【文章內(nèi)容簡介】 以使編制順序控制程序更加方便，而且易于調(diào)試和維護，且代碼較短。 經(jīng)論證本次設(shè)計采用的編程方式選用方案三。 第四章 工藝過程 機械手的全部動作由氣缸驅(qū)動，而氣缸則由相應(yīng)的電磁閥控制。其中，上升 /下降和左移 /右移分別由雙線圈二位電磁閥控制。例如當下降電磁閥通電時，機械手下降；當下降電磁閥斷電時，機械手下降停止。同樣，左移 /右移分別由左移電磁閥和右移電磁閥控制。機械手的放松夾緊由一個單線圈二位電磁閥（稱為夾緊電磁閥）控制。當該線圈通電時，機械手夾 緊，該線圈斷電時，機械手放松。 當機械手右移到位并準備下降時，為了確保安全，必須在右工作臺上無工作時才允許機械手下降。也就是說，若上一次搬運到右工作臺上的工件尚未搬走時，機械手應(yīng)自動停止下降。 機械手的動作過程分解圖所示。從原點開始，按下起動按鈕時，下降電磁閥通電，機械手下降。下降到底時，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，機械手下降停止；同時接通夾緊電磁閥，機械手夾緊。夾緊后，上升電磁閥通電，機械手上升。上升到頂時，碰到上限位開關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時接通右移電磁閥，機械手右移。右移到位 時，碰到右限位開關(guān)，右移電磁閥斷電，機械手下降。下降到底時，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，機械手想停止；同時夾緊電磁閥斷電；機械手放松，放松后，上升電磁閥通電，機械手上升。上升到頂時，碰到上限位開關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時接通左移電磁閥，機械手左移。左移到原點時，平時左限位開關(guān)，左移電磁閥斷電，左移停止。至此，機械手經(jīng)過 8步動作完成了一個周期。 第 11 頁 共 28 頁 機械手的操作方式分為手動操作方式和自動操作方式。自動操作方式又分為步進、單周期和連續(xù)操作方式。 手動操作：用按鈕對機械手的每一步運動單 獨進行操作控制。例如，當選擇上下運動時， 按下啟動按鈕，機械手下降；按下停止按鈕，機械手上升。當選擇左右運動時，上下啟動按鈕，機械手右移；按下停止按鈕，機械手左移。當選擇夾緊方式運動時，按下啟動按鈕，機械手夾緊；按下停止按鈕，機械手放松。 步進操作：每按一次啟動按鈕，機械手完成一次動作后自動停止。 單周期操作：機械手從原點開始，按一下啟動按鈕，機械手自動完成一個周期的動作后停止。 連續(xù)操作：機械手從原點開始，按一下啟動按鈕，機械手的動作將自動的、連續(xù)不斷的周期性循環(huán)。在工作中若按一下 停止按鈕，則機械手將繼續(xù)完成一個周期的動作后，回到原點自動停止。 第五章 操作面板布置 根據(jù)控制要求，需安排一些操作開關(guān)，并設(shè)計控制箱面板布置圖如圖 4 第 12 頁 共 28 頁 上圖中，接通單操作方式。按加載選擇開關(guān)的位置，用啟動 /停止按鈕選擇加載操作，當加載選擇開關(guān)打到左 /右位置時，按下啟動按鈕，機械手右行；若按下停止按鈕，機械手左行。上述操作可用于使機械手回到原點。 接通步進方式。機械手在原點時，按下啟動按鈕，向前操作一步；每按啟動按鈕一次，操作一次。 接通單周期操作方式。機械手在原點時，按下啟動按 鈕，自動操作一個周期。 接通連續(xù)操作方式。機械手在原點時，按下啟動按鈕，連續(xù)執(zhí)行自動周期操作，當按下停止按鈕，機械手完成此周期后自動回到原點并不再動作。 第六章 機械手控制程序設(shè)計 輸入和輸出點分配表及原理接線圖 表 1 機械手傳送系統(tǒng)輸入和輸出點分配表 名稱 代號 輸入 名稱 代號 輸入 名稱 代號 輸出 啟動 SB1 XO 夾緊 SB5 X10 電磁閥下降 YV1 Y0 下限行程 SQ1 X1 放松 SB6 X11 電磁閥夾緊 YV2 Y1 第 13 頁 共 28 頁 上限行程 SQ2 X2 單步上升 SB7 X12 電磁閥上升 YV3 Y2 右限行程 SQ3 X3 單步下降 SB8 X13 電磁閥右行 YV4 Y3 左限行程 SQ4 X4 單步左移 SB9 X14 電磁閥左行 YV5 Y4 停止 SB2 X5 單步右移 SB10 X15 原點指示 EL Y5 手動操作 SB3 X6 回原點 SB11 X16 連續(xù)操作 SB4 X7 工件檢測 SQ5 X17 控制程序 第 14 頁 共 28 頁 操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)包括回原點程序，手動單步操作程序和自動連續(xù)操作程序，如圖 3所示。 其原理是： 把旋鈕置于回原點， X16 接通，系統(tǒng)自動回原點， Y5 驅(qū)動指示燈亮。再把旋鈕置于手動，則X6 接通，其常閉觸頭打開，程序不跳轉(zhuǎn)（ CJ 為一跳轉(zhuǎn)指令，則跳到指針 P 所指 P0處），執(zhí)行手動程序。之后，由于 X7 常閉觸點，當執(zhí)行 CJ 指令時，跳轉(zhuǎn)到 P1所指的結(jié)束位置。