：如圖（=32\*CHINESENUM3三十二）圖（=32\*CHINESENUM3三十二）梯形圖：如圖（=33\*CHINESENUM3三十三）圖（=33\*CHINESENUM3三十三）測試結(jié)果分析：本調(diào)試程序所用到的輸入輸出簡介：X7：啟動(dòng)按鈕；Y10：監(jiān)視M3是否復(fù)位；Y11：監(jiān)視M4是否復(fù)位；Y12：監(jiān)視X1的常閉是否斷開。同時(shí)本次調(diào)試我們?yōu)榱朔乐箤C(jī)械手造成損壞，我們沒有直接帶動(dòng)機(jī)械手，而是人為的去捏限位開關(guān)X0、X1。=1\*Arabic1我們預(yù)期想達(dá)到的結(jié)果：當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕X7后Y10、Y0的輸出指示燈亮，證明Y0有脈沖輸出，在脈沖還沒有輸出完的時(shí)候人為的捏下限位開關(guān)X0，這時(shí)X1的常開閉合、常閉斷開；Y0、Y10的輸出指示燈滅，Y1、Y11、Y12的輸出指示燈亮，證明Y1有脈沖輸出；在脈沖還沒有反出結(jié)束時(shí)人為的捏下限位開關(guān)X1，Y1、Y12、Y11應(yīng)該全部熄滅，證明脈沖輸出停止。=2\*Arabic2實(shí)際得到的結(jié)果：=1\*GB3①當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕X7時(shí)候，Y0、Y10的輸出指示燈亮，證明有脈沖輸出，在脈沖沒有輸出完時(shí)，人為的捏下X0時(shí)，Y0、Y10滅，證明脈沖輸出停止，同時(shí)Y1、Y11、Y12的指示燈亮，證明Y1有脈沖輸出，在脈沖沒有輸出完時(shí)人為的捏下限位開關(guān)X1，此時(shí)Y1滅、Y11滅、Y12繼續(xù)亮，證明了脈沖輸出停止，但Y12卻一直在亮。=2\*GB3②當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕X7時(shí)候，Y0、Y10的輸出指示燈亮，證明有脈沖輸出，在脈沖沒有輸出完時(shí)，人為的捏下X0時(shí)，Y10滅，但Y0繼續(xù)亮，同時(shí)Y1、Y11、Y12的指示燈亮，證明Y1有脈沖輸出，在脈沖沒有輸出完時(shí)人為的捏下限位開關(guān)X1，此時(shí)Y1、Y0均亮（我們?yōu)榱擞^察Y0、Y1的輸出情況，我們把脈沖的頻率調(diào)到了1，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在按下限位開關(guān)X0、X1后Y0、Y1的輸出不是明顯的閃爍現(xiàn)象，經(jīng)過示波器檢測知道是高頻脈沖）、Y11滅、Y12繼續(xù)亮。=3\*GB3③當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕X7時(shí)候，Y0、Y10的輸出指示燈亮，證明有脈沖輸出，在脈沖沒有輸出完時(shí)，人為的捏下X0時(shí)，Y0、Y10滅，同時(shí)Y1、Y11、Y12的指示燈亮，證明Y1有脈沖輸出，在脈沖沒有輸出完時(shí)人為的捏下限位開關(guān)X1，此時(shí)Y1繼續(xù)亮（我們?yōu)榱擞^察Y1的輸出情況，我們把脈沖的頻率調(diào)到了1（此時(shí)正常情況脈沖輸出應(yīng)該是閃爍的），結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在按下限位開關(guān)X1后Y1的輸出不是明顯的閃爍現(xiàn)象，經(jīng)過示波器檢測知道是高頻脈沖）、Y11滅、Y12繼續(xù)亮。=4\*GB3④當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕X7時(shí)候，Y0、Y10的輸出指示燈亮，證明有脈沖輸出，在脈沖沒有輸出完時(shí)，人為的捏下X0時(shí)，Y10滅，但Y0繼續(xù)亮，同時(shí)Y1、Y11、Y12的指示燈亮，證明Y1有脈沖輸出，在脈沖沒有輸出完時(shí)人為的捏下限位開關(guān)X1，此時(shí)Y1滅、Y0繼續(xù)亮（我們?yōu)榱擞^察Y0的輸出情況，我們把脈沖的頻率調(diào)到了1（此時(shí)正常情況脈沖輸出應(yīng)該是閃爍的），結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在按下限位開關(guān)X0后Y0的輸出不是明顯的閃爍現(xiàn)象，經(jīng)過示波器檢測知道是高頻脈沖）、Y11滅、Y12繼續(xù)亮。=5\*GB3⑤當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕X7時(shí)候，Y0、Y10的輸出指示燈亮，證明有脈沖輸出，在脈沖沒有輸出完時(shí)，人為的捏下X0時(shí)，Y10、Y0滅，同時(shí)Y1、Y11、Y12的指示燈亮，證明Y1有脈沖輸出，在脈沖沒有輸出完時(shí)人為的捏下限位開關(guān)X1，此時(shí)Y1繼續(xù)亮（我們?yōu)榱擞^察Y0的輸出情況，我們把脈沖的頻率調(diào)到了1（此時(shí)正常情況脈沖輸出應(yīng)該是閃爍的），結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在按下限位開關(guān)X0后Y0的輸出不是明顯的閃爍現(xiàn)象，經(jīng)過示波器檢測知道是高頻脈沖）、Y11滅、Y12繼續(xù)亮。以上是我們通過本次設(shè)計(jì)所發(fā)現(xiàn)的問題，至于這些問題的解決方法我們還在考慮當(dāng)中，望各位老師和廣大同學(xué)多提寶貴意見和建議！結(jié)論這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，基本達(dá)到預(yù)期的效果，有失敗的地方，但收獲也很多。我希望能和大家共同探討一下出現(xiàn)的問題，共享一下我的所得。下面分析一下這次程序不正常運(yùn)行的幾點(diǎn)原因：首先是FX2N系列的脈沖輸出問題，主要是關(guān)于功能指令FNC57的認(rèn)識(shí)。課本上關(guān)于此指令（PLC為V2.11以上版本）的使用次數(shù)限制為：在編程過程中，可同時(shí)使用2個(gè)FNC57(PLSY)指令在Y000和Y001輸出端得到各自獨(dú)立的脈沖輸出。但是在同一個(gè)程序關(guān)于使用FX2N（V2.11以下版本）可編程控制器時(shí)，F(xiàn)NC57(PLSY)指令只能編程使用一次，中間不能連續(xù)出現(xiàn)使用多次的現(xiàn)象，否則不給予執(zhí)行。即使是通過指令給FNC57(PLSY)指令復(fù)位一次，也不能實(shí)現(xiàn)FNC57(PLSY)指令多次輸出。我還沒有解決的問題是如何利用：FNC01(CALL)指令來調(diào)用FNC57(PLSY)指令，來實(shí)現(xiàn)本次設(shè)計(jì)中的機(jī)械手的多個(gè)動(dòng)作，我正在思考和調(diào)試中。其次，我希望用輸出脈沖