【正文】 只將總的程序指令表寫出，并予注釋。本設計采用三菱公司的FX2N 系列可編程控制器。 S20， S21，S22， S23┄┄等等，用于驅(qū)動負載。T5， T6， T7， T8， 4 個 PLC 內(nèi)部定時器，分別為 20 秒延時，用于報警信號的控制。同時機械手右移，到達右限位時，驅(qū)動傳送帶 A進行循環(huán)操作，或者回到原點狀態(tài)，需要啟動按鈕來啟動機械手的動作。（在左移的 過程中，機械手手也必須在設定的時間內(nèi)完成動作，否則系統(tǒng)將產(chǎn)生報警信號）。）上升到頂時，碰到上限位開關(guān)，手腕升降電機斷電，上升停止；延時 1 秒后接通大臂轉(zhuǎn)動電機，機械手大臂開始左移，當大臂移動到光電編碼器設定好的位移時，大臂電機停止， 19 同時驅(qū)動小臂電機轉(zhuǎn)動。按下啟動按鈕，傳送帶 A、B電機得電運轉(zhuǎn)，當 A 上的物體觸及到光電開關(guān)時，傳送帶 A停止運轉(zhuǎn)，同時機械手電源接通，機械手手腕升降電機開始啟動，機械手手腕下降。傳送帶 A 用來傳送需要搬運的物品，故傳送帶 A有光電開關(guān)，用來檢測傳送帶上物 品是否到位，從而驅(qū)動機械手動作。接通 /切斷負載電源的外部電路專用按鈕。手動方式時，有“各別操作”與“返回原位”兩種情況。報警系統(tǒng)用定時器加外設擴音器組成。傳動效率高，一般可達 98%，結(jié)構(gòu)緊湊，適宜多軸傳動。 同步帶傳動是由一根內(nèi)周表面設有等間距齒形的環(huán)行帶及具有相應吻合的帶輪所組成。工作原理 :當光電編碼器的軸轉(zhuǎn)動時 A、 B兩根線都產(chǎn)生脈沖輸出 A、 B 兩相脈沖相差 90 度相位 角，由此可測出光電編碼器轉(zhuǎn)動方向與電機轉(zhuǎn)速。光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。 圖 43 光電開關(guān) 17 光電編碼器，是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。本設計選用對射式 光電開關(guān)。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。電機在 額定頻率下轉(zhuǎn)速不受電壓的影響，保持恒定不變。 15 圖 41 平面關(guān)節(jié)型機械手的系統(tǒng)組成圖 注釋： 1— 機身； 2— 大臂電機； 3— 光電編碼器； 4— 大臂； 5— 小臂電機 ； 6— 同步帶； 7— 光電編碼器； 8— 小臂； 9— 手腕升降電機； 10— 手抓電機； 11— 手抓 圖 42 機械手的動作流程圖 按設計要求可知 .機械手有 3 個移動自由度。為平面關(guān)節(jié)型機械手。用指令形式存放在存儲器中，通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種機械或生產(chǎn)過程?？刂葡到y(tǒng)是機械手的指揮系統(tǒng)。多用在自動生產(chǎn)線、自動機的上下料、數(shù)控設備的自動換刀裝置中。這樣可以較為全面的了解 PLC 的設計，對設計方案可以形成一個大概的框圖，從而使設計趨于簡單。有觸點輸出是使用繼電器觸點輸出，其優(yōu)點是適用電壓范圍寬、導通壓降損失小、價格便宜，缺 點是壽命短、響應速度慢 。 、輸出功能及負載能力的選擇 選擇哪一種功能的輸入、輸出形式或模塊，取決于控制系統(tǒng)中輸入和輸出信號的種類、參數(shù)要求和技術(shù)要求，選用具有相應功能的模塊。 對于控制比較復雜，控制性能要求較高的系統(tǒng)，例如要求實現(xiàn) PID 運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等，可視控制規(guī)模及復雜的程度，選用中檔或高檔機。一般粗略的估計方法是：（輸入 +輸出）（ 10～ 12） =指令步數(shù)。首先要確保有足夠的輸入、輸出點數(shù)，并留有一定的余地（要有10%的備用量）。 （ 4） 用計算機或編程器將程序鍵入到 PLC 的用戶存儲器中，并檢查鍵入的程序是否正確。 （ 2） 設計梯形圖。如不滿足要求，再修改程序或檢查接線，直到滿足要求為止。 （ 4）定義輸入、輸出點名稱，分配 PLC 的 I/O 點。 PLC 控制系統(tǒng)設計的一般步驟 （ 1）根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求，需要完成的動作（工作順序、動作條件、必須的保護和聯(lián)鎖等）、操作方式（手動、自動 ；連續(xù)、單周期、單步等）。在 PLC 控 11 制系統(tǒng)中，這一部分圖統(tǒng)稱為“硬件圖”。 （ 5）必要時還需設計控制臺（柜）。 （ 4）控制程序設計。 PLC 是 PLC 控制系統(tǒng)的核心部件。 PLC 控制系統(tǒng)設計的基本內(nèi)容和一般步驟 PLC 控制系統(tǒng)設計的基本內(nèi)容 PLC 控制系統(tǒng)是由 PLC 與用戶輸入、輸出設備連接而成的。