【正文】 據(jù)重要地位。操作方便、維修容易PLC的編程采用的語言是電氣操作人員普遍熟悉的的梯形圖和功能助記符，用戶可以很方便快速的掌握PLC的編程。 PLC的特點(diǎn)可編程序邏輯控制器簡稱PLC，它的主要核心部件是一種類似于微機(jī)處理器的中央處理單元，因此它相當(dāng)于專門用作自動(dòng)化控制的計(jì)算機(jī)。 可編程序控制器簡介可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller）簡稱PLC，是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)進(jìn)化而來，它不斷地改進(jìn)增強(qiáng)優(yōu)化，不斷地向微型計(jì)算機(jī)靠攏，從而逐步的適應(yīng)了復(fù)雜控制任務(wù)的處理。PLC輸入是一個(gè)繼電器，晶體管和可控硅控制單元，上端與一般微機(jī)用戶連接。在選擇控制器的時(shí)候，首先要從控制精度，控制需求，控制對象和經(jīng)濟(jì)節(jié)能的要求考慮。最重要的是個(gè)人機(jī)算機(jī)也引入到了PLC系統(tǒng)當(dāng)中，PLC在過程控制的發(fā)展將是一智能變送器和現(xiàn)場總線，暨向下拓展功能，開放總線。邏輯控制器控制有硬件上至少有一個(gè)微處理器、通過軟件實(shí)現(xiàn)控制思想的特點(diǎn)。目前機(jī)械臂的發(fā)展較為多元化，出現(xiàn)了仿人型機(jī)械臂、微型機(jī)械臂、智能機(jī)械臂等多種各具特色的機(jī)械臂。近年來在我國工業(yè)機(jī)械臂的發(fā)展也是非常迅速的，需求量也是越來越大。本次課題設(shè)計(jì)的就是基于PLC的機(jī)械臂控制。尤其是在笨重、高溫、有毒、危險(xiǎn)、放射性、多粉塵等惡劣的勞動(dòng)環(huán)境中，機(jī)械臂以其顯著的優(yōu)勢而受到廣泛的應(yīng)用?？傊瑱C(jī)械臂在提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化中占據(jù)了重要的位置。通過此次設(shè)計(jì)不僅能夠更進(jìn)一步學(xué)習(xí)PLC的控制方式和編程環(huán)境，更重要的是可以在實(shí)際操作過程中對PLC有更深的理解。自二十世紀(jì)六十年代初第一套機(jī)械臂系統(tǒng)的誕生，經(jīng)過將近40年的發(fā)展，現(xiàn)如今已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中扮演著重要的角色。機(jī)械臂的應(yīng)用領(lǐng)域正由以前主攻工業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)向向非制造業(yè)和服務(wù)業(yè)，而且現(xiàn)在加入更多尖端科技的軍事機(jī)械臂也廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域應(yīng)用最多也對為廣泛的有三種，即可編程序邏輯控制器（PLC）；工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）；集散控制系統(tǒng)（DCS）。相同點(diǎn)在硬件方面，PLC、工業(yè)計(jì)算機(jī)、集散系統(tǒng)之間的界限逐漸模糊，各自的功能差異也在逐步縮小，都將由類似的一些微電子元件、微處理器、大容量半導(dǎo)體存儲器和I/O模件組成。沒有一種控制器可以用于各種環(huán)境，也沒一種控制器一無是處，我們只可以根據(jù)不同的需要和不同的工作環(huán)境選擇一種最適合的來蠻子我們的需要即可。當(dāng)人們想要對PLC驚醒應(yīng)用是，不需要花大量時(shí)間進(jìn)行專門的計(jì)算機(jī)應(yīng)用培訓(xùn)就能對可編程控制器進(jìn)行編程操作和下載，并應(yīng)用他來實(shí)現(xiàn)自己想要的難易不同的工業(yè)控制任務(wù)。 PLC的結(jié)構(gòu)PLC很像一般的微型計(jì)算機(jī)，都是有硬件軟件系統(tǒng)組成。當(dāng)今國內(nèi)國外普遍應(yīng)用可編程邏輯控制器作為機(jī)械臂的控制器，在智能化要求高控制容量大的機(jī)械臂控制系統(tǒng)中更是離不開PLC。對于使用者來說，幾乎不需要在進(jìn)行專門的計(jì)算機(jī)知識培訓(xùn)便可完成簡單的編程控制。PLC系統(tǒng)主要有以下功能：1) 多種控制功能；2) 數(shù)據(jù)采集、存儲與處理功能；3) 通信聯(lián)網(wǎng)功能；4) 輸入、輸出接口調(diào)理功能；5) 人機(jī)界面功能；6) 編程、調(diào)試功能。甚至希望設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試的同時(shí)就能夠進(jìn)行生產(chǎn)，特別是產(chǎn)品更新?lián)Q代，生產(chǎn)工藝改造的時(shí)候，原有的生產(chǎn)流程不能停止，增加的流程也要在之前的基礎(chǔ)上施工，因?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)中時(shí)間就是金錢，使用PLC就能輕松實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。第三章 機(jī)械臂模型控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 機(jī)械臂控制系統(tǒng)構(gòu)件概述本課題設(shè)計(jì)使用的是校研究室啤酒生產(chǎn)線機(jī)械臂抓瓶裝箱環(huán)節(jié)的三自由度機(jī)械臂。驅(qū)動(dòng)器電源由面板上電源模塊提供，驅(qū)動(dòng)器信號端采用+24V供電，（）。