【文章內(nèi)容簡介】 輸出點分配如下圖是機械手輸入和輸出信號與PC輸入輸出端子的分配圖，其中根據(jù)需要增加了機械手回到原位時的指示燈，為了防止誤按啟動按鈕引起機械手的誤動作，增加了復位按鈕，啟動時需要先按復位按鈕在按啟動按鈕，否則機械手不會動作。(4).方案選擇考慮到機械手在工作時間時可能發(fā)生誤動作行程開關而引起的不安全動作，各個輸入開關信號只能在規(guī)定的狀態(tài)發(fā)生作用，例如，SQ1的閉合信號只能當機械手位于原位而且按下SB2后或從原位右移到右位后才能起作用，其他狀態(tài)時SQ1不起作用。為了達到這一目的，選擇使用移位寄存器來完成順序控制。3 梯形圖設計機械手的控制屬順序控制，采用步進指令，根據(jù)說明機器工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換的圖形，很容易進行程序設計。（1）根據(jù)機械手的工作方式情況，選擇“梯形圖的總體設計單步操作”方式時，應執(zhí)行“單步操作”程序；在選擇“返回原位”方式時，應執(zhí)行“返回原位”程序?！白詣印狈绞綍r，應執(zhí)行“自動”程序，故梯形圖的總體構(gòu)成如下圖所示。其中，自動程序要在啟動按鈕按下時才執(zhí)行。（2）各部分梯形圖的設計通用部分梯形圖設計A狀態(tài)器的初始化：初始狀態(tài)器S600在手動方式下被置位、復位。當方式選擇開關處于“返回復位”（X501接通）時，按下返回復位按鈕（X505）時被置位。在“單步操作”（X500接通）時，S600復位。處于中間工步的狀態(tài)器用手動作復位操作，即在方式選擇開關位于“單步操作”或 “返回復位”時，中間狀態(tài)器同步復位，故初始狀態(tài)梯形圖如下圖示（如果狀態(tài)器要在供電時從斷電前條件開始繼續(xù)工作，則不需要M71）狀態(tài)器初始化梯形圖。B狀態(tài)器轉(zhuǎn)換啟動：若機械手工作在自動工作方式下，當初始狀態(tài)器S600被置位后，按下啟動按鈕，輔助繼電器M575工作，狀態(tài)器的狀態(tài)可以一步步向下傳遞，即可以進行轉(zhuǎn)換。在執(zhí)行“連續(xù)操作”程序時，轉(zhuǎn)換啟動繼電器M575一直保持到停機按鈕按下為止。另一方面，采用M100檢查機器是否處于原位。當M575和M100都接通時，從初始狀態(tài)開始進行轉(zhuǎn)換，其梯形圖如下圖。C狀態(tài)器轉(zhuǎn)換禁止梯形圖：激活特殊輔助繼電器M574，并用步進指令控制狀態(tài)器轉(zhuǎn)換時，狀態(tài)器的自動轉(zhuǎn)換就被禁止。在“單周期”工作期間，按下停止按鈕時，M574應被激勵并保持，操作停止在現(xiàn)行工步。當按下啟動按鈕時，從現(xiàn)行工序重新開始工作，M574應復位，即重新允許轉(zhuǎn)換。在“步進”工作方式時，M574應始終工作，此時，禁止任何狀態(tài)轉(zhuǎn)換。但每按下一次啟動按鈕時，M574斷開一次，允許狀態(tài)器轉(zhuǎn)換一步。在“手動”工作方式（單一操作，返回原位）情況下，禁止進行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。在手動方式解除之后，按下啟動按鈕，則狀態(tài)轉(zhuǎn)換禁止解除，M574復位。PLC在啟動時，用初始化脈沖M71使M574自保持，以次禁止狀態(tài)轉(zhuǎn)換，直到按下啟動按鈕。狀態(tài)器轉(zhuǎn)換禁止梯形圖如下。