【正文】 表 脈沖計數(shù)存儲區(qū) D200 D327 D201 D202 D203 D204 D205 D206 X 方向脈沖信息 Y 方向脈沖信息 旋轉(zhuǎn)脈沖信息 統(tǒng)計區(qū) 暫存區(qū) 1 D207 D208 D209 D210 D211 D212 X 方向脈沖信息 Y 方向脈沖信息 旋轉(zhuǎn)脈沖信息 儲存區(qū) 2 D213 D214 D215 D216 D217 D218 X 方向脈沖信息 Y 方向脈沖信息 旋轉(zhuǎn)脈沖信息 儲存區(qū) 3 D219 D220 D221 D222 D223 D224 X 方向脈沖信息 Y 方向脈沖信息 旋轉(zhuǎn)脈沖信息 儲存區(qū) … … … … … 。與脈沖數(shù)據(jù)存取區(qū)相匹配 20 組控制點位即 M500~M579。 其他存儲區(qū)： 運動方向 存儲和 機(jī)械手手爪狀態(tài) 。采用 32 位 斷電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器。長期存儲自動程序數(shù)據(jù)值。 由于脈沖數(shù)據(jù) 值 較大采用 32 位 斷電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器 D201~D206。 統(tǒng)計區(qū)：對保存數(shù)據(jù)的組數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計， 確定 有效區(qū)域 范圍，配備 16 位斷電保持?jǐn)?shù) 第 31 頁 據(jù)寄存器 D200 和 D327。 PLC 硬件接線圖見圖 。 缺點： 價格略高于前者。 4） 預(yù)留足夠的 I/O 點數(shù)，大于 10~20%。 2） 程序簡單，無需添置編碼、解碼張芯片及其抗干擾設(shè)施。 方案二： 第 28 頁 表 方案二 I/O 分配輸入端 一覽表 輸入 功能 (設(shè)備 ) 輸入 功能 (設(shè)備 ) X000 X014 超程 保護(hù) (行程開關(guān) LS3) X001 X 方向位移 +SB4 X015 旋轉(zhuǎn)原點 (行程開關(guān) LS4) X002 X 方向位移 SB5 X016 超程 保護(hù) (行程開關(guān) LS5) X003 Y 方向位移 +SB6 X017 位置保存 SB3 X004 Y 方向位移 SB7 X020 手動 X005 旋轉(zhuǎn)位移 +SB8 X021 回原點 X006 旋轉(zhuǎn)位移 SB9 X022 單步運動 X007 機(jī)械手夾緊 SB10 X023 單周期運動 X010 機(jī)械手放松 SB11 X024 全自動運行 X011 X 原點 (行程開關(guān) LS0) X025 回原點啟動 SB0 X012 超程 保護(hù) (行程開關(guān) LS1) X026 自動啟動 SB1 X013 Y 原點 (行程開關(guān) LS2) X027 停止 SB2 表 方案二 I/O 分配輸入端 一覽表 輸出 功能 (設(shè)備 ) 輸出 功能 (設(shè)備 ) Y000 步進(jìn)電機(jī)脈沖信號 Y014 Y 方向位移 +指示燈 L4 Y001 X 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器 ENA Y015 Y 方向位移 指示燈 L5 Y002 X 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向 Y016 旋轉(zhuǎn)位移 +指示燈 L6 Y003 Y 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器 ENA Y017 旋轉(zhuǎn)位移 指示燈 L7 Y004 Y 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向 