PLC機(jī)械手畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、中南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書韶關(guān)高級(jí)技工學(xué)校站 電氣自動(dòng)化專業(yè) 09級(jí) 姓名畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)PLC控制的機(jī)械手起止日期：2011年2月21日至2010年3月20日指導(dǎo)教師：楊鋒畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求（包括日程安排和進(jìn)度）：一、任務(wù)：機(jī)械原點(diǎn)設(shè)在可動(dòng)部分左上方，即壓下左限開關(guān)和上限開關(guān)，并且工作處于放松狀態(tài)，下降、上升和左、右移動(dòng)由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)工件處于工作臺(tái)B上方準(zhǔn)備下放時(shí)，為確保安全，用光電開關(guān)檢測(cè)工作臺(tái)B有無(wú)工件，只在無(wú)工件時(shí)才發(fā)出下放信號(hào)。機(jī)械手工作循環(huán)為：?jiǎn)?dòng) 右移 下降 夾緊 上升 正擺 下降 放松 上升 左移 反擺二 、要求：（1） 電氣原理圖設(shè)計(jì)

2、，工作方式設(shè)置為自動(dòng)循環(huán)和點(diǎn)動(dòng)兩種；（2） PLC梯形圖設(shè)計(jì)，工作方式設(shè)置為手動(dòng)和自動(dòng)。其手動(dòng)方式包括：?jiǎn)我?、回原點(diǎn)；自動(dòng)包括：?jiǎn)尾竭\(yùn)行、 單周運(yùn)行、連續(xù)運(yùn)行。（3） 有必要的電氣保護(hù)和聯(lián)鎖；（4） 自動(dòng)循環(huán)時(shí)應(yīng)按上述順序動(dòng)作。（5） 任務(wù)上的機(jī)械手動(dòng)作圖： 三、日程安排和進(jìn)度 （1）機(jī)械手動(dòng)工作原理一天講課 （2）氣-電工作原理一天講課 （3）電氣原理圖設(shè)計(jì)三天 （4）PLC梯形圖設(shè)計(jì)調(diào)試五天 （5）寫論文五天 （6）論文修改三天 （7）論文答辯兩天審查意見： 院（站）負(fù)責(zé)人： 年 月 日注：本任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫并審查后，復(fù)印一份交學(xué)生裝訂在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的封面之后，原件存函授站。摘 要

3、：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、等機(jī)械器件組成；電氣方面有交流電機(jī)、變頻器、傳感器、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)、檢測(cè)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輸出三路脈沖，分別驅(qū)動(dòng)橫軸、豎軸變頻器，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(hào)傳給PLC主機(jī)；位置信號(hào)由接近開關(guān)反饋給PLC主機(jī)，通過(guò)交流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)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)

4、，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：機(jī)械手 交流伺服點(diǎn)機(jī) PLC目 錄摘要1第一章 機(jī)械手簡(jiǎn)介5第一節(jié) 概述5第二節(jié) 機(jī)械手的組成5 第三節(jié) 機(jī)械手的應(yīng)用5第二章 機(jī)械手的控制方案與選擇6第一節(jié) 控制要求6第二節(jié) 機(jī)械手的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的比較7第三章 PLC的簡(jiǎn)介8第一節(jié) PLC的產(chǎn)生8第二節(jié) PLC定義與特點(diǎn)83.2.1 PLC定義.83.2.2 PLC特點(diǎn).9第3節(jié) 可編程控制器的主要性能指標(biāo)9第4節(jié) 可編程控制器的分類.10第5節(jié) PLC系統(tǒng)的組成.113.5.1 PLC的硬件結(jié)構(gòu).113.5.2 PLC的軟件.11第六節(jié) 可編程控制器的工作方式.11第七節(jié)