通過對上圖的分析可得出：在執(zhí)行“單步操作”和“返回原位”程序時，M575一直不能被接通，而M574長期被接通（按下啟動按鈕時除外）；執(zhí)行“步進”程序時，每按一次啟動按鈕，M574斷開一次，M575接通一次，狀態(tài)器轉(zhuǎn)換一次；在執(zhí)行“單周期操作”程序時，按下啟動按鈕，M574斷開，M575接通，狀態(tài)器的狀態(tài)可一步一步向下轉(zhuǎn)換，直至按下停止按鈕時，M574自鎖，狀態(tài)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換被禁止，操作停止現(xiàn)行工序（再次按下啟動按鈕時從現(xiàn)行工序開始工作）；在執(zhí)行“連續(xù)操作”程序時，M575一直接通到按下停止按鈕，此時M574一直不能接通。D單步操作梯形圖手動操作方式由于不需要任何復雜的順序控制，可以用常規(guī)繼電器順序方法來設計梯形圖?！皢尾讲僮鳌睍r，按下夾持按鈕時，夾持輸出Y431自保持，只有按下松開按鈕時，Y431才會復位；按下上升按鈕，上升輸出Y432保持接通；按下下降按鈕，Y430保持接通；在上限位按下左行按鈕，左行輸出Y434保持接通；在上限位按下右行按鈕，右行輸出Y433保持接通。單步操作是梯形圖如下圖。E返回原位梯形圖在“返回原位”狀態(tài)下，“夾持”與“下降”動作應被停止，上限位未動作時應進行“上升”；上限位動作時，“右行”動作應停止，并左行至左限位位置。返回原位梯形圖如下圖。F “自動”狀態(tài)梯形圖如下圖表示了機械手自動工作時執(zhí)行各工步的情況。表明了各工步的實現(xiàn)以及各工步的轉(zhuǎn)換條件。在第一次下降工步中，下降電磁閥Y430接通。自下限位置時，X401接通，轉(zhuǎn)化為“夾持”過程。在夾持工步中，夾持電磁閥Y431置位，同時驅(qū)動T450。T450接通后，轉(zhuǎn)化為第一次上升。此后執(zhí)行類似的操作，完成由初始條件到下一個初始條件的一系列操作。在夾持輸出Y431置位后，保持夾持，直到夾持輸出復位松開。如上述一步步按順序驅(qū)動各個負載動作，稱為順序控制或過程步進型控制。這種控制過程用繼電器符號程序很難實現(xiàn)程序設計。用狀態(tài)器替代自動工作流程圖中的各工步，可得到如下圖所示的功能表圖。初始狀態(tài)在圖中用雙線框表示。根據(jù)上圖所示的功能表圖，可設計出自動操作時的梯形圖，如下圖所示。 繪制機械手PLC將控制梯形圖將從初始化開始的一系列梯形圖，按照總體構(gòu)成圖的形式作何在一起，得到機械手PLC控制的梯形圖，如下圖所示。 該機械手在自動工作狀態(tài)時，應先將其工作方式選擇開關放在“返回原位”，并按下返回原位按鈕，對狀態(tài)器進行置位，然后再將工作方式選擇開關放至自動工作方式下。若自動工作狀態(tài)解除，則應將工作方式選擇開關放至“單步操作”位置。 功能表圖設計步的劃分分析被控對象的工作過程及控制要求，將系列的工作過程劃分成若干階段，這些階段稱為“步”。步是根據(jù)PLC輸出量的狀態(tài)劃分的，只要系統(tǒng)的輸出量狀態(tài)發(fā)生變化，系統(tǒng)就從原來的步進入新的步。如下圖所示，某液壓動力滑臺的整個工作過程可劃分為四步，即：0步A、B、C均不輸出；1步A、B輸出；2步B、C輸出；3步C輸出。在每一步內(nèi)PLC各輸出量狀態(tài)均保持不變。步也可根據(jù)被控對象工作狀態(tài)的變化來劃分，但被控對象的狀態(tài)變化應該是由PLC輸出狀態(tài)變化引起的。