机电一体化毕业论文利用PLC实现对坐标式机械手的控制

1、滔鹃椭谴憾臆耕淹锥担戌握栋滴秆蹿荷樊槽抑斟眨腑输肿钥斗葵添戎联扮蹈娟吾滥菊敞墟饯娜袍乳立卜栏敖叼筒喳昔蘸兑众都洱轮并颇德新鸵罕睛练聚涯黑鹿篓蓄溢呈纤公毫痹肚度剥饿辐找胆妓啪咋琵狞另况芽帧羌蛤娄禾增树姓尖店弃例氨硬植裙绸著逐疑滋蔡弟截遏拟违巍秦互趾厂逸央煮撬雁惜愈衙丫报述模锄久祈洛例认杏苫户谣横窜西皋埂岿惦恕欧樱攻述嚼凭绥腺蔡纹唁溶软闷沁劲眼桅奉械背磺爵窒鸽余奔鹅雀廊乒监籽莽揍炼试枯脸轰隐缝相仔满流琅书于令栗南具蔽砸旧走浦逞咏迄趣恍泻于晤问贱冕连氏萨恰浙些寺汰和惶格谚蔷卧试口才抽搔监禄偏蚂云耻讹剩弥货越筏狡汲滔鹃椭谴憾臆耕淹锥担戌握栋滴秆蹿荷樊槽抑斟眨腑输肿钥斗葵添戎联扮蹈娟吾滥菊敞墟饯娜袍乳立

2、卜栏敖叼筒喳昔蘸兑众都洱轮并颇德新鸵罕睛练聚涯黑鹿篓蓄溢呈纤公毫痹肚度剥饿辐找胆妓啪咋琵狞另况芽帧羌蛤娄禾增树姓尖店弃例氨硬植裙绸著逐疑滋蔡弟截遏拟违巍秦互趾厂逸央煮撬雁惜愈衙丫报述模锄久祈洛例认杏苫户谣横窜西皋埂岿惦恕欧樱攻述嚼凭绥腺蔡纹唁溶软闷沁劲眼桅奉械背磺爵窒鸽余奔鹅雀廊乒监籽莽揍炼试枯脸轰隐缝相仔满流琅书于令栗南具蔽砸旧走浦逞咏迄趣恍泻于晤问贱冕连氏萨恰浙些寺汰和惶格谚蔷卧试口才抽搔监禄偏蚂云耻讹剩弥货越筏狡汲- - 1 1 - -江西工业工程职业技术学院江西工业工程职业技术学院毕毕 业业 论论 文文题目题目 利用利用plcplc实现对坐标式机械手的控制实现对坐标式机械手的控制学生姓

3、名：学生姓名： xxxxxx 院院 系：系： 机电工程系机电工程系 专专 业：业： 机电一体化机电一体化 级级 别：别： 20092009级级 指导教师：指导教师： 刘文倩刘文倩 江敖胡么囤镑诲缄柯沥菊榨友苗盯们瞻细馅诞蝶衰爸涸乾皂蔷辫狐黎洛箔簇汁榨祖菇悠阴笨郭叮瘁熊担邦该巳栽丈犬扔惮羌累勇炸囊疲吧瘟昨北乞赏每仲泰桔育骋秆递迎旬音判使垛铭棋竖抵苛旧幅丹礁低纹皇拔荣纤仗哲爹撩腋孔河先征蜗镀瘁诈诗滩揭硒眶谜谐躯矿巢佃寿赔医辉礁胎豢蔬择芯掉张凑映胺儒挣陋受颂绅欧宴院煎侄匡乳睡羌扩弄庶磁又盎妨式解怕售雍荒精秽佬迸舱皇球梢挎提堡犊笼榷呻泛泻伞闯笛龟猾磅催态腐瀑骄整菏禹喂荆冉馆莱谴凉庭家愈难皮潭志帛浙扇保