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高、始動(dòng)電壓等特性，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。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)。一般直流伺服電機(jī)要求在數(shù)分鐘內(nèi)過載4～6倍而不損壞。PLC內(nèi)部光耦與傳感器電源構(gòu)成回路，PLC信號輸入有效，工作原理如圖33所示。機(jī)械臂結(jié)構(gòu)示意圖如圖35所示。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，步進(jìn)電機(jī)二正轉(zhuǎn)，機(jī)械臂上升。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。 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。方案二：采用以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式。 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。隔離變壓器是初級和次級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。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。在使用梯形圖指令編程時(shí)，剛開始由于對梯形圖指令掌握的不是很好，所以犯了不少錯(cuò)誤，加上機(jī)械臂模型裝置本身存在的一些問題，所以在調(diào)試程序時(shí)，機(jī)械臂動(dòng)作不符合控制要求。組態(tài)王在保留了原報(bào)表所有功能的基礎(chǔ)上新增了報(bào)表向?qū)Чδ?，能夠以組態(tài)王的歷史庫或KingHistorian為數(shù)據(jù)源，快速建立所需的班報(bào)表、日報(bào)表、周報(bào)表、月報(bào)表、季報(bào)表和年報(bào)表。用戶的所有組態(tài)配置過程都在組態(tài)環(huán)境中進(jìn)行，組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，它幫助用戶設(shè)計(jì)和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。對用戶而言,操作簡單易學(xué)且編程簡單,參數(shù)輸入與修改靈活,具有多次或重復(fù)仿真運(yùn)行的控制能力,可以實(shí)時(shí)地顯示參數(shù)變化前后系統(tǒng)的特性曲線,能很直觀地顯示控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)趨勢曲線,這些很強(qiáng)的交互能力使其在自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)揮理想的效果。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數(shù)據(jù)庫中數(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)間的長短，以便于用戶查詢，同時(shí)提供EXCEL報(bào)表和姿態(tài)網(wǎng)自由報(bào)表。3) 設(shè)置程序保存的目錄以及工程名稱。 (*右2限位*) DI005 AT %: BOOL。 (*步進(jìn)后限位*) DI013 AT %: BOOL。 (*氣爪抓取物料*) DO007 AT %: BOOL。 (*備用*) DI019 AT %: BOOL。 (*啤酒箱右后位檢測*) DI027 AT %: BOOL。 (*自動(dòng)裝箱條件判斷*) ZX_FW AT %: BOOL。 (*升降電機(jī)啟停*) SJ_STPJ AT %: BOOL。 (*前后電機(jī)使能*) SPJS1 AT %MW510: DWORD。2) 進(jìn)入工程瀏覽器，點(diǎn)擊左邊側(cè)欄的變量按鈕，進(jìn)入變量添加界面。如圖所示。 SJ_STP:=TRUE。ZX_RK[2]:=DI024。IF ZX_RK[1] AND ZX_RK[2] AND ZX_RK[3] AND ZX_RK[4] AND ZX_RK[5] AND ZX_RK[6] AND ZX_RK[7] AND ZX_RK[8] AND ZX_RK[9] THEN ZX_ZDPD:=FALSE。 SJ_STP:=FALSE。IF AND DO009=TRUE THEN QHJS:=QHJS1。END_IFIF DO005=TRUE THEN IF DO003=TRUE THEN SJJS:=SJJS1。END_IFIF DO001 THEN SPJS:=25221SPJS1。ELSE QH_STPQ3:=FALSE。 EXIT。 ELSE DZ_STPR3:=FALSE。 QH_STPQ1:=TRUE。 END_IFEND_IFEND_IFSTEP7_END OR NOT ZX_ZD(**********第八步升降電機(jī)下降至放瓶位置***********)IF ZX_ZD THENTON03(IN:=TRUE,PT:=T30S)。將PLC程序下傳到PLC裝置中并讓其運(yùn)行，切換到離線狀態(tài)，然后啟動(dòng)組態(tài)王，進(jìn)入組態(tài)工程運(yùn)行界面。機(jī)械臂控制技術(shù)是一項(xiàng)綜合型的技術(shù)，機(jī)械臂控制系統(tǒng)又是一個(gè)復(fù)雜的隨機(jī)系統(tǒng)，本次設(shè)計(jì)的機(jī)械臂模型控制系統(tǒng)與真正的機(jī)械臂控制系統(tǒng)之間還有很大的差距。