如下圖所示，初始狀態(tài)是停在原位不動，當?shù)玫狡饎有盘柡箝_始快進，快進到加工位置轉(zhuǎn)為工進，到達終點加工結(jié)束又轉(zhuǎn)為快退，快退到原位停止，又回到初始狀態(tài)。因此，液壓滑臺的整個工作過程可以劃分為停止（原位）、快進、工進、快退四步。但這些狀態(tài)的改變都必須是由PLC輸出量的變化引起的，否則就不能這樣劃分。例如：若從快進轉(zhuǎn)為工進與PLC輸出無關，那么快進、工進只能算一步?？傊降膭澐謶訮LC輸出量狀態(tài)的變化來劃分，因為我們是為了設計PLC控制的程序，所以PLC輸出狀態(tài)沒有變化時，就不存在程序的變化。確定各相鄰步之間的轉(zhuǎn)換條件是順序控制設計法的重要步驟之一。轉(zhuǎn)換條件是使系統(tǒng)從當前步進入下一步的條件。常見的轉(zhuǎn)換條件有按鈕、行程開關、定時器和計數(shù)器觸點的動作（通/斷）等。如上圖“步的劃分方法二”所示，滑臺由停止（原位）轉(zhuǎn)為快進，其轉(zhuǎn)換條件是按下起動按鈕SB1（即SB1的動合觸點接通）；由快進轉(zhuǎn)為工進的轉(zhuǎn)換條件是行程開關SQ2動作；由工進轉(zhuǎn)為快進的轉(zhuǎn)換條件是終點行程開關SQ3動作；由快退轉(zhuǎn)為停止（原位）的轉(zhuǎn)換條件是原位行程開關SQ1動作。轉(zhuǎn)換條件也可以是若干個信號的邏輯（與、或、非）組合。如：A1*AB1+B2。根據(jù)以上分析畫出描述系統(tǒng)工作過程的功能表圖，是順序控制設計中最為關鍵的一個步驟。繪制功能表圖的具體方法將在下面介紹。根據(jù)功能表圖，采用某種編程方式設計出梯形圖程序。有關編程方式建在下一節(jié)中介紹。功能表圖的繪制方法 A功能表圖概述功能表圖又稱流程圖。它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特征的一種徒刑。功能表圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù)，是一種通用的技術(shù)語言，因此，功能表圖也可用于不同專業(yè)的人員進行技術(shù)交流。功能表圖是設計順序控制程序的有力工具。在順序控制設計法中，功能表圖的繪制是最關鍵的一個環(huán)節(jié)。它直接決定用戶設計的PLC程序的質(zhì)量。各個PLC廠家都開發(fā)了相應的功能表圖，各國也動制定了功能表圖的國家標準。我國于1986年也頒布了功能圖的國家標準（——86）。B功能表圖的組成要素如下圖所是為功能表圖的一般形式。它主要是由步、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件、有向連線和動作等要素組成。C步與動作前面已介紹過，用順序控制設計法設計PLC程序時，應根據(jù)系統(tǒng)輸出狀態(tài)的變化，將系統(tǒng)的工作過程劃分成若干個狀態(tài)不變的階段，這些階段稱為“步”。步在功能表圖中用矩形框表示。如，框內(nèi)的數(shù)字是該步的編號。如下圖所示各步的編號為n當系統(tǒng)正工作于某一步時，該步處于活動狀態(tài)，每個功能表圖至少應n、n+1。編程時一般用PLC內(nèi)部軟繼電器來代表各步，因此經(jīng)常直接用相應的內(nèi)部軟繼電器編號作為步的編號，如該有一個初始步。所謂“動作”是指某步活動時，PLC向被控系統(tǒng)發(fā)出的命令，或被控系統(tǒng)應該執(zhí)行的動作。動作用矩形框中的文字或符號表示，該矩形框應與相應步的矩形框相連接。