機(jī)械手畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (3)

1、<p>　　前言 </p><p>　　可編程控制器（Programmable Logic Controller）是一種以微處理器為核心的工業(yè)控制裝置。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)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(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入輸出，控制各種類型的設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破饕云浜?jiǎn)單易懂、操作方便、可靠性高

2、、通用靈活、體積小、使用壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，在汽車、鋼鐵、航空航天、船舶、化工、紡織、食品、造紙、軍工等工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　機(jī)械手是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對(duì)象，機(jī)械手可以完成許多工作，如搬運(yùn)物品、裝配工件、切割、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛，應(yīng)用PLC控制機(jī)械手實(shí)現(xiàn)各種規(guī)定的工序動(dòng)作，可以簡(jiǎn)化控制線路，節(jié)省成本，提高生產(chǎn)效率。為了使動(dòng)作操作更加準(zhǔn)確，加入一些檢測(cè)元件，更加完善的

3、應(yīng)用于各各領(lǐng)域。在此做些改進(jìn)。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章PLC概述.......................................................................3</p><p>　　第二章根據(jù)要求確定被控制系統(tǒng)必須完成的動(dòng)作..........

4、.....13</p><p>　　第三章分配輸入、輸出設(shè)備...................................................21</p><p>　　第四章確定PLC的輸入、輸出電路.....................................24</p><p>　　第五章設(shè)計(jì)PLC程序畫出梯形圖.........

5、................................28</p><p>　　總結(jié)...........................................................................................35</p><p>　　參考文獻(xiàn).........................................

6、..........................................36</p><p><b>　　第一章PLC概述</b></p><p>　　1.1 PLC的定義</p><p>　　可編程控制器（Programmable Logic Controller）簡(jiǎn)稱PLC，它具備了模擬量控制、過(guò)程控制以及遠(yuǎn)程通信等強(qiáng)大功能，所

7、以美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)將其正式命名為可編程控制器（Programmable Controller）,簡(jiǎn)稱PC。但是個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）也簡(jiǎn)稱PC，為了避免混淆，將用于邏輯控制的可編程控制叫做PLC（Programmable Logic Controller）.</p><p>　　可編程控制器有近30年的歷史，發(fā)展極為迅速。為確定它的性質(zhì)國(guó)際電工委員會(huì)（International Ele

8、ctrical Committee）多次發(fā)布以及修訂有關(guān)PLC的文件。在1987年頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：</p><p>　　PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，它其實(shí)就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，它以接入式CPU為核心，通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。

9、PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備，都是很容易與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，容易擴(kuò)展其功能的。</p><p>　　可編程控制器從內(nèi)部構(gòu)造、功能及工作原理上看是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。是數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，它帶有可以編制程序的存儲(chǔ)器，能進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算工作。 </p><p>　　可編程控制器是一種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)用計(jì)算機(jī)。它是為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，工業(yè)環(huán)境一般辦公環(huán)境有較大的區(qū)別。由

10、于PLC的特殊構(gòu)造，使它能在高粉塵、高噪音、強(qiáng)電磁干擾和溫度變化劇烈的環(huán)境下正常工作。為了能控制機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程，它要能很容易的與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，這些都是個(gè)人計(jì)算機(jī)無(wú)法比擬的。</p><p>　　可編程控制器是一種通用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。它能控制各種類型的工業(yè)設(shè)備及生產(chǎn)過(guò)程。它的功能能夠很容易地?cái)U(kuò)展，它的程序是可以根據(jù)控制對(duì)象的不同，讓使用者來(lái)編制的。也就是說(shuō)，可編程控制器較其以前的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，如單片

11、機(jī)工業(yè)控制系統(tǒng)，具有更大的靈活性，它可以方便地應(yīng)用在各種場(chǎng)合。</p><p>　　通過(guò)以上定義還可以了解到，相對(duì)一般意義上的計(jì)算機(jī)，可編程控制器不僅具有計(jì)算機(jī)的內(nèi)核，它還配置了許多使其適用于工業(yè)控制的器件。它實(shí)質(zhì)上是經(jīng)過(guò)一次開發(fā)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。從另一個(gè)方面來(lái)說(shuō)，它是一種通用機(jī)，經(jīng)過(guò)二次開發(fā)，它可以在任何具體的工業(yè)設(shè)備上使用。自其誕生以來(lái)，電氣工程技術(shù)人員感受最強(qiáng)的也是可編程控制器二次開發(fā)十分容易。它在很大程度

