【正文】 2002余雷聲 電氣控制與PLC應用 北京：機械工業(yè)出版社，2001目錄一 引言 1二 PLC概述 2(一) PLC的硬件系統(tǒng) 2(二) PLC的軟件系統(tǒng) 4(三) PLC的工作過程 5(四) PLC的工作原理 5(五) PLC的編程語言的基本指令系統(tǒng)和編程方法 6(六) PLC的優(yōu)勢 9(七) FX2N系列 9三 機械手系統(tǒng)的工作過程 12四 機械手系統(tǒng)的設(shè)計思想 13(一) 機械手的單個工作流程 13(二) 機械手的操作方式 13五 機械手系統(tǒng)設(shè)計 13(一) 硬件設(shè)計 14(二) 軟件設(shè)計 15六 機械手系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 16(一) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成圖 16(二) I/O地址分配 16七 編程軟件 18(一) 正常運行流程圖 18(二) 緊急停止流程圖 20八 機械手系統(tǒng)資源分配 20(一) 數(shù)字量輸入部分 20(二) 數(shù)字量輸出部分 21(三) 定時器部分 21(四) 繼電器部分 21九 機械手系統(tǒng)程序 22(一) 初始化 22(二) 直流電機的正/反轉(zhuǎn)控制 22(三) 步進電機 24十 機械手系統(tǒng)調(diào)試 26(一) 硬件調(diào)試 26(二) 軟件調(diào)試 26十一 結(jié)束語 26十二 致謝詞 27。耿文學，華熔，北京，電子工業(yè)出版社。 Automation[C].2001:1265~1270Kang S , Komoriya K , Yokoi K, Tetsuo Koutoku ,Tanie K,Reduced Intertial Effect in Dampingbased Posture Control of Mobile Manipulatror[A].Proceedings of the 2001 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems[C].2001。2003。在此，我致以我衷心的謝意。在機械手的程序設(shè)計工作中，還要感謝自動化系的老師給予的指導、幫助和院、系領(lǐng)導的殷切關(guān)懷。在此向我的指導老師致以真誠的感謝。老師的指導使我的畢業(yè)設(shè)計能夠順利進行和如期完成，使我在這次的設(shè)計中得到鍛煉，增強了我的自主學習和動手能力，為今后走向工作崗位奠定了良好的基礎(chǔ)。本設(shè)計論上可行，并不代表實際上可用，理論和實際遠有一段距離，也會出現(xiàn)不少的錯誤和漏洞，誠懇的希望老師和同學們給予指導和糾正，若能如此，本人獲益非淺，萬分感謝！十二 致謝詞在設(shè)計的過程中特別要感謝指導老師的指導和對我的疑難問題不厭其煩的解答和幫助。PLC的內(nèi)部繼電器可代替所有用于邏輯控制的中間繼電器，使噪音下降，使用設(shè)備壽命延長，體積減小。PLC現(xiàn)己廣泛用于冶金、礦業(yè)、機械、輕工等領(lǐng)域，為工業(yè)自動化提供了有力的工具，加速了機電一體化的進程。綜上所述，PLC具有軟件簡單易學, 使用維護方便,運行穩(wěn)定可靠，設(shè)計施工周期短等特點；PLC可進行模擬量控制，位置控制。從中獲得了大量的設(shè)計方法和資料。比較復雜的功能控制，如運動中變換速度，可以先使系統(tǒng)以一定速度運動起來，運行過程正確無誤后，再考慮加、減速的問題。在系統(tǒng)中有很多種功能，要本著先單一，后多種，先簡單，后復雜的順序來調(diào)試程序。例如R9010，R9011，CNDE指令，END指令等。在上圖中，步進電機驅(qū)動器的輸入信號所采用的是公共陽極，則PLC就應當采用NPN晶體管輸出類型的，并且連線如圖95所示如果步進電機驅(qū)動器所采用的輸入信號采取的是公共陰極，則PLC就應當采用PNP晶體管輸出類型。另外，步進電機控制是要用高速脈沖控制的，所以PLC必須是可以輸出高速脈沖的晶體管輸出形式，不可以使用繼電器輸出形式的PLC來控制步進電機。步進電機和生產(chǎn)機械的連接有很多種，常見的一種時步進電機和絲杠桿連接，將步進電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成工作臺面的直線運動在這種應用中，關(guān)系運動直接后果的參數(shù)有以下幾個：N ：PLC發(fā)出的控制脈沖的個數(shù)ｎ：步進電機驅(qū)動器的脈沖細分數(shù)（如果步進電機驅(qū)動器有脈沖細分驅(qū)動）　θ：不僅電機的布距角，即步進電機每受到一個脈沖變化，周所轉(zhuǎn)過的角度ｄ：絲杠的螺紋距，他決定了絲杠每轉(zhuǎn)過一圈，工作臺面前進的距離根據(jù)以上的參數(shù)，我們可以得到以下的結(jié)果：　　ＰLC發(fā)出的脈沖個數(shù)到達步進電機上，脈沖實際有效數(shù)應為N/n 步進電機每轉(zhuǎn)過一周，需要的脈沖個數(shù)為360/θ則PLC發(fā)出N個脈沖，工作臺面移動的距離為：L=Ndθ/360nPLC要和步進電機配合實現(xiàn)運動控制，還要在PLC內(nèi)部進行一系列的設(shè)定，或者是編制一定的程序設(shè)計。