5、PLC的編程語(yǔ)言.12第八節(jié) PLC的應(yīng)用領(lǐng)域.13第四章 伺服電動(dòng)機(jī) .15第一節(jié) 伺服電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)介.15第二節(jié) 交流伺服電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)介15第五章 機(jī)械手電路圖分析 16第六章 順序控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖19第七章 PLC程序圖.20第八章 程序指令表.22第九章 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)24第十章 致謝詞25參考文獻(xiàn) 26引 言在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)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(wú)人車間、無(wú)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(chǎng)合以及水下作業(yè)等，這些惡劣的生產(chǎn)環(huán)境不利于人

6、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(guò)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(chǎng)合，應(yīng)用得更為廣泛。在我國(guó)，近幾年來(lái)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(duì)機(jī)械手的上下、左右以及抓取運(yùn)動(dòng)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(tái)等部件組成。我

7、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。由于時(shí)間倉(cāng)促和個(gè)人水平限制，我的設(shè)計(jì)存在著許多還沒來(lái)得及解決的問(wèn)題，希望廣大老師、同學(xué)能夠給予批評(píng)指正并予以解決。第一章 機(jī)械手簡(jiǎn)介第一節(jié) 概述機(jī)械手首先是由美國(guó)開始研制的。1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出了第一臺(tái)機(jī)械手。機(jī)械手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。第二節(jié) 機(jī)械手的組成機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來(lái)抓持工件

8、（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)要求而有多種結(jié)構(gòu)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)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)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，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有23個(gè)自由度。第三節(jié) 機(jī)械手的應(yīng)用機(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)立的控制裝置。有些

9、操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險(xiǎn)物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手。另外，機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用不僅能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，而且還能改善熱、累等勞動(dòng)條件。 第二章 機(jī)械手的控制方案與選擇第一節(jié) 控制要求如下圖所示為某生產(chǎn)車間中自動(dòng)化搬運(yùn)機(jī)械手，用于將左工作臺(tái)上的工件搬運(yùn)到右工作臺(tái)上。機(jī)械手的全部動(dòng)作由液壓驅(qū)動(dòng)。液壓泵由電磁閥控制，其上升/下降、左移/右移運(yùn)動(dòng)由雙線圈兩位電磁閥控制，即上升電磁閥得電時(shí)機(jī)械手上升，下降電磁閥得電時(shí)機(jī)械手下降。夾緊/放松運(yùn)動(dòng)由單線圈兩位電磁閥控制，線圈得電時(shí)機(jī)械手夾緊，斷電時(shí)機(jī)械手放松。圖2.1機(jī)械手的動(dòng)作示意圖為便于控制系統(tǒng)調(diào)試和維護(hù)，本

10、控制系統(tǒng)應(yīng)有手動(dòng)功能和顯示功能。當(dāng)手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“手動(dòng)”位置時(shí)，按下相應(yīng)的手動(dòng)按鈕，就可實(shí)現(xiàn)上升、下降、左移、右移、夾緊、放松的手動(dòng)控制。當(dāng)機(jī)械手處于原位時(shí)，將手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“自動(dòng)”位置時(shí)，進(jìn)入自動(dòng)工作狀態(tài)，手動(dòng)按鈕無(wú)效。第二節(jié) 機(jī)械手的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的比較在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中常用的控制系統(tǒng)有：傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)和微機(jī)控制系統(tǒng)這三種。但從使用性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性出發(fā)，本設(shè)計(jì)選用了PLC。因?yàn)閺纳鲜鲈摍C(jī)械手所需完成的控制動(dòng)作分析來(lái)看，本機(jī)械手是用于各種傳感器在復(fù)雜的條件下工件的傳輸，主要?jiǎng)幼魇巧仙?、下降、左移、右移、夾緊、放松和工序延時(shí)控制等，控制動(dòng)作基本上