12、上使的工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)從專業(yè)設(shè)計(jì)院走進(jìn)工廠和礦山，變成了普通工程技術(shù)人員甚至普通電氣工人力所能及的工作。再加上體積小、工作可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、控制功能完善，適應(yīng)性強(qiáng)，安裝接線簡(jiǎn)單等眾多優(yōu)點(diǎn)，可編程控制器在短短的30年中獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在工業(yè)控制領(lǐng)域獲得了非常廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　1.2 PLC的由來(lái)及發(fā)展</p><p>　　世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC是1969年美國(guó)數(shù)字

13、設(shè)備公司（DEC）研制的。限于當(dāng)時(shí)的元件條件及計(jì)算機(jī)發(fā)展水平，早期的PLC主要分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡(jiǎn)單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，成為真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語(yǔ)言，并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)元件

14、都以繼電器命名。因而人們稱可編程控制器為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入了實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型的體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得了廣泛的應(yīng)用。例如，在世界第一臺(tái)可編程控制器的誕生地美國(guó)，1982年的統(tǒng)

15、計(jì)數(shù)字顯示，大量應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)廠家占美國(guó)重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)廠家總數(shù)的82%</p><p>　　20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)控制的需要。從控制規(guī)模上來(lái)說(shuō)，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)及超小型機(jī)；從控制能力上來(lái)說(shuō)，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場(chǎng)合；從產(chǎn)品的配套能力來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元，通訊單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。

16、目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都的到了長(zhǎng)足的發(fā)展。</p><p>　　1.3 PLC的特點(diǎn)及用途 </p><p>　?。?）PLC具有以下幾個(gè)主要特點(diǎn)</p><p>　　1）可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)</p><p>　　高可靠性是電氣控制設(shè)備非常關(guān)鍵的性能。PLC由于采用大規(guī)模集成電路技術(shù)、嚴(yán)

17、格的生產(chǎn)工藝，內(nèi)部電路采取了輸入輸出信號(hào)的光電隔離、濾波、電源的屏蔽、穩(wěn)壓和保護(hù)、故障診斷等先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性，它能在高粉塵、高噪音、強(qiáng)電磁干擾和溫暖變化劇烈的環(huán)境下正常工作。PLC的平均無(wú)故障時(shí)間可高達(dá)5~10萬(wàn)小時(shí)以上。從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障率也就大大降低。</p><p>　　2）功能完善

18、、應(yīng)用領(lǐng)域廣</p><p>　　到現(xiàn)在為止PLC已經(jīng)形成各種規(guī)模、系列化的產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合，并能完成決大多數(shù)的工業(yè)控制任務(wù)。PLC所具有的完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，PLC通訊能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變的非常容易。</p><p>　　3）編程簡(jiǎn)單，易學(xué)易用</p><

19、;p>　　PLC采用和繼電器電路圖接近的梯形圖語(yǔ)言，只用少量的開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，可以使用手持編程器或筆記本對(duì)PLC進(jìn)行編程。當(dāng)PLC聯(lián)網(wǎng)后，可以在網(wǎng)絡(luò)的任一位置對(duì)PLC編程。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制提供了方便。</p><p>　　4）系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)單、體積小、價(jià)格低</p><p>　　PLC在存

20、儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯、采用模塊化的結(jié)構(gòu)，大大地減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建設(shè)的周期大大縮短了?，F(xiàn)代集成電路技術(shù)的廣泛應(yīng)用，功耗僅數(shù)瓦。由于PLC體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。使得PLC的重量越來(lái)越輕、功耗也越來(lái)越少。在集成電路技術(shù)和生產(chǎn)廠家越來(lái)越多的情況下，PLC的價(jià)格也越來(lái)越低。</p><p>　?。?）可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域</p><p>

21、　　PLC在鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，主要可以歸納為以下幾類：</p><p>　　1）開關(guān)量的邏輯控制</p><p>　　可編程控制器可實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，也可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，又可用于多機(jī)群控制及自動(dòng)化流水線。</p><p><b>　　2）模擬量控制</b

22、></p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，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（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。</p><p><b>　　3）運(yùn)動(dòng)控制</b></p><p>　　PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制

23、機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用開關(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。</p><p><b>　　4）過(guò)程控制</b></p><p>　　過(guò)程控制是指對(duì)連續(xù)變化的量進(jìn)行控制。如對(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。目

