【正文】 為活動(dòng)步，而步 9 均變?yōu)椴换顒?dòng)步。如果步 3 為活動(dòng)步，且轉(zhuǎn)換條件 c 也成立，則 8 三步同時(shí)變成活動(dòng)步，而步 3 變?yōu)椴换顒?dòng)。下圖（ a）所示為并列序列的分支，它是指當(dāng)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)后將同時(shí)使多個(gè)續(xù)步激活。 （ 3）并列序列結(jié)構(gòu) 并列序列也有開始與結(jié)束之分。 如下圖所示為選擇序列的合并。 廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 34 選擇序列的合并是指幾個(gè)選擇分支合并到一個(gè)公共上。假設(shè)步 4 為活動(dòng)步，如果轉(zhuǎn)換條件 a 成立，則步 4 向步 5實(shí)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。分支中表示轉(zhuǎn)換的短劃線只能標(biāo)在水平線之下。 （ 2）選擇序列結(jié)構(gòu) 選擇序列有開始和結(jié)束之分。 （ 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。 當(dāng)同時(shí)具備以上兩個(gè)條件時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)步的轉(zhuǎn)換，即所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號(hào)相連的后續(xù)步都變?yōu)榛顒?dòng)，而所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號(hào)相 連的前幾步都變?yōu)椴换顒?dòng)。 轉(zhuǎn)換條件 和 ，分別表示當(dāng)二進(jìn)制邏輯信號(hào) 為“ 1”和“ 0”狀態(tài)時(shí)條件成立；轉(zhuǎn)換條件 和 分別表示的是，當(dāng) 從“ 0”（斷開）到“ 1”（接通）和從“ 1”到“ 0”狀態(tài)條件成立。轉(zhuǎn)換條件是與轉(zhuǎn)換相關(guān)的邏輯命題。轉(zhuǎn)換是用與有向連線垂直的短劃線來表示。如果不是上述方向，應(yīng)在有向連線上用箭頭注明方向。步的活動(dòng)狀態(tài)進(jìn)展是按有向連線規(guī)定的路線進(jìn)行。一般保持型的動(dòng)作在功能表圖中應(yīng)該用文字或助記符標(biāo)注，而非保持型動(dòng)作不要標(biāo) 注。但應(yīng)注意表明動(dòng)作是保持型還是非保持型的。如果某一步有幾個(gè)動(dòng)作，可用下圖中的兩種畫法來表示，但并不隱含這些動(dòng)作間的任何順序。 所謂“動(dòng)作”是 指某步活動(dòng)時(shí)， PLC 向被控系統(tǒng)發(fā)出的命令，或被控系統(tǒng)應(yīng)該執(zhí)行的動(dòng)作。當(dāng)系統(tǒng)正工作于某一步時(shí)，該步處于活動(dòng)狀態(tài)，稱為“活動(dòng)步”。如下圖所示各步的編號(hào)為 n n、n+1。步在功能表圖中用矩形框表示。它主要是由步、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件、有向連線和動(dòng)作等要素組成。我國于1986 年也頒布了功能圖的國家標(biāo)準(zhǔn)（ —— 86）。它直接決定用戶設(shè)計(jì)的 PLC 程序的質(zhì)量。 功能表圖是設(shè)計(jì)順序控制程序的有力工具。它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特征的一種徒刑。有關(guān)編程方式建在下一 節(jié) 中介紹。繪制功能表圖的具體方法將在下面介紹。如： A1*A B1+B2。 如上圖“步的劃分方法二”所示，滑臺(tái)由停止（原位）轉(zhuǎn)為快進(jìn)，其轉(zhuǎn)換條件是按下起動(dòng)按鈕 SB1（即 SB1 的動(dòng)合觸點(diǎn)接通）；由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)的轉(zhuǎn)換條件是行程開關(guān) SQ2 動(dòng)作；由工進(jìn)轉(zhuǎn)為快進(jìn)的轉(zhuǎn)換條件是終點(diǎn)行 程開關(guān) SQ3 動(dòng)作；由快退轉(zhuǎn)為停止（原位）的轉(zhuǎn)換條件是原位行程開關(guān) SQ1 動(dòng)作。轉(zhuǎn)換條件是使系統(tǒng)從當(dāng)前步進(jìn)入下一步的條件。 總之，步的 劃分應(yīng)以 PLC 輸出量狀態(tài)的變化來劃分，因?yàn)槲覀兪菫榱嗽O(shè)計(jì) PLC 控制的程序，所以 PLC 輸出狀態(tài)沒有變化時(shí)，就不存在程序的變化。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。如下圖所示，初始狀態(tài)是停在原位不動(dòng)，當(dāng)?shù)玫狡饎?dòng)信號(hào)后開始快進(jìn)，快進(jìn)到加工位置轉(zhuǎn)為工進(jìn)，到達(dá)終點(diǎn)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)。