11、是以簡(jiǎn)單的順序邏輯動(dòng)作為主。是屬典型的繼電邏輯順序動(dòng)作控制系統(tǒng)，這是PLC最擅長(zhǎng)的功能，而且PLC具有體積小、重量輕、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、易于維護(hù)等特點(diǎn)，特別是替代繼電器控制系統(tǒng)，這更是它的優(yōu)勢(shì)。第三章 PLC的簡(jiǎn)介第一節(jié) PLC的產(chǎn)生 1968年美國(guó)通用汽車公司（GM）招標(biāo)要求:軟連接代替硬接線;維護(hù)方便;可靠性高于繼電器控制柜;體積小于繼電器控制柜;成本低于繼電器控制柜;有數(shù)據(jù)通訊功能;輸入115V;可在惡劣環(huán)境下工作;擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)變更要少;用戶程序存儲(chǔ)容量可擴(kuò)展到4K 。核心思想：用程序代替硬接線，輸入/輸出電平可與外部裝置直接相聯(lián)，結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展 ，這是PLC的雛形。 1

12、969年美國(guó)DEC公司研制出世界上第一臺(tái)PLC（PDP-14），并在GM公司汽車生產(chǎn)線上應(yīng)用成功 。第二節(jié) PLC的定義和特點(diǎn)3.2.1 PLC的定義美國(guó)電氣協(xié)會(huì)制造商協(xié)會(huì)NEMA和國(guó)際電工委員會(huì)IEC對(duì)可編程控制器分別作了定義：可編程控制器是一種專門用于工業(yè)環(huán)境的、以開關(guān)量邏輯控制為主的自動(dòng)控制裝置。它具有存儲(chǔ)控制程序的存儲(chǔ)器，能夠按照控制程序，將輸入的開關(guān)量（或模擬量）進(jìn)行邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等處理后，以開關(guān)量（或模擬量）的形式輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。早期的可編程控制器，主要用于開關(guān)量邏輯控制，所以稱為可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱PLC，后來(lái)隨著計(jì)算機(jī)計(jì)術(shù)不斷發(fā)展，其功能已

13、不僅限于開關(guān)邏輯控制，所以被稱之為可編程控制器PC，但這很容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)PC相混淆，因此，一般仍把PLC作為可編程控制器的簡(jiǎn)稱。3.2.2 PLC的特點(diǎn)可編程控制器之所以能夠得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，主要是由于它具有以下特點(diǎn)：（1） 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 用軟件實(shí)現(xiàn)大量的開關(guān)量邏輯運(yùn)算，克服了因繼電器觸點(diǎn)接觸不良而造成的故障；輸入采用直流低電壓，更加可靠、安全；面向工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)，采取了濾波、屏蔽、隔離等抗干擾措施，適應(yīng)各種惡劣的工作環(huán)境，遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過(guò)了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)和一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。(2) 編程簡(jiǎn)單，易于掌握 PLC采用梯形圖方式編寫程序，與繼電器控制邏輯的設(shè)計(jì)相似，具有直觀、簡(jiǎn)單

14、、容易掌握等優(yōu)點(diǎn)。（3） 功能完善，靈活方便 隨著PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，其功能更加完善，不僅具有開關(guān)量邏輯控制功能和步進(jìn)、計(jì)算功能，而且還具有模擬量處理、溫度控制、位置控制、網(wǎng)絡(luò)通信等功能。既可以單機(jī)使用、也可聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，既可集中控制、也可分布控制或者集散控制。而且在運(yùn)行過(guò)程中，可隨時(shí)修改控制邏輯，增減系統(tǒng)的功能。（4） 體積小、質(zhì)量輕、功耗低 由于采用了單片機(jī)等集成芯片，體積小、質(zhì)量輕、機(jī)構(gòu)經(jīng)湊、功耗低。第三節(jié) 可編程控制器的主要性能指標(biāo) 可編程控制器的性能指標(biāo)有很多，主要有以下幾項(xiàng)指標(biāo)。（1）輸入/輸出點(diǎn)數(shù)(I/O) I/O點(diǎn)數(shù)是指可編程控制器外部輸入、輸出端子數(shù)的總和。它標(biāo)志著可以接多少個(gè)