24、前已廣泛應(yīng)用于冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合。</p><p><b>　　5）數(shù)據(jù)處理</b></p><p>　　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、監(jiān)測(cè)、分析和處理。這些數(shù)據(jù)可以與參考值比較，完成一定的控制操作。也可以利用通訊功能傳送到其他的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)

25、據(jù)處理一般用于大型過(guò)程控制系統(tǒng)，如冶金、造紙、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　6）通信及聯(lián)網(wǎng)</b></p><p>　　PLC通信含PLC間的通信及PLC與其他智能設(shè)備間的通信。隨著現(xiàn)代社會(huì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的提高，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，它也將和其他的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)，在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用。</

26、p><p>　　1.4 PLC的主要技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　PLC的性能指標(biāo)較多，主要介紹與組成PLC控制系統(tǒng)關(guān)系較直接的幾個(gè)。</p><p>　　（1）編程語(yǔ)言及指令功能</p><p>　　梯形圖語(yǔ)言、助記符語(yǔ)言在PLC中較為常見(jiàn)，梯形圖語(yǔ)言一般在計(jì)算機(jī)屏幕上編輯，使用起來(lái)簡(jiǎn)單方便。助記符語(yǔ)言與計(jì)算機(jī)編程序相似，如果對(duì)有編制程序基礎(chǔ)的

27、工程技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)助記符會(huì)容易一些，只要理解各個(gè)指令的含義，就可以像做計(jì)算機(jī)程序一樣寫PLC的控制程序。如果兩種語(yǔ)言都會(huì)使用更好，因?yàn)樗鼈冎g可以相互轉(zhuǎn)換。PLC實(shí)際上只認(rèn)識(shí)助記符語(yǔ)言，梯形圖語(yǔ)言是需要轉(zhuǎn)換成助記符語(yǔ)言后，存入PLC的存儲(chǔ)器中。</p><p>　　現(xiàn)在功能圖語(yǔ)言的使用有上升趨勢(shì)。編程語(yǔ)言中還有一個(gè)內(nèi)容是指令功能。衡量指令功能強(qiáng)弱可看兩個(gè)方面：一是指令條數(shù)多少；二是指令中有多少綜合性指令。一條

28、綜合性指令一般就能完成一項(xiàng)專門操作。用戶編制的程序完成的控制任務(wù)，取決于PLC指令的多少，指令功能越多，編程越簡(jiǎn)單和方便，完成一定的控制任務(wù)越容易。</p><p><b>　?。?）輸入輸出點(diǎn)數(shù)</b></p><p>　　輸入輸出點(diǎn)數(shù)是PLC可以接受的輸入開關(guān)信號(hào)和輸出開關(guān)信號(hào)的最大數(shù)量，值得注意的是輸入點(diǎn)數(shù)往往的大于輸出點(diǎn)數(shù)的，且二者不能相互替代。</p&

29、gt;<p>　?。?）掃描速度數(shù)是指PLC掃描1k（1k=1024）字用戶程序所需的時(shí)間，通常以ms/k字為單位，掃描速度越快越好。</p><p><b>　?。?）存儲(chǔ)容量</b></p><p>　　存儲(chǔ)容量是存放用戶程序的存儲(chǔ)器的容量。通常用k來(lái)表示。也有的PLC直接用所能存放的程序量表示。在編制PLC程序時(shí)，需要用到大量的寄存器來(lái)存放變量、中

30、間結(jié)果、保持?jǐn)?shù)據(jù)、定時(shí)計(jì)數(shù)、模塊設(shè)置和各種標(biāo)志位等信息。這些寄存器的多少，直接關(guān)系到程序的編制，該存儲(chǔ)器的容量越大，就可以編制出更復(fù)雜的程序。</p><p><b>　?。?）可擴(kuò)展性</b></p><p>　　在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中PLC的可擴(kuò)展性也顯的非常重要。主要包括：</p><p>　　1）輸入輸出點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展；</p>&

31、lt;p>　　2）存儲(chǔ)容量的擴(kuò)展；</p><p>　　3）聯(lián)網(wǎng)功能的擴(kuò)展；</p><p>　　4）可擴(kuò)展的模塊數(shù)；</p><p>　　另外，可編程序控制器的可靠性、易操作性及經(jīng)濟(jì)性等功能指示也受用戶的關(guān)注。</p><p>　　第二章 根據(jù)要求確定被控系統(tǒng)必須完成的動(dòng)作</p><p>　　2.1 控制要求

