【正文】 分配 ........................................................................................ 17 編程指令的選擇 ....................................................................................... 17 PLC 程序的設(shè)計(jì) ....................................................................................... 17 PLC 程序的調(diào)試 ............................................................................................. 18 PLC 控制的安裝與布線 ............................................................................. 18 機(jī)械臂控制系統(tǒng)的外部接線圖 .................................................................. 19 機(jī)械臂控制程序的調(diào)試 ............................................................................ 19 第四章 組態(tài)王在機(jī)械臂控 制系統(tǒng)中的應(yīng)用 ............................................... 19 組態(tài)王的概述 ................................................................................................ 19 組態(tài)王的簡介 .......................................................................................... 19 組態(tài)王的構(gòu)成 .......................................................................................... 19 組態(tài)王的主要特性和功能 ......................................................................... 21 組態(tài)王的編程語言 ................................................................................... 21 組態(tài)王的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ................................................................................... 22 組態(tài)王的作用 .......................................................................................... 22 工程的建立與變量的定義 ............................................................................ 23 工程的建立 .............................................................................................. 23 變量的分配 .............................................................................................. 23 變量定義的步驟 ....................................................................................... 26 設(shè)備與變量連接 ....................................................................................... 28 工程畫面的創(chuàng)建 ............................................................................................ 29 封面窗口及監(jiān)控畫面的制作 ..................................................................... 30 運(yùn)行策略 的建立及腳本程序的編寫 ........................................................... 31 動(dòng)畫的連接 ..........................................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。無論是在國內(nèi)還是國外，都十分重視它的應(yīng)用與發(fā)展。 就目前來看，啤酒是當(dāng)今前世界消費(fèi)量最 大的酒類飲料，千秋的啤酒產(chǎn)量需求越來越大，而我國更是一個(gè)啤酒消費(fèi)大國。目前，正式服役于生產(chǎn)中的機(jī)械臂大多屬于比較老式的一種，即程序開環(huán)控制機(jī)械臂。 在歐美等發(fā)達(dá)國家近幾年機(jī)械臂的發(fā)展趨勢迅猛，伴隨著機(jī)械臂性能不斷提高，價(jià)格的不斷下降，機(jī)械結(jié)構(gòu)模塊化、可重構(gòu)化以及控制系統(tǒng)向基于 PC 機(jī)的開放型控制器，越來越多的滿足各種需要的機(jī)械臂如雨后春筍般涌現(xiàn)。 