15、開關(guān)按鈕和可以控制多少個(gè)負(fù)載。（2）存儲(chǔ)容量 存儲(chǔ)容量是指可編程控制器內(nèi)部用于存放用戶程序的存儲(chǔ)容量。（3）掃描速度 一般以執(zhí)行1000步指令所需的時(shí)間來(lái)衡量，單位為ms/千步，也有以執(zhí)行一步指令所需來(lái)計(jì)算，單位us/步。（4）功能擴(kuò)展能力 可編程控制器除了主模板塊之外，通常都可配備一些可擴(kuò)展模塊，以適應(yīng)各種特殊功能應(yīng)用的需要。如A/D模塊、D/A模塊、位置控制模塊等。（5）指令系統(tǒng) 指令系統(tǒng)是指一臺(tái)可編程控制器指令的總和，它是衡量可編程控制器功能強(qiáng)弱的主要指標(biāo)。第四節(jié) 可編程控制器的分類通常PLC產(chǎn)品可按結(jié)構(gòu)形式、控制規(guī)模等進(jìn)行分類。（1）按結(jié)構(gòu)形式分類 按結(jié)構(gòu)形式不同，可分為整體式和模塊式

16、兩類。整體式的PLC是將電源、CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出單元等各個(gè)功能部件集成在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，從而具有結(jié)構(gòu)經(jīng)湊、體積小、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，許多小型PLC多采用這種機(jī)構(gòu)。模塊式的PLC將各個(gè)功能部件做成獨(dú)立模塊，如電源模塊、CPU模塊、I/O模塊等，然后進(jìn)行組合。（2）按控制規(guī)模分類 按控制規(guī)模大小，可分為小型、中型和大型PLC三種類型。 1）小型PLC。 型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以下，存儲(chǔ)容量在2K步以內(nèi)，其中輸入輸出點(diǎn)數(shù)小于64點(diǎn)的PLC又稱為超小型或微型PLC，具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位及自診斷、監(jiān)控等基本功能。 2）中型PLC。 中型PLC的開關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)通常在2562048點(diǎn)之間

17、，用戶程序存儲(chǔ)器的容量為28KB，除具有小型機(jī)的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量I/O、數(shù)字計(jì)算、過(guò)程參數(shù)調(diào)節(jié)，如比例、積分、微分（PID）調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)傳送與比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、中斷控制、遠(yuǎn)程I/O及通信聯(lián)網(wǎng)功能。 3）大型PLC。 大型PLC也稱為高檔PLC，I/O點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上，用戶程序存儲(chǔ)容量在8K以上，其中I/O點(diǎn)數(shù)大于8192點(diǎn)的又稱為超大型PLC，除具有中型機(jī)的功能外，還具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理、模擬調(diào)節(jié)、特殊功能函數(shù)運(yùn)算、監(jiān)視、記錄、打印等功能，以及強(qiáng)大的通信聯(lián)網(wǎng)、中斷控制、智能控制和遠(yuǎn)程控制等功能。第五節(jié) PLC系統(tǒng)的組成PLC是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動(dòng)控制裝置，其硬件結(jié)構(gòu)上與微

18、型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相似，也是有硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。3.5.1 PLC的硬件結(jié)構(gòu)一套PLC系統(tǒng)在硬件上由以下幾部分組成：（1） 中央處理器(CPU) 與計(jì)算機(jī)一樣，是PLC的核心部件。（2） 存儲(chǔ)器 PLC配有兩種存儲(chǔ)器：系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。（3） 輸入/輸出（I/O）接口電路。（4） 電源。（5） 擴(kuò)展單元。（6） 外部設(shè)備。3.5.2 PLC的軟件 PLC的軟件是指PLC所使用的各種程序的集合。它由系統(tǒng)程序（系統(tǒng)軟件）和用戶程序（用戶軟件）組成。（1） 系統(tǒng)程序 系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序，輸入譯碼程序及診斷程序等。（2） 用戶程序 用戶程序是用戶根據(jù)控制要求，用PLC的編程語(yǔ)言（如