32、分析</p><p><b>　　1）機(jī)械結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　圖2-1是某機(jī)械手的工作示意圖，該機(jī)械手的任務(wù)是將工件從傳送帶A搬往傳送帶B。</p><p>　　在圖2-1中，機(jī)械手的所有動(dòng)作均采用電液控制、液壓驅(qū)動(dòng)。它的上升/下降和左移/右移均采用雙線圈三位電磁閥推動(dòng)液壓缸完成。當(dāng)某個(gè)電磁閥線圈通電，就一直保持當(dāng)前的機(jī)械動(dòng)作，直

33、到相反動(dòng)作的線圈通電為止。例如，當(dāng)下降電磁閥線圈通電后，機(jī)械手下降，即使線圈再斷電，仍保持當(dāng)前的下降動(dòng)作狀態(tài)，直到上升電磁閥線圈通電為止。機(jī)械手的夾緊/放松采用單線圈二位電磁閥推動(dòng)液壓缸完成，線圈通電時(shí)執(zhí)行夾緊工件，斷電時(shí)執(zhí)行放松動(dòng)作。</p><p>　　為了使動(dòng)作準(zhǔn)確，機(jī)械手上安裝了限位開關(guān)SQ1、SQ2、SQ3、SQ4，分別對(duì)機(jī)械手進(jìn)行下降、上升、右行、左行等動(dòng)作的限位，并給出了動(dòng)作到位的信號(hào)。另外，還安裝

34、了光電開關(guān)SP1和SP2負(fù)責(zé)SP1檢測(cè)傳送帶A上的工件是否到位，如果有光電開關(guān)SP1監(jiān)測(cè)到有工件出現(xiàn)，傳送帶A就停止運(yùn)動(dòng)。SP2檢測(cè)傳送帶B上的工件是否移走，從而產(chǎn)生無(wú)工件信號(hào)，為下一個(gè)工件的下放做好準(zhǔn)備。</p><p><b>　　2）工藝過(guò)程</b></p><p>　　機(jī)械手的動(dòng)作順序、檢測(cè)元件和執(zhí)行元件的布置如圖2-2所示。機(jī)械手的初始位置在原位，按下啟動(dòng)按

35、鈕后，機(jī)械手依次完成：下降→夾緊→上升→右移→下降→放松→上升→左移→傳送帶A運(yùn)動(dòng)（檢測(cè)到有工件停）九個(gè)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手一個(gè)周期的動(dòng)作。機(jī)械手的下降、上升、左移、右移的動(dòng)作轉(zhuǎn)換靠限位開關(guān)來(lái)控制，而夾緊、放松動(dòng)作的轉(zhuǎn)換是由時(shí)間繼電器來(lái)控制的。</p><p>　　為了保證安全和提高效率，機(jī)械手右移到位后，必須在傳送B上無(wú)工件時(shí)才能下降。若上一次搬到傳送帶B上的工件尚未移走，則機(jī)械手應(yīng)自動(dòng)暫停等待。同時(shí)還檢測(cè)了，B傳

36、送帶的運(yùn)動(dòng)情況。在機(jī)械手回到原位后，傳送帶A運(yùn)動(dòng)，直到檢測(cè)到工件為止?？梢越档湍芎暮透訙?zhǔn)確、更加智能。為此設(shè)置了兩只光電開關(guān)，以檢測(cè)“有無(wú)工件”信號(hào)。</p><p>　　在此同時(shí)介紹一下，光電開關(guān)SP1和SP2的工作原理，以方便理解和應(yīng)用。</p><p>　　首先這兩個(gè)光電開關(guān)的發(fā)射光的元件均采用半導(dǎo)體激光發(fā)射器，因?yàn)榘雽?dǎo)體激光器是所有激光器中效率最高，體積最小的一種。而且采用激光發(fā)

37、射器抗干擾，非接觸式動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。</p><p>　　在信號(hào)接受方面兩者各不相同，首先介紹SP光電接收器，由于其任務(wù)是在檢測(cè)到有工作時(shí)，傳動(dòng)帶A才停止運(yùn)動(dòng)。機(jī)械手才下降。所以采用如圖2—3。</p><p>　　圖2-3工作原理：光照使光敏電阻阻值下降，光敏電阻組織下降三極管導(dǎo)通。線圈KA的電觸頭動(dòng)作。</p><p><b>　　圖 2—3</b&