可編程序邏輯控制器（ PLC）、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（ IPC）以及集散控制系統(tǒng)（ DCS）的比較 各自技術(shù)發(fā)展的起源 計(jì)算機(jī)可以滿足快速大量數(shù)據(jù)處理要求。編程方面也有很多相同點(diǎn)。 機(jī)械臂控制方式的選定 PLC是通過在 電腦上的專用軟件編寫控制程序然后通過下載線將程序下載到控制器來實(shí)現(xiàn)控制的。 PLC 的優(yōu)點(diǎn)還有很多。 PLC 的硬件系統(tǒng)由中央微處理器 (CPU)、存儲(chǔ)器 (EPROM， ROM)、輸入輸出口 (I/O)部件、電源部件、編程器、 I/O 擴(kuò)展單元和其他外圍設(shè)備以模塊的形式拼接而成。主要是因?yàn)?PLC 具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢： 靈活、通用 在傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中，應(yīng)用的主要控制部件是繼電器，整個(gè)系統(tǒng)需要預(yù)先設(shè)計(jì)好，然后根據(jù)設(shè)計(jì)好的圖紙進(jìn)行布線焊接施工，所用設(shè)備固定，每套系統(tǒng)只對(duì)應(yīng)一種設(shè)備，如果工藝上出現(xiàn)一些小的改進(jìn)或者調(diào)整，需要對(duì)控制系統(tǒng)加以調(diào)整的話，那么之前裝好的整個(gè)控制系統(tǒng)都要進(jìn)行拆除，然后對(duì)其重新進(jìn)行布線焊接施工等工作，浪費(fèi)了大量的人力、物力、精力和時(shí)間。工程師編好的程序也能十分清晰直觀的展現(xiàn)在使用者面前，只需要將操作說明書寫清楚，操作人員經(jīng)短期的學(xué)習(xí)就可以使用。 如今 PLC 的重量、體積、功耗在原有基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)，硬件價(jià)格也逐漸走低，雖然在配套軟件上價(jià)格較高，但是各廠商為了使自己的產(chǎn)品推廣開也都地自己的軟件價(jià)格進(jìn)行了較大幅度的調(diào)整。毫無疑問，就憑借這一點(diǎn)， PLC 就可稱為工業(yè)領(lǐng)域中的佼佼者。機(jī)械臂使用滾珠絲桿、滑桿、氣缸、氣夾等部件按照相應(yīng)的功能進(jìn)行組裝來組成；使用的電器元件有步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、伺服放大器、光電傳感器、金屬接近開關(guān)、開關(guān)電源、電磁閥、氣動(dòng)閥等安裝在相應(yīng)的位置完成了實(shí)物裝置的組裝。驅(qū)動(dòng)器輸入端為低電平有效。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對(duì)伺服馬達(dá)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)高精度的傳動(dòng)系統(tǒng)定位，目前是傳動(dòng)技術(shù)的高端產(chǎn)品。 低速大轉(zhuǎn)矩，過載能力強(qiáng) 一般來說，伺服驅(qū)動(dòng)器具有數(shù)分鐘甚至半小時(shí)內(nèi) 倍以上的過載能力，在短時(shí)間內(nèi)可以過載 4～ 6 倍而不損壞。基座和氣夾的正反轉(zhuǎn)限位采用接近開關(guān)（金屬傳感器），通過調(diào)整基座和氣夾上的金屬塊的位置，可以在一定范圍內(nèi)改變基座 圖 33 傳感器工作原理圖 和氣夾的旋轉(zhuǎn)角度。其中 IN 端接 PLC的輸出端口， OUT 端接模型的信號(hào)輸入端。機(jī)械臂的放松 /夾緊由一個(gè)單線圈兩位置電磁閥控制。夾緊后，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)械臂上升。 PLC 向驅(qū)動(dòng)器一同時(shí)輸入脈沖信號(hào)和電平信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)一反轉(zhuǎn)，橫軸后縮。 天津理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) PLC 的 I/O 分配 根據(jù)機(jī)械臂動(dòng)作的要求及機(jī)械臂實(shí)物教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置說明指導(dǎo)，輸入、輸出點(diǎn)分配如表35 所示。 經(jīng)論證本次設(shè)計(jì)采用的編程方式選用方案三。 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。 PLC 供電電源為 50Hz、 220V?10%的交流電。所以我們給可編程控制器接上了專用接地線。該產(chǎn)品以搭建戰(zhàn)略性工業(yè)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)為目標(biāo)，集成了對(duì)亞控科技自主研發(fā)的工業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫（ KingHistorian）的支持，天津理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 可以 為企業(yè)提供一個(gè)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、分析及管理的有效平臺(tái)，使企業(yè)能夠及時(shí)有效地獲取信息，及時(shí)地做出反應(yīng)，以獲得最優(yōu)化的結(jié)果。具有單個(gè)服務(wù)器支持高達(dá) 100 萬點(diǎn)、 256 個(gè)并發(fā)客戶同時(shí)存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù)、每秒檢索單個(gè)變量超過 20,000 條記錄的強(qiáng)大功能。 