一種搬運機械手的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計論文

1、 . . . 本科畢業(yè)論文（設(shè)計）一種搬運機械手的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計23 / 27一種搬運機械手的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計摘要：在太陽能電池組件生產(chǎn)過程中需要一種運用真空吸盤結(jié)構(gòu)的搬運機械手，以解決生產(chǎn)過程中所存在的工作效率低和工人勞動強度過大的問題。該機械手的控制系統(tǒng)是由PLC（可編程控制器）、伺服電機驅(qū)動氣缸構(gòu)成的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)PLC程序采取模塊化思想進行設(shè)計，并利用組態(tài)軟件對控制面板進行組態(tài)，通過串行端口建立PLC與控制面板之間的通訊，實現(xiàn)PLC與控制面板對搬運機械手的聯(lián)合控制。應(yīng)用結(jié)果表明，搬運機械手與其控制系統(tǒng)具有較好的交互性與靈活性且機械手自動運行過程穩(wěn)定可靠達到了預(yù)期的設(shè)計目的。關(guān)鍵詞

2、：PLC；伺服控制；機械手；控制面板；太陽能電池組件A kind of transport manipulator PLC control system designAbstract：A kind of transport manipulator which uses vacuum cups structure is required in the solar cell module production to solve the problem of the existence of the low work efficiency and the large physical labor i

3、ntensity.The control system is set up based on PLC and driving cylinder by servo motor.Modulation is adopted for the design of PLC program and the control panel is configured by the configuration software.the result shows that the transport manipulator and its control system have goodinteraction and

4、 flexibility and automaticoperationprocess isstable and reliable, finally,reaches the desired design purpose.Key Words： PLC;servo control; manipulator; control panel; solar cell module目錄1 緒論11.1  國外機械手的研究現(xiàn)狀與其意義11.2  研究思路與主要容12 搬運機械手整體機械結(jié)構(gòu)設(shè)計22.1 搬運機械手的結(jié)構(gòu)要求22.2 搬運機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計23 機械手 PLC

5、 控制系統(tǒng)設(shè)計33.1 機械手控制的基本工藝和控制要求33.2 控制面板的設(shè)計53.3  機械手 PLC 控制的硬件設(shè)計53.3.1 PLC 的選型63.3.2   輸入/輸出端子地址分配63.3.3   電氣元件的選擇73.3.4   控制系統(tǒng)的外部接線圖103.4 程序設(shè)計113.4.1  PLC 的程序設(shè)計思想113.4.2  系統(tǒng)的程序流程圖113.4.3 機械手控制系統(tǒng)主程序143.4.4  自動模式下步進控制子程序153.4.5 自動

6、模式下單周期控制子程序163.4.6   自動模式下連續(xù)控制子程序183.4.7   手動操作控制子系統(tǒng)194 結(jié)論20參考文獻21 辭221 緒論1.1  國外機械手的研究現(xiàn)狀與其意義國機械的主流運用方向由于在許多方面，如性能，品種都不能滿足當代工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要，所以國主要是逐步增大機械手運用的圍。最主要的是發(fā)展鑄造、熱處理方向的機械手，以此來降低人工勞動強度，提高作業(yè)環(huán)境條件。在采用這些專用機械手的過程中，還要發(fā)展相應(yīng)的通用機械手，并且要提高機械手運行速度，減少重進，能夠做到準確定位，以便更好地發(fā)揮機械手的作用1。除此之外，還要

7、加大力度研究伺服型、記憶再現(xiàn)型和擁有觸覺、視覺性能的機械手，同時考慮與計算機并用，逐漸變成機械制造系統(tǒng)中一個基本單元。由于國外在機械手運用方面起步比較早，發(fā)展也相當不錯，所以整體來看要比國要成熟許多。海外重點研制的是具備某種智能的機械手，該種機械手能夠根據(jù)環(huán)境中某種因素的變化迅速做出反應(yīng)，當運動過程中與擬定的路線位置有偏差時，能夠自行檢測到并且可以快速更正，現(xiàn)在著重研究的是機械手的視覺和觸覺功能。截至目前已經(jīng)取得了一定的成績2。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，如果只靠人力將間斷的生產(chǎn)工序連接起來，不僅浪費時間而且效率也不高。而且人力勞動沒有百分之百的安全保障，有時也會發(fā)生失誤或其他意外情況，并且人力勞動強度大

