plc機(jī)械手課程設(shè)計(jì)--基于plc機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　專業(yè)方向設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　任務(wù)書</b></p><p>　　題目名稱：基于PLC機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　專業(yè) 自動化 班級 2</p><p><b>　　學(xué)校： </b></p&g

2、t;<p>　　2010年12月22日</p><p>　　基于PLC的機(jī)械手控制設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：工業(yè)機(jī)械手是近代自動控制領(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)過程自動化、改善勞動條件、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

3、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。當(dāng)今的PLC吸收了微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的最新成果,其應(yīng)用已從單機(jī)自動化推廣到整條生產(chǎn)線的自動化乃至整個(gè)工廠的生產(chǎn)自動化。目前,機(jī)械手主要用于機(jī)床加工、鑄鍛、熱處理等方面,無論數(shù)量、品種和性能方面還不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。在國內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍,重點(diǎn)發(fā)展鑄鍛、熱處理方面的機(jī)械手,PLC可以按照所需要求完成

4、機(jī)械手的設(shè)計(jì),使機(jī)械手的設(shè)計(jì)簡單化,大大節(jié)省了時(shí)間,提高了工作效率，減輕了勞動強(qiáng)度,改善作業(yè)條件。</p><p>　　本課題擬開發(fā)物料搬運(yùn)機(jī)械手，采用西門子系列S7-200PLC，對機(jī)械手的上下、左右以及抓取運(yùn)動進(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、操作臺等部件組成。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)械手完成各種動作。</p><p&g

5、t;　　關(guān)鍵詞:機(jī)械手 S7-200 可編程技術(shù)</p><p><b>　　1、PLC簡介:</b></p><p>　　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得到了快速發(fā)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)、信號處理技

6、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在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。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</p>&l

7、t;p>　　1.1可編程器的基本原理 </p><p>　　PLC與普通微機(jī)在許多方面有相似之處,但其工作方式卻與微機(jī)有很大的不同。微機(jī)一般采用等待命令的工作方式,如在常見的鍵盤掃描方式或I/O掃描方式下,有鍵按下或I/O動作則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序;無鍵按下或I/O不動作則繼續(xù)掃描鍵盤和I/O口。PLC則采用循環(huán)掃描動作方式,在PLC中用戶序按先后順序存放,</p><p><b&

8、gt;　　2、機(jī)械手概述</b></p><p>　　工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。</p><p>　　機(jī)械手技術(shù)涉及到

9、力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。</p><p><b>　　2.1機(jī)械手分類</b></p><p>　　機(jī)械手一般分為三類。第一類是不需要人工操作的通用機(jī)械手，它是一種獨(dú)立的不附屬于某一主機(jī)的裝置。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項(xiàng)規(guī)定工作。它的特點(diǎn)是除具備普通機(jī)械的物理性能外，還具備通用機(jī)械

10、、記憶智能的三元機(jī)械。第二類是需要人工操作的，稱為操作機(jī)。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機(jī)來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電信號操作機(jī)械手來進(jìn)行探測月球、火星等。第三類是專用機(jī)械手，主要附屬于自動機(jī)床或自動線上，用于解決機(jī)床上下料和工件傳送。這種機(jī)械手在國外稱為“Mechanical Hand”，它是為主機(jī)服務(wù)的，由主機(jī)驅(qū)動，除少數(shù)外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。</p><p>　　本項(xiàng)目要求設(shè)

11、計(jì)的機(jī)械手模型可歸為第一類，即通用機(jī)械手。在現(xiàn)代生產(chǎn)企業(yè)中，自動化程度較高，大量應(yīng)用機(jī)械手。通過本次設(shè)計(jì)，可以增強(qiáng)對工業(yè)機(jī)械手的認(rèn)識，同時(shí)并熟悉掌握PLC技術(shù)、位置控制技術(shù)、氣動技術(shù)等工業(yè)控制常用的技術(shù)。</p><p>　　機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 </p><p>　　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。(2)分配輸入、輸出設(shè)備,即確定哪些

12、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(shí)還要將PLC的輸入、輸出點(diǎn)與之一一對應(yīng),對I/O進(jìn)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(diǎn)的情況及高功能模塊的情況,設(shè)計(jì)PLC用戶程序,此時(shí)可采用梯形田、助記符或流程圖語言形式的用戶程序。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關(guān)系,編程時(shí)可用編程器或計(jì)算機(jī)直接編程、修改,同時(shí)也可對PLC的工作狀態(tài)、特