Y020 機(jī)械手指示燈 L9 Y005 旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器 ENA Y021 故障指示燈 L10 Y006 旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向 Y022 故障報警 嗡鳴器 Y007 機(jī)械手夾緊 /放松、 L8 Y023 Y010 回原點指示燈 L0 Y024 Y011 自動啟動指示燈 L1 Y025 Y012 X 方向位移 +指示燈 L2 Y026 Y013 X 方向 位移 指示燈 L3 Y027 第 29 頁 此方案對 超程 保護(hù)所使用的行程開關(guān) 合運動方向指示燈 ，獨立分配 I/O。 綜上所述，節(jié)省 I/O 點數(shù)措施為以后的穩(wěn)定運作埋下了很多安全隱患，生產(chǎn)成本并沒有得到很好的降低，僅僅是制造成本的轉(zhuǎn) 移。 2） 容易受到外界信號干擾，穩(wěn)定性受到一定影響。 缺點： 1） 程序復(fù)雜，只能實現(xiàn)單線程工作。 第 27 頁 圖 編碼器原理圖 選用 74LS147 擴(kuò)展芯片可以實現(xiàn)編碼，具體接線方式在此不予詳述。 I/O 口 分配論證 方案一： 表 方案一 I/O 分配輸入端 一覽表 輸入 功能 (設(shè)備 ) 輸入 功能 (設(shè)備 ) X000 機(jī)械手夾緊 X014 X001 機(jī)械手放松 X015 X002 X 方向位移 + X016 X003 X 方向位移 X017 保存 X004 Y 方向位移 + X020 手動 X005 Y 方向位移 X021 原點 X006 旋轉(zhuǎn)位移 + X022 單步進(jìn)運動 X007 旋轉(zhuǎn)位移 X023 單周期運動 X010 超程 保護(hù)編碼輸入口 X024 自 動 X011 超程 保護(hù)編碼輸入口 X025 回原點啟動 X012 超程 保護(hù)編碼輸入口 X026 自動運行啟動 X013 X027 停止 表 方案一 I/O 分配輸出端 一覽表 輸出 功能 (設(shè)備 ) 輸出 功能 (設(shè)備 ) Y000 步進(jìn)電機(jī)脈沖信號 Y010 啟動指示燈 L0 Y001 X 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器 ENA Y011 停止指示燈 L1 Y002 X 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向 Y012 急停 /故障指示燈 L2 Y003 Y 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器 ENA Y013 故障報警 Y004 Y 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向 Y014 位移指示燈編 碼輸出口 Y005 旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器 ENA Y015 位移指示燈編碼輸出口 Y006 旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向 Y016 位移指示燈編碼輸出口 Y007 機(jī)械手夾緊 /放松 Y017 第 26 頁 此方案應(yīng)用應(yīng)用三位二進(jìn)制編碼器進(jìn)行硬編碼， PLC 進(jìn)行軟解碼對 超程 保護(hù)行程開關(guān)進(jìn)行 I/O 點數(shù)節(jié)省，使 I/O 口總點數(shù)（包括 10%～ 20%的備用量 ）在 40 點以內(nèi)，以節(jié)約 PLC 費用。 3） 適當(dāng)?shù)?方法節(jié)省 I/O 點數(shù)。如高速脈沖輸出口 Y000 或 Y001； 方便指令中 初 第 25 頁 始狀態(tài) 指令等。 如表 所示 。 