【正文】 記符編程，使用戶十分方便的讀懂程序和編寫(xiě)、修改程序。因此，它既可控制開(kāi)關(guān)量，又可控制模擬量；既可控制一個(gè)機(jī)械手，又可控制一個(gè)機(jī)械手群；既可控制簡(jiǎn)單系統(tǒng)，又可控制復(fù)雜系統(tǒng)；既可現(xiàn)場(chǎng)控制，又可遠(yuǎn)程控制。同樣，可編程序控制器控制也有其不足的地方，在性價(jià)比上要高于繼電器控制和單片機(jī)控制，其開(kāi)發(fā)潛力要差于單片機(jī)，并且通用性不好，不同廠家的可編程序控制器以及其附屬單元都是固定專(zhuān)用等等。另外，采用PLC還可以大大縮短設(shè)計(jì)、編程和投產(chǎn)周期，使總價(jià)格進(jìn)一步降低。價(jià)格僅是選擇PLC品牌的一個(gè)因素，而可靠性是選擇控制裝置時(shí)需要考慮的又一個(gè)重要因素。如果把這些要求得以實(shí)現(xiàn)，繼電器或半導(dǎo)體都不能滿足，而PLC則完全可以實(shí)現(xiàn)。據(jù)調(diào)查，目前我國(guó)70%的機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備，都是采用繼電器進(jìn)行控制的，除了可靠性差外，程序設(shè)計(jì)也很繁雜。編程人員也可根據(jù)新產(chǎn)品對(duì)生產(chǎn)提出的新工藝要求，重新編寫(xiě)程序并把它存儲(chǔ)在EEPROM模塊中去，需要加工哪種產(chǎn)品的程序，操作人員可以隨時(shí)調(diào)用，這既簡(jiǎn)單、方便又保密。 多功能隨著自調(diào)整、步進(jìn)電機(jī)控制、位置控制、伺服控制等模塊的出現(xiàn)，使PLC控制領(lǐng)域更加寬廣。 步進(jìn)電機(jī)采用二相八拍混合式步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制機(jī)械手的動(dòng)作，相比直流電機(jī)有更好的制動(dòng)效果，又加上滾珠絲桿和滑桿配合，使機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)更加穩(wěn)定。PLC控制器與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接及工作原理，如圖32所示。PLC通過(guò)控制其輸出點(diǎn)來(lái)控制驅(qū)動(dòng)器光耦的開(kāi)合，當(dāng)PLC輸出線圈得電表31 電氣規(guī)格說(shuō)明最小值典型值最大值單位供電電壓182440V均值輸出電流1A邏輯輸入電流61530mA步進(jìn)脈沖響應(yīng)頻率——100kHz脈沖低電平時(shí)間5—1μs表32 電流設(shè)定電流值SW1SW2SW3OFFONONONOFFONOFFOFFONONONOFF0FFONOFFONOFFOFFOFFOFFOFF表33 細(xì)分設(shè)定細(xì)分倍數(shù)步數(shù)/圈（）SW4SW5SW61200ONONON2400OFFONON4800ONOFFON81600OFFOFFON163200ONONOFF326400OFFONOFF6412800OFFONOFF由外部確定動(dòng)態(tài)改細(xì)分/禁止工作OFFOFFOFF表34 接線信號(hào)描述信 號(hào)功 能PUL脈沖信號(hào)：上升沿有效，每當(dāng)脈沖由低變高時(shí)電機(jī)走一步DIR方向信號(hào)：用于改變電機(jī)轉(zhuǎn)向，TTL平驅(qū)動(dòng)OPTO光耦驅(qū)動(dòng)電源ENA使能信號(hào)：禁止或允許驅(qū)動(dòng)器工作，低電平禁止GND直流電源地+V直流電源正極，典型值+24VA+電機(jī)A相A電機(jī)A相B+電機(jī)B相B電機(jī)B相時(shí)，晶體管導(dǎo)通，相應(yīng)的觸電輸出低電平，使驅(qū)動(dòng)器光耦導(dǎo)通，當(dāng)PLC輸出線圈失電時(shí)，晶體管關(guān)斷，使驅(qū)動(dòng)器光耦截止。機(jī)械手的伸縮、升降均采用行程開(kāi)關(guān)來(lái)限位，并通過(guò)改變行程開(kāi)關(guān)的位置來(lái)調(diào)節(jié)橫軸和豎軸的運(yùn)動(dòng)范圍。行程開(kāi)關(guān)：當(dāng)檔塊碰到開(kāi)關(guān)時(shí)，常開(kāi)點(diǎn)閉合。COM端接PLC的傳感器電源負(fù)端。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)需要驅(qū)動(dòng)器，有脈沖輸入時(shí)步進(jìn)電機(jī)才會(huì)動(dòng)作，且每當(dāng)脈沖由低變高時(shí)步進(jìn)電機(jī)走一步；改變電機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)，需要加方向信號(hào)。當(dāng)該線圈通電時(shí)，機(jī)械手放松；該線圈斷電時(shí)，機(jī)械手夾緊[13]。上升到底時(shí)碰到上限位開(kāi)關(guān)，上升停止，回到原點(diǎn)。上升到頂時(shí)，碰到上限位開(kāi)關(guān)，上升停止。放松后，主機(jī)向驅(qū)動(dòng)器二只輸入脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)二正轉(zhuǎn)，機(jī)械手上升。機(jī)械手后縮，當(dāng)后縮到底時(shí)碰到后限位開(kāi)關(guān)，然后主機(jī)向驅(qū)動(dòng)器二同時(shí)輸入脈沖信號(hào)和電平信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)二反轉(zhuǎn)，機(jī)械手下降。