【導(dǎo)讀】PLC是以現(xiàn)代微處理器技術(shù)為核心的控制器，作為一種通用的工業(yè)控制器，的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性，此外，通用性好；開發(fā)周期短，功耗小。本課題對(duì)現(xiàn)代工業(yè)的的發(fā)展具有很重要的意義。人產(chǎn)品隨之出現(xiàn)。像海洋開發(fā)、宇宙探測(cè)、采掘、建筑、醫(yī)療、農(nóng)林業(yè)、服務(wù)、娛樂等行業(yè)都提出了自動(dòng)化各機(jī)器人化的要求。很多領(lǐng)域，許多單一、重復(fù)的機(jī)械工作由機(jī)器人來完成。料消耗以及降低生產(chǎn)成本，有著十分重要的意義。和計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣，工。業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用正在日益改變著人類的生產(chǎn)和生活方式。

　　

【正文】 保證系統(tǒng)的的安全與進(jìn)行， 設(shè)置了一些必要的連鎖。其中在左、右移動(dòng)的電路中加入 X11 作上限連鎖，這是因?yàn)闄C(jī)械手只有處于上限位置時(shí)，才允許左、右移動(dòng)。 （ 1） 自動(dòng)程序 自動(dòng)程序如圖 45 所示。 1）連續(xù)及單周期操作。當(dāng)機(jī)械手在原點(diǎn)時(shí)，程序處于初始狀態(tài) S0，執(zhí)行下降動(dòng)作。當(dāng)下降到下限位開關(guān)時(shí)， X10 接通，又接通下一個(gè)狀態(tài) S21，接著執(zhí)行下一步動(dòng)作。當(dāng)執(zhí)行完最后一步動(dòng)作，即左移到原點(diǎn)碰到左限位開關(guān)時(shí)， X13 接通，如果是單周期操作，則 M0 斷開，回到初始狀態(tài)，如果連續(xù)操作，則 M0 接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移至 S20，又 開始下一個(gè)周期的循環(huán)。 在運(yùn)行中，如按正常停車按鈕，則 X1 接通， M0 復(fù)位，機(jī)械手的動(dòng)作繼續(xù)執(zhí)行完一個(gè)周期后，回到初始狀態(tài)。如按緊急停車按鈕，則 X2 接通，狀態(tài) S0~S33全部復(fù)位，機(jī)械手工作停止。重新啟動(dòng)時(shí)，先用手動(dòng)來將機(jī)械手移回原點(diǎn)，才能基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 24 再次進(jìn)行自動(dòng)操作。 2）單步操作。當(dāng)自動(dòng)操作程序采用步進(jìn)指令設(shè)計(jì)時(shí)，單步操作程序用“禁止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移”標(biāo)志器 M8040 來實(shí)現(xiàn)，如圖 46 所示。該繼電器線圈接通時(shí)，禁 圖 45 自動(dòng)程序 止步進(jìn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移，線圈斷電時(shí)，允許狀態(tài)轉(zhuǎn)移。 在單步操作方式下，利用啟動(dòng)按鈕 X0 作為單步操 作信號(hào)， X4 接通。不按啟動(dòng)按鈕時(shí)， X0 斷開，其常閉接點(diǎn)閉合， M8040 接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移被禁止?；?PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 25 圖 46 用“禁止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移”設(shè)計(jì)的單步操作梯形圖 當(dāng)完成一步動(dòng)作后，按下啟動(dòng)按鈕， X0 接通，其常閉接點(diǎn)將 M8040 斷開，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到下一步。 將如圖 46 所示的單步操作梯形圖連接在如圖 45 所示的自動(dòng)程序上端，就得到了包括單步、單周期、連續(xù)操作在內(nèi)的整個(gè)自動(dòng)操作的梯形圖。 至此，機(jī)械手的控制程序分段設(shè)計(jì)完畢。根據(jù)圖 43 所示的總程序結(jié)構(gòu)框圖，將手動(dòng)操作程序梯形圖和自動(dòng)程序梯形圖嵌入，就得到整個(gè)程序的梯形圖。 5 軟件設(shè)計(jì) FX1N PLC 梯形圖中的編程元件 設(shè)計(jì)選用 FX1N－ 60MR，其輸入繼電器（ X） 36 點(diǎn)，輸出繼電器 (Y)24 點(diǎn)，輔助繼電器 (M)384 點(diǎn)，狀態(tài)繼電器 (S)1000 點(diǎn)，定時(shí)器 (T)256 點(diǎn)，計(jì)數(shù)器 (C)，數(shù)據(jù)寄存器 (D)等。 