38、gt;</p><p>　　圖2—3工作原理：光照使RG電阻阻值下降，RG電阻下降三極管導(dǎo)通，線圈KA得電，觸點(diǎn)動(dòng)作。無(wú)光照時(shí)，使光敏電阻阻值上升，三極管截止，線圈KA失電，觸點(diǎn)復(fù)位。當(dāng)SP1接收器接收到光照時(shí)，說(shuō)明沒(méi)有工作，傳送帶A應(yīng)得電運(yùn)動(dòng)，到SP1接收不到光照時(shí)，說(shuō)明有工作，機(jī)械手下降。傳送帶A受SP1光電開關(guān)中KA線圈的常開觸點(diǎn)控制，常閉則控制機(jī)械手下降。</p><p>　　SP

39、2光電開關(guān)的接收器應(yīng)如圖2-4所示：</p><p><b>　　圖2-4</b></p><p>　　工作原理：光照光敏二極管導(dǎo)通，三極管發(fā)射極無(wú)電壓，三極管截止，線圈KA失電。無(wú)光照，光敏二極管截止，三極管發(fā)射極得電壓，三極管導(dǎo)通，線圈KA得電，觸點(diǎn)動(dòng)作。</p><p>　　當(dāng)SP2光電開關(guān)，檢測(cè)到傳送帶B上的工件沒(méi)有走時(shí)，機(jī)械手受SP

40、2光電開關(guān)線圈KA的常開觸點(diǎn)控制，不能下降。即無(wú)光照時(shí)（有工件），KA線圈動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)斷開，機(jī)械手暫停。</p><p><b>　?。?）控制要求：</b></p><p>　　傳送帶B上工件的傳送不用PLC控制，讓傳送帶B由一臺(tái)獨(dú)立的電動(dòng)機(jī)一直的帶動(dòng)。機(jī)械手要求按一定的順序動(dòng)作，先畫出時(shí)序圖，以便于了解流程圖，其流程圖如圖2-5所示：</p>&l

41、t;p><b>　　圖2-5</b></p><p>　　啟動(dòng)時(shí)，機(jī)械手從原點(diǎn)開始按順序動(dòng)作。停止時(shí)，機(jī)械手停止在現(xiàn)行工步上，重新啟動(dòng)時(shí)，機(jī)械手按停止前的動(dòng)作繼續(xù)進(jìn)行。</p><p>　　為滿足生產(chǎn)要求，機(jī)械手設(shè)置手動(dòng)方式和自動(dòng)方式，而自動(dòng)方式又分為單步、單周和連續(xù)工作方式。</p><p>　　手動(dòng)工作方式：利用按鈕對(duì)機(jī)械手每一步動(dòng)作

42、單獨(dú)進(jìn)行控制，例如，按“上升”按鈕，機(jī)械手上升，按“下降”按鈕，機(jī)械手下降。此種工作方式可使機(jī)械手置原位。</p><p>　　單步工作方式：從原點(diǎn)開始，按自動(dòng)工作循環(huán)的工序，每按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手完成一步的動(dòng)作后自動(dòng)停止。</p><p>　　單周期工作方式：按下啟動(dòng)按鈕，從原點(diǎn)開始，機(jī)械手按工序自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后，停在原位。</p><p>　　連續(xù)工作

43、方式：機(jī)構(gòu)在原位時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)構(gòu)自動(dòng)連續(xù)地執(zhí)行周期動(dòng)作。當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，機(jī)械手保持當(dāng)前狀態(tài)。重新恢復(fù)后機(jī)械手按停止前的動(dòng)作繼續(xù)進(jìn)行.</p><p>　　第三章分配輸入輸出設(shè)備</p><p>　　1)PLC選型及I/O接線圖</p><p>　　根據(jù)控制要求，PLC控制系統(tǒng)選用西門子公司ST-200系列CPU224和EM223其I/O端子電氣接線圖如圖上3

44、-1所示。</p><p>　　圖3-1 控制系統(tǒng)外部I/O接線圖</p><p>　　2）PLC I/O地址，內(nèi)部輔助繼電器的分配表</p><p>　　根據(jù)控制系統(tǒng)外部I/O地址，內(nèi)部輔助繼電器的分配表</p><p>　　根據(jù)控制系統(tǒng)外部I/O接線圖，PLC I/O地址分配見(jiàn)表3-1所示。</p><p>