本裝置需采用晶體管輸出型可編程控制器，可同時(shí)輸出兩路脈沖到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行。表35 PLC的I/O分配表名稱(chēng)輸入名稱(chēng)輸出氣夾正轉(zhuǎn)限位X0驅(qū)動(dòng)器一 PULY0氣夾反轉(zhuǎn)限位X1驅(qū)動(dòng)器二 PULY1基座正轉(zhuǎn)限位X2驅(qū)動(dòng)器一 DIRY2基座反轉(zhuǎn)限位X3驅(qū)動(dòng)器二 DIRY3旋轉(zhuǎn)脈沖X4氣夾正轉(zhuǎn) MLY4X軸前限位X5氣夾反轉(zhuǎn) MRY5X軸后限位X6基座反轉(zhuǎn) MRY6Y軸上限位X7基座正轉(zhuǎn) MLY7Y軸上限位X10氣夾電磁閥 YV+Y10啟動(dòng)按鈕X11復(fù)位按鈕X12 編程指令的選擇方案一：使用起保停電路的編程方式。這種編程方式與轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則之間有著嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，用它編制復(fù)雜的順序功能圖的梯形圖時(shí)，會(huì)有很大幫助。 PLC程序的設(shè)計(jì)程序流程圖見(jiàn)附錄順序功能圖見(jiàn)附錄梯形圖見(jiàn)附錄指令表見(jiàn)附錄4。 PLC控制的安裝與布線 輸入接線（1）輸入接線一般不要超過(guò)30m。電源接線電源是PLC引入干擾的主要途徑之一，PLC應(yīng)盡可能取用電壓波動(dòng)較小、波形畸變較小的電源，這對(duì)提高PLC的可靠性有很大幫助。隔離變壓器是初級(jí)和次級(jí)之間采用隔離屏蔽層，用漆包線或同等非導(dǎo)磁材料組成，電器回路上不允許短路，兩極各引出一個(gè)接地抽頭。PLC供電電源為50Hz、220V177。接地正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)接地的目的通常有兩個(gè)，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。在使用STL指令編程時(shí)，剛開(kāi)始由于對(duì)STL指令掌握的不是很好，所以犯了不少錯(cuò)誤，加上機(jī)械手模型裝置本身存在的一些問(wèn)題，所以在調(diào)試程序時(shí)，機(jī)械手動(dòng)作不符合控制要求。它能夠在基于Microsoft的各種32位Windows平臺(tái)上運(yùn)行，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫(huà)顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問(wèn)題的方案，在自動(dòng)化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件，稱(chēng)為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)。組態(tài)環(huán)境：組態(tài)生成應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境：解釋執(zhí)行組態(tài)結(jié)果組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)圖41 組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境關(guān)系圖由MCGS生成的用戶應(yīng)用系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五個(gè)部分組成，如圖42所示。（4）開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。MCGS用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，系統(tǒng)可靠性高。它是基于WIN95/98/NT視窗結(jié)構(gòu)，能夠快速構(gòu)造和生成數(shù)據(jù)管理、報(bào)警處理、流程控制、動(dòng)畫(huà)顯示、報(bào)表輸出等界面，輕松實(shí)現(xiàn)各種工程曲線、報(bào)表、數(shù)據(jù)瀏覽、遠(yuǎn)程通訊、遠(yuǎn)程采集、遠(yuǎn)程診斷等功能的先進(jìn)軟件。數(shù)據(jù)瀏覽構(gòu)件可同時(shí)以表格和曲線的形式顯示存盤(pán)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)曲線可以動(dòng)態(tài)顯示當(dāng)前的數(shù)據(jù)，并可以設(shè)定上下限值和時(shí)間的長(zhǎng)短，以便于用戶查詢，同時(shí)提供EXCEL報(bào)表和MCGS自由報(bào)表。它還具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持TCP/IP、MODEM、485/422/232等多種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方案，提供4級(jí)安全保密機(jī)制。3) 選擇文件菜單中的“工程另存為”菜單項(xiàng)，彈出文件保存窗口。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是MCGS工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。