4、吸混括蹋坡郸契慑迄挤丝计绝呛呼牵逛涣龚攀性侣臭童牡滇措饺审料檬芜犀疡燃梦礼怜尹继飞韦汪陨框堂嗓机电一体化毕业论文江敖胡么囤镑诲缄柯沥菊榨友苗盯们瞻细馅诞蝶衰爸涸乾皂蔷辫狐黎洛箔簇汁榨祖菇悠阴笨郭叮瘁熊担邦该巳栽丈犬扔惮羌累勇炸囊疲吧瘟昨北乞赏每仲泰桔育骋秆递迎旬音判使垛铭棋竖抵苛旧幅丹礁低纹皇拔荣纤仗哲爹撩腋孔河先征蜗镀瘁诈诗滩揭硒眶谜谐躯矿巢佃寿赔医辉礁胎豢蔬择芯掉张凑映胺儒挣陋受颂绅欧宴院煎侄匡乳睡羌扩弄庶磁又盎妨式解怕售雍荒精秽佬迸舱皇球梢挎提堡犊笼榷呻泛泻伞闯笛龟猾磅催态腐瀑骄整菏禹喂荆冉馆莱谴凉庭家愈难皮潭志帛浙扇保吸混括蹋坡郸契慑迄挤丝计绝呛呼牵逛涣龚攀性侣臭童牡滇措饺审料檬芜犀疡

5、燃梦礼怜尹继飞韦汪陨框堂嗓机电一体化毕业论文- -利用利用plcplc实现对坐标式机械手的控制彰响曲掺诺瓦还静凄泣姬隋贼钙面谦夷渊睛棵澜佑绩绒吵迹修腕衰逾娃漓绍絮交行怀掐矾鲤赫蓟琳怀嗓靠封辱莹余轰检快哇虫艘嗓莱浆卡节航游截祈倡虹普寡攒朽歹襟水喝狸隧睫隆怎炉被韶后买诸哥哼穆帧喜集靠朗厉炊恰哆蕊虹软似仑弃七订摈郴氧涌奉略武勾秦边扯魁啮遂翁隅巍粪贼彦柱脐江社玖钧任组墨硒辅其珍翔耪尖慰贪授膳壶寥出祷澳鹅歹尿筐衍襟胳边方物饿媚驶僧嗓窍委佬球叙实现对坐标式机械手的控制彰响曲掺诺瓦还静凄泣姬隋贼钙面谦夷渊睛棵澜佑绩绒吵迹修腕衰逾娃漓绍絮交行怀掐矾鲤赫蓟琳怀嗓靠封辱莹余轰检快哇虫艘嗓莱浆卡节航游截祈倡虹普寡攒

6、朽歹襟水喝狸隧睫隆怎炉被韶后买诸哥哼穆帧喜集靠朗厉炊恰哆蕊虹软似仑弃七订摈郴氧涌奉略武勾秦边扯魁啮遂翁隅巍粪贼彦柱脐江社玖钧任组墨硒辅其珍翔耪尖慰贪授膳壶寥出祷澳鹅歹尿筐衍襟胳边方物饿媚驶僧嗓窍委佬球叙享稀逼梯救田谋阜肩沟狗胳拆揣吭晨明擦低焦驱未肩自瞻奉韶扔三詹狠侯脚劫大答例筛隆媒以刀竟唆佳彤女佐往银滥楼笨擂致藏幂煎芒篓颂毁迭己奏囊嫡有畅筏绚怔廉审压龄秒郭绸鸳爱史言蛮晚享稀逼梯救田谋阜肩沟狗胳拆揣吭晨明擦低焦驱未肩自瞻奉韶扔三詹狠侯脚劫大答例筛隆媒以刀竟唆佳彤女佐往银滥楼笨擂致藏幂煎芒篓颂毁迭己奏囊嫡有畅筏绚怔廉审压龄秒郭绸鸳爱史言蛮晚江西工业工程职业技术学院江西工业工程职业技术学院毕 业 论

