【文章內(nèi)容簡介】 控制系統(tǒng)的拖動控制要求機(jī)械手的運(yùn)動選用一臺三相交流異步電動機(jī)M拖動，3．2 主電路的設(shè)計(jì)與元件的選用①設(shè)計(jì)過程選用組合開關(guān)將三相電源引入，F(xiàn)U為電動機(jī)M的短路保護(hù)熔斷器，KR為M電動機(jī)過載保護(hù)用熱繼電器,接觸器KM為M電動機(jī)起動用接觸器，并接地線保護(hù)電動機(jī)。②主電路元件的選用開關(guān)選擇用組合開關(guān)，組合開關(guān)主要是作為電源引入開關(guān)，它也可以啟停5KW以下的異步電動機(jī)，適合該電路的應(yīng)用。接觸器KM主要控制對象就是電動機(jī)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，并具有欠電壓保護(hù)。熱繼電器KR是專門用來對連續(xù)運(yùn)行的電動機(jī)進(jìn)行過載及斷相保護(hù)，以防止電動機(jī)過熱而燒毀的保護(hù)電器。熔斷器結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價(jià)格低廉的保護(hù)電器，廣泛用于電氣設(shè)備的短路保護(hù)。表31 機(jī)械手電氣元件表符號名稱型號規(guī)格數(shù)量QF組合開關(guān)HZ1025/133極 55V 25A1KM交流接觸器CJ104040A 線圈電壓127V1FU熔斷器RL115500V 熔體10A1KR熱繼電器JR1010熱元件1號 1 PLC簡介可編程控制器（Programmable Logic Controller）簡稱PLC或PC，是從早期的繼電器邏輯控制 系統(tǒng)發(fā)展而來，它不斷吸收微計(jì)算機(jī)技術(shù)使之功能不斷增強(qiáng)，逐漸適合復(fù)雜的控制任務(wù) 。PLC之所以有生命力，在于它更加適合工業(yè)現(xiàn)場和市場的要求：高可靠性、強(qiáng)抗各種干擾的 能力、編程安裝使用簡便、低價(jià)格長壽命。比之單片機(jī)，它的輸入輸出端更接近現(xiàn)場設(shè)備，不需添加太多的中間部件或需要更多的接口，這樣節(jié)省了用戶時(shí)間和成本。PLC的下端(輸入端)為繼電器、晶體管和晶閘管等控制部件，而上端一般是面向用戶的微型計(jì)算機(jī)。人們在應(yīng)用它時(shí)，可以不必進(jìn)行計(jì)算機(jī)方面的專門培訓(xùn)，就能對可編程控制器進(jìn)行操作及編程。用來完成各種各樣的復(fù)雜程度不同的工業(yè)控制任務(wù)。PLC是應(yīng)用面很廣，發(fā)展非常迅速的工業(yè)自動化裝置，在工廠自動化(FA)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)內(nèi)占重要地位。今天的PLC功能，遠(yuǎn)不僅是替代傳統(tǒng)的繼電器邏輯。 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 1. 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)確定被控對象的工作原理，控制要求，動作及動作對象。2. I/O分配確定哪些信號是送到可編程控制器的，并分配給相應(yīng)的輸入端號；哪些信號是由可編程控制器送到被控對象的，并分配相應(yīng)的輸出端口。此外，對用到的可編程序控制器內(nèi)部的計(jì)數(shù)器、定時(shí)器等也要進(jìn)行分配?？删幊绦蚩刂破魇峭ㄟ^編號來識別信號的。3. 畫梯形圖它與繼電器控制邏輯的梯形圖概念相同，表達(dá)了系統(tǒng)中全部動作的相互關(guān)系。如果使用圖形編輯器，則畫出梯形圖相當(dāng)于編制出了程序，可將梯形圖直接送入可編程序控制器。4． 編制程序 PLC控制系統(tǒng)的控制要求為了滿足生產(chǎn)需要，機(jī)械手應(yīng)設(shè)置手動工作方式、單動工作方式和自動工作方式。(1)手動工作方式便于對設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和檢修，設(shè)置手動工作方式。用按鈕對機(jī)械手每一動作單獨(dú)進(jìn)行控制。（2）單動工作方式從原點(diǎn)開始，按照自動工作循環(huán)的步序，每按下一次起動按鈕，機(jī)械手完成一步的工作后，自動停止。（3）自動工作方式按下起動按鈕，機(jī)械手從原點(diǎn)開始，按工序自動反復(fù)連續(xù)工作，直到按下停止按鈕，機(jī)械手在完成最后一個(gè)周期的動作后，返回原點(diǎn)自動停機(jī)。 PLC的選型PLC的選型包括對PLC的機(jī)型，容量、I/O模塊、電源等的選擇。⑴I/O點(diǎn)的計(jì)算根據(jù)工作流程可以了解到，該設(shè)計(jì)的PLC的輸入信號有22個(gè)，均為開關(guān)量。其中操作按鈕12個(gè)，行程開關(guān)8個(gè)，自動手動選擇兩個(gè)（占兩個(gè)輸入接點(diǎn)）。該設(shè)備的PLC控制系統(tǒng)的輸出信號有10個(gè)，其中9個(gè)用于動作輸出，一個(gè)用于指示燈的照明。也就是說，在該機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中統(tǒng)計(jì)的I/O點(diǎn)數(shù)為輸入點(diǎn)數(shù)22個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)10個(gè)。通常I/O點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對象的輸入、輸出信號的實(shí)際需要，在加上10%15%的裕度來確定的。 ⑵PLC容量選擇用戶程序所需的存儲容量大小不僅與PLC系統(tǒng)的功能有關(guān)，而且還與功能實(shí)現(xiàn)的方法、程序編寫水平有關(guān)。