如果旋鈕置于自動位置，（既 X6 常閉閉合、 X7 常閉打開）則程序執(zhí)行時跳過手動程序，直接執(zhí)行自動程序。 回原位程序 回原位程序如圖 4 所示。用 S10~S12 作回零操作元件。應(yīng)注意，當用 S10~S19 作回零操作時，在最后狀態(tài)中在自我復位 前應(yīng)使特殊繼電器 M8043 置 1。 第 15 頁 共 28 頁 手動單步操作程序 如圖 5 所示。圖中上升 /下降，左移 /右移都有聯(lián)鎖和限位保護。 圖 5 手動單步操作程序 第 16 頁 共 28 頁 自動操作程序 自動操作狀態(tài)轉(zhuǎn)移見圖 6 所示。當機械手處于原位時，按啟動 X0 接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S20，驅(qū)動下降 Y0，當?shù)竭_下限位使行程開個會 X1 接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S21，而 S20 自動復位。 S21 驅(qū)動Y1 置位，延時 1 秒，以使電磁力達到最大夾緊力。當 T0接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S22，驅(qū)動 Y2 上升，當上升到達最高位， X2 接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S23。 S23 驅(qū)動 Y3 右移 。 移到最右位， X3 接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S24 下降。下降到最低位， X1 接通，電磁鐵放松。為了使電磁力完全失掉，延時 1 秒。延時時間到， T1 接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S26 上升。上升到最高位，X2 接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S27 左移。左移到最左位，使 X4 接通，返回初始狀態(tài)，再開始第二次循環(huán)動作。 在編寫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖時注意各狀態(tài)元件只使用一次，但它驅(qū)動的線圈，卻可以使用多次，但兩者不能出現(xiàn)在連續(xù)位置上。因此步進順控的編程，比起用基本指令編程較為容易，可讀性強。 第七章 梯形圖及指令表 梯形圖 如圖 7所示。圖中 從第 0行到第 27行為回原位狀態(tài)程序。從第 28行到第 66行，為手動單步操作程序。從第 67行到第 129 行為自動操作程序。這三部分程序（又稱為模塊）是圖 3 的操作 第 17 頁 共 28 頁 系統(tǒng)運行的。 回原位程序和自動操作程序。是用步進順控方式編程。在各步進順控末行，都以 RET 結(jié)束本步進順控程序塊。但兩者又有不同。回原位程序不能自動返回初始態(tài) S1。而自動操作程序能自動返回初始態(tài) S2。 第 18 頁 共 28 頁 指令表 第 19 頁 共 28 頁 第八章 PLC 程序的調(diào)試 由于 PLC 是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設(shè)計的控制裝置，因此一般不需要采取什么特殊措施，就可以 直接在工業(yè)環(huán)境中使用。但環(huán)境過于惡劣、電磁干擾特別強烈，或安裝使用不當，都將不能保證 PLC正安全、可靠的運行。因此，討論 PLC設(shè)計調(diào)試就具有十分重要的意義。 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。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時，輸入線可適當長些。 (2) 輸入、輸出線不能用同一根電纜，輸入、輸出線要分開。 (3)利用普通二極管恰當?shù)拇?lián)在 PLC輸入回路中，防止信號干擾，使 PLC輸入信號大大增強。 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較小、波形畸變較小是電源，這對提高 PLC的可靠性有很大幫助。 PLC的供電線路應(yīng)與其他大功率用電設(shè)備或強干擾設(shè)備分開。為了提高整個系統(tǒng)的抗干擾能力，可編程序控制器供電回路一般可采用隔離變壓器、交流穩(wěn)壓器、晶體管開關(guān)電源等。我們正是用了隔離變壓器和交流穩(wěn)壓器來抗干擾。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磁材料組成，電器回路上不允許短路，兩極各引出一個接地抽頭。初級與次級之間的靜電屏蔽要聯(lián)結(jié)到零點位，接地抽頭配電容耦合最后引出到接地點。在選用交流穩(wěn)壓 器時，一般可按照實際最大需求容量的 130%計算。這樣可以保證穩(wěn)壓特性又有助于穩(wěn)壓器工作可靠。 PLC 供電電源為 50Hz、 220V10%的交流電。由于本設(shè)計使用的是 FX 系列可編程控制器，所以有直流 24V輸出接線端。