【正文】 為活動步，而步 9 均變?yōu)椴换顒硬?。如果?3 為活動步，且轉換條件 c 也成立，則 8 三步同時變成活動步，而步 3 變?yōu)椴换顒?。下圖（ a）所示為并列序列的分支，它是指當轉換實現(xiàn)后將同時使多個續(xù)步激活。 （ 3）并列序列結構 并列序列也有開始與結束之分。 如下圖所示為選擇序列的合并。 廣西電力職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 34 選擇序列的合并是指幾個選擇分支合并到一個公共上。假設步 4 為活動步，如果轉換條件 a 成立，則步 4 向步 5實現(xiàn)轉換；如果轉換條件 b 成立，則步 4 向步 7 轉換；如果轉換條件 c 成立，則步 4 向步9 轉換。分支中表示轉換的短劃線只能標在水平線之下。 （ 2）選擇序列結構 選擇序列有開始和結束之分。 （ 1）單序列結構 功能表圖的單序列結構形式最為簡單，它由一系列按順序排列、相繼激活的步組成。 當同時具備以上兩個條件時，才能實現(xiàn)步的轉換，即所有由有向連線與相應轉換符號相連的后續(xù)步都變?yōu)榛顒?，而所有由有向連線與相應轉換符號相 連的前幾步都變?yōu)椴换顒印? 轉換條件 和 ，分別表示當二進制邏輯信號 為“ 1”和“ 0”狀態(tài)時條件成立；轉換條件 和 分別表示的是，當 從“ 0”（斷開）到“ 1”（接通）和從“ 1”到“ 0”狀態(tài)條件成立。轉換條件是與轉換相關的邏輯命題。轉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，應在有向連線上用箭頭注明方向。步的活動狀態(tài)進展是按有向連線規(guī)定的路線進行。一般保持型的動作在功能表圖中應該用文字或助記符標注，而非保持型動作不要標 注。但應注意表明動作是保持型還是非保持型的。如果某一步有幾個動作，可用下圖中的兩種畫法來表示，但并不隱含這些動作間的任何順序。 所謂“動作”是 指某步活動時， PLC 向被控系統(tǒng)發(fā)出的命令，或被控系統(tǒng)應該執(zhí)行的動作。當系統(tǒng)正工作于某一步時，該步處于活動狀態(tài)，稱為“活動步”。如下圖所示各步的編號為 n n、n+1。步在功能表圖中用矩形框表示。它主要是由步、轉換、轉換條件、有向連線和動作等要素組成。我國于1986 年也頒布了功能圖的國家標準（ —— 86）。它直接決定用戶設計的 PLC 程序的質(zhì)量。 功能表圖是設計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，滑臺由停止（原位）轉為快進，其轉換條件是按下起動按鈕 SB1（即 SB1 的動合觸點接通）；由快進轉為工進的轉換條件是行程開關 SQ2 動作；由工進轉為快進的轉換條件是終點行 程開關 SQ3 動作；由快退轉為停止（原位）的轉換條件是原位行程開關 SQ1 動作。轉換條件是使系統(tǒng)從當前步進入下一步的條件。 總之，步的 劃分應以 PLC 輸出量狀態(tài)的變化來劃分，因為我們是為了設計 PLC 控制的程序，所以 PLC 輸出狀態(tài)沒有變化時，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，當?shù)玫狡饎有盘柡箝_始快進，快進到加工位置轉為工進，到達終點加工結束又轉為快退，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)就從原來的步進入新的步。若自動工作狀態(tài)解除，則應將工作方式選擇開關放至“單步操作”位置。 廣西電力職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 26 圖 機械手自動工作梯形圖 繪制機械手 PLC 將控制梯形圖 廣西電力職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 27 將從初始化開始的一系列梯形圖，按照總體構成圖的形式作何在一起，得到機械手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程序很難實現(xiàn)程序設計。