13、殊功能進(jìn)行設(shè)定。(4)對所設(shè)計(jì)的PLC程序進(jìn)行調(diào)試和修改,直至PLC完全實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所要求的控制功能。(5)保存已完成的程序。</p><p><b>　　3控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　對于機(jī)械手的控制系統(tǒng)可以采用多種方式，如繼電器控制、單片機(jī)控制、PLC控制等。但由于此明確指定采用PLC可編程控制器控制實(shí)現(xiàn)，所以，不用我們?nèi)タ紤]控制硬件方案，只是要對P

14、LC進(jìn)行比較選擇。</p><p><b>　　3.1PLC的選型</b></p><p>　　對于PLC的選擇，我們必須考慮多方面的因素。例如輸入、輸出的最多點(diǎn)數(shù)；掃描速度；內(nèi)存容量；指令條數(shù)；功能模塊等。同時(shí)還要考慮其經(jīng)濟(jì)實(shí)用性以及工作環(huán)境對其的影響。</p><p>　　3.1.1PLC的類型PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)

15、境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。整體型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。</p><p>　　3.1.2輸入輸出模塊的選擇</p>

16、<p>　　輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應(yīng)考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應(yīng)用要求。對輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場合，但價(jià)格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致?？筛鶕?jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入

17、輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本?？紤]是否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程I/O機(jī)架等。</p><p>　　3.1.3電源的選擇</p><p>　　PLC的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn)PLC應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計(jì)和選用外，一般PLC的供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用220VAC電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。如果PLC本身帶有可使用電源時(shí)，應(yīng)核對提供的電流是

18、否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。</p><p>　　3.1.4存儲器的選擇</p><p>　　由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲器的價(jià)格已下降，因此，為保證應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)，一般要求PLC的存儲器容量，按256個(gè)I/O點(diǎn)至少選8K存儲器選擇。需要復(fù)雜控制功能時(shí)，應(yīng)選擇

19、容量更大，檔次更高的存儲器。3.1.5經(jīng)濟(jì)性的考慮</p><p>　　選擇PLC時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對價(jià)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(fèi)用。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增加，估因此，點(diǎn)數(shù)的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇

20、都有影響，在算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。</p><p>　　機(jī)械手PLC選擇及參數(shù)</p><p>　　綜合上述原則機(jī)械手控制系統(tǒng)主機(jī)為西門子的S7-200。</p><p>　　SIMATIC S7-200系列PLC是德國西門子（Siemens）公司生產(chǎn)的具有很高性能價(jià)格比的微型可編程控制器。西門子是世界上最大的電氣和電子公司之一。

21、西門子的中國業(yè)務(wù)是其亞太地區(qū)業(yè)務(wù)的主要支柱，活躍在中國的信息與通訊、自動化與控制、電力、交通、醫(yī)療、照明以及家用電器等各個(gè)行業(yè)中，其核心業(yè)務(wù)領(lǐng)域是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和工業(yè)解決方案。 S7-200作為西門子SIMATIC PLC家族中的最小成員，以其超小體積，靈活的配置，強(qiáng)大的內(nèi)置功能，多年來一直廣泛服務(wù)于國內(nèi)的各行各業(yè)。由于它具有結(jié)構(gòu)小巧，運(yùn)行速度快，價(jià)格低廉及多功能多用途等特點(diǎn)，因此在工業(yè)企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。</p>&l

22、t;p>　　S7-200豐富的種類：</p><p>　　·CPU221：內(nèi)置10個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，不可擴(kuò)充；</p><p>　　·CPU222：內(nèi)置14個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，可擴(kuò)充到78路數(shù)字量I/O或10路模擬量I/O；</p><p>　　·CPU224：內(nèi)置24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，可擴(kuò)充到168路數(shù)字量I/O或35路模擬量I/

23、O；</p><p>　　·CPU226：內(nèi)置40個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，可擴(kuò)充到248路數(shù)字量I/O或35路模擬量I/O；</p><p>　　主機(jī)為S7-200中的CPU226，因?yàn)樗軘U(kuò)展七個(gè)模塊。模塊1-模塊4為EM232，它是模擬量輸出模塊，每個(gè)模塊有兩個(gè)輸出通道。電源為220V交流電。</p><p><b>　　項(xiàng)目分析：</b&g

24、t;</p><p><b>　　圖1機(jī)械手</b></p><p>　　據(jù)圖1分析，機(jī)械手的初始位置停在原點(diǎn)，按下啟動后按扭后，機(jī)械手將下降——加緊工件——上升——右移——再下降——放松工件——在上升——左移八個(gè)動作，完成一個(gè)工作周期。機(jī)械手的下降、上升、右移、左移等動作轉(zhuǎn)換，是由相應(yīng)的限位開關(guān)來控制的，而加緊、放松動作的轉(zhuǎn)換是有時(shí)間來控制的。</p>