8、，不需要多久就會感到勞動疲勞。我們可以明顯看出來這樣會嚴重降低生產(chǎn)效率并且嚴重影響工業(yè)自動化的實現(xiàn)。機械手的發(fā)展和運用就很好的解決了人力勞動存在的問題，在解決問題的同時，也為工業(yè)自動化生產(chǎn)提供了許多方便，機械手使用的意義如下：第一，能夠提高勞動效率，減少工業(yè)生產(chǎn)中的生產(chǎn)成本，提高工業(yè)自動化以與機械化程度。第二，能夠在工作環(huán)境比較惡劣的工作場合完成人工直接操作所根本不可能完成的任務(wù)，不僅能夠改善勞動環(huán)境條件，還能有效避免發(fā)生人身事故。同時，在簡單但又需要從復操作作業(yè)中，機械手能夠避免因為由于人的操作疲勞而造成的人生事故。第三，可以節(jié)約人力資源，便于有節(jié)奏的生產(chǎn)，而且機械手比人工有更加持久的工作時

9、間3。1.2  研究思路與主要容基于PLC控制的機械手在太陽能電池組件生產(chǎn)過程中的運用的研究，包括兩個部分的主要容，既有對機械手機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計，也包含了PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計，通過將設(shè)計的兩個部分完美的連接起來才能達到精確的工業(yè)控制要求。本文進行了搬運機械整體手機械部分的設(shè)計，包括搬運機械手結(jié)構(gòu)要求以與搬運機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計兩個步驟。根據(jù)所要達到的控制要求主要完成了太陽能電池組件搬運機械手的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計有下面四個大的方面：第一，分析太陽能電池組件搬運機械手控制系統(tǒng)。其中包含了兩個容，有控制的基本工藝和操作面板設(shè)計。第二，根據(jù)控制系統(tǒng)要求進行太陽能電池組件搬運機械

10、手控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計。包含PLC的類型選定，PLC輸入輸出端的地址分配，控制系統(tǒng)的外部接線圖。第三，進行程序設(shè)計。運用模塊化思想將程序設(shè)計分為主程序設(shè)計和子程序設(shè)計，從主程序的運行中按模式要求找到相應(yīng)的子程序。第四，程序模擬調(diào)試與應(yīng)用4。2 搬運機械手整體機械結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 搬運機械手的結(jié)構(gòu)要求太陽能電池組件搬運機械手是太陽能電池組件自動化生產(chǎn)線的重要部分，它是將太陽能電池組件送到下一生產(chǎn)工作單元。太陽能電池板的生產(chǎn)由于沒有統(tǒng)一的規(guī)格，所以隨著電池板的體積，重量，尺寸的不同，相應(yīng)的機械搬運手也應(yīng)該做相應(yīng)的調(diào)整，能夠適合不同的規(guī)格的電池板的搬運。電池板的尺寸一般也比較大，重量也比較重，根據(jù)作業(yè)時

11、的搬運路線，故需要跨度比較大的搬運裝置，并且需要足夠的抓緊力來完成機械手應(yīng)有的功能。在工業(yè)生產(chǎn)者，搬運機械手的靈活性、精確性以與不受環(huán)境變化而保持良好運作性能也應(yīng)滿足機械手結(jié)構(gòu)要求。2.2 搬運機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計由于太陽能電池板表面比較光滑，體積比較大，故不適合用于夾持機構(gòu)的機械手，根據(jù)電池板的特點，選用真空吸盤結(jié)構(gòu)的吸緊裝置比較適合。真空吸盤機械手由15個真空吸盤組成，分成3行5列，能均勻吸住電池板，使受力更加均勻，使工件在搬運過程更加平穩(wěn)。該吸盤裝置可以根據(jù)太陽能電池板尺寸的不同來調(diào)節(jié)吸盤間的距離，以此來滿足不同的工作要求。機械手的水平移動，垂直運動以與工件的吸緊均由電磁閥驅(qū)動氣缸來完成，相