19、梯形圖）編制的應(yīng)用程序。第六節(jié) 可編程控制器的工作方式可編程控制器在進(jìn)入RUN狀態(tài)之后，采用循環(huán)掃描方式工作。從第一條指令開始，在無(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲(chǔ)的地址號(hào)遞增的循序逐條執(zhí)行程序，即按循序逐條執(zhí)行程序直到程序結(jié)束。然后再?gòu)念^開始掃描，并周而復(fù)始地重復(fù)進(jìn)行。第(N-1)個(gè)掃描周期輸出刷新第(N+1)個(gè)掃描周期輸入采樣第N個(gè)掃描周期輸入采樣輸出刷新用戶程序執(zhí)行可編程控制器工作的掃描過(guò)程包括五個(gè)階段：內(nèi)部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。PLC完成一次掃描過(guò)程所需的時(shí)間成為掃描周期。掃描周期的長(zhǎng)短與用戶程序的長(zhǎng)度和掃描速度有關(guān)。第七節(jié) PLC的編程語(yǔ)言PLC的編程語(yǔ)言有

20、梯形圖語(yǔ)言、助記符語(yǔ)言、順序功能圖語(yǔ)言等。其中前兩種語(yǔ)言用的較多，流程圖語(yǔ)言也在許多場(chǎng)合被采用。1. 梯形圖語(yǔ)言（1） 梯形圖從上至下編寫，每一行從左至右順序編寫。PLC程序執(zhí)行順序與梯形圖的編寫順序一致。（2） 圖左、右邊垂直線稱為起始母線、終止母線。每一邏輯行必須從起始母線開始畫起，終止母線可以省略。（3） 梯形圖中的觸點(diǎn)有兩種，即動(dòng)合觸點(diǎn)和動(dòng)斷觸點(diǎn)。（4） 梯形圖的最右端必須連接輸出元素。（5） 梯形圖中的觸點(diǎn)可以任意串、并聯(lián)，而輸出線圈只能并聯(lián)，不能串聯(lián)。2. 助記符語(yǔ)言助記符語(yǔ)言是PLC命令的語(yǔ)言表達(dá)式。用梯形圖編程雖然直觀、簡(jiǎn)便，但要求PLC配置較大的顯示器放可輸入圖形符號(hào)，這在有

21、些小型機(jī)上常難以滿足，所以助記符語(yǔ)言也是一種較常用的一種編程方式。不同型號(hào)的PLC，其助記符語(yǔ)言也不同，但其基本原理是相近的。編程時(shí)，一般先跟據(jù)要求編制梯形圖語(yǔ)言，然后再根據(jù)梯形圖轉(zhuǎn)換成助記符語(yǔ)言。3. 順序功能圖語(yǔ)言順序功能圖SFC是一種描述順序控制系統(tǒng)功能的圖解表示法，主要由“步”、“轉(zhuǎn)移”及“有限線段”等元素組成，它將一個(gè)完整的控制工程分為若干個(gè)階段(狀態(tài))，各階段具有不同的動(dòng)作，階段間有一定的轉(zhuǎn)換條件，條件滿足就實(shí)現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移，上一狀態(tài)動(dòng)作結(jié)束，下一動(dòng)作開始。第八節(jié) PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、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

22、樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 1、開關(guān)量的邏輯控制 這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 2、模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)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。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 3、運(yùn)動(dòng)控制 PLC可以用

23、于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開關(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。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。 4、過(guò)程控制 過(guò)程控制是指對(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。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、

24、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。 5、數(shù)據(jù)處理 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、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 6、通信及聯(lián)網(wǎng) PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自

25、的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。第四章 伺服電動(dòng)機(jī)第一節(jié) 伺服電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)介伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。其功能是將輸入的電壓控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為軸上輸出的角位移和角速度，驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。伺服電動(dòng)機(jī)可控性好，反應(yīng)迅速。是自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備中常用的執(zhí)行元件。第二節(jié)交流伺服電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介交流伺服電動(dòng)機(jī)，是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種機(jī)器。 交流伺服電動(dòng)機(jī)主要由一個(gè)用以產(chǎn)生磁場(chǎng)的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個(gè)旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子組成。電動(dòng)機(jī)利用通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象而制成的。 交流伺服電動(dòng)機(jī)主要由定子部分和轉(zhuǎn)子部分組成，其中定子的結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)變壓器的定子基本相同，在定子鐵心中也安放著