設計前，應深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，搜索資料，并與機械部分的設計人員和實際操作人員密切配合，共同擬訂控制方案，協(xié)同解決設計中出現(xiàn)的各種問題。這樣從多方面來介紹 PLC，可以使人更加明白可編程控制器的基本知識，可以從不同的角度來認識可編程控制器 。 (4)進一步強化網(wǎng)絡功能，以實現(xiàn)信息管理自動化。 隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)和數(shù)字通訊技術(shù)的進步和發(fā)展， PLC 的功能己遠遠超出其定義所指的范圍 ，其概念也日趨模糊，現(xiàn)代 PLC 的發(fā)展趨勢將主要圍繞以下幾個方面進行： (1)用高性能器件，盡量縮小與工業(yè)控制計算機之間的差距。這將市有利于 9 可編程技術(shù)的發(fā)展及可編程產(chǎn)品普及的。從產(chǎn)品規(guī)模上看，會進一步向超小型及超大型兩個方向發(fā)展。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的 CF系列、杭州機床電器廠生產(chǎn)的 DKK 及 D系列、大連組合機床研究所生產(chǎn)的 S 系列、蘇州電子計算機廠生產(chǎn)的 YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模，并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應用。 中國是 20世紀 80年代初引進、應用、研制、生產(chǎn)可編程控制器的。如美國 Rockwell 自動化公司所屬的 AB（ AllenBradley）公司， CEFanuc 公司，日本的三菱公司合乎立石公司，德國的西門子（ Siemens）公司等 [15]。例如，在世界上第一抬可編程控制器的誕生地美國，權(quán)威情報機構(gòu) 1982 年的統(tǒng)計數(shù)字顯示，大量應用可編程控制器的工業(yè)廠家占美國重點工業(yè)行業(yè)廠家總數(shù)的82%，可編程控制器的應用數(shù)量已位于眾多的工業(yè)自控設備之首。因而人們稱可編程控制器為微機技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物 [12]。 PLC 的發(fā)展過程及趨勢 世界上公認的第一臺 PLC 是 1969 年美國數(shù)字設備公司（ DEC）研制的。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 PID 處理一般是運行專用的 PID 子程序 。 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。 PLC 可以用于圓周運動或直線運動的控制。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 PLC 的功能 邏輯控制 定 時控制 計數(shù)控制 步進 (順序 )控制 PID 控制 數(shù)據(jù)控制： PLC 具有數(shù)據(jù)處理能力。 安裝簡單，維修方便 PLC 不需要專門的機房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。 （ 7）大型 PLC 還可以采用由雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng) ,使可靠性更進一步提高。 （ 2）各輸入端均采用 RC 濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為 10~20ms. （ 3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。另一類是由 PC 機加編程軟件組成的編程工具。 編程工具用以將用戶程序?qū)懭?PLC 的用戶程序存儲器中，它即可編制、調(diào)試程序，又可用于在線監(jiān)控及故障查詢。為了提高 PLC 的抗干擾能力，輸入部件的內(nèi)部有光電禍合、濾波等電路。 輸入部件是現(xiàn)場信號進入 PLC 的橋梁。 一般常用 EPROM 等存儲芯片固化系統(tǒng)程序，用戶不能夠直接讀取。 (2)紫外線可擦除的只讀存儲器 (EPROM)斷電情況下，存儲器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變。 CPU 是 PLC 系統(tǒng)的核心 它按生產(chǎn)廠家預先編好的系統(tǒng)程序 (操作系統(tǒng) )指定的功能，接收并存儲用戶程序和數(shù)據(jù) :診斷電源、 PLC 內(nèi)部各電路的狀態(tài)和用戶程序中的語法錯誤?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)的外部設備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。 