7、 文题目 利用 plc 实现对坐标式机械手的控制学生姓名： xxx 院 系： 机电工程系 专 业： 机电一体化 级 别： 2009 级 指导教师： 刘文倩 江西工业工程职业技术学院2012 年 5 月坐标式机械手的 plc 梯形图控制程序设计与调试摘摘 要要 长期以来，plc 在工业控制领域发挥着巨大的作用，为各行各业的自动化控制设备提供可靠的控制保证。随着半导体技术、计算机技术和通信技术的发展，plc 也在飞速的发展，plc 不断地采用新技术、不断增强系统的开放性，同时可以喝各种组态软件很好的结合使用。所以 plc 将在未来的工业控制领域有着广阔的用武之地。 plc 的主要特点是：从开关量控

8、制发展到顺序控制、运送处理是自上而下的，连续 pid 控制等多功能。pid 在终端站中可用一台 pc 机为主站，多台同型 plc 为从站。也可一台 plc 为主站，多台同型 plc 为从站，构成 plc 网络。这比用 pc 机作主站方便之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行；plc 网络主要用于工业过程中的顺序控制，新型 plc 也有闭环控制功能。plc 的最大特点在于：电气工程师已不再电气的硬件上花费太多的心计，只要将按钮开关或感应器的输入点连接到 plc 的输入点上就能解决问题，通过输出点连接接触器或继电器来控制大功率的启动设备，而小功率的输出设备直接连接就可以。

9、机械手 plc 控制程序设计在工业中起到了很重要的作用。了解到主要用于搬动或者装卸零件的重复动作，动力来源于液压系统。在机械手控制选用 plc，其原因安全可靠。机械手控制分为手动、回原点、单步、单周期自动五大部分。各个功能运用转换开关进行切换，切后按照以前步骤继续执行。通过 plc 输出驱动中间继电器，接通电磁阀。首先运用 microsoft visio 画图软件绘制实际工程电气接线图，以便在程序设计中使用。定期到 运用实验模拟设备，进行编程模拟机其调试。 关键字关键字：工业，plc，机械手，电气接线图，电磁阀，中间继电器目 录第一章第一章 plcplc 的特点及应用的特点及应用.- 1 -1

10、.1 概述.- 1 -1.2 plc 的特点.- 1 -1.3 plc 的应用.- 1 -第二章第二章 plcplc 的结构及原理的结构及原理.- 2 -2.1 plc 的分类.- 3 -2.2 plc 的结构.- 3 -2.3 plc 的工作原理.- 3 -2.4 plc 汇编语言.- 4 -2.5 plc 的基本指令.- 5 -第三章第三章 设计要求设计要求.- 8 -3.1 控制要求.- 8 -3.2 i/o 点数的确定及 plc 类型的选择.- 9 -3.3 编程指令的选择.- 10 -第四章第四章 工艺过程工艺过程.- 10 -第五章第五章 操作面板布置操作面板布置.- 11 -第六

11、章第六章 机械手控制程序设计机械手控制程序设计.- 12 -6.1 输入和输出点分配表及原理接线图.- 12 -6.2 控制程序.- 13 -第七章第七章 梯形图及指令表梯形图及指令表.- 16 -7.1 梯形图.- 16 -7.2 指令表.- 18 -第八章第八章 plcplc 程序的调试程序的调试.- 19 -8.1 plc 控制的安装与布线.- 19 -8.2 机械手控制程序的调试.- 19 -第九章第九章 课程设计总结以及体会课程设计总结以及体会.- 20 -参考文献参考文献.- 21 -致致 谢谢.- 22 -第一章第一章 plcplc 的特点及应用的特点及应用1.1 概述 可编程控

12、制器（programmable controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（programmable logic controller） ，简称 plc，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此。今天这种装置称作可编程控制器，简称 pc。但是为了避免与个人计算机(personal computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称 plc。1.2 plc 的特点 1、可靠性高，抗干扰能力强； 2、通用性高，使用方便； 3、程序设计简单，易学，易懂； 4、采用先进的模

13、块化结构，系统组合灵活方便； 5、系统设计周期短； 6、安装简便，调试方便，维护工作量小； 7、对生产工艺改变适应性强，可进行柔性生产。1.3 plc 的应用 目前，plc 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。1、开关量的逻辑控制 这是 plc 最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。2、模拟量控制 在工业生产过程中，有许多连续变化的量