如果某一步有幾個動作，可用下圖中的兩種畫法來表示，但并不隱含這些動作間的任何順序。稱為“活動步”。在功能表圖中初始步用雙線框表示，如當步處于活動狀態(tài)時，相應的動作被執(zhí)行。但應注意表明動作是保持型還是非保持型的。保持型的動作是指該步活動時執(zhí)行該動作，該步變?yōu)椴换顒雍罄^續(xù)執(zhí)行該動作；非保持型動作是指該步活動時執(zhí)行，該步變?yōu)椴换顒訒r動作也停止執(zhí)行。一般保持型的動作在功能表圖中應該用文字或助記符標注，而非保持型動作不要標注。D有向連線、轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換條件 如上圖“功能表圖的一般形式”所示，步與步之間用有向連線連接，并且用轉(zhuǎn)換將步分隔開。步的活動狀態(tài)進展是按有向連線規(guī)定的路線進行。有向連線上無箭頭標注時，其進展方向是從上倒下、從左到右。如果不是上述方向，應在有向連線上用箭頭注明方向。步的活動狀態(tài)進展是由轉(zhuǎn)換來完成的。轉(zhuǎn)換是用與有向連線垂直的短劃線來表示。步與步之間不允許直接相連，必須有轉(zhuǎn)換隔開，而轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換之間也同樣不能直接相連，必須由步隔開。轉(zhuǎn)換條件是與轉(zhuǎn)換相關的邏輯命題。轉(zhuǎn)換條件可以用文字語言、布爾代數(shù)表達式或圖形符號標注表示轉(zhuǎn)換的短劃線旁邊。轉(zhuǎn)換條件和，分別表示當二進制邏輯信號為“1”和“0”狀態(tài)時條件成立；，當從“0”（斷開）到“1”（接通）和從“1”到“0”狀態(tài)條件成立。功能表圖中轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)步與步之間實現(xiàn)轉(zhuǎn)換應同時具備兩個條件：①前幾步必須是“活動步”；②對應的轉(zhuǎn)換條件成立。當同時具備以上兩個條件時，才能實現(xiàn)步的轉(zhuǎn)換，即所有由有向連線與相應轉(zhuǎn)換符號相連的后續(xù)步都變?yōu)榛顒?，而所有由有向連線與相應轉(zhuǎn)換符號相連的前幾步都變?yōu)椴换顒?。根?jù)步與步之間轉(zhuǎn)換的不同情況，功能表圖有以下幾種不同的基本結(jié)構(gòu)形式。（1）單序列結(jié)構(gòu)功能表圖的單序列結(jié)構(gòu)形式最為簡單，它由一系列按順序排列、相繼激活的步組成。，每一步的后面只有一個轉(zhuǎn)換，每一個轉(zhuǎn)換后面只有一步。（2）選擇序列結(jié)構(gòu)選擇序列有開始和結(jié)束之分。選擇序列的開始稱為分支，選擇序列的結(jié)束稱為合并；選擇序列的分支是指一個前級步后面緊接著有若干個后續(xù)步可供選擇，各分支都有各自的轉(zhuǎn)換條件。分支中表示轉(zhuǎn)換的短劃線只能標在水平線之下。如下圖所示為選擇序列的分支。假設步4為活動步，如果轉(zhuǎn)換條件a成立，則步4向步5實現(xiàn)轉(zhuǎn)換；如果轉(zhuǎn)換條件b成立，則步4向步7轉(zhuǎn)換；如果轉(zhuǎn)換條件c成立，則步4向步9轉(zhuǎn)換。分支中一般同時只允許選擇其中一個序列。選擇序列的合并是指幾個選擇分支合并到一個公共上。各分支也都有各自的轉(zhuǎn)換條件，轉(zhuǎn)換條件只能標在水平線之上。如下圖所示為選擇序列的合并。