45、　　表3-1 外部I/O繼電器分配表</p><p>　　第四章確定PLC的輸入、輸出電路</p><p>　　首先應(yīng)分析一下所選CPU型號(hào)。CPU224集成14個(gè)輸入和10個(gè)輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O或35路模擬I/O點(diǎn)，13KB字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。</p><p>　　S7-200系列的CPU224主機(jī)有

46、I0.0—I0.7、I1.0—I1.5共計(jì)14個(gè)輸入點(diǎn)和Q0.0—Q0.7、Q10—Q1.1共計(jì)10個(gè)輸出點(diǎn)。CPU224輸入電路采用了雙向光電耦合器，24VDC極性可任意選擇，系統(tǒng)設(shè)置1MB為I0.x字節(jié)輸入端子的公共端，2MB為I1.x字節(jié)輸入端子的公共端。在晶體管輸出電路中采用了MOSFET功率驅(qū)動(dòng)器件，并將數(shù)字量輸出分為兩組，每組有一個(gè)獨(dú)立公共端，共有1L、2L兩個(gè)公共端，可接入不同的負(fù)載電源。</p><p

47、>　　CPU224PLC有6個(gè)高速計(jì)數(shù)脈沖輸入端（I0.0—I0.5），最快的響應(yīng)速度為30KHZ，用于捕捉經(jīng)CPU掃描周期更快的脈沖信號(hào)。另外，還有2個(gè)高速脈沖輸出端（Q0.0、Q0.1），輸出脈沖頻率可達(dá)20KHZ.用于PTO（高速脈沖束）和PWM（寬度可變脈沖輸出）高速脈沖輸出。</p><p>　　擴(kuò)展模塊EM223，輸出16個(gè)點(diǎn)，輸出16個(gè)點(diǎn)。足以滿足工作要求。</p><p&

48、gt;　　依據(jù)以上分析，可知輸入電路采用光電藕合器，輸出采用晶體管。對(duì)于此次動(dòng)作采用交流輸入的光電耦合器如圖4-1所示，輸出采用晶體管輸出如圖4-2所示。</p><p><b>　　圖4-1交流輸入</b></p><p><b>　　圖4-2晶體管輸出</b></p><p>　　輸入接口中有濾波電路及耦合隔離電路。濾

49、波有抗干擾的作用，耦合有抗干擾及產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的作用。隔離有保護(hù)PLC內(nèi)部的作用。</p><p>　　開關(guān)量輸出接口是把PLC的內(nèi)部信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如接觸器線圈、電磁閥線圈指示燈等的各種驅(qū)動(dòng)開關(guān)信號(hào)。晶體管輸出只能接直流負(fù)載。若需接交流負(fù)載就把開關(guān)量轉(zhuǎn)換成模擬量。如圖4-3</p><p><b>　　圖4-3</b></p><p>

50、　　它的作用是將可編程控制器運(yùn)算處理后的若干位數(shù)字量信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬量信號(hào)輸出，以滿足生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)控制信號(hào)求。</p><p>　　還有，傳送帶A的運(yùn)動(dòng)也由PLC控制，由于其工作特點(diǎn)就是向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，PLC控制的電動(dòng)機(jī)就不需反轉(zhuǎn)?？捎脙山M電動(dòng)機(jī)。如果，要傳送帶上負(fù)載大，就用三相電動(dòng)機(jī)。如圖4-4所示:</p><p><b>　　圖4-4</b></p

51、><p>　　電容運(yùn)轉(zhuǎn)型，電動(dòng)機(jī)不論是啟動(dòng)還是運(yùn)轉(zhuǎn)，電容器均接在電路中而不斷開，特點(diǎn)：效率高，過(guò)載能力強(qiáng)。</p><p>　　第五章、設(shè)計(jì)PLC程序畫出梯形圖</p><p><b>　?。?）整體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　為編程結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、明了，把手動(dòng)程序和自動(dòng)程序分別編成相對(duì)獨(dú)立于程序模塊，通過(guò)調(diào)用指令進(jìn)行功能選