12、應(yīng)的電磁閥線圈得電后，高壓氣路驅(qū)動氣缸使機械手作相應(yīng)的運動5。3 機械手 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計3.1 機械手控制的基本工藝和控制要求圖1 機械手動作示意圖如圖1 所示，是太陽能電池板真空吸盤搬運機械手的動作示意圖，其主要作用是將電池板從A處搬往B處。真空吸盤搬運機械手的水平移動和垂直移動是通過由兩個擁有雙線圈的電磁閥驅(qū)動氣缸來完成。機械手上升相對應(yīng)的電磁閥線圈為YV1，下降相對應(yīng)的線圈為YV2，左行相對應(yīng)的線圈為 YV3 以與右行相對應(yīng)得線圈為YV4。機械手的動作是根據(jù)相對應(yīng)的電磁閥線圈得電后實現(xiàn)的，直到例外一個線圈得電前，機械手都將保持原有動

13、作6。真空吸盤機械手的的真空表吸和真空表放動作由只含有一個YV5線圈的兩位電磁閥驅(qū)動氣缸來完成。線圈 YV5 斷電的時候就表吸電池板，線圈得電的時候就表放電池板，此控制思想可以防止突然斷電時電池板跌落。機械手設(shè)有上下和左右四個限位開關(guān) SQ1，SQ2和 SQ3，SQ4。真空吸盤裝置通過一定的延時來真空表吸住電池板，它沒有限位開關(guān)。機械手原點的設(shè)計原則是除真空表放的線圈YV5通電外，其余線圈都斷電且機械手位于最左上位是即為機械手的原位。圖2 機械手動作過程搬運機械手的工作過程如圖 2 所示，其具體的工作過程可以分為八步。按下啟動按鈕，下

14、降電磁閥線圈YV2得電，搬運機械手從原點開始下落。下落到位后，會碰到下限位開關(guān)，此時下降電磁閥線圈失電，機械手中止下降。與此同時真空表吸電磁閥線圈得電，真空吸盤吸緊住電池板，等待數(shù)秒，保證電池板能夠可靠真空吸緊。等到工件完全吸緊后，上升電磁閥線圈YV1得電，搬運機械手開始上升?；厣轿粫r，會碰到上限位開關(guān)，此時上升電磁閥線圈失電，機械手中止上升。與此同時右移電磁閥線圈YV4得電，搬運機械手右移。等到碰到右限位開關(guān)時，此時右移電磁閥線圈失電，機械手中止右移。此時通過光電開關(guān)檢測工作臺上有無工件，若檢測到此時工作臺上沒有工件時，那么光電開關(guān)會接通，下降電磁閥線圈YV2得電，搬運機械手下降。下等到碰

15、到下限位開關(guān)，此時下降電磁閥線圈失電，機械手中止下降。與此同時真空表吸電磁閥線圈失電，真空吸盤真空表放電池板，等待數(shù)秒，保證電池板可靠放開。完全放開后，上升電磁閥線圈YV1得電，搬運機械手開始上升?；厣轿粫r，會碰到上限位開關(guān)，此時上升電磁閥線圈失電，機械手中止上升。與此同時左移電磁閥線圈YV3得電，搬運機械手左移。等到碰到左限位開關(guān)時，此時左移電磁閥線圈失電，機械手中止左移。到此為止，機械手就完成一個周期的八步操作8。3.2 控制面板的設(shè)計搬運機械手有兩種操作模式，分別為自動模式和手動模式。自動模式下又分為步進、單周期和連續(xù)操作三種不同形式。手動操作模式所謂手動操作就是運用按鈕對機械手每一步

16、的運動進行獨自的控制。其表現(xiàn)為面板上設(shè)有上升/下降/左移/右移/真空表吸/真空表放的按鈕，當需要其有相對應(yīng)的運動時，按下對應(yīng)的按鈕達到操作目的停止即可。自動操作模式步進操作形式：按下某步的啟動按鈕后，機械手進行動作，相應(yīng)的動作完成后自動停止。單周期操作形式：按一下啟動按鈕后，機械手從原點開始完成一個周期八個步驟的操作，然后自動停止。連續(xù)操作形式：按一下啟動按鈕，機械手從原點開始不間斷的循環(huán)操作，直到按下停止按鈕，機械手完成此周期動作回到原點才會自動停止。圖3是PLC控制面板布置圖。面板上有以上介紹的各種模式的開關(guān)或按鈕，可以依據(jù)不同任務(wù)選擇不同模式。同時控制面板上還設(shè)有原點指示燈，電源指示燈以