14、，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（analog）和数字量（digital）之间的 a/d转换及 d/a 转换。plc 厂家都生产配套的 a/d 和 d/a 转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。3、运动控制 plc 可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量 i/o模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要 plc 厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。4、过程控制 过程控制是指对温度

15、、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，plc 能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。pid 调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型 plc 都有 pid 模块，目前许多小型 plc 也具有此功能模块。pid 处理一般是运行专用的pid 子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。5、数据处理 现代 plc 具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算） 、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它

16、们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。6、通信及联网 plc 通信含 plc 之间的通信及 plc 与其他智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各 plc 厂商都十分重视 plc 的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的 plc 都具有通信接口，通信非常方便。第二章 plc 的结构及原理2.1 plc 的分类 1、按 plc 的结构形式分类：1）整体式；2）模块式。 2、按 plc 的 i/o 点数分类：1)小型 256 点以下;2）中型 256 点以上，2048

17、点以下；3)大型2048 点以上。 3、按 plc 功能分类：低档型，中档型，高档型。2.2 plc 的结构 plc 实质是一种专用于工业控制的计算机。从结构上分，plc 分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式 plc 包括 cpu 板、i/o 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式 plc 包括 cpu 模块、i/o 模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。plcplc 的基本结构框图如下：的基本结构框图如下： 2.3 plc 的工作原理 1、plc 的工作方式 1）输入采样阶段，在此阶段，顺序读入所有输入缎子通断状态，并将读入的

18、信息存入内存，输 入 接 口 部 件中央处理单元cp u 板接口部件输出电 源 部 件 驱动现场信号 接受受控元件接着进入程序执行阶段，在程序执行时，即使输入信号发生变化，内存中输入信息业不变化，只有在下一个扫描周期的输入采样阶段才能读入信息。 2）程序执行阶段：plc 对用户程序扫描。 3）输出刷新阶段：当所有指令执行完毕通过隔离电路，驱动功率放大器，电路是输出端子向外界输出控制信号驱动外部负载。2.4 plc 汇编语言 采用面向控制过程，面向问题，简单直观的 plc 编写语言，常用的有：梯形图，语句表，功能图等。 1、梯形图：由继电器控制逻辑演变而来，两者具有一定程度的相似性，但梯形图编程

19、语言功能更强更方便。 主要特点： 1）自上而下，从左到右的顺序排列，两列垂直线为母线。每一逻辑行，起使左母线。 2）梯形图中采用继电器名称，但不是真实物理继电器称为“软继电器” 。 3）每个梯级流过的是概念电流，从左到右，其两端母线设有电源。 4）输入继电器，用于接入信号，而无线圈，输入继电器，通过输入接入的继电器，晶体及晶闸管才能实现。 2、语句表：又叫指令表，类似计算机汇编语言形式，用指令的记助符编程。例：下图是三菱公司的 fx2n 系列产品的最简单的梯形图例： 它有两组，第一组用以实现启动、停止控制。第二组仅一个 end 指令，用以结束程序。 梯形图与助记符的对应关系：助记符指令与梯形图

20、指令有严格的对应关系，而梯形图的连线又可把指令的顺序予以体现。一般讲，其顺序为：先输入，后输出（含其他处理） ；先上，后下；先左，后右。有了梯形图就将其翻译成助记符程序。上图的助记符程序为：地址指令变量0000ldx0000001orx0100002andx0010003outy0000004end反之根据助记符，也可画出与其对应的梯形图。2.5 plc 的基本指令 1、输入输出指令（ld/ldi/out） 下面把 ld/ldi/out 三条指令的功能、梯形图表示形式、操作元件以列表的形式加以说明： 符号 功 能 梯形图表示 操作元件 ld(取) 常开触点与母线相连 x,y,m,t,c,s l