52、擇。當(dāng)工作方式選擇手動(dòng)工作方式時(shí)，I0.7接通，執(zhí)行手動(dòng)工作程序；當(dāng)工作方式選擇開關(guān)選擇自動(dòng)方式（單步、單周、連續(xù)）時(shí)，I1.0、I1.1、I11.2分別接通，執(zhí)行自動(dòng)控制程序，整體設(shè)計(jì)的梯形圖（主程序）如圖5-1所示:</p><p><b>　　圖5-1</b></p><p><b>　?。?）手動(dòng)控制程序</b></p>&

53、lt;p>　　手動(dòng)操作不需要按工序順序動(dòng)作，可以按普通繼電接觸器控制系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)。手動(dòng)控制的梯形圖見(jiàn)圖5-2所示子程序0，手動(dòng)按鈕I2.0、I2.1、I2.2、I2.3、I2.4、I2.5、分別控制下降上升、右移、左移、夾緊、放松各個(gè)動(dòng)作。為了保持系統(tǒng)的安全運(yùn)行，設(shè)置了一些必要的聯(lián)鎖保護(hù)，基中在左右移動(dòng)的控制環(huán)節(jié)中加入了I0.2作為上限連鎖。因?yàn)闄C(jī)械手只有處于上限位置（I0.2=1）時(shí)，才允許左右移動(dòng)。</p><

54、;p>　　由于夾緊，放松動(dòng)作選用單線圈雙位電磁閥控制，因此在梯形圖中用“置位”、“復(fù)位”指令來(lái)控制，該指令具有保持功能，并且也設(shè)了機(jī)械聯(lián)鎖。只有當(dāng)機(jī)械手處于下限（I0.1=1）時(shí)，才能進(jìn)行夾緊和放松動(dòng)作。手動(dòng)控制的程序如圖5-2所示:</p><p><b>　　圖5-2</b></p><p>　?。?）自動(dòng)操作程序。</p><p>

55、　　由于自動(dòng)操作的動(dòng)作較復(fù)雜，不容易直接設(shè)計(jì)出梯形圖，因此先畫出自動(dòng)操作流程圖，用以表明動(dòng)作的順序和轉(zhuǎn)換的條件，然后根據(jù)所采用的控制方法，設(shè)計(jì)梯形圖。</p><p>　　機(jī)械手的自動(dòng)操作流程圖如圖2—5所示。圖中矩形方框表示其自動(dòng)工作循環(huán)過(guò)程中的一個(gè)“工步”，方框中用文字表示該步的編號(hào)，方框的右邊畫出該步動(dòng)作的執(zhí)行元件，相鄰兩工步之間用有向線段連接，表明轉(zhuǎn)換方向，有向線段上的小橫線表示轉(zhuǎn)換的條件，當(dāng)轉(zhuǎn)換條件得到

56、滿足時(shí)，便從上一工步轉(zhuǎn)到下一工步。</p><p>　　對(duì)于順序控制可用多種方法進(jìn)行編程，用移位寄存器也很容易實(shí)現(xiàn)這種控制功能，轉(zhuǎn)換的條件有各行程開關(guān)，光電開關(guān)及定時(shí)器的狀態(tài)來(lái)決定。</p><p>　　為了保證運(yùn)行的可靠性，在執(zhí)行夾緊和放松動(dòng)作時(shí)，分別用定時(shí)器T37和定時(shí)T38作為轉(zhuǎn)換的條件，并采用具有保持功能的繼電器（Mo.x）為夾緊電磁閥線圈供電，其工作過(guò)程分析如下：</p&g

57、t;<p>　　①機(jī)構(gòu)處于原位，上限位和左限位行程開關(guān)閉合，I0.2、I0.4接通，移位寄存器首位m1.0置“1”，Q0.6輸出原位顯示，機(jī)構(gòu)當(dāng)前處于原位。</p><p>　?、诎聪聠?dòng)按鈕，I0.0接通，產(chǎn)生位移信號(hào)，使移位寄存器右移一位，m1.1置“1”（同時(shí)m1.0恢復(fù)為0），m1.1得電，Q0.1輸出下降信號(hào)。</p><p>　?、巯陆抵料孪尬?，下限位開關(guān)受壓，I