17、與電源和急停的按鈕9。圖3 控制面板布置圖3.3  機械手 PLC 控制的硬件設(shè)計西門子的 SIMATIC S7-200 系列 PLC具有強大的功能，具有非常高的性價比，這種小型的可編程控制器適用于任何場合的檢測與控制的自動化。S7-200擁有很高的可靠性，非常豐富的指令集和置集成功能，易于操作，而且拓展模塊與其豐富。本文搬運機械手控制設(shè)計中需要用到自動化檢測，編程要運用模塊化的編程思想等，S7-200系列在這些方面都有不俗的表現(xiàn)，并且也適用于這種復雜的工業(yè)自動化控制領(lǐng)域，所以太陽能電池板機械搬運手選用的PLC類型是S7-2

18、0010。3.3.1 PLC 的選型通過分析系統(tǒng)的輸入輸出量，所設(shè)計的系統(tǒng)具有18個輸入點和6個輸出點，因為PLC的選型要滿足I/O點數(shù)和儲存器容量有冗余量以與通訊功能要強的要求，考慮到這些設(shè)計因素，本設(shè)計選用的是德國西門子公司的S7-200 CPU226。這種PLC擁有24個輸入點16個輸出點，可連續(xù) 7 個擴展模塊，可擴展到248路數(shù)字量輸入輸出點或者35路模擬量輸入輸出點。該PLC其他重要參數(shù)也非常好，用于較高要求的系統(tǒng)控制完全滿足。所以經(jīng)過仔細考慮，該PLC可以完全應(yīng)用于本設(shè)計所需要的控制系統(tǒng)11。表3.1  S7-200CPU226 

19、的主要參數(shù)輸入點數(shù)輸出點數(shù)擴展模擬量 存儲空間最大負載電流241635-24813K1000mA由上表可以看出，S7-200 CPU226 的輸入輸出點有冗余，最大負載電流1000mA 和其他功能都能滿足控制要求，所以控制系統(tǒng)不需要添加其他擴展模塊。表 3.1 所示的是PLC的主要參數(shù)，形狀圖如圖 4所示。圖 4 西門子公司 S7-200 的形狀圖3.3.2   輸入/輸出端子地址分配機械手控制系統(tǒng)的輸入輸出點具體分配如表 3.2所示。表 3.2   輸入輸出分配表

20、輸入點輸出點端子編號作用端子編號作用I0.0自動模式下啟動Q0.0下降電磁閥線圈I0.1下限位開關(guān)Q0.1上升電磁閥線圈I0.2上限為開關(guān)Q0.2左移電磁閥線圈I0.3右限位開關(guān)Q0.3右移電磁閥線圈I0.4左限位開關(guān)Q0.4真空表吸電磁閥線圈I0.5工件檢測開關(guān)Q0.5機械手原點指示I0.6自動方式下停止I0.7手動/自動選擇開關(guān)I1.0自動方式下步進操作I1.1自動方式下單周期操作I1.2自動方式下連續(xù)操作I1.3手動上升操作I1.4手動下降操作I1.5手動右移操作I1.6手動左移操作I1.7手動真空表吸操作I2.0手動真空表放操作I2.1急停按鈕3.3.3   電氣元

21、件的選擇(1)  按鈕的選擇選擇按鈕需要遵循的原則：根據(jù)使用的場合不同進行選擇，如開啟式，防水式，等；根據(jù)按鈕的不同用途選擇，如緊急式，帶燈式等；根據(jù)控制回路的不同選擇不同的按鈕數(shù)，如單鈕，多鈕等；根據(jù)工作情況與狀態(tài)的不同選擇按鈕與指示燈的顏色。一般情況下紅色按鈕代表停止按鈕，綠色按鈕代表啟動，所以按鈕的選擇為帶指示燈的 LA25-D，其額定電壓為 24V，帶指示燈目的是為了區(qū)別不同顏色的按鈕。(2)  行程開關(guān)的選擇行程開關(guān)分為直動式，滾動式和微動式三種。結(jié)構(gòu)簡單，成本低是直動式的優(yōu)點，容易燒蝕觸頭是其存在的缺點。而滾動式則克服了直