世界上第一臺可編程控制器是 1969年由美國數(shù)字設備公司 (DEC)為美國通用汽車自動裝配線而研制的，主要用于替代傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制。 本設計在設計和寫論文時得到了指導老師張老師的指導，他耐心地，詳盡地講述了 PLC 機械手系統(tǒng)的每一個環(huán)節(jié)，和現(xiàn)代 PLC 機械手系統(tǒng)的要求，使機械手系統(tǒng)設計和論文得以順利完成。第三章介紹 PLC 的系統(tǒng)設計，內(nèi)容包括PLC 設計的基本原則，主要內(nèi)容及一般步驟， PLC 機型的選擇。應用 PLC 控制機械手實現(xiàn)各種規(guī)定的工序動作，可以簡化控制線路，節(jié)省成本，提高勞動生產(chǎn)率。第四章主要講述機械手的控制系統(tǒng)，設計的核心部分 PLC 的程序設計，當中 有輸入輸出點所指的內(nèi)容介紹，梯形圖（ SFC 圖）和指令表。 全文分為五章節(jié)。 1 金華 職業(yè)學院 畢業(yè)設計 說明書 （ 2020 屆） 設計（論文）題目 基于 PLC 的機械手控制的設計 辦 學 點 （系） 金華 職業(yè)學院 專 業(yè) 電氣技術(shù) 班級 08 電氣 學號 087051276 學生姓名 保密 起訖日期 2020 年 09 月 01 日至 2020 年 6 月 18 日 地點 校內(nèi) 指導教師 保密 職稱 講師 2020 年 3 月 5 日 金華 職業(yè)學院教務處制 2 目 錄 摘 要 ............................................... 1 第一章 引言 ........................................... 2 第二章 PLC 相關(guān)概念 ................................... 3 PLC 的簡介與定義 ............................... 3 PLC 的基本構(gòu)成 ................................. 3 中央處理單元 CPU 是 PLC 系統(tǒng)的核心 .......... 3 存儲器存儲器分系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器兩部分 .......................................... 4 輸入 /輸出部件 ............................. 4 編程工具 .................................. 5 PLC 的特點 ..................................... 5 PLC 的功能 ..................................... 6 PLC 的應用領(lǐng)域 ................................. 6 開關(guān)量的邏輯控制 .......................... 6 模擬量控制 ................................ 6 運動控制 .................................. 7 過程控制 .................................. 7 數(shù)據(jù)處理 .................................. 7 PLC 的發(fā)展過程及趨勢 .......................... 7 小結(jié) ........................................... 9 第三章 PLC 的系統(tǒng)設計 ................................ 10 3 PLC 控制系統(tǒng) 設計的基本原則 .................... 10 PLC 控制系統(tǒng)設計的基本內(nèi)容和一般步驟 .......... 10 PLC 控制系統(tǒng)設計的基本內(nèi)容 ............... 10 PLC 控制系統(tǒng)設計的一般步驟 ............... 11 PLC 程序設計的步驟與內(nèi)容 ................. 11 PLC 機型的選擇 ................................ 11 規(guī)模要適當 ............................... 12 功能要相當，結(jié)構(gòu)要合理 ................... 12 輸入、輸出功能及負載能力的選擇 ........... 12 使用環(huán)境 條件 ............................. 12 第四章 PLC 的機械手設計 ...........................