另外，本文中的機(jī)械臂模型控制系統(tǒng)比較簡單，還需要不斷改進(jìn)和加強(qiáng)。經(jīng)過運(yùn)行測試，該組態(tài)監(jiān)控軟件可對機(jī)械臂抓取和裝載啤酒瓶運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行有效的單體和全自動(dòng)控制，整個(gè)界面中按鈕全部正常工作。 SJ_STPJ:=TRUE。 STEP7_END:=TRUE。 END_IFEND_IFEND_IF(**********第七步前后電機(jī)移動(dòng)到合適位置***********)IF ZX_ZD THENIF ZX_RKN=1 AND ZX_RKN=3 THEN IF DI012=FALSE THEN DO009:=FALSE。 ELSE DZ_STPR1:=FALSE。 SJ_STP:=TRUE。END_IF全自動(dòng)自動(dòng)裝箱腳本：ZX_RKN:=1。 END_IFEND_IFIF SJJS56000 THEN SJJS:=0。END_IFIF DM01=TRUE THEN IF DO009=TRUE THEN QHJS:=QHJS1。 QZ_STP:=FALSE。END_IF(*****************急停*******************)RRIG01(CLK:=TRUE)。ZX_RK[4]:=DI027。END_IFEND_IF(**********第二步前后電機(jī)退至后限位***********)IF ZX_FW THENIF DI012=FALSE THEN DO009:=FALSE。 封面窗口及監(jiān)控畫面的制作1) 在“工具箱”中選擇“圓角矩形”，單擊，在頂部按住鼠標(biāo)左鍵，拖動(dòng)到想要的長寬，然后松手，這樣就畫出了一個(gè)矩形區(qū)域。最終效果如圖所示 按鈕與變量連接1) 在“工程瀏覽器”界面上點(diǎn)擊側(cè)欄下面的畫面按鈕，進(jìn)入畫面編輯界面。 (*水平電機(jī)計(jì)時(shí)取瓶36300*) QHJS1 AT %MW530: DWORD。 (*氣抓抓放FALSE為抓TRUE為放*) DZ_STPL AT %: BOOL。 (*啤酒箱到達(dá)裝箱位*) ZX_JT AT %: BOOL。 (*啤酒箱中中位檢測*) DI029 AT %: BOOL。 (*備用*) DI021 AT %: BOOL。 (*步進(jìn)電機(jī)使能信號*) DO009 AT %: BOOL。 (*物料檢測*)(*DO*) DO001 AT %: BOOL。 (*左限位*) DI007 AT %: BOOL。如下圖所示。使用ActiveDLL把設(shè)備驅(qū)動(dòng)掛接在系統(tǒng)之中，支持?jǐn)?shù)據(jù)采集板、智能模塊、智能儀表、PLC、變頻器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它支持ActiveX控件，包括溫控曲線、實(shí)時(shí)曲線、計(jì)劃曲線、歷史曲線、XY曲線、實(shí)時(shí)報(bào)表、歷史報(bào)表、單行報(bào)表、配方管理、數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)庫瀏覽統(tǒng)計(jì)、多媒體輸出等眾多構(gòu)件。(2)數(shù)據(jù),就是創(chuàng)建一個(gè)具體的數(shù)據(jù)庫,并用此數(shù)據(jù)庫中的變量描述工控對象的各種屬性,比如水位、流量等。運(yùn)行環(huán)境是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫中用戶指定的方式進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。組態(tài)王在web發(fā)布方面取得新的突破，全新版的Web發(fā)布可以實(shí)現(xiàn)畫面發(fā)布，數(shù)據(jù)發(fā)布和OCX控件發(fā)布，同時(shí)保留了組態(tài)王Web的所有功能：IE瀏覽客戶端可以獲得與組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)相同的監(jiān)控畫面，IE客戶端與Web服務(wù)器保持高效的數(shù)據(jù)同步，通過網(wǎng)絡(luò)您可以在任何地方獲得與Web服務(wù)器上相同的畫面和數(shù)據(jù)顯示、報(bào)表顯示、報(bào)警顯示等，同時(shí)可以方便快捷的向工業(yè)現(xiàn)場發(fā)布控制命令，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制的功能。機(jī)械臂運(yùn)行良好，動(dòng)作正確、符合控制要求。系統(tǒng)接地方式有：浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。在選用交流穩(wěn)壓器時(shí)，一般可按照實(shí)際最大需求容量的130%計(jì)算。（2）輸入、輸出線不能用同一根電纜，輸入、輸出線要分開。方案三：采用STL指令的編程方式。由于機(jī)械臂系統(tǒng)的輸入/輸出點(diǎn)少，要求電氣控制部分體積小，成本低，并能夠用計(jì)算機(jī)對PLC進(jìn)行監(jiān)控和管理，該機(jī)械臂的控制為純開關(guān)量控制，且I/O點(diǎn)數(shù)不多，僅需11個(gè)輸入點(diǎn)和9個(gè)輸出點(diǎn)，考慮留有一定的裕量。上升到頂時(shí)，碰到上限位開關(guān)，上升停止。主機(jī)向驅(qū)動(dòng)器二同時(shí)輸入脈沖信號和電平信號，步進(jìn)電機(jī)二反轉(zhuǎn)，機(jī)械臂下降。機(jī)械臂的上升/下降、前伸/后縮動(dòng)作就是通過控制這兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)的。