22、動式的缺點，滾動式結(jié)構(gòu)較復雜，但是價格相對較貴，相比之下，此設(shè)計選用微動式的行程開關(guān)，又因為需要開關(guān)體積小，動作反應(yīng)靈敏，故選型型號為：LX32-4S(3)  接近開關(guān)的選擇接近開關(guān)是一種對于接近對象元素有感知力的位移傳感器，使用傳感器對接近對象敏感特征來實現(xiàn)控制開關(guān)通段目的。接近開關(guān)工作環(huán)境是只有當運動的物體靠近到開關(guān)一定的距離時候，根據(jù)開關(guān)動作的機理，此時開關(guān)會感應(yīng)到運動的物體，并且做出相應(yīng)的反應(yīng)。在設(shè)計上，SQ1-SQ4接近開關(guān)分別為機械手各方向上的運動定位。接近開關(guān)種類各種各樣，國常用的開關(guān)有 LJ,3SG和LX18等。電池板屬于金屬物品，而LJ5系列的接

23、近開關(guān)就適用于檢測金屬物品，檢測原理是根據(jù)磁振蕩的原理。故所選接近開關(guān)的型號為LJ5A-10/33，它具有統(tǒng)一的安裝尺寸，外殼防護等級IP65，其使用壽命可達30億次以上。(4)  轉(zhuǎn)換開關(guān)的選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種多檔位，多觸點，能夠控制多回路的主令電器，主要用在電動機改變轉(zhuǎn)向，調(diào)速以與控制正反轉(zhuǎn)的系統(tǒng)上。LW系列是比較常見的開關(guān)，本系統(tǒng)設(shè)計中，由于控制形式比較多樣，需要通過開關(guān)選擇的點比較多，經(jīng)過分析考慮后，所以選擇 LW5 系列的萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)能滿足本設(shè)計的要求，并且更加實用。(5)  刀開關(guān)的選擇刀開關(guān)是一種手動電器，根據(jù)簡單方便的選

24、擇原則，最后選定 HD 型單投刀開關(guān)，分為 1 級，2級，3 級，其型號為 HD13B-200/3(6)  時間繼電器的選擇時間繼電器在控制電路中用于機械手動作時間的控制，設(shè)計中機械手真空表吸和真空表放過程都需要一定的時間。通過對時間繼電器的各方面參數(shù)了解以與通過調(diào)查對比，不管是根據(jù)使用回路的類型，還是根據(jù)電器元件的參數(shù)規(guī)格，JS27 系列時間繼電器符合設(shè)計目的要求，再在系列中選取的最終型號是JS27A。(7)  接觸器的選擇接觸器的選擇原則：根據(jù)負載類別來選擇接觸器是選交流還是選直流

25、；接觸器的額定電流和額定電壓是根據(jù)所控制電路或控制電路的電壓等級來決定的，接觸器線圈的額定電壓由控制電路電壓等級決定，據(jù)此再選擇合適的接觸器。經(jīng)過以上原則的分析，交流電磁式接觸器為首選目標。經(jīng)過查閱CJ12 系列接觸器的參數(shù)，其額定電壓，額定電壓以與交流頻率都滿足所設(shè)計的電力線路要求。該系列接觸器經(jīng)常作遠距離接通和分斷電路并對電動機頻繁地啟動停止，反向之用。 CJ12-600為最后選定的型號。(8)  熔斷器的選擇熔斷器主要是當電路中電流過大或線路發(fā)生短路時切斷線路通電作保護電路而使用，其質(zhì)量小，維護方便，安全度高的優(yōu)點使它得到廣泛使用。RT系列熔斷器是