該接線端可為輸入及傳感器提供直流 24V電源。 接地 正確選擇接地點，完善接地系統(tǒng)有接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。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。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。對 PLC控制系統(tǒng)而言，它屬 高速低電平兩者裝置，應(yīng)采用直接接地方式良好的接地是保證 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。所以我們給可編程控制器接上了專用接地線。 機械手控制程序的調(diào)試 在程序調(diào)試過程中出現(xiàn)了一系列的問題，但最終都一一解決了。在使用 STL 指令編程時，剛開始由于對 STL指令掌握的不是很好，所以犯了不少錯誤，加上機械手模型裝置本身存在的一些問題，所以在調(diào)試程序時，機械手動作不符合控制要求。經(jīng)過不斷查閱資料，研究、改進，最終程序調(diào)試成功。機械手運行良好，動作正確、符合控制要求。 第 20 頁 共 28 頁 第九章 課程 設(shè)計總結(jié)以及體會 在本次課題設(shè)計中，坐標式機械手控制系統(tǒng)采用 PLC 進行控制，大大提高了該系統(tǒng)的自動化程度，減少了大量的中間繼電器、時間繼電器盒硬件接線，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。同時，使用 PLC進行控制可方便更改生產(chǎn)流程，增強控制功能。通過本次設(shè)計，可以根據(jù)工件的變化及運動流程的要求隨時更改相關(guān)參數(shù)，實現(xiàn)機械手控制系統(tǒng)的不同工作需求，機械手控制系統(tǒng)具有了很大的靈活性和可操作性。 利用組態(tài)軟件 MCGS對機械手控制系統(tǒng)進行監(jiān)控，可以以最少的人員配置來加強對機械手的管理，提供較為直觀、清晰、準確的機械手 運行狀態(tài)，進而為維修和故障診斷提供多方面的可能性，充分提高系統(tǒng)的工作效率。 MCGS是一種比較新穎的軟件，將 MCGS應(yīng)用于機械手的診斷控制對我來說是一次新的體驗。 本文中介紹的坐標式機械手模型控制系統(tǒng)對于教學有很好的輔助作用。機械手控制技術(shù)是一項綜合型的技術(shù)，機械手控制系統(tǒng)又是一個復雜的隨機系統(tǒng)，本次設(shè)計的機械手模型控制系統(tǒng)與真正的機械手控制系統(tǒng)之間還有很大的差距。由于對組態(tài)軟件 MCGS 掌握的不熟練，軟件的一些功能沒有能應(yīng)用到監(jiān)控系統(tǒng)中。另外，本文中的坐標式機械手模型控制系統(tǒng)比較簡單，還需要不斷改進和加 強。 第 21 頁 共 28 頁 參考文獻 廖常初主編 PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用 北京：機械工業(yè)出版社， 2021， 廖常初等著 PLC的順序控制編程方法 工業(yè)自動化，（香港）， 1997， 廖常初主編 PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用 北京：機械工業(yè)出版社， 2021， 廖常初 PLC梯形圖的順序控制設(shè)計法 電工技術(shù)雜志， 2021， 魏東輝、李文哲 華北農(nóng)業(yè)大學 《 PLC在工業(yè)控制中的發(fā)展與前景》， 吳麗、楊梅 電氣控制與 PLC應(yīng)用技術(shù) 機械 工業(yè)出版社， 許志軍 工業(yè)控制組態(tài)軟件及應(yīng)用 北京：機械工業(yè)出版社， 吳建強 可編程控制器原理及其應(yīng)用 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社 . 第 22 頁 共 28 頁 致 謝 當我以學子的身份踏入大學校門的那天起，便已注定我將在這里度過人生中最美麗的青春年華。提筆寫下“致謝”，我才驚覺自己即將真正離開，人生亦從此展開新的畫卷。盡管不舍，卻更珍惜，因為我的生命中有那么多可愛的人值得感激。他們使我的大學生活充滿了色彩，無論收獲、遺憾，對我來說都是一筆寶貴的財富。 三年的大學生活不知不覺中就 要結(jié)束了，在這段難忘的生活中，有我許多美好的回憶。在這份大學的最后一頁里，首先感謝學院給我們提供這個能自我展示的平臺，感謝我們的指導老師，你們從一開始的論文方向的選定，到最后的整篇論文的完成，都非常耐心的對我進行指導。給我提供了大量數(shù)據(jù)資料和建議，告訴我應(yīng)該注意的細節(jié)問題，細心的給我指出錯誤，修改論文。謝謝我們班主任和在我三年的學習中無私傳授我知識的各位老師，是你們將自己寶貴的財富無私地奉獻給了我們，讓我們能在學業(yè)上有所成績；是你們讓我倍感教師職業(yè)的偉大，交給我們知識，又不忘教育我們?nèi)绾巫鋈?！在此，我還要感 謝寢室的兄弟們陪我度過了三年的學習生活。