【正文】 再連接起來(lái)總調(diào)。 （ 7）進(jìn)行軟件測(cè)試 在程序設(shè)計(jì) 過程中，難免會(huì)有疏漏的地方 ， 因此在將 PLC 連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上去之前，必需進(jìn)行軟件測(cè)試，以排除程序中的錯(cuò)誤 。這一步是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最核心工作，也是比較困難的一步，要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。接著 就 可以進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制柜或操作臺(tái)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。 （ 3）選擇合適的 PLC 類型 根據(jù)已確定的用戶 I/O 設(shè)備，統(tǒng)計(jì)所需的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)，選擇合適的 PLC 類型，包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、 I/O 模塊的選擇、電源模塊的選擇等。 （ 2）確定 I/O 設(shè)備 根據(jù)被控對(duì)象對(duì) PLC 控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。 3． 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟 （ 1）深入了解和分析被控對(duì)象的工藝條件和控制要求 被控對(duì)象就是受控的機(jī)械、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過程 ， 控制要求主要指控制的山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 裝 訂 線 基本方式、應(yīng)完成的動(dòng)作、自動(dòng)工作循環(huán)的組成、必要的保護(hù)和聯(lián)鎖等。 2． 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 （ 1）擬定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)條件。 （ 3）控制系統(tǒng)要安全可靠。 第三章 PLC 程序設(shè)計(jì)方法 可編程控制器 的 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 在進(jìn)行 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則： （ 1）完全滿足被控對(duì)象的工藝要求。 隨著自動(dòng)化程度的提高，可編程控 制器既可做為現(xiàn)場(chǎng)控制的部件，又可作為更高一級(jí)的管理控制部件 ；并且 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，它又衍生出了網(wǎng)絡(luò)功能。如咸陽(yáng)顯像管廠，秦皇島煤碼頭，汽車廠等。韓國(guó)：三星、 LG 公司等 。目前，世界上有 200 多個(gè)廠家生產(chǎn) PLC。 （ 1） 小 .型 PLC—— I/O 點(diǎn)數(shù) 256 點(diǎn)，單 CPU， 8 位或 16 微處理器，用戶存儲(chǔ)器容量 4K 字以下 。高檔 PLC具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng) 功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。 （ 2）中檔 PLC 除 具有低檔 PLC 的功能外，還具有模擬量輸入 /輸出，算術(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送和比較；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，遠(yuǎn)程 I/O，子程序，通信聯(lián)網(wǎng)等功能，有些還可增設(shè)中斷控制， PID 控制等功能，適應(yīng)于復(fù)雜控制系統(tǒng)。 這樣不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可以做的體積小巧。 還有一些 PLC 將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成所謂疊裝式 PLC。這種模塊式 PLC 的特點(diǎn)是配置靈活、可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。 (2)模塊式 PLC 模塊式 PLC 是將 PLC 各組成部分分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如 CPU模塊、 I/O模塊、電源模塊（有的含在 CPU模塊中）以及其他模塊。擴(kuò)展單元內(nèi)只有 I/O 和電等，沒有 CPU，基本單元和擴(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。小型 PLC 一般采用這種整體式機(jī)構(gòu)。 本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)采用小型可編程控制器實(shí)現(xiàn)，具有編程簡(jiǎn)單、維修容易、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。 山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 裝 訂 線 控制系統(tǒng)可根據(jù)動(dòng)作的要求，設(shè)計(jì)采用數(shù)字順序控制，它首先要編制程序加以存儲(chǔ)，然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制機(jī)械手進(jìn)行工作。 機(jī)械手控制的要素包括工作順序、到達(dá)位置、動(dòng)作時(shí)間、運(yùn)動(dòng)速度和加減速度等。在現(xiàn)代生產(chǎn)企業(yè) 中，自動(dòng)化程度較高，大量應(yīng)用到了機(jī)械手。這種機(jī)械手在國(guó)外稱為“ Mechanical Hand”，它是為主機(jī)服務(wù)的，由主機(jī)驅(qū)動(dòng)，除少數(shù)外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。工業(yè)中采用的鍛造操作機(jī)也屬于這一范疇。第二類是需要人工操作的，稱為操作機(jī)。