26、一種有限流作用的填料管式熔斷器，由填有石英砂的瓷熔管、觸點和鍍銀銅柵狀熔體組成，通過手動機構(gòu)操作。填料管式熔斷器額定電流為501000A，主要用于短路電流大的電路，經(jīng)過系統(tǒng)的分析最終選擇這個系列中的RT15類型的熔斷器。(9)  電動機的選擇根據(jù)電動機所接電流類型不同分為交流電動機和直流電動機，在本設(shè)計中，電動機所在系統(tǒng)為交流控制系統(tǒng)，故選交流電機。而且電動機也有同步電動機和異步電動機之分，但一般場合作為設(shè)備驅(qū)動就可以選擇異步電動機。本設(shè)計中主要靠電機作為動力裝置造高壓回路驅(qū)動氣缸來完成相應(yīng)的步驟，根據(jù)合理電動機選擇原則，電動機選擇的是交流異步電動機，其型號為 Y

27、Z 系列的三相異步電動機。(10)  電磁閥的選擇根據(jù)所需要的電磁閥線圈個數(shù)以與選擇原則，最終選擇的電磁閥型號為 VF3230 和型號為 VF313012。根據(jù)以上情況分析，可列出電氣元件清單如下表 3.3 所示。項目代號型號名稱規(guī)格數(shù)量M1YZ三相交流異步電動機AC380V 4KW 1410r/min1SBLA25-D按鈕10SQLX32-4S接近開關(guān)AC1000V·A/3805SALW5轉(zhuǎn)換開關(guān)1FURT15熔斷器2YVVF3230雙線圈電磁閥AC2202YVVF3130單線圈電磁

28、閥DC2201表 3.3   電氣元件清單3.3.4   控制系統(tǒng)的外部接線圖圖5 外部接線圖如圖 5所示是機械手控制系統(tǒng)的接線圖。將圖 3 控制面板布置圖和該圖一起使用來深刻了解各操作步驟對應(yīng)的輸入輸出端子以與知道如何來操作選擇所需要的控制模式。首先要選擇工作的模式，若在自動工作模式下啟動，應(yīng)該再選擇其模式下的不同子方式，也就是自動模式下步進、單周期或者連續(xù)操作。若在手動工作模式下啟動，操作面板上有相應(yīng)動作的按鈕，按下所需運動過程的按鈕，機械手就會完成相應(yīng)動作過程。此外，在意外情況發(fā)生時，為了能讓機械手的運動中止

29、下來，故設(shè)置了一個急停按鈕 I2.1。該按鈕的作用是當不必要的情況發(fā)生時將其按下，那么線路中的控制線圈就會失電，機械手就會立即停止運動。最重要的是為了系統(tǒng)運行的可靠性而此時PLC是能正常工作的。當緊急情況排除后，再按一下急停按鈕，所對應(yīng)的線圈通電，系統(tǒng)會繼續(xù)按正常工作狀態(tài)進行運行。3.4 程序設(shè)計3.4.1  PLC 的程序設(shè)計思想根據(jù)不同的控制過程的復雜性要求，程序結(jié)構(gòu)可分為基本程序和模塊化程序?；境绦?可以作為一個簡單的生產(chǎn)過程中獨立的程序控制，并且可以用作組合中的一個單元過程。順序結(jié)構(gòu)、條件分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)是計算機基本程序設(shè)計思想的三種不同結(jié)構(gòu)。模塊化程

30、序：把總的控制程序分成主程序和子程序，通過主程序來調(diào)用子程序，通過邏輯思考分別編寫，最后形成一個滿足控制目標的完整程序。編程通常使用這種設(shè)計思想，因為每個模塊具有相對獨立性，相互連接的關(guān)系簡單，而且容易調(diào)試，特別是用于生產(chǎn)過程復雜的控制要求。由機械手的運動情況可以知道，在每一種工作模式下機械手的動作都是按從原點出發(fā)，按順序完成八步運動操作，最終回到原點來完成的，通過限位開關(guān)以確定是否完成了相應(yīng)的操作，機械手的運動完全是按照先后順序來控制的。所以，本文的設(shè)計選用的是順序結(jié)構(gòu)的基本程序，然后把每一個工作模式的程序模塊組合起來就是整個系統(tǒng)的控制程序。為了設(shè)計的系統(tǒng)程序能更好的完成系統(tǒng)的控制要求，所以