它是一種性能很良好的數(shù)字化執(zhí)行元件，在數(shù)控系統(tǒng)的點、位控制中，可利用步進電機作為驅(qū)動電機，在開環(huán)控制中，步進電機由一定頻率的脈沖控制，由PLC直接產(chǎn)生脈沖來控制步進電機，可以有效地簡化系統(tǒng)的硬件電路，進一步提高可靠性，由于PLC是以循環(huán)掃描方式工作，其掃描周期一般在幾毫秒至幾十毫秒之間，因此受到PLC工作方式的限制以及掃描周期的影響，步進電機不能在高頻下工作，而應該在低頻下工作，脈沖信號頻率選為十至幾十HZ左右。在直流電動機的正、反轉(zhuǎn)應用中，還應當注意當直流電動機由一個旋轉(zhuǎn)方向變換為另一個旋轉(zhuǎn)方向的瞬間，此時直流電動機的直流電源和直流電動機的電樞反電動勢是同鄉(xiāng)串連的，因而此時直流電動機將承受很大的電樞電流，如果這個電流比較大,就可能造成直流電動機燒毀，解決的方法是等待直流電動機的轉(zhuǎn)速降低到一定程度(可以通過時間延時來是實現(xiàn)，也可以通過速度極電起來檢測)后，再改變直流電動機的旋轉(zhuǎn)方向。（B）圖所時的電路結(jié)構(gòu)相對來說較為復雜，這種電路當KM1或KM2單獨閉合時，直流電動機也可以正向旋轉(zhuǎn)或者反向旋轉(zhuǎn)。圖93 直流電機的H橋驅(qū)動方式（A）圖所是得電路結(jié)構(gòu)十分簡單，廣泛應用于小型低轉(zhuǎn)動慣量直流電動機控制電路中。具體的如圖所示圖92 直流電機正/反轉(zhuǎn)硬件互鎖控制電路B. 在實際應用中，可以采用H橋驅(qū)動直流電機，實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)控制。這樣的電路單獨沒有什么意義，但是卻是生產(chǎn)線上不可缺少的部分，一般應用電路如下圖 D P LC SB0 X0 Y0 KM SB1 X1COM COM 24V 12VM + KM 圖91 直流電機基本應用電路直流電機的正、反轉(zhuǎn)控制也是生產(chǎn)線上常見的控制要求，實現(xiàn)起來也是比較簡單的，只是在應用中要注意以下一些方面：，是不允許正、反轉(zhuǎn)控制繼電器同時得電閉合的，在這種控制方式中，單純的依靠軟件戶所來保證正、反轉(zhuǎn)控制繼電器不要同時得電是不可靠的，這是因為PLC執(zhí)行指令的速度很快，而外部的實際繼電器由線圈得電到觸電閉合，以及由線圈失電到觸點斷開均需要延遲一段時間。(3) 賦予系統(tǒng)運行的一些基本參數(shù)在初始化程序段中，經(jīng)常使用的信號是系統(tǒng)初始化特殊內(nèi)部繼電器R9013，它在PLC的模式下處于“RUN”的狀態(tài)下，從斷電狀態(tài)到通電狀態(tài)，或者是在通電狀態(tài)下，PLC的模式開關(guān)從“PROGRAMM”模式轉(zhuǎn)換為“RUN”模式（不論是通過硬件開關(guān)切換還是通過軟件切換）的時候閉合一個掃描周期，然后一直保持斷開狀態(tài)。具體的輸出分配如表二表 82輸出地址分配 輸出地址 對應的外部狀態(tài)Y000上升/下降步進電機Y001伸/縮步進電機Y002底盤順時針旋轉(zhuǎn)Y003底盤逆時針旋轉(zhuǎn)Y004夾緊/放松直流電機（放松）Y005夾緊/放下直流電機（夾緊）Y006立桿步進電機方向控制Y007手臂步進電機方向控制(三) 定時器部分該系統(tǒng)夾緊工件時，需要定時器來控制夾緊程度，假設(shè)5S機械手可以夾緊工件，具體的定時器分配如表83表83 定時器分配定時器功能T0夾緊工件時定時5S(四) 繼電器部分該控制系統(tǒng)的初始位置在程序中用一個內(nèi)部繼電器來表示，具體的內(nèi)部繼電器分配如表84所示表84 內(nèi)部繼電器分配內(nèi)部繼電器功能 M0 機械手的初始位置九 機械手系統(tǒng)程序(一) 初始化(1) 使系統(tǒng)達到初始位置運動控制系統(tǒng)在運行過程中，可能會遇到斷電，急停等狀況，從而使系統(tǒng)處于某一種不可知狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，對系統(tǒng)進行控制是很困難的，所以用手動方式，使系統(tǒng)進行一系列調(diào)整，從而達到初始位置，以便于系統(tǒng)的正?？刂?。在PLC開始運行時，按下“電源”按鈕SB1，S使KM線圈得電后并自鎖，KM的主觸點接通，給輸出設(shè)備提供電源，出現(xiàn)緊急情況，按下“急?！卑粹oSB2，KM觸點斷開。 修改程序開始制定運行方案畫控制流程圖制定抗干擾措施編制I/O口分配表程序元件編號編寫程序程序輸入PLC測試正常試運行正常固化程序結(jié)束流程正常方案正確圖52 軟件設(shè)計六 機械手系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(一) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成圖 PLC起動按鈕 夾緊/放松電機停止按鈕 底盤旋轉(zhuǎn)電機急停按鈕 桿上升/下降電機限位開關(guān)