26、空間互成90度電角度的兩相繞組（其中一組為激磁繞組，另一組為控制繞組）。 交流伺服電動(dòng)機(jī)控制精度高，矩頻特性好，具有過(guò)載能力，多應(yīng)用于物料計(jì)量，橫封裝置和定長(zhǎng)裁切機(jī)上。交流伺服電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：不僅要求它在靜止?fàn)顟B(tài)下，能服從控制信號(hào)的命令而轉(zhuǎn)動(dòng)，而且要求在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)如果控制電壓變?yōu)榱?，電?dòng)機(jī)立即停轉(zhuǎn)。第五章 機(jī)械手電路圖分析啟動(dòng)右移下降夾緊上升-正擺下降放松上升左移反擺循環(huán)分析在工件到位時(shí)，機(jī)械手右移，到達(dá)右限位，機(jī)械手下降，到達(dá)下限位，機(jī)械手夾緊，一定時(shí)間后，機(jī)械手上升，到達(dá)上限位，機(jī)械手臂向正擺，到達(dá)左工作臺(tái)時(shí)，機(jī)械手下降，到達(dá)下限位，機(jī)械手放松，一定時(shí)間后，機(jī)械手上升，到達(dá)上限位，機(jī)械手左

27、移，到達(dá)左限位，機(jī)械手反擺，回到原點(diǎn)。當(dāng)機(jī)械手處于原位時(shí)，按動(dòng)SA1接通電路，左限位開關(guān)SQ左、SQ上、SQ反擺被壓合。閉合SA2，由于SQ左、SQ上、SQ反擺被壓合，KM1得電，閉合自鎖，機(jī)械手右移。狀態(tài)右移碰到SQ右，壓合SQ右，接通KM2，KM2閉合自鎖，機(jī)械手下降。下降到壓下限位開關(guān)SQ下，SQ下閉合，KM3得電閉合自鎖同接通時(shí)間繼電器KT1。KM3閉合，機(jī)械手夾緊， 5秒后，時(shí)間繼電器延時(shí)閉合常開觸頭閉合，碰到KM4，KM4得電閉合自鎖與 KA1也得電閉合自鎖。KM4得電，機(jī)械手上升到壓下上限位開關(guān)SQ上，停止上升。SQ上閉合，接通KM5，機(jī)械手正擺，到壓下SQ正擺，接通KM2得電閉

28、合自鎖，機(jī)械手開始下降。碰到壓下SQ下，接通KM8與時(shí)間繼電器KT2線圈得電。KM8得電閉合自鎖，機(jī)械手放松。5秒后，時(shí)間繼電器延時(shí)閉合常開觸頭KT2閉合。接通KM4，KA1線圈也得電閉合自鎖。機(jī)械手上升壓合SQ上,機(jī)械手開始左移，到壓下SQ左，接通KM7，閉合自鎖。機(jī)械手反擺動(dòng)作，到壓下SQ反擺，機(jī)械手回歸原點(diǎn)，再開始第二次循環(huán)動(dòng)作。若按SA1，機(jī)械手停止動(dòng)作。至此，機(jī)械手通過(guò)了八步完成了一個(gè)周期的動(dòng)作點(diǎn)動(dòng)分析閉合SA1 手動(dòng)控制檔1.機(jī)械手右移按下SB1,機(jī)械手右移，到達(dá)限位開關(guān)SQ右時(shí)停止。若突然斷開SB1，機(jī)械手也會(huì)停止右移2.機(jī)械手左移按下SB7，機(jī)械手左移，到達(dá)限位開關(guān)SQ左時(shí)停止