31、本設(shè)計選用基本程序中的順序結(jié)構(gòu)以與模塊化程序來編寫系統(tǒng)程序13。3.4.2  系統(tǒng)的程序流程圖系統(tǒng)的設(shè)計流程圖是 PLC編程的基礎(chǔ)。只有設(shè)計出系統(tǒng)流程圖，才易于編寫梯形圖和語句表，才有利于設(shè)計過程的最終完成。因此程序設(shè)計的關(guān)鍵首要事情是繪制出流程圖。如圖6所示是根據(jù)搬運機械手的八個運動狀態(tài)，繪制出的機械手動作的流程圖。圖6 機械手動作流程圖軟件設(shè)計的首要問題是將所繪制的流程圖轉(zhuǎn)化為梯形圖，這是使用PLC最核心的問題。梯形圖的編寫是軟件設(shè)計的具體表現(xiàn)，清晰合理的流程圖便于梯形圖的設(shè)計，也有利于所作的控制能穩(wěn)定可靠地進行。在工業(yè)自動化控制工程中，邏輯清晰的軟件設(shè)計更有利于工程設(shè)

32、計人員日常調(diào)試與維護系統(tǒng)。圖 7 機械手控制系統(tǒng)主程序3.4.3 機械手控制系統(tǒng)主程序機械手控制程序由四個子程序模塊組成，通過主程序來調(diào)用選擇的子程序。該機械手控制系統(tǒng)的主程序如圖 7所示。通過程序設(shè)計中的I0.7來實現(xiàn)機械手自動和手動模式的切換，原狀態(tài)下為手動操作模式，當按下時就為自動操作模式。自動模式下的三種子操作是通過按鈕 I1.0、I1.1、I1.2 來分別進行選擇的。在主程序中設(shè)有相應(yīng)動作的線圈，這些線圈得電與否都是由子程序中相應(yīng)動作的中間繼電器來控制。任何一個繼電器有信號都能使相應(yīng)的線圈帶電，從而使機械手執(zhí)行對應(yīng)的動作。例如中間繼電器

33、0;M1.1、M2.0、M2.4、M3.0、M3.4、M4.0、M4.4 只要其中一個有輸入信號，都會使控制下降操作的線圈 Q0.0 通電，致使電機驅(qū)動氣缸運動，使機械手進行下降操作。此外，為了保證機械手在緊急情況下能與時停止運動，故在主程序各個控制動作的線圈處設(shè)置了一個急停按鈕 I2.1，這個按鈕為手動復位常閉按鈕。3.4.4  自動模式下步進控制子程序機械手一步一步的運動操作是通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)到自動模式下選擇步進控制程序?qū)崿F(xiàn)的。輸入端 I0.0 為每一步的啟動，由啟動操作按鈕來完成，I0.1 為每一步的停止，由停止

34、按鈕來完成。按下 I0.0，中間繼電器M2.0 置位得電，主程序中的線圈 Q0.0 得電，這會使電機驅(qū)動氣缸進行下降動作；按下 I0.1 會使 M2.0 復位失電，機械手停止下降，然后進入真空表吸動作的操作。程序完全是按照原點-下降-真空表吸-上升-右移-真空表放-上升-左移-原點這一過程來編寫的。程序梯形圖如圖 8所示。圖8 自動模式下步進控制子程序3.4.5 自動模式下單周期控制子程序當只需要機械手完成一個周期的操作時，只需將開關(guān)旋轉(zhuǎn)到自動模式下，選擇單周期控制子程序，機械手會完成一個周期的連續(xù)動作。輸入端 I0.0 為單周期的啟動，按下一次后，機械手完成一個周期八步操作，回到原點自動停止。程序是通過部的繼電器在主程序中來實現(xiàn)動作的執(zhí)行。當要操作停止時，按下 I0.6 就可以結(jié)束操作。程序梯形圖如9 所示。圖9  自動模式下單周期控制子程序3.4.6   自動模式下連續(xù)控制子程序當需要周期循環(huán)的操作時，旋轉(zhuǎn)開關(guān)制自動模式，選擇連續(xù)控制子程序即可。輸入點 I0.0&