本系統(tǒng)至少需要16個(gè)變量，見(jiàn)表41。其中一部分為系統(tǒng)內(nèi)部建立的數(shù)據(jù)對(duì)象。圖44 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)窗口圖45 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)窗口圖46 數(shù)據(jù)對(duì)象屬性設(shè)置窗口4) 將“對(duì)象名稱(chēng)”改為：?jiǎn)?dòng)按鈕；“對(duì)象初值”改為：0；“對(duì)象類(lèi)型”選擇：開(kāi)關(guān)型；在“對(duì)象內(nèi)容注釋輸入框”內(nèi)輸入：機(jī)械手啟動(dòng)信號(hào)，X11輸入，1有效。7) 單擊“保存”按鈕。4) 在可選設(shè)備列表中，雙擊“通用設(shè)備”。8) 單擊“確認(rèn)”，并保存。11) 單擊基本屬性頁(yè)中的“內(nèi)部屬性”選項(xiàng)，該項(xiàng)右側(cè)會(huì)出現(xiàn)圖標(biāo)，單擊此按鈕進(jìn)入“內(nèi)部屬性”設(shè)置。依次進(jìn)入通道連接，直至通道全部連接完成。圖410 工作臺(tái)窗口 工程畫(huà)面的創(chuàng)建1) 在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，建立“窗口0”、“窗口1”。這時(shí)“封面窗口”底色變?yōu)樗{(lán)色。窗口位置選中“最大化顯示”，其它不變，單擊“確認(rèn)”。2) 單擊工具條中的“工具箱”按鈕，打開(kāi)繪圖工具箱。6) 點(diǎn)擊“填充色”按鈕，設(shè)定文字框的背景顏色為：沒(méi)有填充。單擊“保存”， “封面窗口”畫(huà)面編輯完畢。“對(duì)象元件管理”如圖413所示。運(yùn)行時(shí)，指示燈隨機(jī)械手動(dòng)作變化做相應(yīng)指示。如圖416所示。 指示燈的動(dòng)畫(huà)連接1) 雙擊啟動(dòng)指示燈，彈出“單元屬性設(shè)置”窗口。單擊“屬性設(shè)置”選項(xiàng)卡，進(jìn)入該頁(yè)，如圖417所示。8) 在“當(dāng)表達(dá)式非零時(shí)”一欄，選擇“對(duì)應(yīng)圖符可見(jiàn)”。12) 依次對(duì)其他指示燈進(jìn)行設(shè)置，依照步驟1）~11）。為體現(xiàn)機(jī)械手上升、下降、前伸、后縮、夾緊、放松等動(dòng)作，圖中機(jī)械手、上工件、橫滑桿等部分需要隨動(dòng)作進(jìn)行水平移動(dòng)，上工件要做垂直移動(dòng)，氣夾還要張開(kāi)、閉合。3) 估計(jì)總垂直移動(dòng)距離：在上工件底邊與下工件底邊之間畫(huà)一條直線，根據(jù)狀態(tài)條大小指示可知直線長(zhǎng)度即總垂直移動(dòng)距離，垂直移動(dòng)距離為104。變化率=25*1=25。在垂直移動(dòng)連接欄填入各項(xiàng)參數(shù)。移動(dòng)距離為180.2) 在數(shù)據(jù)庫(kù)中增加一個(gè)變量：水平移動(dòng)量，數(shù)值型，初值為0。參數(shù)設(shè)置的意思是：當(dāng)水平移動(dòng)量=0時(shí)，向右移動(dòng)距離為0；當(dāng)水平移動(dòng)量＝50時(shí)，向右移動(dòng)距離為180。4) 進(jìn)入“可見(jiàn)度”頁(yè)，在表達(dá)式一欄填入：工件夾緊標(biāo)志；當(dāng)表達(dá)式非零時(shí)，選擇：對(duì)應(yīng)圖符不可見(jiàn)。如圖422所示。 組態(tài)運(yùn)行保存所有組態(tài)設(shè)置，然后關(guān)閉組態(tài)監(jiān)控程序。第五章 結(jié) 論在本次課題設(shè)計(jì)中，機(jī)械手模型控制系統(tǒng)采用PLC進(jìn)行控制，大大提高了該系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，減少了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器和硬件接線，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。MCGS是一種比較新穎的軟件，將MCGS應(yīng)用于機(jī)械手的自動(dòng)控制對(duì)我來(lái)說(shuō)是一次新的體驗(yàn)。另外，本文中的機(jī)械手模型控制系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，還需要不斷改進(jìn)和加強(qiáng)。在論文完成答辯之際，向本次論文評(píng)審和答辯的各位老師，表示最誠(chéng)摯的謝意！附 錄附錄1 程序流程圖 初始化X11=1?X11=1?接通YY0，后縮X6=1?X11=1?接通Y1，上升X7=1?X12=0?X11=1?接通YY1，下降X10=1?X11=1?接通YT0，夾緊 接上頁(yè) T0=1?X11=1?接通Y1，上升X7=1?X11=1?接通Y0，前伸X5=1?X11=1?接通YY1，下降X10=1?X11=1?接通YT1，放松T1=1?X11=1?接上頁(yè)X12=1?接通Y1，上升X7=1?X11=1?接通YY0，后縮X6=1?附錄2 順序功能圖 附錄3 梯形圖接上頁(yè)附錄4 指令表接上頁(yè)接上頁(yè)X0 COM0 COM1 COM2 COM3 COM4X1 Y0X2 Y1X3 Y2X4 Y3X5 Y4X6 Y5X7 Y6X10 Y7X11Y10X12COM V+步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器二氣夾電機(jī)基座電機(jī)附錄5