特殊輔助繼電器 【 4】 M8000—— 運(yùn)行監(jiān)控（ PLC 運(yùn)行時(shí)自動(dòng)接通，停止時(shí)斷開）； M8002—— 初始脈沖（僅在 PLC 運(yùn)行開始時(shí)接通一個(gè)掃描周期）； M8005—— PLC 后備鋰電池電壓過低時(shí)接通； M8011—— 10ms 時(shí)鐘脈沖； M8013—— 100ms 時(shí)鐘脈沖； M8012—— 1s 時(shí)鐘脈沖； M8014—— 1min 時(shí)鐘脈沖。 表 51 PLC 輸入 /輸出分配表 輸入信號(hào) 輸入信號(hào) 手動(dòng) SA X0 底盤逆限位 SQ6 X23 基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 26 回原位 SA X1 手順限位 SQ7 X24 連續(xù) SA X2 手逆限位 SQ8 X25 回原位 SB1 X3 底旋轉(zhuǎn)脈沖 X26 啟動(dòng) SB2 X4 前行 SB12 X30 停止 SB3 X5 后退 SB13 X31 下降 SB4 X6 輸出信號(hào) 上升 SB5 X7 上升 /下降步 進(jìn)電機(jī) YA0 Y0 夾緊 SB6 X10 YA1 Y1 松開 SB7 X11 YA2 Y2 手順轉(zhuǎn) SB8 X12 前進(jìn) /后退步進(jìn)電機(jī) YA3 Y3 手逆轉(zhuǎn) SB9 X13 YA4 Y4 底盤順轉(zhuǎn) SB10 X14 YA5 Y5 底盤逆轉(zhuǎn) SB11 X15 夾緊 YA6 Y6 下限位 SQ1 X16 手順轉(zhuǎn) YA 7 Y7 上限位 SQ2 X17 手逆轉(zhuǎn) YA 8 Y10 前限位 SQ3 X20 底順轉(zhuǎn) YA 9 Y11 后限位 SQ4 X21 底逆轉(zhuǎn) YA10 Y12 底 盤順限位 SQ5 X22 在手動(dòng)方式時(shí)可以通過手動(dòng)按鈕來實(shí)現(xiàn)，其控制面板如下圖 52 圖 52 控制面板示意圖 基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 27 程序的總體結(jié)構(gòu) 機(jī)械手系統(tǒng)的程序總體結(jié)構(gòu)如圖 53，分為公用程序、自動(dòng)程序、手動(dòng)程序和回原位程序等四部分。其中自動(dòng)程序包括單步、連續(xù)運(yùn)動(dòng)程序，因它們的工作順序相同所以可將它們和編在一起。 CJ（ FNC00）是條件跳轉(zhuǎn)應(yīng)用指令，指針標(biāo)號(hào) PX 是其操作數(shù)。該指令由于某種條件下跳過 CJ 指令和指針標(biāo)號(hào)之間的程序，從指針標(biāo)號(hào)處繼續(xù)執(zhí)行，以減少程序執(zhí)行時(shí)間。如果選擇“手動(dòng)”工作方式，即 X0 為ON， X1 為 OFF 則 PLC 執(zhí)行完公用程序后將跳過自動(dòng)程序到 P0 處，由于 X0 動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開所以直接執(zhí)行“手動(dòng)程序”。由于 P1 處的 X1 的動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合，所以又跳過回原位程序到 P2處。如果選擇“回原位”工作方式，同樣只執(zhí)行公用程序和回原位程序，如果選擇“連續(xù)”方式，則只執(zhí)行公用程序和自動(dòng)程序。 各部分程序如下 圖 54 公用程序說明，當(dāng) Y6 復(fù)位（電磁閥松開）、后限位 X21 和上限位 X17 接通時(shí)，輔助繼電器 M0 變?yōu)?ON，表示機(jī)械手在原位。如果開始執(zhí)行用戶程序（ M8002 為圖 53 程序總的結(jié)構(gòu)圖 基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 28 ON）、系統(tǒng)處于手動(dòng)或回原位狀態(tài) （ X0 或 X1 為 ON），那么初始步對(duì)應(yīng)的 M10 被置位，連續(xù)工作方式做好準(zhǔn)備。如果 M0 為 OFF， M10 被復(fù)位，系統(tǒng)不能進(jìn)入連續(xù)工作方式。指令 ZRST 是成批復(fù)位應(yīng)用指令，以防止系統(tǒng)從自動(dòng)方式轉(zhuǎn)換手動(dòng)方式，再返回自動(dòng)方式時(shí)出現(xiàn)兩種不同的活動(dòng)步。 