【文章內(nèi)容簡介】 額定輸出電流必須大于處理器模塊、 I/O 模塊、專用模塊等消耗電流的總和。以下步驟為選擇電源的一般規(guī)則： 1．確定電源的輸入電壓； 2．將框架中每塊 I/O 模塊所需的總背板電流相加，計算出 I/O 模塊所需的總背板電流值； 課 程 設 計 說 明 書 8 3． I/O 模塊所需的總背板電流值再加上以下各電流： 1） 框架中帶有處理器時，則加上處理器的最大電流值； 2） 當框架中帶有遠程適配器模塊或擴展本地 I/O 適配器模塊時，應加上其最大電流值。 4．如果框架中留有空槽用于將來擴展時，可做以下處理； 1） 列出將來要擴展的 I/O 模塊所需的背板電流； 2） 將所有擴展的 I/O 模塊的總背板電流值與步驟。 5．在框架中是否有用于電源的空槽，否則將電源裝到框架的外面。 6．根據(jù)確定好的輸入電壓要求和所需的總背板電流值，從用戶手冊中選擇合 適的電源模塊。 具體應考隨著 PLC 技術的發(fā)展， PLC 產(chǎn)品的種類越來越多，而且功能也日益 完善。 PLC 的種類繁多，其結(jié)構(gòu)、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等各 有不同，當然使用場合也有所不同。因此選擇合理的 PLC 對提高 PLC 控制系統(tǒng)技 術經(jīng)濟指標意義重大。 因此在選擇機型時不僅要滿足其功能要求及維護等方面的慮： 1）合理的結(jié)構(gòu)形式 2） 安裝方式的選擇 3）相當?shù)墓δ芤? 4）系統(tǒng)可靠性的要求 綜上所述，根據(jù)控制系統(tǒng)要求選擇 S7200系列 PLC， S7200系列 PLC屬于小型整體式結(jié)構(gòu)的 PLC，本機自帶 RS485通信接口，內(nèi)置電源和 I/O 接口，它的結(jié)構(gòu)小巧，運行速度快，可靠性高，具 有極其豐富的指令系統(tǒng)和擴展模塊，實時性和通信能力強大，便于操作， 易于掌握，性價比高，是中小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的理想控制設備。 機械手 的基本構(gòu)造 及 PLC I/O 點分配 系統(tǒng)組成 機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及 位置 檢測裝置等所組成， 各系統(tǒng)相互之間的關系如方框圖 21所示。 課 程 設 計 說 明 書 9 圖 21 機械手控制系統(tǒng) 關系 框圖 執(zhí)行機構(gòu) 包括手部 、手腕、手臂 和立柱等部件，有的還增設行走機構(gòu)。機械手各部分組成列表21。 實物圖如圖 22， 各 部分 簡化 結(jié)構(gòu)如圖 23 所示。 執(zhí)行機構(gòu) 手部 驅(qū)動系統(tǒng) 動力源 手腕 控制調(diào)節(jié)裝置 手臂 輔助裝置 立柱 控制系統(tǒng) 程序控制系統(tǒng) 行走機構(gòu) 定位控制系統(tǒng) 機座 位置檢測裝置 表 21 機械手各部分組成列表 圖 22 實物圖 圖 23 各部分結(jié)構(gòu)圖 課 程 設 計 說 明 書 10 （ 1） 機座 機座是機械手的基礎部分，機械手執(zhí)行機構(gòu)的各部件和驅(qū)動系統(tǒng)均安裝于機座上，故起支撐和連接的作用。 （ 2） 立柱 立柱是支撐手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運動和升降運動均與立柱有密切的聯(lián)系。機械手的立柱通常為固定不動的，但因工作需要，有時也可作橫向移動，即稱可移式立柱。 （ 3） 手臂 手臂是支撐被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是帶動手指去抓取物件，并按預定要求將其搬運到指定的位置。工業(yè)機械手的手臂通常由驅(qū)動手取物件，并按預定要求將其搬運到指定的位置 。工業(yè)機械手的手臂通常由驅(qū)動手臂運動的部件（如油缸、氣缸、齒輪齒條機構(gòu)、連桿機構(gòu)、螺旋機構(gòu)和凸輪機構(gòu)等）與驅(qū)動源（如液壓、氣壓或電機等）相配合，以實現(xiàn)手臂的各種運動 。 （ 4） 手腕 手腕式連接手部和手臂的部件，并可用調(diào)整被抓去物件的方位。手臂在進行伸縮或升降運動時，為了防止繞其軸線的轉(zhuǎn)動，都需要有導向裝置，以保證手指按正確方向運動。