在 每一步內(nèi) PLC 各輸出量狀態(tài)均保持不變。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(jìn)入新的步。若自動(dòng)工作狀態(tài)解除，則應(yīng)將工作方式選擇開關(guān)放至“單步操作”位置。 廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 26 圖 機(jī)械手自動(dòng)工作梯形圖 繪制機(jī)械手 PLC 將控制梯形圖 廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 27 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(jī)械手PLC 控制的梯形圖，如下圖所示。初始狀態(tài)在圖中用雙線框表示。這種控制過程用繼電器符號(hào)程序很難實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)。在夾持輸出 Y431 置位后，保持夾持，直到夾持輸出復(fù)位松開。 T450 接通后，轉(zhuǎn)化為第一次上升。自下限位置時(shí)， X401 接通，轉(zhuǎn)化為“夾持”過程。表明了各工步的實(shí)現(xiàn)以及各工步的轉(zhuǎn)換條件。返回原位梯形圖如下圖。單步操作是梯形圖如下圖。 D 單步操作梯形圖 手動(dòng)操作方式由于不需要任何復(fù)雜的順序控制，可以用常規(guī)繼電器順序方法來設(shè)計(jì)梯形圖。狀態(tài)器轉(zhuǎn)換禁止梯形圖如下。在手動(dòng)方式解除之后，按下啟動(dòng)按鈕，則狀態(tài)轉(zhuǎn)換禁止解除， M574 復(fù)位。但每按下一次啟動(dòng)按鈕時(shí)， M574 斷開一次，允許狀態(tài)器轉(zhuǎn)換一步。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，從現(xiàn)行工序重新開始工作， M574 應(yīng)復(fù)位，即重新允許轉(zhuǎn)換。 圖 狀態(tài)器轉(zhuǎn)換啟動(dòng)梯形圖 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(jìn)指令控制狀態(tài)器轉(zhuǎn)換時(shí)，狀態(tài)器的自動(dòng)轉(zhuǎn)換就被禁止。另一方面，采用 M100 檢查機(jī)器是否處于原位。 B 狀態(tài)器轉(zhuǎn)換啟動(dòng)：若機(jī)械手工作在自動(dòng)工作方式下，當(dāng)初始狀態(tài)器 S600 被置位后，按下啟動(dòng)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(jìn)行轉(zhuǎn)換。在“單步操作”（ X500 接通）時(shí)， S600 復(fù)位。 圖 機(jī)械手 PLC 控制梯形圖總體構(gòu)成 （ 2） 各部分梯形圖的設(shè)計(jì) 廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 21 通用部分梯形圖設(shè)計(jì) A 狀態(tài)器的初始化：初始狀態(tài)器 S600 在手動(dòng)方式下被置位、復(fù)位。 “自動(dòng)”方式時(shí)，應(yīng)執(zhí)行“自動(dòng)”程序，故梯形圖的總體構(gòu)成如下圖所示。 梯形圖設(shè)計(jì) 機(jī)械手的控制屬順序控制，采用步進(jìn)指令，根據(jù)說明機(jī)器工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換的圖形，很容易進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。 圖 機(jī)械手 PC 輸入 /輸出端子的 分配 (4).方案選擇 考慮到機(jī)械手在工作時(shí)間時(shí)可能發(fā)生誤動(dòng)作行程開關(guān)而引起的不安全動(dòng)作，各個(gè)輸入開關(guān)信號(hào)只能在規(guī)定的狀態(tài)發(fā)生作用，例如， SQ1 的閉合信號(hào)只能當(dāng)機(jī)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(shí) SQ1 不起作用。 指令總條數(shù) =（ 10—— 20） *（輸入點(diǎn)數(shù) +輸出點(diǎn)數(shù)） 本例中指令總條數(shù)為（ 10—— 20） *（ 6+5） =110—— 220 條。 (2).估算 PC 內(nèi)存總數(shù) 選取 PC 類型， PC 內(nèi)存總數(shù)取決于程序指 令總條數(shù)。 I/O 地址分配 I/O 地址分配如表所示 I/O 地址分配一覽表 輸入： 輸出： X0 橫軸正限位 Y0 橫軸脈沖 X1 豎軸 正限位 Y1 豎軸脈沖 X2 橫軸反限位 Y2 橫軸方向 X3 豎軸反限位 Y3 豎軸方向 X4 旋轉(zhuǎn)脈沖 Y20 手正轉(zhuǎn) X20 手正轉(zhuǎn)限位 Y21 手反轉(zhuǎn) X21 手反轉(zhuǎn)限位 Y22 底座正轉(zhuǎn) X22 底座正限位 Y23 底座反轉(zhuǎn) X23 底座反限位 Y24 電磁閥動(dòng)作 (1).