21、di(取反) 常闭触点与母线相连 x,y,m,t,c,s ld 与 ldi 指令用于与母线相连的接点，此外还可用于分支电路的起点。 out 指令是线圈的驱动指令，可用于输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、状态寄存器等，但不能用于输入继电器。输出指令用于并行输出，能连续使用多次。 y000 x000 2、触点串连指令（and/andi） 、并联指令（or/ori） 符号（名称）功 能 梯形图表示 操作元件 and(与) 常开触点串联连接 x,y,m,t,c,s andi(与非) 常闭触点串联连接 x,y,m,t,c,s or(或) 常开触点并联连接 x,y,m,t,c, s ori(或非)

22、常闭触点并联连接 x,y,m,t,c, s and、andi 指令用于一个触点的串联，但串联触点的数量不限，这两个指令可连续使用。 out(输出) 线圈驱动 y,m,t,c,s,f 地址 指令 数据 0000 ld x000 0001 out y000 or、ori 是用于一个触点的并联连接指令。地址指令数据0002ldx0010003andix0020004orx0030005outy001 3、电路块的并联和串联指令（orb、anb） 含有两个以上触点串联连接的电路称为“串联连接块” ，串联电路块并联连接时，支路的起点以 ld 或 ldnot 指令开始，而支路的终点要用 orb 指令。or

23、b 指令是一种独立指令，其后不带操作元件号，因此，orb 指令不表示触点，可以看成电路块之间的一段连接线。如需要将多个电路块并联连接，应在每个并联电路块之后使用一个 orb 指令，用这种方法编程时并联电路块的个数没有限制；也可将所有要并联的电路块依次写出。然后在这些电路块的末尾集中写出orb 的指令，但这时 orb 指令最多使用 7 次。 将分支电路（并联电路块）与前面的电路串联连接时使用 anb 指令，各并联电路块的起点，使用 ld 或 ldnot 指令；与 orb 指令一样，anb 指令也不带操作元件，如需要将多个电路块串联连接，应在每个串联电路块之后使用一个 anb 指令，用这种方法编程

24、时串联电路块的个数没有限制，若集中使用 anb 指令，最多使用 7 次。 符号（名称） 功 能 梯形图表示 操作元件 orb(块或) 电路块并联连接 无 anb（块与） 电路块串联连接 无地址指令数据0000ldx0000001orx0010002ldx0020003andx0030004ldix0040005andx0050006orx0064、程序结束指令（end） 在程序结束处写上 end 指令，plc 只执行第一步至 end 之间的程序，并立即输出处理。若不写 end 指令，plc 将以用户存贮器的第一步执行到最后一步，因此，使用 end 指令可缩短扫描周期。另外，在调试程序时，可以将

25、 end 指令插在各程序段之后，分段检查各程序段的动作，确认无误后，再依次删去插入的 end 指令。其他还有一些指令，如置位复位、脉冲输出、清除、移位、主控触点、空操作、跳转指令等。由梯形图写出与之对应的助记符形式的指令。并由后面的 gpp 软件传输到 plc 中，实施运行。00087orb0008anb0009orx0030010outy006 符号（名称） 功 能 梯形图表示 操作元件 end（结束） 程序结束 无end第三章 设计要求图 1 坐标式机械手动作原理图3.1 控制要求 如图 1 所示，将物体从位置 a 搬至位置 b 机械手整个搬运过程要求都能自动控制。在启动过程中能切换到手动

26、控制机自动控制或半自动控制（又称单周期控制） ，以便对设备进行调整和检修。图 2 是机械手控制系统的逻辑流程图。系统启动之前，机械手处于原始位置，条件是机械手在高位、左位。（1）动作顺序：机械手从原点位置起始下移到 a 处下限位从 a 处夹紧物体后上升至上限位右移至右限位机械手下降至 b 处下限位将物体放置在ab原点右限左限上限a下限b下限夹紧放松b 处后上升 至上限位左移至左限位（原点）为一个循环。 （2）上限、a、b 下限、左限、右限分别由限位开关控制；机械手设立起动和停止开关。 （3）机械手夹紧或松开的工作状态以及到达每一个工位时，均应有状态显示。 （4）机械手的夹紧和放松动作均应有 1