此 外，導向裝置還能承擔手臂所手的彎曲力矩和扭轉(zhuǎn)力矩以及手臂回轉(zhuǎn)勇董事在啟動、制動瞬間產(chǎn)生的慣性力矩，使運動部件受力狀態(tài)簡單。 （ 5） 手部 手部即與不加接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為加持是和吸附式手部。夾持式手部由手指和 傳動機構(gòu)所組成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運動形式有回轉(zhuǎn)型和平移型。 回轉(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，故應用較為廣泛。平移型應用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復雜，但平移型手指夾持圓形零件時，工件直徑變化不影響其軸心的位置 ，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。手指結(jié)構(gòu)取決于被抓去物件的表面形狀 、被抓部位和物件的重量及尺寸。 課 程 設 計 說 明 書 11 （ 6） 行走機構(gòu) 當工業(yè)機械手需要完成膠原距離的操作，或擴大使用范圍時，可在機座上安裝 滾動、軌道燈行走機構(gòu)，以實現(xiàn)工業(yè)機械手的整機運動。滾輪式行走機構(gòu)可分為有軌的和無軌的兩種。驅(qū)動滾動運行則應另外增設機械傳動裝置。 、 機械手 PLC 的 模擬實驗面板 圖中的啟動、停止用動斷按鈕來實現(xiàn)，限位開關用鈕子開關來模擬，電磁閥的原位指示燈用發(fā)光二極管來模擬。 課 程 設 計 說 明 書 12 機械手 PLC 的 I/O 分配 PLC 的 I/O 口接線圖： （如下圖） 經(jīng)過 系統(tǒng)控制功能分析，本設計需要輸入點 6個，輸出點 7個。共計 13個 ，具體如下表： 表 22 輸入 接線 SD SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 輸出 接線 YV1 YV2 YV3 YV4 YV5 HL LED 課 程 設 計 說 明 書 13 主電路的設計 機械結(jié)構(gòu)和控制要求 模擬實驗面板圖中為一個將工件由 A 處傳送到 B處的機械手，上升 /下降和左移 /右移的執(zhí)行用雙線圈二位電磁閥推動氣缸完成。當某個電磁閥線圈通電，就一直保持現(xiàn)有的機械動作，例如一旦下降的電磁閥線圈通電，機械手下降，即使線圈再斷電，仍保持現(xiàn)有的下降動作狀態(tài)，直到相反方向的線圈通電為止。另外，夾緊 /放松由單線圈二位電磁閥推動氣缸完成，線圈通電執(zhí)行夾緊動作，線圈斷電時執(zhí)行放松動作。設備裝有上、下限位和左、右限位開關，它的工作過程如圖所示，有八個動作，即為： 原位 → 下降 → 夾緊 → 上升 → 右移 ↑ ↓ 左移 ← 上升 ← 放松 ← 下降 主電路圖的設計 在我們 分析 與 討論 過程中， 畫出主回路原理圖 如圖 23所示 。 本次主電路設計運用雙線圈二位電磁閥推動氣缸完成。該電路帶有短路保護、過載保護、欠壓和失壓保護等。 FU 為熔斷器實現(xiàn)短路保護， BB 熱繼電器實現(xiàn)過載保護，欠壓和失壓保護依靠接觸器本身實現(xiàn)。在控制線路中 KM1/KM KM3/KM KM5/KM6 兩兩之間應設計互鎖控制線路 如圖 25（其余以此類推） 圖 24 主回路原理圖 M M ML 1L 2K M 1K M 2K M 3 K M 4 K M 5 K M 6上 下 運 動 左 右 運 動 夾 緊 / 放 松 運 動總 開 關RAx3RAx3F U 1 F U 1F U 1B B 1B B 2B B 3下上 右左緊 松 課 程 設 計 說 明 書 14 圖 25 KM1 和 KM2互鎖控制線路 K M 1 K M 2K M 2K M 1K M 1S Q 2S Q 1 S Q 2S Q 1K M 2S DB B 表 23 機械手工作狀態(tài)表 接觸器 觸電 工作狀態(tài) KM KM4 線圈得電 原位指示燈亮 表明機械手工作在原點位置最左邊和最上邊 KM1 線圈得電 主觸點閉合 模擬指示燈接通，機械手工作下降的位置 KM5線圈得電 主觸點閉合 模擬指示燈接通，機械手工作在夾緊位置 KM2 線圈得電 主觸點閉合 模擬指示燈接通，機械手工作在上升位置 KM3 線圈得電 主觸點閉合 模擬指示燈接通，機械手工作在右移位置 KM4 線圈得電 主觸點閉合 模擬指示燈接通，機械手工作在左移位置 KM6 線圈得電 主觸點閉合 模擬指示燈接通，機械手工作在放松 位置 第 3 章 機械手控制系統(tǒng)的軟件設計 程序設計的一般方法 課 程 設 計 說 明 書 15 經(jīng)驗設計法 經(jīng)驗設計法 也叫湊試法。 