I/O 點數(shù) I/O 點數(shù)是衡量可編程控制器規(guī)模大小的依據(jù)。繼電器的每分鐘開關(guān)次數(shù)也是有限制的，而晶體管則沒有。 6） 額定工作情況下，繼電器有動作次數(shù)壽命，晶體管只有老化沒有使用次數(shù)限制 。 晶體管輸出型原理是 CPU 通過光耦合使晶體管通斷，以控制外部直流負(fù)載，響應(yīng)時間快（約 甚至更?。?。 4） 晶體管過載能力小于繼電器過載的能力 一般來說，存在沖擊電流較大的情況時，晶體管過載能力較小，需要降額更多。 電壓：晶體管可接直流 24V（繼電器可以接直流 24V 或交流 220V）。其適 輸出區(qū)別 如下： 2） 負(fù)載電壓、電流類型不同 負(fù)載類型：晶體管只能帶直流負(fù)載，而繼電器帶交、直流負(fù)載均可。 由于本文中機(jī)械手不必聯(lián)動，分時復(fù)用即可，適用范圍內(nèi)不必選用 FX2N1PGE 脈沖輸出模塊，其功能 通過 軟件實現(xiàn)。 就功能而言， FX2N 系列是不錯之選，選配 3 個 FX2N1PGE 脈沖輸出模塊給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動設(shè)備提供穩(wěn)定 信號，同時模塊程序簡化了 PLC 程序的結(jié)構(gòu)。 5） PLC 系列選擇 FX1N 系列以其信價比獨占鰲頭。 FX1PG 脈沖輸出模塊是一種根據(jù) FROM/TO 指令進(jìn)行與 FX FX2C 系列 PLC 數(shù)據(jù)交換的特殊功能模塊。 ? 用戶可根據(jù)自身要 求靈活配置系統(tǒng)，既降低成本，又能因地制宜。 利用 PLC 模塊實現(xiàn)位置控制的優(yōu)點： ? 在實現(xiàn)位置控制的時候，可充分利用 PLC 系統(tǒng)的硬件和軟件資源。使用 32 位處理器、浮點數(shù)、方根和三角幾何指令滿足數(shù)學(xué)功能。主單元可配 置 8 個特殊功能模塊。輔助繼電器 3072 點、定時器 256 點、計數(shù)器 235 點、數(shù)據(jù)寄存器 8000 點。 ? 寄存器容量擴(kuò)展。 ? 更高速運算。 ? 靈活的配置。 與前者 PLC 相比較，在以下方面得到了很好的提升： ? 更多的控制點數(shù)。在系統(tǒng)要求精確控制時適用 PID 指令。 輔助繼電器 1536 點 、定時器 256 點、計數(shù)器 235 點、數(shù)據(jù)寄存器 8000 點。 ? EEPROM 寄存器更大，達(dá) 8000 步。是一種普遍選擇方案。 2） FX1N 系列 PLC 增加了特殊功能模塊或擴(kuò)展板。 ? 脈沖輸出和定位功能。 ? 密碼保護(hù)。 ? 基于 Windows 軟件。 ? 電源適用范圍很寬。 ? 聯(lián)網(wǎng)能力。 ? 具有實時時鐘功能。 ? 豐富的器件資源?；局噶钍? s/指令 ~ s/指令 ；應(yīng)用指令是 s/指令至幾百μ s/指令。顯示模塊和擴(kuò)展板使系統(tǒng)升級變得容易。 FX1S 體積雖小，但功能強(qiáng)大： ? 主機(jī)點數(shù) 10/14/20/30，分為晶體管輸出 /繼電器輸出，交流電源 /直流電源。 FX1S 適用于最小的封裝，它是希望低成本的用戶在有限的 I/0 范圍內(nèi)尋求功能強(qiáng)大的控制的首選目標(biāo)。各型號的 PLC 在性能上 都有所區(qū)別。 PLC 系列 選擇 PLC 機(jī)型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護(hù)使用最方便以及性能價格比的最優(yōu)化機(jī)型。 在國內(nèi)， 日本三菱公司 生產(chǎn)的 FX系列小型 PLC 以其良好的性能 得到了廣泛的應(yīng)用，同時各大高校 、職業(yè)技術(shù)學(xué)校，也為其提供了專業(yè)技術(shù)人才的支持。