確定輸入輸出接點(diǎn)的總數(shù) 輸入接點(diǎn)：啟動(dòng)按鈕 SB、行程開關(guān) SQ1—— SQ光電開關(guān) SQ5，一共 6 個(gè)。由于接近開關(guān)有三根線，接線時(shí)注意把紅色的線接電源的正極，黑色線接電源的負(fù)極，藍(lán)色的線接 PLC 的輸入端子。機(jī)械手控制系統(tǒng)電器原理圖。在硬件設(shè)計(jì)重要進(jìn)行輸入設(shè)備的選擇（如控制按鈕、開關(guān)及計(jì)量保護(hù)裝置的輸入信號(hào)等），還有執(zhí)行元件的選擇以及控制臺(tái)、柜的設(shè)計(jì)等。歸位后首先橫軸步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作，橫軸前伸；前伸到位后，手抓電動(dòng)機(jī)得電帶動(dòng)手爪旋轉(zhuǎn)；當(dāng)傳感器檢測到限位磁頭時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止， PLC 控制電磁閥動(dòng)作，手張開；延時(shí)一段時(shí)間，豎軸步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作，豎軸下降；下降到位后，電磁閥復(fù)位，手爪加緊；延時(shí)過后，豎軸上升，同時(shí)橫軸縮回、底盤都到位后，橫軸前伸；到位后手爪旋轉(zhuǎn)，然后豎 軸下降，電磁閥動(dòng)作，手張開；延時(shí)后豎軸上升復(fù)位；然后開始下一周期動(dòng)作。 控制流程圖 機(jī)械手工作流程圖如下圖所示。輸入電壓為 12~24V,由 FPO 模塊控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)。輸出兩路脈沖梯形圖及 f/t。 微動(dòng)開關(guān)：當(dāng)擋塊碰到微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作（常開點(diǎn)閉合）。采用微動(dòng)開關(guān)作為橫軸、縱軸限位檢測用。 輸出部分：與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)連接，注意相序。 信號(hào)輸入部分：信號(hào)源由 FPO 主機(jī)提供。如下圖所示。 使用時(shí)如果發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向不對(duì)時(shí)可以將 A 相或 B 相兩根線對(duì)調(diào)。型號(hào)： 42BYGH101。其特點(diǎn)是輸出功率大，體積小，重量輕，可靠性高，適應(yīng)寬范圍的輸入電壓波動(dòng)，具有完備的過電壓、過電流保護(hù)功能。由于輸入輸出點(diǎn)不夠，擴(kuò)展一個(gè) FPO—— E16RS 模塊。 本設(shè)備控制的對(duì)象是一個(gè)開關(guān)量控制的系統(tǒng)，同時(shí)利用脈沖控制步進(jìn)店動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，故應(yīng)采用晶體管形式的輸出。模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC 采用主機(jī)模塊與輸入模塊、功能模式塊組合使用的方法，比整體式方便靈活，維修更換模塊、判斷與處理故障快速方便，適用于工藝變 化較多、控制要求復(fù)雜的系統(tǒng)。準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)被控對(duì)象的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)并考慮今后系統(tǒng)的調(diào)整和擴(kuò)充，在實(shí)際統(tǒng)計(jì) I/O 點(diǎn)數(shù)基礎(chǔ)上，一般應(yīng)加上 10%20%的備用點(diǎn)數(shù)。對(duì)帶有部分模擬量控制的 ｗ 裝置等。對(duì)開關(guān)量控制的系統(tǒng)，當(dāng)控制速度要求不高時(shí)，一般的 PLC 都可以滿足要求，如對(duì)小型泵的順序控制、單臺(tái)機(jī)械的自動(dòng)控制等。 電器元件、設(shè)備的選擇 PLC 機(jī)型的選擇 根據(jù)被控對(duì)象對(duì) PLC 控制系統(tǒng)的功能要求，可進(jìn)行 PLC 型號(hào)的選定。同時(shí)在兩軸的兩端分別加限位開關(guān)限位。由可編程控制器發(fā)出脈沖信號(hào)，經(jīng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，完成手臂的運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)中手臂由橫軸和豎軸組成，可完成伸縮、升降的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，在底盤上裝有限位磁頭，最大旋轉(zhuǎn)角度可達(dá) 270 度。 