在掌握一些典型控制環(huán)節(jié)和電路設計的基礎上，根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，憑經(jīng)驗進行選擇、組合。這種方法對于一些簡單的控制系統(tǒng)的設計是比較湊效的，可以收到快速、簡單的效果。經(jīng)驗設計法的具體步驟如下： 1．確定輸入 /輸出電器； 2．確定輸入和輸出點的個數(shù)、選擇 PLC 機型、進行 I/O 分配； 3．做出系統(tǒng)動作工程流程圖； 4．選擇 PLC 指令并編寫程序； 5．編寫其它控制要求的程序； 將各個環(huán)節(jié)編寫的程序聯(lián)系起來，即得到一個滿足控制要求的程序。 邏輯設計法 繼電器、交流接觸器的觸點都只有兩種狀態(tài)即：斷開和閉合，因此用“ 0”和“ 1”兩種取值的邏輯代數(shù)設計電氣控制線路是完全可以的。該方法是根據(jù)數(shù)字電子技術中的邏輯設計法進行 PLC 程序的設計，它使用邏輯表達式描述問題。在得出邏輯表達式后，根據(jù)邏輯表達式畫出梯形圖。 順序設計法 對那些按動作的先后順序進行控制的系統(tǒng)，非常適合使用順序控制設計法進行編程。順序控制法規(guī)律性很強，雖然編程相當長，但程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性。在用順序控制設計法編程時，功能圖是很重要的工具。功能圖能夠清楚地表現(xiàn)出系統(tǒng)各工作步的功能、步與步之間的轉(zhuǎn)換順序及其轉(zhuǎn)換條件。 綜上所述，本控制系統(tǒng)采用順序設計法設計。 課 程 設 計 說 明 書 16 PLC 控制的相關流程圖 控制流程圖 機械手控制系統(tǒng)的循環(huán)過程 如下圖 31；機械手系統(tǒng)控制流程如下圖 32 開 始原 位下 降夾 緊上 升右 行下 降放 松上 升左 行復 位啟 動 按 鈕 I 0 . 0下 降 檢 測 I 0 . 1上 升 檢 測 I 0 . 2右 行 檢 測 I 0 . 3下 降 檢 測 I 0 . 1左 行 檢 測 I 0 . 4上 升 檢 測 I 0 . 2I 0 . 2 = 1 ， S Q 2 閉 合 ， 停 止 上 升 動作 ， 執(zhí) 行 左 行 動 作延 時 T 3 8 = 1 . 5 s 后 ， 機 械 手 自 動 上升I 0 . 1 = 1 ， S Q 1 閉 合 ， 停 止 下 降 ， 執(zhí)行 放 松 動 作 ， 延 時 T 3 8 = 1 . 5 sI 0 . 3 = 1 ， S Q 3 閉 合 ， 執(zhí) 行 下 降 動 作I 0 . 2 = 1 ， S Q 2 閉 合 ， 停 止 上 升 ， 執(zhí)行 右 行 動 作延 時 T 3 7 = 1 . 7 s 后 自 動 上 升I 0 . 1 = 1 ， S Q 1 閉 合 ， 停 止 下 降 ， 執(zhí)行 夾 緊 ， T 3 7 延 時 1 . 7 sI 0 . 0 = 1 ， S D 閉 合 ， 下 降I 0 . 2 = 1 ， I 0 . 4 = 1 使 Q 0 . 5 = 1 原 位指 示 燈 亮單 周 期單 周 期循 環(huán)循 環(huán) 圖 32 機械手控制流程圖 課 程 設 計 說 明 書 17 可編程控制器梯形圖 可編程控制器梯形圖簡介 標準語言梯形圖語言也是我們最常用的一種語言，它有以下特點 1. 它是一種圖形語言，沿用傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點、線圈、串聯(lián)等術語和一些圖形符號構(gòu)成，左右的豎線稱為左右母線，左邊畫輸入、右邊畫輸出。 2. 梯形圖中接點（觸點）只有常開和常閉，接點可以是 PLC 輸入點接的開關，也可以是 PLC 內(nèi)部繼電器的接點或內(nèi)部寄存器、計數(shù)器等的狀態(tài)。 3. 梯形圖中的接點可以任意串、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。 4. 內(nèi)部繼電器、計數(shù)器、寄存器等均不能直接控制外部負載，只能做中間結(jié)果供CPU 內(nèi)部