如果步6為活動步，轉(zhuǎn)換條件d成立，則由步6向步11轉(zhuǎn)換；如果步8為活動步，且轉(zhuǎn)換條件c成立，則步8向步11轉(zhuǎn)換；如果步10為活動步，轉(zhuǎn)換條件f成立，則步10向步11轉(zhuǎn)換。（3）并列序列結(jié)構(gòu)并列序列也有開始與結(jié)束之分。并列序列的開始也稱為分支，并列序列的結(jié)束也稱為合并。下圖（a）所示為并列序列的分支，它是指當轉(zhuǎn)換實現(xiàn)后將同時使多個續(xù)步激活。為了強調(diào)轉(zhuǎn)換的同步實現(xiàn)，水平連線用雙線表示。如果步3為活動步，且轉(zhuǎn)換條件c也成立，則8三步同時變成活動步，而步3變?yōu)椴换顒?。應當注意，當?被同時激活后，每一序列接下來的轉(zhuǎn)換將是獨立的。下圖（b）所示為并列序列的合并，當直接在雙線上的所有前級步9都為活動步時，轉(zhuǎn)換條件d成立，才能使轉(zhuǎn)換條件實現(xiàn)，即步10變?yōu)榛顒硬剑?均變?yōu)椴换顒硬?。?）子步結(jié)構(gòu)在繪制復雜控制系統(tǒng)功能表圖時，為了使總體設計時容易抓住系統(tǒng)的主要矛盾，能更簡潔地表示系統(tǒng)的整體功能和全貌，通常采用“子步”的結(jié)構(gòu)形式，可避免一開始就陷入某些細節(jié)中。所謂子步的結(jié)構(gòu)是指在功能表圖中，某一步包含著一系列子部和轉(zhuǎn)換。如下圖所示的功能表圖采用了子步的結(jié)構(gòu)形式。、。子步結(jié)構(gòu)這些子步序列通常表示整個系統(tǒng)中的一個完整子總能，類似于計算機編程中的子程 序。因此，設計時只要先畫出簡單的描述整個系統(tǒng)的總功能表圖，然后再進一步畫出更詳細的子功能表圖。子步中可以包含更詳細的子步。這種采用子步的結(jié)構(gòu)形式，邏輯性強，思路清晰，可以減少設計錯誤，縮短設計時間。功能表圖除以上四種基本結(jié)構(gòu)外，在實際使用中還經(jīng)常碰到一些特殊序列，如跳步、重復和循環(huán)序列等。（5）跳步、重復和循環(huán)序列除以上單序列、選擇序列、并行序列和子步四種基本結(jié)構(gòu)外，在實際系統(tǒng)中經(jīng)常使用跳步、重復和循環(huán)序列等特殊序列。這些序列實際上都是選擇序列的特殊形式。如下圖（a）所示為跳步序列，當步3為活動步時，如果轉(zhuǎn)換條件c成立，則跳過步4和步5直接進入步6。如下圖(b)所示為重復序列，當步6為活動步時，如果轉(zhuǎn)換條件d步成立而條件e成立，則重復返回步5，重復執(zhí)行步5和步6。直到轉(zhuǎn)換條件d成立，重復結(jié)束，轉(zhuǎn)入步7。如下圖（c）所示為循環(huán)序列，在序列結(jié)束后，即步3為活動步時，如果轉(zhuǎn)換條件e成立，則直接返回初始步0，形成系統(tǒng)的循環(huán)。跳步、重復和循環(huán)序列在實際控制系統(tǒng)中，功能表圖中往往不是單一地含有上述某一種系列，而經(jīng)常是上述各種序列結(jié)構(gòu)的組合。第五章 設計小結(jié)畢業(yè)設計是我們畢業(yè)前夕最后也是最重要的一份作業(yè)，是對我們?nèi)昵髮W的一個總結(jié)，包含了我們?nèi)曛兴鶎W知識的積累，更是提升我們能力的一種方式。同時也是對我們學業(yè)的考核使我們的學業(yè)得以圓滿結(jié)束。經(jīng)過一段時間的設計，可編程控制器和機械手的設計完畢，機械手的模型已設計完