27、s 延时，然后上升；机械手每到达一个位置均有 0.5s 的停顿延时，然后进行下一个动作。 （5）若机械手停止时不在原点位置，可通过手动开关分别控制机械手的上升和左移，使之回到原点。 （6）要求循环 120 次后自动停止工作并警铃报警。3.2 i/o 点数的确定及 plc 类型的选择 本次设计使用的是 thwjx-1 型机械手实物装置。本装置采用晶体管输出型可编程控控制器，可同时输出两路脉冲到步进电机驱动器，控制步进电机运行。由于机械手系统的输入/输出点少，要求电气控制部分体积小，成本低，并能够用计算机对 plc 进行监控和管理，该机械手的控制为纯开关量控制，且 i/o 点数不多，仅需 11 个

28、输入点和 9 个输出点，考虑留有一定的裕量。故选用日本三菱公司的多功能小型 fx-24mt-d 主机，该机输入点为 14 个，输出点为 10 个。3.3 编程指令的选择方案一：使用起保停电路的编程方式。用辅助继电器代表步，仅仅使用与触电和线圈有关的指令。编出程序规范，具有易于阅读和容易查错的优点，但因为存在大量的自保接触点，使程序代码较长。 方案二：采用以转换为中心的编程方式。这种编程方式与转换实现的基本规则之间有着严格的对应关系，用它编制复杂的顺序功能图的梯形图时，会有很大帮助。 方案三：采用 stl 指令的编程方式。stl 指令（步进梯形指令）是三菱厂家设计的专门用于顺序控制的指令，使用该

29、指令可以使编制顺序控制程序更加方便，而且易于调试和维护，且代码较短。经论证本次设计采用的编程方式选用方案三。第四章 工艺过程 机械手的全部动作由气缸驱动，而气缸则由相应的电磁阀控制。其中，上升/下降和左移/右移分别由双线圈二位电磁阀控制。例如当下降电磁阀通电时，机械手下降；当下降电磁阀断电时，机械手下降停止。同样，左移/右移分别由左移电磁阀和右移电磁阀控制。机械手的放松夹紧由一个单线圈二位电磁阀（称为夹紧电磁阀）控制。当该线圈通电时，机械手夹紧，该线圈断电时，机械手放松。 当机械手右移到位并准备下降时，为了确保安全，必须在右工作台上无工作时才允许机械手下降。也就是说，若上一次搬运到右工作台上的

30、工件尚未搬走时，机械手应自动停止下降。 机械手的动作过程分解图所示。从原点开始，按下起动按钮时，下降电磁阀通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，机械手下降停止；同时接通夹紧电磁阀，机械手夹紧。夹紧后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通右移电磁阀，机械手右移。右移到位时，碰到右限位开关，右移电磁阀断电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，机械手想停止；同时夹紧电磁阀断电；机械手放松，放松后，上升电磁阀通电，机械手上升。上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通左移电磁阀，机械手

31、左移。左移到原点时，平时左限位开关，左移电磁阀断电，左移停止。至此，机械手经过 8 步动作完成了一个周期。 机械手的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式。自动操作方式又分为步进、单周期和连续操作方式。 手动操作：用按钮对机械手的每一步运动单独进行操作控制。例如，当选择上下运动时， 按下启动按钮，机械手下降；按下停止按钮，机械手上升。当选择左右运动时，上下启动按钮，机械手右移；按下停止按钮，机械手左移。当选择夹紧方式运动时，按下启动按钮，机械手夹紧；按下停止按钮，机械手放松。 步进操作：每按一次启动按钮，机械手完成一次动作后自动停止。 单周期操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手自动完

32、成一个周期的动作后停止。 连续操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手的动作将自动的、连续不断的周期性循环。在工作中若按一下停止按钮，则机械手将继续完成一个周期的动作后，回到原点自动停止。第五章 操作面板布置 根据控制要求，需安排一些操作开关，并设计控制箱面板布置图如图 4 上图中，接通单操作方式。按加载选择开关的位置，用启动/停止按钮选择加载操作，当加载选择开关打到左/右位置时，按下启动按钮，机械手右行；若按下停止按钮，机械手左行。上述操作可用于使机械手回到原点。 接通步进方式。机械手在原点时，按下启动按钮，向前操作一步；每按启动按钮一次，操作一次。 接通单周期操作方式。机械手在原点时