25、<p>　　為了確保安全，機(jī)械手右移到位后，必須在右工作臺上無工件時(shí)才能下降，若上次搬到右工作臺上的工件尚未移走，機(jī)械手應(yīng)自動暫停，等待。為此設(shè)置了一個(gè)光電開關(guān)，以檢測“無工件”信號。</p><p>　　控制方面的要求為了滿足生產(chǎn)要求，機(jī)械手設(shè)置了手動工作方式和自動工作方式，而自動工作方式又分為單步、單周期和連續(xù)工作方式。</p><p>　　手動工作方式：利用按鈕對機(jī)械手每

26、一步動作進(jìn)行控制。例如，按下“下降”按鈕，機(jī)械手下降；按下“上升”按鈕，機(jī)械手上升。手動操作可用于調(diào)整工作位置和緊急停車后機(jī)械手返回原點(diǎn)。</p><p>　　單步工作方式：從原點(diǎn)開始，按照自動工作循環(huán)的步序，每按一次啟動按鈕，機(jī)械手完成一步動作后自動停止。</p><p>　　單周期工作方式：按下啟動按鈕，機(jī)械手按工序自動自動完成一個(gè)周期的動作，返回原點(diǎn)后停止。</p>&

27、lt;p>　　連續(xù)工作方式：按下按鈕，機(jī)械手從原點(diǎn)，按步序自動反復(fù)連續(xù)工作，在連續(xù)工作方式下設(shè)置兩種停車狀態(tài)：</p><p>　　正常停車：在正常工作狀態(tài)下停車。按下復(fù)位按鈕，機(jī)械手在完成最后一個(gè)周期的工作后，返回原點(diǎn)自動停機(jī)。</p><p>　　緊急停車：在發(fā)生事故或緊急狀態(tài)時(shí)停車。按下緊急停車按鈕，機(jī)械手停止在當(dāng)前狀態(tài)。當(dāng)故障排除后，需手動回到原點(diǎn)。</p>&

28、lt;p>　　1．確定輸入/輸出點(diǎn)數(shù)</p><p><b>　　1）輸入信號</b></p><p>　　位置檢測信號：下限、上限、右限、左限共4個(gè)行程開關(guān)，需要4個(gè)輸入端子。</p><p>　　“無工件檢測”信號：用光電開關(guān)作檢測元件，需要1個(gè)端子。</p><p>　　“工作方式”選擇開關(guān)：有手動、單步、單

29、周期和連續(xù)4種工作方式，需要4個(gè)輸如端子。</p><p>　　手動操作：需要有下降、上升、右移、左移、加緊、放松6個(gè)按鈕，也需要6個(gè)輸入端子。</p><p>　　自動工作：尚需啟動、正常停車、緊急停車3個(gè)按鈕，也需要3個(gè)輸入端子。以上共需要18個(gè)輸入信號。</p><p><b>　　2）輸出信號</b></p><p&

30、gt;　　PLC的輸出用于控制機(jī)械手的下降、上升、右移、左移、加緊、放松，共需要5個(gè)輸出點(diǎn)。機(jī)械手從原點(diǎn)開始工作，需要一個(gè)原點(diǎn)指示燈，也需要1個(gè)輸出點(diǎn)。所以，至少需要6個(gè)輸出點(diǎn)。</p><p>　　輸入和輸出點(diǎn)分配表及原理接線圖</p><p>　　表1 機(jī)械手傳送系統(tǒng)輸入和輸出點(diǎn)分配表</p><p>　　2．分配PLC的輸入/輸出端子</p>

31、<p>　　PLC的輸入輸出端子分配接線圖，如圖2所示</p><p>　　圖2輸入/輸出分配接線圖</p><p><b>　　圖3操作盤示意圖</b></p><p>　　機(jī)械手電氣控制系統(tǒng)，除了有多工步特點(diǎn)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(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)自動地回

32、到左上角位置待命。當(dāng)旋鈕打向自動時(shí)，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(shí)，每一工步都要按下該工步按鈕才能實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　4、PLC程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　為了方便編程，可將手動和自動程序分別編出相對獨(dú)立的程序段，用跳轉(zhuǎn)指令進(jìn)行選擇，控制系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)框圖，如圖4所示。選擇手動方式時(shí)，X3接同，跳過自動程序，執(zhí)行手動程序；