在夾持輸出 Y431 置位后，保持夾持，直到夾持輸出復位松開。 T450 接通后，轉化為第一次上升。自下限位置時， X401 接通，轉化為“夾持”過程。表明了各工步的實現(xiàn)以及各工步的轉換條件。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 手動操作方式由于不需要任何復雜的順序控制，可以用常規(guī)繼電器順序方法來設計梯形圖。狀態(tài)器轉換禁止梯形圖如下。在手動方式解除之后，按下啟動按鈕，則狀態(tài)轉換禁止解除， M574 復位。但每按下一次啟動按鈕時， M574 斷開一次，允許狀態(tài)器轉換一步。當按下啟動按鈕時，從現(xiàn)行工序重新開始工作， M574 應復位，即重新允許轉換。 圖 狀態(tài)器轉換啟動梯形圖 C 狀態(tài)器轉換禁止梯形圖：激活特殊輔助繼電器 M574，并用步進指令控制狀態(tài)器轉換時，狀態(tài)器的自動轉換就被禁止。另一方面，采用 M100 檢查機器是否處于原位。 B 狀態(tài)器轉換啟動：若機械手工作在自動工作方式下，當初始狀態(tài)器 S600 被置位后，按下啟動按鈕，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，即可以進行轉換。在“單步操作”（ X500 接通）時， S600 復位。 圖 機械手 PLC 控制梯形圖總體構成 （ 2） 各部分梯形圖的設計 廣西電力職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 21 通用部分梯形圖設計 A 狀態(tài)器的初始化：初始狀態(tài)器 S600 在手動方式下被置位、復位。 “自動”方式時，應執(zhí)行“自動”程序，故梯形圖的總體構成如下圖所示。 梯形圖設計 機械手的控制屬順序控制，采用步進指令，根據(jù)說明機器工作狀態(tài)轉換的圖形，很容易進行程序設計。 圖 機械手 PC 輸入 /輸出端子的 分配 (4).方案選擇 考慮到機械手在工作時間時可能發(fā)生誤動作行程開關而引起的不安全動作，各個輸入開關信號只能在規(guī)定的狀態(tài)發(fā)生作用，例如， SQ1 的閉合信號只能當機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 SQ1 不起作用。 指令總條數(shù) =（ 10—— 20） *（輸入點數(shù) +輸出點數(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 旋轉脈沖 Y20 手正轉 X20 手正轉限位 Y21 手反轉 X21 手反轉限位 Y22 底座正轉 X22 底座正限位 Y23 底座反轉 X23 底座反限位 Y24 電磁閥動作 (1).確定輸入輸出接點的總數(shù) 輸入接點：啟動按鈕 SB、行程開關 SQ1—— SQ光電開關 SQ5，一共 6 個。由于接近開關有三根線，接線時注意把紅色的線接電源的正極，黑色線接電源的負極，藍色的線接 PLC 的輸入端子。機械手控制系統(tǒng)電器原理圖。在硬件設計重要進行輸入設備的選擇（如控制按鈕、開關及計量保護裝置的輸入信號等），還有執(zhí)行元件的選擇以及控制臺、柜的設計等。歸位后首先橫軸步進電動機工作，橫軸前伸；前伸到位后，手抓電動機得電帶動手爪旋轉；當傳感器檢測到限位磁頭時，電動機停止， PLC 控制電磁閥動作，手張開；延時一段時間，豎軸步進電動機工作，豎軸下降；下降到位后，電磁閥復位，手爪加緊；延時過后，豎軸上升，同時橫軸縮回、底盤都到位后，橫軸前伸；到位后手爪旋轉，然后豎 軸下降，電磁閥動作，手張開；延時后豎軸上升復位；然后開始下一周期動作。 控制流程圖 機械手工作流程圖如下圖所示。輸入電壓為 12~24V,由 FPO 模塊控制電動機正反轉。輸出兩路脈沖梯形圖及 f/t。 微動開關：當擋塊碰到微動開關動作（常開點閉合）。采用微動開關作為橫軸、縱軸限位檢測用。 輸出部分：與步進電動機連接，注意相序。 信號輸入部分：信號源由 FPO 主機提供。如下圖所示。 使用時如果發(fā)現(xiàn)步進電動機轉向不對時可以將 A 相或 B 相兩根線對調(diào)。型號： 42BYGH101。