基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 29 基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 30 基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 31 基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 32 圖 55 自動(dòng)連續(xù)程序說明：當(dāng)系統(tǒng)處于自動(dòng)連續(xù)方式時(shí)， X2 為 ON，它的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，在初始步時(shí)按下啟動(dòng)按鈕 X4， M1 得電并保持，就按照?qǐng)D 自動(dòng)功能圖進(jìn)行工作。按下停止按鈕 X7 后， M1 變?yōu)?OFF，系統(tǒng)不會(huì)立即停止，而是完成當(dāng)前的工作周期后，機(jī)械手最終停止在原位。 基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 33 基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 34 基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 35 圖 56 手動(dòng)程序說明：用對(duì)應(yīng)機(jī)械手的上下前后移動(dòng)和夾緊松開按鈕。按下不同的按鈕，機(jī)械手執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。在前后移動(dòng)的程序中串聯(lián)上線位置開關(guān)的動(dòng)合觸點(diǎn)是為了避免機(jī)械手在較低位置移動(dòng)時(shí)碰撞其他工件。為保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，程序之間還進(jìn)行必要的連鎖。 回原位程序；在系統(tǒng)處于回原位工作狀態(tài)時(shí)，按下回原位按鈕（ X3）， M3 變?yōu)镺N，機(jī)械手松開和上升，當(dāng)升到上限位（ X17 變?yōu)?ON），機(jī)械手后退，直到后 限位（ X21 為 ON）才停止，并且 M3 復(fù)位。 基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 36 基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 37 梯形圖程序經(jīng)過檢驗(yàn)語法錯(cuò)誤以及邏輯上的可靠性后 ,編譯成指令表，以便后傳入 PLC 中。并可以運(yùn)用軟件在線監(jiān)測(cè) PLC 的運(yùn)行情況，同時(shí)可以用手持編程器根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求修改程序中的各參數(shù)，達(dá)到任意位置停止的目的。 基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 38 致謝 本論文是在指導(dǎo)老師張華及機(jī)電一體化教研室諸位老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他們嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，張華老師和各位專業(yè)老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持 。在此謹(jǐn)向各老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 經(jīng)過幾個(gè)月的努力我終于完成了這篇論文， PLC 課程是我們的主要課程，自從接觸了這門課程我便對(duì)她產(chǎn)生了濃厚的興趣，所以在做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)我毅然的選擇了PLC 設(shè)計(jì)。 在此，我還要感謝在一起愉快的度過三年生活的 09 機(jī)電一體化班各位同學(xué)，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意 !最后我還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng) 大含辛茹苦的父母，謝謝你們 ! 基于 PLC 的工業(yè)機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 39 參考文獻(xiàn) 1． plc電器控制技術(shù)，漆漢宏，機(jī)械工業(yè)出版社 2021 2． PLC技術(shù)與應(yīng)用，程周主，福建科學(xué)技術(shù)出版社 2021 3． 控制電氣及應(yīng)用，李中年主，清華大學(xué)出版社 2021 4． 通用變頻器應(yīng)用技術(shù)，劉美俊，福建科學(xué)技術(shù)出版社 2021 5． 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)，馮辛安，機(jī)械工業(yè)出版社 2021