29、，若突然斷開SB7，機(jī)械手也會(huì)停止左移。3.機(jī)械手上升按下SB5，機(jī)械手上升，到達(dá)限位開關(guān)SQ上時(shí)停下。若突然斷開SB5，機(jī)械手也會(huì)停止上升4.機(jī)械手下降按下SB2，機(jī)械手下降，到達(dá)限位開關(guān)SQ下時(shí)停下。若突然斷開SB2，機(jī)械手也會(huì)停止下降。5.機(jī)械手夾緊按下SB3，機(jī)械手夾緊，到時(shí)間繼電器延時(shí)斷開常閉觸頭斷開，KM3斷電，機(jī)械手實(shí)現(xiàn)夾緊工件。6.機(jī)械手放松按下SB4，機(jī)械手放松，到時(shí)間繼電器延時(shí)斷開常閉觸頭斷開后，機(jī)械手松開工件。7.機(jī)械手正擺按下SB6，機(jī)械手正擺，到達(dá)碰到限位開關(guān)時(shí)停下。若突然斷電，機(jī)械手會(huì)停止正擺8.機(jī)械手反擺按下SB8，機(jī)械手反擺，達(dá)到碰到限位開關(guān)時(shí)停下。若突然斷電，

30、機(jī)械手會(huì)停止反擺。單周運(yùn)行機(jī)械手從原點(diǎn)開始，按下啟動(dòng)暗流SA1 開始自動(dòng)運(yùn)行性狀態(tài)，接通SA2后，機(jī)械手開始動(dòng)作，這時(shí)斷開SA2，機(jī)械手不會(huì)立即停止動(dòng)作，在機(jī)械手自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后，即SA2是機(jī)械手實(shí)現(xiàn)連續(xù)循環(huán)和單周循環(huán)的選擇按鈕。在機(jī)械手動(dòng)作循環(huán)過(guò)程中，有許多為安全起見的電氣聯(lián)鎖。I/O 分配表第六章 順序控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖把按鈕置于單周檔X7，機(jī)械手回到原點(diǎn)，須按下啟動(dòng)按鈕機(jī)械手才能啟動(dòng)。選擇循環(huán)檔X5，機(jī)械手自動(dòng)循環(huán)。機(jī)械手狀態(tài)流程為：?jiǎn)?dòng)-右行-下降-夾緊-上升-正擺-下降-放松-上升-左行-反擺。第七章 PLC程序圖如圖可知，當(dāng)輸出Y1時(shí)，機(jī)械手右移；輸出Y2時(shí)，機(jī)械手下降；輸出Y

31、3時(shí)，機(jī)械手夾緊與時(shí)間繼電器工作；輸出Y4時(shí)，機(jī)械手上升；輸出Y5時(shí)，機(jī)械手正擺；再次輸出Y2，機(jī)械手下降；輸出Y10時(shí)，機(jī)械手放松與時(shí)間繼電器工作；輸出Y4，機(jī)械手上升；輸出Y6，機(jī)械手左移；輸出Y7，機(jī)械手反擺。當(dāng)條件滿足時(shí)，才會(huì)進(jìn)入下一步的程序。這就是我們?cè)O(shè)計(jì)必要的電氣聯(lián)鎖第八章 程序指令表第九章 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)經(jīng)過(guò)兩個(gè)多月的設(shè)計(jì)，機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)的程序，已成功地通過(guò)了模擬手動(dòng)、單步、單周期、連續(xù)等運(yùn)行的調(diào)試，證明本設(shè)計(jì)的硬件、軟件部分基本都能達(dá)到預(yù)期要求，能可靠地控制機(jī)械手動(dòng)作，達(dá)到機(jī)械手所要求的技術(shù)性能。系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)過(guò)程也是對(duì)學(xué)習(xí)的總結(jié)過(guò)程，更是進(jìn)一步學(xué)習(xí)和探索的過(guò)程。在這過(guò)程中，我對(duì)利用可編程控制器進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)有了深刻的的認(rèn)識(shí)，對(duì)機(jī)械手的工作原理有了進(jìn)一步的掌握，對(duì)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)有了切身的認(rèn)識(shí)和體會(huì)，并在學(xué)習(xí)和實(shí)踐過(guò)程中增長(zhǎng)了知識(shí)，豐富了經(jīng)驗(yàn)?？刂葡到y(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須嚴(yán)格按照系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)施、系統(tǒng)運(yùn)行與調(diào)試的過(guò)程來(lái)進(jìn)行。系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)