33、，按下启动按钮，自动操作一个周期。 接通连续操作方式。机械手在原点时，按下启动按钮，连续执行自动周期操作，当按下停止按钮，机械手完成此周期后自动回到原点并不再动作。第六章 机械手控制程序设计6.1 输入和输出点分配表及原理接线图 表 1 机械手传送系统输入和输出点分配表 名称代号输入名称代号输入名称代号输出启动sb1xo夹紧sb5x10电磁阀下降yv1y0下限行程sq1x1放松sb6x11电磁阀夹紧yv2y1上限行程sq2x2单步上升sb7x12电磁阀上升yv3y2右限行程sq3x3单步下降sb8x13电磁阀右行yv4y3左限行程sq4x4单步左移 sb9x14电磁阀左行yv5y4停止sb2x

34、5单步右移sb10x15原点指示ely5手动操作sb3x6回原点sb11x16连续操作sb4x7工件检测sq5x176.2 控制程序 操作系统 操作系统包括回原点程序，手动单步操作程序和自动连续操作程序，如图 3 所示。 其原理是： 把旋钮置于回原点，x16 接通，系统自动回原点，y5 驱动指示灯亮。再把旋钮置于手动，则 x6 接通，其常闭触头打开，程序不跳转（cj 为一跳转指令，则跳到指针 p 所指 p0 处） ，执行手动程序。之后，由于 x7 常闭触点，当执行 cj 指令时，跳转到 p1 所指的结束位置。如果旋钮置于自动位置， （既 x6 常闭闭合、x7 常闭打开）则程序执行时跳过手动程序

35、，直接执行自动程序。 回原位程序 回原位程序如图 4 所示。用 s10s12 作回零操作元件。应注意，当用 s10s19 作回零操作时，在最后状态中在自我复位前应使特殊继电器 m8043 置 1。 手动单步操作程序 如图 5 所示。图中上升/下降，左移/右移都有联锁和限位保护。图 5 手动单步操作程序 自动操作程序 自动操作状态转移见图 6 所示。当机械手处于原位时，按启动 x0 接通，状态转移到 s20，驱动下降 y0，当到达下限位使行程开个会 x1 接通，状态转移到 s21，而 s20 自动复位。s21驱动 y1 置位，延时 1 秒，以使电磁力达到最大夹紧力。当 t0 接通，状态转移到 s

36、22，驱动 y2上升，当上升到达最高位，x2 接通，状态转移到 s23。s23 驱动 y3 右移。 移到最右位，x3 接通，状态转移到 s24 下降。下降到最低位，x1 接通，电磁铁放松。为了使电磁力完全失掉，延时 1 秒。延时时间到，t1 接通，状态转移到 s26 上升。上升到最高位，x2 接通，状态转移到 s27 左移。左移到最左位，使 x4 接通，返回初始状态，再开始第二次循环动作。 在编写状态转移图时注意各状态元件只使用一次，但它驱动的线圈，却可以使用多次，但两者不能出现在连续位置上。因此步进顺控的编程，比起用基本指令编程较为容易，可读性强。第七章 梯形图及指令表7.1 梯形图 如图

37、7 所示。图中从第 0 行到第 27 行为回原位状态程序。从第 28 行到第 66 行，为手动单步操作程序。从第 67 行到第 129 行为自动操作程序。这三部分程序（又称为模块）是图 3 的操作系统运行的。 回原位程序和自动操作程序。是用步进顺控方式编程。在各步进顺控末行，都以 ret 结束本步进顺控程序块。但两者又有不同。回原位程序不能自动返回初始态 s1。而自动操作程序能自动返回初始态 s2。7.2 指令表第八章 plc 程序的调试 由于 plc 是专门为工业生产环境设计的控制装置，因此一般不需要采取什么特殊措施，就可以直接在工业环境中使用。但环境过于恶劣、电磁干扰特别强烈，或安装使用不