一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的程序員和一個(gè)初學(xué)者，在完成同一復(fù)雜功能時(shí)，其程序量可能相差25%之多，所以對于初學(xué)者應(yīng)該在存儲容量估算時(shí)多留裕量。PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的多少，在很大程序上反映了PLC系統(tǒng)的功能要求，因此可在I/O點(diǎn)數(shù)確定的基礎(chǔ)上，按下式估算存儲容量后，再加20%30%的裕量。存儲容量（字節(jié)）=開關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)*10+模擬量I/O通道數(shù)*100。⑶PLC機(jī)型的選擇PLC的選擇在PLC的應(yīng)用設(shè)計(jì)中十分關(guān)鍵，目前市場上的PLC種類很多，選擇適合的PLC應(yīng)當(dāng)考慮一下幾點(diǎn)：①功能、結(jié)構(gòu)要合理對于以開關(guān)量進(jìn)行控制的系統(tǒng)，一般的低檔機(jī)就可以滿足需要。對于以開關(guān)量控制為主，帶少量模擬控制的系統(tǒng)，應(yīng)選擇帶A/D，D/A轉(zhuǎn)換，加減運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡蜋n機(jī)。對于控制復(fù)雜，控制性能較高的系統(tǒng)，選擇中高檔的機(jī)器。②規(guī)模要適當(dāng)要有足夠多的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，并留有一定的裕量。若只需要實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動化，則可選用小型的PLC。若控制系統(tǒng)較大，輸入輸出點(diǎn)數(shù)較多，則可選擇大中型的PLC.根據(jù)以上各項(xiàng)要求，再對照本機(jī)械手的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求分析，可選用三菱公司FX系列FX2N64MR。三菱FX系列FX2N64MR PLC型號特性：　　1. 主機(jī)點(diǎn)數(shù)： 32　　2. 最大I/O點(diǎn)數(shù)：256點(diǎn) 　　3. 程序容量：4K Steps 　　4. 通訊端口：內(nèi)置RS232與RS485，兼容MODBUS ASCII / RTU通訊協(xié)議。 　　5. 高速脈沖輸出：支持2點(diǎn)(Y0, Y1)獨(dú)立高速脈沖輸出功能，最高可達(dá)10kHz。 6. 內(nèi)置四點(diǎn)高速計(jì)數(shù)器：三菱FX2N64MR系列PLC⑷確定I/O分配表序號輸入代號功能序號輸出代號功能1X10SA方式選擇23Y1YA1夾緊2X1124Y2YA2機(jī)座順時(shí)針旋轉(zhuǎn)3X0SQ0機(jī)座順時(shí)針旋轉(zhuǎn)開關(guān)25Y3YA3機(jī)座逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)4X1SQ1手臂左行開關(guān)26Y4YA4手腕順時(shí)針旋轉(zhuǎn)5X2SQ2手臂右行開關(guān)27Y5YA5手腕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)6X3SQ3腰部上升開關(guān)28Y6YA6腰部上升7X4SQ4腰部下降開關(guān)29Y7YA7腰部下降8X5SQ5手腕順時(shí)針旋轉(zhuǎn)開關(guān)30Y9YA9手臂右行9X6SQ6手腕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)開關(guān)31Y10YA10手臂左行10X7SQ7機(jī)座逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)開關(guān)32Y11L1指示燈11X15SB1啟動12X17SB2停止13X20SB3腰部上升按鈕14X21SB4腰部下降按鈕15X22SB5手臂右行按鈕16X23SB6手臂左行按鈕17X24SB7手腕順時(shí)針旋轉(zhuǎn)按鈕18X25SB8手腕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)按鈕19X26SB9機(jī)座順時(shí)針旋轉(zhuǎn)按鈕20X27SB10機(jī)座逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)按鈕21X30SB11夾緊按鈕22X31SB12松開按鈕 擬定I/O接線圖根據(jù)系統(tǒng)輸入輸出點(diǎn)的數(shù)目，選擇三菱公司的FX2N系列FX2N64MR，原理圖如圖所示。電磁鐵動作順序表（自動）電磁鐵機(jī)械手動作YA1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA9轉(zhuǎn)換指令手臂順轉(zhuǎn)+SQ0手臂下降+SQ4手臂右行+SQ2手臂順轉(zhuǎn)+SQ5夾緊+SB11手臂左行++SQ1手臂上升++SQ3手臂逆轉(zhuǎn)++SQ7手腕逆轉(zhuǎn)++SQ6松開SB12電磁鐵動作順序表（自動返回原點(diǎn)）電磁鐵機(jī)械手動作YA1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA9YA10轉(zhuǎn)換指令手腕順轉(zhuǎn)+SQ5手臂左行+SQ1手臂上升+SQ3手臂順轉(zhuǎn)+SQ5設(shè)計(jì)操作面板在操作時(shí)，要完成5個(gè)動作的手動控制。為區(qū)分上述各種操作且便于編程，可設(shè)置相應(yīng)的開關(guān)。這些開關(guān)集中安裝在操作面板上，設(shè)計(jì)的操作面板如圖所示。單周期操作：工作方式開關(guān)打到單周期，按