天津理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 圖 41 組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境關(guān)系圖 由組態(tài)王生成的用戶應(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)庫和運(yùn)行策略五個(gè)部分組成，如圖 42 所示。構(gòu)架合理、連接靈活，結(jié)構(gòu)層次清晰，方便用戶的定制開發(fā)。 工程組態(tài)軟件組態(tài)王能夠的最大優(yōu)點(diǎn)是組態(tài)方便，它融會(huì)了中外工控組態(tài)軟件的眾多長處，只要是稍具外語常識(shí)，即可以方便組態(tài) [18]。 組態(tài)王的作用 組態(tài)王全中文組態(tài)軟件是真正的 32 位程序，支持多任務(wù)、多線程， 提供近百種繪圖工具和基本圖符。 在采用組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)編制 應(yīng)用程序 過程中要考慮以下三個(gè)方面 : (1)圖形 ,是用抽象的圖形畫面來模擬實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場和相應(yīng)的 工控 設(shè)備。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個(gè)數(shù)據(jù)庫文件，稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫。此外，還可以實(shí)現(xiàn)值的行列統(tǒng)計(jì)功能。經(jīng)過不斷查閱資料，研究、改進(jìn)，最終程序調(diào)試成功。完善的接地系統(tǒng)是 PLC 控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重 要措施之一。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 控制的安裝與布線 輸入接線 （ 1）輸入接線一般不要超過 30m。 方案二：采用以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式。 PLC 程序設(shè)計(jì) I/O 點(diǎn)數(shù)的確定及 PLC 類型的選擇 本次設(shè)計(jì)使用的是啤酒生產(chǎn)線機(jī)械臂實(shí)物教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。降到底時(shí)碰到下限位開關(guān)，下降停止，同時(shí)夾緊電磁閥斷電，機(jī)械臂放松。當(dāng)后縮到位時(shí)碰到后限位開關(guān)，然后主機(jī)向驅(qū)動(dòng)器二輸入脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)二正轉(zhuǎn)，機(jī)械臂上升。機(jī)械臂結(jié)構(gòu)示意圖如圖 35所示。 PLC 內(nèi)部光耦 與傳感器電源構(gòu)成回路， PLC 信號(hào)輸入有效，工作原理如圖 33 所示。一般直流伺服天津理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 電機(jī)要求在數(shù)分鐘內(nèi)過載 4～ 6 倍而不損壞。經(jīng)過整流好的三相電或市電，再通過三相正弦 PWM 電壓型逆變器變頻來驅(qū)動(dòng)三相永磁式同步 交流伺服電機(jī) 。伺服電機(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。驅(qū)動(dòng)器參數(shù)如下表 3表 3表 3表 34 所示。 大型網(wǎng)絡(luò)化 主 要向集散控制系統(tǒng)的發(fā)展方向，具有一定功能的 DCS 系統(tǒng)。 PLC 的經(jīng)濟(jì)分析 對(duì) PLC 的經(jīng)濟(jì)分析，應(yīng)從以下幾方面考慮： 從影響成本的各個(gè)因素綜合考慮 目前生產(chǎn)設(shè)備的控制裝置有三種類型：繼電器控制；半導(dǎo)體器件控制； PLC 控制。 體積小、重量輕和易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 由于傳統(tǒng)控制系統(tǒng)需要應(yīng)用大量的繼電器等元件，導(dǎo)致其體積、重量很難縮減，現(xiàn)如今， PLC 的出現(xiàn)使用了大量的微電子元件，這樣一來無論從體積還有質(zhì)量上都大大減小，而且 PLC 是為了工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的專用控制器，在結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用、體積小巧等方面都進(jìn)行了專門優(yōu)化和設(shè)計(jì)，再加上 PLC 超強(qiáng)的抗干擾能力，讓其成為了工業(yè)生產(chǎn)控制中不二的選擇。 現(xiàn)代化的 PLC 設(shè)備普遍采用技術(shù)成熟的微電子原件和天津理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 芯片，傳統(tǒng)的繼電器開關(guān)量輸入輸出由無損耗無誤觸發(fā)的半導(dǎo)體原件替代，其可靠性程度是使用傳統(tǒng)以繼電器來實(shí)現(xiàn)的機(jī)械結(jié)構(gòu)所無法比及的。用戶程序是由用戶根據(jù)控制需要而編寫的程序。同時(shí)，用 PLC作為控制器可以方便的對(duì)系統(tǒng)流程進(jìn)行更改和優(yōu)化。編程安裝使用簡便、低價(jià)格長壽命。 需要特 別之處的是 PLC 于 STD 總線工控機(jī)之間的區(qū)別，他們無論從維修、安裝和模塊組件功能都相差不多。 近年來伴隨著各種高新技術(shù)的發(fā)展和成熟，越來越多的新技術(shù)加入到了 PLC 中， PLC在技術(shù)和功能上發(fā) 生了質(zhì)的飛躍。 第二章 機(jī)械臂控制方式的選擇和可編程序控制器簡介 機(jī)械臂控制方式的選擇 控制