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，已完成各項(xiàng)規(guī)定操作。 圖 12搬運(yùn)機(jī)械 手 概述 機(jī)械手一般分為三類。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲的場(chǎng)合，應(yīng)用得更為廣泛。因此，它能大大地改善工人的勞動(dòng)條件，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。 圖 11 二指機(jī)械手 山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 裝 訂 線 機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代科技的一個(gè)重要組成部分。比如美國(guó) OI 公司的產(chǎn)品，可針對(duì)單一項(xiàng)目，次序加 4 種試劑，加熱溫度也提高到 50 ℃ ，檢測(cè)器則采用二極管陳列技術(shù)，這些進(jìn)步為新領(lǐng)域的應(yīng)用提供了強(qiáng)大支持。 自上世紀(jì)六十年代，機(jī)械手被實(shí)現(xiàn)為一種產(chǎn)品后，對(duì)它的開發(fā)應(yīng)用也在不斷發(fā)展，最典型的發(fā)展是生產(chǎn)者將此產(chǎn)品大量應(yīng)用于衛(wèi)生行業(yè)（全自動(dòng)生化分析儀），從而實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)生檢驗(yàn)中急需短時(shí)間、大量樣品數(shù)據(jù)的要求，但在衛(wèi)生領(lǐng)域的機(jī)械手因采用樣品加單一酶試劑顯色法，且采用濾光片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，造成試劑價(jià)格昂貴，限制了產(chǎn)品市場(chǎng)的發(fā)展 。 (5)宇宙及海洋的開發(fā)。 (3)可在勞動(dòng)條件差，單調(diào)重復(fù)易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動(dòng) 。 機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)、不知疲勞、不怕危險(xiǎn)、抓舉重物的力量比人手大等特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多部門的重視，并越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用，例如： (1)機(jī)床加工工件的裝卸，特別是在自動(dòng)化車床、組合機(jī)床上使用較為普遍。 、 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 題目 ___機(jī)械手的設(shè)計(jì) 姓 名 學(xué) 號(hào) 系（院） 班 級(jí) 指導(dǎo)教師 _ 職 稱 _ _ 2021 年 05 月 30 日 第一章 機(jī)械手 介紹 山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 裝 訂 線 機(jī)械手的意義 機(jī)械手是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來(lái)的一門 新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。 (2)在裝配作業(yè)中應(yīng)用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來(lái)裝配印制電路板，在機(jī)械行業(yè)中它可以用來(lái)組裝零部件。 (4)可在危險(xiǎn)場(chǎng)合下工作，如軍工品的裝卸、危險(xiǎn)品及有害物的搬運(yùn)等。 (6)軍事工程及生物醫(yī)學(xué)方面的研究和試驗(yàn)。 隨著技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械手的設(shè)計(jì)已經(jīng)實(shí)破了單一試劑、加熱及濾光片的束 縛。有專家估計(jì)未來(lái) 10 年，全自動(dòng)流動(dòng)分析儀的市場(chǎng)份額中，將有 50 ％被全自動(dòng)化學(xué)分析機(jī)械手取代。機(jī)械手的積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)，其一，它能部分地代替人的勞動(dòng)并能達(dá)到生產(chǎn)工 藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來(lái)完成工件的傳送。因此，受到各先進(jìn)單位的重視并投入了大量的人力物力加以研究和應(yīng)用。在我國(guó)，近代幾年來(lái)也有較快的發(fā)展，并取得一定的成果，受到各工業(yè)部門的重視。第一類是不需要人工操作的通用機(jī)械手，它是一種獨(dú)立的不附屬于某一主機(jī)的裝置。它的特 點(diǎn)是除具備普通機(jī)械的物理性能之外，還具備通用機(jī)械、記憶智能的三元機(jī)械。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機(jī)來(lái)完成特定的作業(yè)，后來(lái)發(fā)展到用無(wú)線電信號(hào)操作機(jī)械手來(lái)進(jìn)行探測(cè)月球等。第三類是專用機(jī)械手，主要附屬于自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)線上，用以解決機(jī)床上下料和工件傳送。 本項(xiàng)目要求控制 的機(jī)械手模型可歸為第一類，即通用機(jī) 械手。通過本次設(shè)計(jì)，可以增強(qiáng)對(duì)工業(yè)機(jī)械手的認(rèn)識(shí)，同時(shí)熟悉并掌握 PLC 技術(shù)、位置控制技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)等工業(yè)控制中常用的技術(shù)。機(jī)械手的控制分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制兩種，目前以點(diǎn)位控制為主，占 90%以上。對(duì)動(dòng)作復(fù)雜的機(jī)械手則采用數(shù)字控制系統(tǒng)、小型計(jì)算機(jī)或微處理機(jī)控制的系 統(tǒng)。 第二章 PLC 概述 可編程控制器的分類 PLC 的種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同，對(duì) PLC 的分類，通常根據(jù)其形式的不同、功能的差異和 I/O 點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類 1． 