底盤是支撐機(jī)械手全部重量并 能帶動(dòng)手臂旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)。手爪的回轉(zhuǎn)則用一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)完成，同時(shí)通過兩個(gè)限位磁頭完成回轉(zhuǎn)角度的限位，一般可設(shè)置在 180 度。本設(shè)計(jì)采用二指式氣動(dòng)手爪。 機(jī)械式夾緊機(jī)構(gòu)是最基本的一種，應(yīng)用廣泛，種類繁多。有的夾緊機(jī)構(gòu)還帶有傳感裝置和攜帶工具進(jìn)行操作的裝置。夾緊機(jī)構(gòu)本身則應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、動(dòng)作靈活和動(dòng)作可靠。為防止損壞被夾的物體，夾緊力應(yīng)限制一定的范圍內(nèi)，并鑲有軟質(zhì)墊片、彈性襯墊或自動(dòng)定心結(jié)構(gòu)。其加緊力的大小則根據(jù)夾持物體的重量、慣性和沖擊力的大小來計(jì)算。手爪抓取工件是要滿足迅速、靈活、準(zhǔn)確和可靠的要求。 機(jī)械手的傳動(dòng)分為液壓、氣壓、電氣和機(jī)械四種，本設(shè)計(jì)采用綜合傳動(dòng)方式，即手臂采用電氣傳動(dòng)，而手爪則采用氣壓傳動(dòng)。 本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)的機(jī)械手，它共有五個(gè)自由度。所 以一般專用的機(jī)械手（不包括握緊動(dòng)作）通常具有二到三個(gè)自由度。這在實(shí)際上也是不必要的，這樣會(huì)使機(jī)械手結(jié)構(gòu)復(fù)雜，費(fèi)用增多。而且把機(jī)械手的功能搞得那么復(fù)雜，動(dòng)作彼此嚴(yán)重重疊也是完全不必要的。這樣就需要安裝 27 根重量輕、小型和高輸出力的“人造肌肉”。因此，抓握物體的位置和方向（即關(guān)節(jié)間的角度）能從理論上求得。 (4) 因?yàn)槊恳粋€(gè)功能模塊要占用一定程序存儲(chǔ)空間，對(duì)功能塊的執(zhí)行需要一定的執(zhí)行時(shí)間，因此，這種語言在大中型可編 程控制器 和分散控制系統(tǒng)中應(yīng)用較廣泛。是有發(fā)展前途的一種編程語言 。 功能塊編程語言具有以下特點(diǎn) : (1) 以功能模塊為單位 ,從控制功能入手，使控制方案的分析和理解變的容易 。 功能模塊基本上分為兩類 :基本功能模塊和特殊功能模塊。功能模塊用矩形來表示，每一個(gè)功能模塊的左側(cè)有不少于一個(gè)的輸入 端，右側(cè)有不少于一個(gè)的輸出端。有時(shí)在有此參考書中右邊的電力軌線也常常被省略。 幾乎所有 PLC 廠商提供的 PLC 都支持梯形圖編程語言 ,而且都比較容易理解，只是在梯形圖結(jié)構(gòu)上可能稍有變化。 (3) 對(duì)于復(fù)雜控制系統(tǒng)描述 ,仍不夠清晰 。 梯形圖編程語言具有如下特點(diǎn) : (1) 與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性 。梯形圖程序的左右兩側(cè)有兩垂直的電力軌線，左側(cè)的電力軌線名義上為功率流從左向右沿著水平梯級(jí)通過各個(gè)觸點(diǎn)、功能、功能塊、線圈等提供能量，功率流的終點(diǎn)是右側(cè)的電力軌線。 梯形圖編程語言 (LDLadder Diagram) 梯形圖來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述，是 PLC 編程中被最廣泛使用的一種圖形化語言，由于梯形圖類似于繼電器控制的電氣接線圖，便于理解 ,因此許多編程人員和維護(hù)人員都選擇了這一編程方式。這些語言是基于 WINDOWS 操作系統(tǒng)的編程語言 .而 SFC 編程語言則在兩類編程語言中均可使用。圖形化編程語言包括 :梯形圖 (LDLadder Diagram)、功能塊圖(FBDFunction Block Diagram)、順序功能圖 (SFCSequential Function Chart)。較多的有美國：AB 通用電氣、莫迪康公司；日本：松下、三菱、富士、歐姆龍等；德國：西門子公司；法國： TE 施耐德 公司。在美、德國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一，世界總銷售額不斷上升，生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)，品種不斷翻新，產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度 廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 9 上升而價(jià)格則不斷下降。滿足工廠自動(dòng)化（ FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要。 PLC 的通信包括 PLC 與 PLC， PLC 與計(jì)算機(jī)， PLC 與其它智能設(shè)備之間的通信， PLC系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可直 接或通過通信處理單元，通信轉(zhuǎn)換單元相連構(gòu)