33、選擇自動工作方式時(shí)，X3斷開，執(zhí)行自動程序。</p><p>　　圖4 總程序結(jié)構(gòu)框圖</p><p><b>　　4.2自動控制程序</b></p><p>　　分析知，在“自動”工作方式下，本機(jī)械手的運(yùn)動是以開關(guān)量作為轉(zhuǎn)移信號，按所設(shè)計(jì)的工藝流程一步一步地進(jìn)行工作，其控制過程為順序循環(huán)控制。當(dāng)機(jī)械手完成一次物料的吸放任務(wù)后返回原位為下一個(gè)任

34、務(wù)做好準(zhǔn)備</p><p>　　圖5自動操作控制的流程圖</p><p>　　4.3手動控制程序框圖</p><p><b>　　圖6手動程序框圖</b></p><p><b>　　5程序描述</b></p><p>　　5.1手動程序：手動操作不需要按工序順序進(jìn)行動作，所

35、以可按普通繼電器程序來設(shè)計(jì)。手動操作的梯形圖，如圖7所示，手動按鈕X20-X25分別控制下降、上升、右移、左移、加緊和放松各個(gè)動作。為了保證系統(tǒng)的的安全與進(jìn)行，</p><p>　　設(shè)置了一些必要的連鎖。其中在左、右移動的電路中加入X11作上限連鎖，這是因?yàn)闄C(jī)械手只有處于上限位置時(shí)，才允許左、右移動。</p><p><b>　　圖7 手動程序</b></p&g

36、t;<p><b>　　5.2自動程序 </b></p><p>　　自動程序如圖8所示。</p><p>　　1）連續(xù)及單周期操作。當(dāng)機(jī)械手在原點(diǎn)時(shí)，程序處于初始狀態(tài)S0，執(zhí)行下降動作。當(dāng)下降到下限位開關(guān)時(shí)，X10接通，又接通下一個(gè)狀態(tài)S21，接著執(zhí)行下一步動作。當(dāng)執(zhí)行完最后一步動作，即左移到原點(diǎn)碰到左限位開關(guān)時(shí)，X13接通，如果是單周期操作，則M0斷

37、開，回到初始狀態(tài)，如果連續(xù)操作，則M0接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移至S20，又開始下一個(gè)周期的循環(huán)。</p><p>　　在運(yùn)行中，如按正常停車按鈕，則X1接通，M0復(fù)位，機(jī)械手的動作繼續(xù)執(zhí)行完一個(gè)周期后，回到初始狀態(tài)。如按緊急停車按鈕，則X2接通，狀態(tài)S0~S33全部復(fù)位，機(jī)械手工作停止。重新啟動時(shí)，先用手動來將機(jī)械手移回原點(diǎn)，才能再次進(jìn)行自動操作。</p><p>　　2）單步操作。當(dāng)自動操作程序采

38、用步進(jìn)指令設(shè)計(jì)時(shí)，單步操作程序用“禁止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移”標(biāo)志器M8040來實(shí)現(xiàn)，如圖8所示。該繼電器線圈接通時(shí)，禁止步進(jìn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移，線圈斷電時(shí)，允許狀態(tài)轉(zhuǎn)移。</p><p><b>　　圖8自動程序</b></p><p>　　在單步操作方式下，利用啟動按鈕X0作為單步操作信號，X4接通。不按啟動按鈕時(shí)，X0斷開，其常閉接點(diǎn)閉合，M8040接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移被禁止</p&g

39、t;<p>　　當(dāng)完成一步動作后，按下啟動按鈕，X0接通，，其常閉接點(diǎn)將M8040斷開，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到下一步。</p><p>　　圖9 用“禁止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移”設(shè)計(jì)的單步操作梯形圖</p><p>　　將如圖9所示的單步操作梯形圖連接在如圖8所示的自動程序上端，就得到了包括單步、單周期、連續(xù)操作在內(nèi)的整個(gè)自動操作的梯形圖。</p><p>　　至此，機(jī)械手的控

40、制程序分段設(shè)計(jì)完畢。根據(jù)圖4所示的總程序結(jié)構(gòu)框圖，將手動操作程序梯形圖和自動程序梯形圖嵌入，就得到整個(gè)程序的梯形圖。</p><p><b>　　六 組態(tài)示意圖</b></p><p><b>　　圖10原位狀態(tài)</b></p><p>　　圖11終點(diǎn)狀態(tài) （上行、下行燈綠色為有效）</p><p>

41、;　　圖12 PLC與組態(tài)軟件的連接。</p><p>　　組態(tài)軟件與PLC的連接使用的是設(shè)備目錄下的DDE，再從DDE中選PLC，PLC為西門子系列中的S7-200系列中的PPI方式。</p><p><b>　　(4)運(yùn)行程序</b></p><p>　　if (運(yùn)行標(biāo)志==1)</p><p><b>