歐美產(chǎn)品以大中型 PLC 為主基本上是德國西門子公司與美國 AB 公司平分秋色。在小型 PLC 方面，他已是青出于藍(lán)而勝于藍(lán)，日本產(chǎn)品在世界小型 PLC 市場上占 70%的份額。 日本的 PLC 技術(shù)是由美國引進(jìn)的，因此日本的產(chǎn) 品對美國的產(chǎn)品有一定的繼承性。用戶常常會發(fā)現(xiàn)，同一個應(yīng)用問題，選用日本的小型 PLC 產(chǎn)品就能解決，而用歐美產(chǎn)品常要選用中型乃至大型 PLC 才行。然而美國 AB 公司的 PLC5 系列可編程控制器則與西門子 S5 系列 PLC 相去甚遠(yuǎn)， AB 的 PLC5 根本就沒有語句表，他所有的程序都要依靠梯形圖編制，因而 AB 的梯形圖與西門子的梯形圖在形式、功能及用法上相差很大。 三大技術(shù)陣營的 PLC 在 程序 表達(dá) 形式、功能及用法 上有很大的差異 。 模擬輸入模塊、輸出模塊：把流量、速度、壓力、風(fēng)力、張力等變換成數(shù)字量，及把數(shù)字量變換成模擬量，進(jìn)行輸入、輸出。 定位模塊：在機(jī)械設(shè)備中，保證加工精度進(jìn)行定位 。 第 20 頁 PLC 模塊的選擇 遠(yuǎn)程 I/O 模塊：輸入、輸出裝置比較分散，工作現(xiàn)場遠(yuǎn)離控制站 。對于以開關(guān)量為主的控制系統(tǒng)，不用考慮掃描速度，一般的 PLC 機(jī)型都可使用。 7） 調(diào)試過程結(jié)束，整理技術(shù)資料，投入使用。 6） 程序調(diào)試。 4） 分配 I/O 點數(shù)，繪制 PLC 控制系統(tǒng)輸入、輸出端子接線圖。 2） 確定輸入、輸出設(shè)備。 4） 具有高的性能價格比。 2） 系統(tǒng)安全、可靠。 再用同樣 的方法到下一工位進(jìn)行操作。之后控制機(jī)械手 到 B 點位 夾取工件， 同時記錄機(jī)械手張開位置及夾緊位置，為簡化過程，可在 A 點設(shè)置機(jī)械手張開， B 點設(shè)置夾緊。 現(xiàn)就四工位作以下說明。 手動設(shè)置好以后就可以按預(yù)先設(shè)置自動運行。手動操作機(jī)械手從參考的到達(dá)目的點 后，保存目的點的相對特征參數(shù)，并對每一步保存的參數(shù)進(jìn)行列表管理。 第 17 頁 圖 操作面板示意圖 第 18 頁 第 3章 軟件設(shè)計 工作流程圖 圖 工作流程圖 本機(jī)械手采用點位控制 ，我們可將整個運動看作折線運動，每一步動作歸納為參數(shù)不同的點位之間動作。 電源和急停按鈕與 PLC 工作無關(guān)。 連續(xù)工作（自動狀態(tài)）：在用戶原點，旋鈕選擇自動，按動啟動按鈕連續(xù)反復(fù)運行，途 中按動停止按鈕，運行到原點后停止。 單步：旋鈕選擇單步工作，按動一次啟動按鈕，前進(jìn)一個工步。實現(xiàn)實時按操作者的指令進(jìn)行動作。任何停止?fàn)顟B(tài)， 旋轉(zhuǎn) 選擇旋鈕 到 原點， 啟動回原點按鈕， 機(jī)械手回到原點。 具有原點、路徑關(guān)鍵點，報警指示、工作狀態(tài)指示等功能。 圖 傳動絲杠示意圖 操作臺 操作面板以貼近人們?nèi)粘９ぷ髁?xí)慣、 符合人體工程學(xué)、 方便工作人員直觀操作、反應(yīng)自動工作狀態(tài)為原則， 與后文 I/O 采用方案相匹配 ， 進(jìn)行設(shè)計 ，如圖所示。 同時 鎖定繼續(xù)前行運動，能且只能反向運動 ，以實現(xiàn) 因故障或暴力操作造成的 超程 保護(hù)功能 。 第 15 頁 表 步進(jìn)電機(jī)功能設(shè)定 功 能 設(shè) 定 細(xì)分設(shè)置（開關(guān)位置 8， 9， 10） 電流設(shè)置（開關(guān)位置 1,2,3） 注：開關(guān)撥位 ON=0 OFF=1 細(xì)分設(shè)定 相電流設(shè)定 撥動開關(guān) 8 9 10 細(xì)分 撥動開關(guān)