58、0.1接通，移位寄存器右移一位，使m1.2置“1”（其余為0），Q0.2接通，夾緊動(dòng)作開始，同時(shí)T37接通，定時(shí)器開始計(jì)時(shí)。</p><p>　　④經(jīng)過(guò)延時(shí)（與設(shè)定K值有關(guān)），T37觸點(diǎn)接通，移位寄存器又右移一位，使m1.3置“1”（其系為0），Q0.3接通，機(jī)構(gòu)上升。由于m1.2為1，因此夾緊動(dòng)作繼續(xù)執(zhí)行。</p><p>　　⑤上升至上限位，上限位開關(guān)受壓，I0.2閉合，移位寄存器右移

59、一位，m1.4置“1”（其系為0），Q0.4接通，機(jī)構(gòu)右行。</p><p>　?、抻倚兄劣蚁尬唬琁0.3接通，將移位寄存器中“1”移到m1.5，Q0.1得電，機(jī)構(gòu)再次下降。</p><p>　　⑦下降至下限位，下限位開關(guān)受壓，移位寄存器又右移一位，使m1.6置“1”（其系為0），Q0.2復(fù)位，機(jī)構(gòu)放松，放下搬運(yùn)零件同時(shí)接通T38定時(shí)器，定時(shí)器開始計(jì)時(shí)。</p><p&

60、gt;　　⑧延時(shí)時(shí)間到，T38常開點(diǎn)閉合，移位寄存器移位，m1.7置“1”（其系為0），Q0.3再次得電上升。</p><p>　?、嵘仙辽舷尬?，上限位開關(guān)受壓，I0.2閉合，移位寄存器右移一位，m2.0置“1”（其系為0）傳送帶A運(yùn)動(dòng)，Q0.5置“1”，機(jī)構(gòu)左行。</p><p>　?、庾笮兄猎缓螅笙尬婚_關(guān)受壓，I0.4接通，移位寄存器右移一位，m2.1置“1”（其系為0），傳送帶

61、A運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　傳送帶A運(yùn)動(dòng)，直到SP，光電開關(guān)檢測(cè)到有工件后，線圈得電，常開觸上閉合，移位寄存器仍右移一位。一個(gè)自動(dòng)循環(huán)結(jié)束。</p><p>　　自動(dòng)操作程序中包含了單周或連續(xù)運(yùn)動(dòng)，程序執(zhí)行單周或連續(xù)取決于工作方式選擇開關(guān)。當(dāng)選擇連續(xù)方式時(shí)I1.2使m0.0置“1”，當(dāng)機(jī)構(gòu)回到原位時(shí)，移位寄存器自動(dòng)復(fù)俠，并使m1.0為“1”，同時(shí)I1.2閉合，又獲得一個(gè)移位信號(hào)，機(jī)構(gòu)按順

62、序反復(fù)執(zhí)行；當(dāng)選擇單周期操作方式時(shí)，I1.1使m0.0為“0”；當(dāng)機(jī)構(gòu)回到原位時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)構(gòu)自動(dòng)動(dòng)作一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期后停止在原位。自動(dòng)操作的梯形圖程序如圖5-3所示。單步動(dòng)作時(shí)每按一次啟動(dòng)按鈕，機(jī)構(gòu)按動(dòng)作順序向前步進(jìn)一步?？刂七壿嬇c自動(dòng)操作基本一致。所以只需在自動(dòng)操作梯形圖上添加步進(jìn)控制邏輯。在圖5-3中，移位寄存器的使用控制用m0.1來(lái)控制，m0.1的控制線路串接有一個(gè)梯形圖塊，該塊的邏輯為I0.0·I1.0+I1.0。

63、當(dāng)處于單步狀態(tài)，I1.0=1時(shí)，移位寄存器能否移位取決于上一步是否完成和啟動(dòng)按鈕是否按下。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　機(jī)械手的控制對(duì)于很多場(chǎng)合需求很大，不論是機(jī)床使用的小型系統(tǒng)還是流水線上的這類設(shè)備，其基本動(dòng)作要求類似，所以控制的實(shí)現(xiàn)也可以相互借鑒。</p><p>　　對(duì)于控制程序的編寫，這里給出的只是一種

64、實(shí)現(xiàn)手段，使用可編程控制器還有其他的方法可以實(shí)現(xiàn)這樣的控制，針對(duì)所使用的具體系統(tǒng)的情況，設(shè)計(jì)人員可以選擇使用不同的方法來(lái)進(jìn)行程序編寫。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　可編程序控制器的原理及應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社 主編 王衛(wèi)兵</p><p>　　可編程序控制器的原理，應(yīng)用，試驗(yàn) 機(jī)械工業(yè)出