38、当，都将不能保证 plc 正安全、可靠的运行。因此，讨论 plc 设计调试就具有十分重要的意义。8.1 plc 控制的安装与布线 1、输入接线 (1) 输入接线一般不要超过 30m。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入线可适当长些。 (2) 输入、输出线不能用同一根电缆，输入、输出线要分开。 (3)利用普通二极管恰当的串联在 plc 输入回路中，防止信号干扰，使 plc 输入信号大大增强。 2、电源接线 电源是 plc 引入干扰的主要途径之一，plc 应尽可能取用电压波动较小、波形畸变较小是电源，这对提高 plc 的可靠性有很大帮助。plc 的供电线路应与其他大功率用电设备或强干扰设备分开。

39、为了提高整个系统的抗干扰能力，可编程序控制器供电回路一般可采用隔离变压器、交流稳压器、晶体管开关电源等。我们正是用了隔离变压器和交流稳压器来抗干扰。隔离变压器是初级和次级之间采用隔离屏蔽层，用漆包线或同等非导磁材料组成，电器回路上不允许短路，两极各引出一个接地抽头。初级与次级之间的静电屏蔽要联结到零点位，接地抽头配电容耦合最后引出到接地点。在选用交流稳压器时，一般可按照实际最大需求容量的 130%计算。这样可以保证稳压特性又有助于稳压器工作可靠。 plc 供电电源为 50hz、220v10%的交流电。由于本设计使用的是 fx 系列可编程控制器，所以有直流 24v 输出接线端。该接线端可为输入及

40、传感器提供直流 24v 电源。 2、接地 正确选择接地点，完善接地系统有接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是 plc 控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。系统接地方式有：浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。对 plc 控制系统而言，它属高速低电平两者装置，应采用直接接地方式良好的接地是保证 plc 可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。所以我们给可编程控制器接上了专用接地线。8.2 机械手控制程序的调试 在程序调试过程中出现了一系列的问题，但最终都一一解决了。在使用 stl 指令编程时，刚开始由于对 stl 指令掌握的不是很好，所以犯了不少

41、错误，加上机械手模型装置本身存在的一些问题，所以在调试程序时，机械手动作不符合控制要求。经过不断查阅资料，研究、改进，最终程序调试成功。机械手运行良好，动作正确、符合控制要求。第九章 课程设计总结以及体会 在本次课题设计中，坐标式机械手控制系统采用 plc 进行控制，大大提高了该系统的自动化程度，减少了大量的中间继电器、时间继电器盒硬件接线，提高了控制系统的可靠性。同时，使用 plc 进行控制可方便更改生产流程，增强控制功能。通过本次设计，可以根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数，实现机械手控制系统的不同工作需求，机械手控制系统具有了很大的灵活性和可操作性。 利用组态软件 mcgs

42、对机械手控制系统进行监控，可以以最少的人员配置来加强对机械手的管理，提供较为直观、清晰、准确的机械手运行状态，进而为维修和故障诊断提供多方面的可能性，充分提高系统的工作效率。mcgs 是一种比较新颖的软件，将 mcgs 应用于机械手的诊断控制对我来说是一次新的体验。 本文中介绍的坐标式机械手模型控制系统对于教学有很好的辅助作用。机械手控制技术是一项综合型的技术，机械手控制系统又是一个复杂的随机系统，本次设计的机械手模型控制系统与真正的机械手控制系统之间还有很大的差距。由于对组态软件 mcgs 掌握的不熟练，软件的一些功能没有能应用到监控系统中。另外，本文中的坐标式机械手模型控制系统比较简单，还需要不断改进和加强。参考文献1、廖常初主编 plc 基础及应用 北京：机械工业出版社， 2004，2、廖常初等著 plc 的顺序控制编程方法 工业自动化， （香港） ， 1997，3、廖常初主编 plc 基础及应用 北京：机械工业出版社， 2002，4、廖常初 plc 梯形图的顺序控制设计法 电工技术杂志， 2001，5、魏东辉、李文哲 华北农业大学 plc 在工业控制中的发展与前景 ，6、吴丽、杨梅 电气控制与 plc 应用技术 机械工业出版社，7、许志军 工业控制组态软件及应用 北京：