42、　　{</b></p><p>　　if (次數(shù)>=0&&次數(shù)<50)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　下移信號=1;</b></p><p>　　機(jī)械手y=機(jī)械手y+2;</p><p><b

43、>　　次數(shù)=次數(shù)+1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if (次數(shù)>=50&&次數(shù)<70)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　下移信號=0;</b></p

44、><p><b>　　加緊信號=1;</b></p><p>　　左爪=左爪+1/21*5;</p><p>　　右爪=右爪-1/21*5;</p><p><b>　　次數(shù)=次數(shù)+1;</b></p><p><b>　　}</b></p>

45、<p>　　if (次數(shù)>=70&&次數(shù)<120)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　加緊信號=0;</b></p><p><b>　　上移信號=1;</b></p><p>　　機(jī)械手y=機(jī)械手y-2;

46、</p><p>　　工件y=工件y-2;</p><p><b>　　次數(shù)=次數(shù)+1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if (次數(shù)>=120&&次數(shù)<220)</p><p><b>　　{<

47、/b></p><p><b>　　上移信號=0;</b></p><p><b>　　右移信號=1;</b></p><p>　　機(jī)械手x=機(jī)械手x+1;</p><p>　　工件x=工件x+1;</p><p>　　左爪=左爪+20/21;</p>&

48、lt;p>　　右爪=右爪+20/21;</p><p><b>　　次數(shù)=次數(shù)+1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if (次數(shù)>=220&&次數(shù)<270)</p><p><b>　　{</b></

49、p><p><b>　　右移信號=0;</b></p><p><b>　　下移信號=1;</b></p><p>　　機(jī)械手y=機(jī)械手y+2;</p><p>　　工件y=工件y+2;</p><p><b>　　次數(shù)=次數(shù)+1;</b></p>

50、;<p><b>　　}</b></p><p>　　if (次數(shù)>=270&&次數(shù)<290)</p><p><b>　　下移信號=0;</b></p><p><b>　　放松信號=1;</b></p><p>　　左爪=左爪-1/

51、21*5;</p><p>　　右爪=右爪+1/21*5; </p><p><b>　　次數(shù)=次數(shù)+1;</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　if (次數(shù)>=290&&次數(shù)<340)</p><p>&l

52、t;b>　　{</b></p><p><b>　　放松信號=0;</b></p><p><b>　　上移信號=1;</b></p><p>　　機(jī)械手y=機(jī)械手y-2;</p><p><b>　　次數(shù)=次數(shù)+1;</b></p><p

53、><b>　　}</b></p><p>　　七、該執(zhí)行機(jī)構(gòu)解決的關(guān)鍵性技術(shù)問題主要有： 1)閥門柔性開關(guān)　柔性開關(guān)主要是為了當(dāng)閥關(guān)閉或全開時(shí)，保證閥門不卡死與損傷。執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部的微處理器根據(jù)測得的變頻器輸出電壓和電流，通過精確計(jì)算，得出其輸出力矩。一旦輸出力矩達(dá)到或大于設(shè)定的力矩，自動降低速度，以避免閥門內(nèi)部過度的撞擊，從而達(dá)到最優(yōu)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)過力矩保護(hù)。 2)閥位的極限位置判斷　

54、閥位的極限位置是指全開和全關(guān)位置。在傳統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，該位置的檢測是通過機(jī)械式限位開關(guān)獲得的。機(jī)械式限位開關(guān)精度低，在運(yùn)行中易松動，可靠性差。在文中，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)極限位置通過檢測位置信號的增量獲得。其原理是，處理器將本次檢測的位置信號與上次檢測的信號相比較，如果未發(fā)生變化或變化較小，即認(rèn)為己達(dá)到極限位置，立即切斷異步電機(jī)的供電電源，保證閥門的安全關(guān)閉或全開。省去了機(jī)械式限位開關(guān)，無需在調(diào)試時(shí)對其進(jìn)行復(fù)雜的調(diào)整。 3)準(zhǔn)確定位　傳統(tǒng)的電動

55、執(zhí)行機(jī)構(gòu)在異步電機(jī)通電后會很快達(dá)到其額定動作速度，當(dāng)接近停止位置時(shí)，電機(jī)斷電后，由于機(jī)械慣性，其閥門不可能立即停下來，會出現(xiàn)不同程度的超程，這一超程通常采用控制電機(jī)反向轉(zhuǎn)動來校正。機(jī)電一體化的大流量電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)當(dāng)前</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　程周主編 PLC技術(shù)與應(yīng)用 福建科學(xué)技術(shù)出版社 2004</p>&l