其特點是輸出功率大，體積小，重量輕，可靠性高，適應寬范圍的輸入電壓波動，具有完備的過電壓、過電流保護功能。由于輸入輸出點不夠，擴展一個 FPO—— E16RS 模塊。 本設備控制的對象是一個開關量控制的系統(tǒng)，同時利用脈沖控制步進店動機的運轉，故應采用晶體管形式的輸出。模塊式結構的 PLC 采用主機模塊與輸入模塊、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、控制要求復雜的系統(tǒng)。準確統(tǒng)計被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數(shù)并考慮今后系統(tǒng)的調(diào)整和擴充，在實際統(tǒng)計 I/O 點數(shù)基礎上，一般應加上 10%20%的備用點數(shù)。對帶有部分模擬量控制的 ｗ 裝置等。對開關量控制的系統(tǒng)，當控制速度要求不高時，一般的 PLC 都可以滿足要求，如對小型泵的順序控制、單臺機械的自動控制等。 電器元件、設備的選擇 PLC 機型的選擇 根據(jù)被控對象對 PLC 控制系統(tǒng)的功能要求，可進行 PLC 型號的選定。同時在兩軸的兩端分別加限位開關限位。由可編程控制器發(fā)出脈沖信號，經(jīng)步進電動機驅(qū)動器驅(qū)動步進電動機旋轉，帶動滾珠絲杠旋轉，完成手臂的運動。本設計中手臂由橫軸和豎軸組成，可完成伸縮、升降的運動。同時，在底盤上裝有限位磁頭，最大旋轉角度可達 270 度。 底盤是支撐機械手全部重量并 能帶動手臂旋轉的機構。手爪的回轉則用一個直流電動機完成，同時通過兩個限位磁頭完成回轉角度的限位，一般可設置在 180 度。本設計采用二指式氣動手爪。 機械式夾緊機構是最基本的一種，應用廣泛，種類繁多。有的夾緊機構還帶有傳感裝置和攜帶工具進行操作的裝置。夾緊機構本身則應結構簡單、體積小、重量輕、動作靈活和動作可靠。為防止損壞被夾的物體，夾緊力應限制一定的范圍內(nèi)，并鑲有軟質(zhì)墊片、彈性襯墊或自動定心結構。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算。手爪抓取工件是要滿足迅速、靈活、準確和可靠的要求。 機械手的傳動分為液壓、氣壓、電氣和機械四種，本設計采用綜合傳動方式，即手臂采用電氣傳動，而手爪則采用氣壓傳動。 本設計中設計的機械手，它共有五個自由度。所 以一般專用的機械手（不包括握緊動作）通常具有二到三個自由度。這在實際上也是不必要的，這樣會使機械手結構復雜，費用增多。而且把機械手的功能搞得那么復雜，動作彼此嚴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（即關節(jié)間的角度）能從理論上求得。 (4) 因為每一個功能模塊要占用一定程序存儲空間，對功能塊的執(zhí)行需要一定的執(zhí)行時間，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 : (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，每一個功能模塊的左側有不少于一個的輸入 端，右側有不少于一個的輸出端。有時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，只是在梯形圖結構上可能稍有變化。 (3) 對于復雜控制系統(tǒng)描述 ,仍不夠清晰 。 梯形圖編程語言具有如下特點 : (1) 與電氣操作原理圖相對應，具有直觀性和對應性 。梯形圖程序的左右兩側有兩垂直的電力軌線，左側的電力軌線名義上為功率流從左向右沿著水平梯級通過各個觸點、功能、功能塊、線圈等提供能量，功率流的終點是右側的電力軌線。 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)技術學院畢業(yè)論文 9 上升而價格則不斷下降。滿足工廠自動化（ FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要。 PLC 的通信包括 PLC 與 PLC， PLC 與計算機， PLC 與其它智能設備之間的通信， PLC系統(tǒng)與通用計算機可直 接或通過通信處理單元，通信轉換單元相連構