根據(jù) PLC 的結(jié)構(gòu)形式可將 PLC 分為整體式和模塊式兩類 （ 1） 整體式 PLC 整體式 PLC 是將電源、 CPU、 I/O 接口等各件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。 整體 PLC 由不 同 PLC 點(diǎn)數(shù)的基本單元和擴(kuò)展單元組成，基本單元內(nèi)有 CPU、 I/O接口，與 I/O 擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口、以及編程器或 EPROM 寫入器相連的接口等。整體式 PLC 一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展 。模塊式 PLC 由框架或基板和各種模塊組成，模塊 裝在框架或基板的插座上。大、中型 PLC 一般采用這種模塊式結(jié)構(gòu)。疊裝式PLC 其 CPU、 電源 、 I/O 接口等也是各自獨(dú)立的模塊， 但它們之間是非電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以應(yīng)地疊裝。 2． 根據(jù) PLC 所具有的功能不同，可將 PLC 分為低，中，高檔次 （ 1）低檔 PLC 具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷監(jiān) 控等基本功能還山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 裝 訂 線 可以少量模擬量輸入 /輸出，算術(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送和比較等功能，主要用于邏輯控制，順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。 （ 3）高檔 PLC 除具有中檔 PLC 的功能外，還增加了符號(hào)算術(shù)運(yùn)算，矩陣運(yùn)算，位邏輯運(yùn)算，平方根運(yùn)算及其他特殊功能函數(shù)的運(yùn)算，制表及表格傳遞功能等。 3． 按 I/O 點(diǎn)數(shù)分類 ， 根據(jù) PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)的多少，可將 PLC 分為小型、 中型和大型三類 。 （ 2） 中型 —— 點(diǎn)數(shù) 2562048 點(diǎn)，雙 CPU，用戶存儲(chǔ)器容量 28K，如： S7300 德國(guó)西門子 SR400 中外合資無(wú)錫華光電子工業(yè)有限公司 （ 3）大型 PLC—— I/O 點(diǎn)數(shù) 2048 點(diǎn)，多 CPU， 16 位、 32 位處理器，用戶存儲(chǔ)器容量 816K，如： S7400 德國(guó)西門子公司 GEIV GE 公司 國(guó)內(nèi) PLC 發(fā)展概況 PLC 在問世以來(lái)，經(jīng)過 近 40 年的發(fā)展， 在美、德國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)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)值大幅度上升而價(jià)格則不斷下降。較多的有美國(guó)：AB 通用電氣、莫迪康公司；日本：松下、三菱、富士、歐姆龍等；德國(guó)：西門子公司；法國(guó)： TE 施耐 德公司。 我國(guó)的 PLC 產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)經(jīng)歷了三個(gè)階段：順序控制（ 19371979） —— 一位處理器為主的工業(yè)控制器（ 19791985） —— 8 位微處理器為主的可編程控制器（ 1985年以后）對(duì)外開放政策推動(dòng)下，國(guó)外 PLC 產(chǎn)品大量進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，一部分隨成套設(shè)備進(jìn)口，如：寶鋼，一、二期工程就引進(jìn)了 500 多套?，F(xiàn)在在國(guó)內(nèi)外的各行各業(yè)也有了極大的應(yīng)用，技術(shù)含量也越來(lái)越高 可編程控山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 裝 訂 線 制器在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越寬廣，既有單機(jī) 做為繼電器邏輯電路的替代品，又有作 為設(shè)備控制的核心部件的。所有這一切，不僅要求可編程控制器具有相應(yīng)的硬件功能，而且要求它的軟件技術(shù)也要獲得相應(yīng)的發(fā)展 。 （ 2）在滿足控制要求和技術(shù)指標(biāo)的前提下，盡量使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì) 。 （ 4）在設(shè)計(jì)時(shí)要給控制系統(tǒng)得容量和功能預(yù)留一定的預(yù)度，便于 以后的調(diào)整和擴(kuò)充。技術(shù)條件一般以設(shè)計(jì)任務(wù)書的形式來(lái)確定，它是整個(gè)設(shè)計(jì)的依據(jù) ； （ 2）選擇電氣傳動(dòng)形式和電動(dòng)機(jī)、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)； （ 3）選定 PLC 的型號(hào)； （ 4）編制 PLC 的輸入 / 輸出分配表或繪制輸入 / 輸出端子接線圖； （ 5）根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求編寫軟件規(guī)格說(shuō)明書，然后再用相應(yīng)的編程語(yǔ)言（常用梯形圖）進(jìn)行程 序設(shè)計(jì)； （ 6）了解并遵循用戶認(rèn)知心理學(xué)，重視人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)人與機(jī)器之間的友善關(guān)系； （ 7）設(shè)計(jì)操作臺(tái)、電氣柜及非標(biāo)準(zhǔn)電器元部件； （ 8）編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書和使用說(shuō)明書； 根據(jù)具體任務(wù)，上述內(nèi)容可適當(dāng)調(diào)整。對(duì)較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，還 可將控制任務(wù)分成幾個(gè)獨(dú)立部分，這種可化繁為簡(jiǎn) ，有利