机械手分选大小球控制毕业论文.doc

武汉理工大学自学考试毕业设计高等教育自学考试毕业设计(论文)题 目：机械手分选大小球控制 专业班级： 学生姓名： 指导教师姓名.职称： 所属助学单位： 2013年4月22日目录摘要1概述2 1.1可编程控制器（plc）历史与发展趋势2 1.2可编程控制器的基本功能和特点22可编程控制器的组成和工作原理4 2.1可编程控制器的硬件组成5 2.2可编程控制器的软件系统和程序5 2.3可编程控制器的工作原理63机械手大小球分选设备的plc电气控制6 3.1机械手大小球分选设备的电气控制7 3.2大小球分选系统示意图及操作面板7 3.3 plc的工序图.梯形图.指令变93.4操作原理简要说明174调试18 4.1上机调试18 4.2软件与硬件的调试19致谢20结束语21参考文献2223摘要plc(可编程控制器)是以计算机技术为核心的通用自动控制装置，在工业中得到了广泛的应用。可编程控制器（plc）是继电器技术和“3c技术”、c计算机computer、控制 control、通信（commutation）的综合体，是一种控制机器动作顺序的“程控型”控制装置。它能适应工厂环境要求，工作可靠、体积小、功能强、而且“用途可随时改变”用户通常只要“修改plc的设置参数”或“更换 plc 控制程序”就可以改变plc的生产过程控制和应用与工厂自动化网络，被誉为现代工业生产自动化的三大技术支柱之首。本设计采用顺序控制设计的方法实现机械手分拣大小球控制。本次课题的一些难点都是用图解的形式表现出来的，明白易懂，运用了“因果分析法”来辅助说明那些以往用文字难以说明的问题。本次课题通俗易懂，注重实用。根据对有关plc方面的资料的收集并经过综合的处理，对plc指令进行了注解，说明其在实例中的用法。关键词：可编程控制器，机械手，梯形图，电气控制系统 1概 述1.1可编程控制器（plc）历史与发展趋势1.1.1 可编程控制器(plc)的历史可编程控制器（progremmable controller,pc）是进几年迅速发展并得广泛应用的新一代工业自动化控制装置。早年的可编程控制器在功能上只能实现逻辑控制，因此被称为可编程顺序逻辑控制器（programmable logy controller）.这时的plc基本上是（硬）继电器控制装置的替代物，主要用于实现原先由继电器完成的顺序控制、定时、记数等功能。国际电工委员会（iec）与1985年在颁布的可编程控制器标准草案第二稿中，给plc做了如下定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统专为工业环境应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算顺序控制，定时、记数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟式的输入和输出，控制各种机械或生产过程。近年来，plc的发展非常的迅速，除了具有逻辑（logic）判断等功能还同时具有数据处理、pid调节和数据通信功能。世界上第一台plc是1969年美国数字设备公司（dec）研制成功。并在美国通用汽车自动化装配线上试用并获得成功。这种新型的工控装置，以其体积小、可变性好、可靠性高、使用寿命长、简单易懂、操作维护方便等一系列优点，很快就在美国的许可编程控制器（progremmable controller,pc）是进几年迅速发展并得广泛应用的新一代工业自动化控制装置。早年的可编程控制器在功能上只能实现逻辑控制，因此被称为可编程顺序逻辑控制器（progremmable logi controller）.这时的plc基本上是（硬）继电器控制装置的替代物，主要用于实现原先由继电器完成的顺序控制、定时、记数等功能。近年来，plc的发展非常的迅速，除了具有逻辑（logic）判断等功能还同时具有数据处理、pid调节和数据通信功能。世界上第一台plc是1969年美国数字设备公司（dec）研制成功。并在美国通用汽车自动化装配线上试用并获得成功。这种新型的工控装置，以其体积小、可变性好、可靠性高、使用寿命长、简单易懂、操作维护方便等一系列优点，很快就在美国的许多行业得到推广使用。20世纪70年代，微处理器的出现使plc发生了巨变。美国、日本、德国等一些厂商先后开采用微处理器作为plc的cpu，这样使plc的功能大大的增强。20世纪80年代，由于超大规模集成电路技术的发展微处理器价格大幅下跌，使得各种类型的plc所采用的cpu的档次谱偏提高，一般采用16位和32位的cpu。目前，世界上约有200家plc生产厂家。其中，美国的（rockwell）、(ge)，德国的西门子（siemems）,法国的施耐德（schmeider）, 日本的三菱，欧姆龙（omron）,他们从只有几十个点（i/o总点数）的微型plc到上万个点的巨型plc。可以预见plc将会是电气控制装置的主要控制元件。1.1.2 可编程控制器的发展与趋势由于工业生产对自动控制系统的多样性，今后几年的plc技术将围绕如下几个方面发展。（1）进一步加快cpu的处理速度。可以采用的方法有：全面使用高速cpu芯片和24位、32位、64位rist芯片，采用多cpu并进行处理或分时处理或分任务处理；采用新型体系结构，工作方式使扫描和中断并存；各种模块自能化，部分系统程序用门阵列电路固化，这样可以使速度达到ns级。（2）变革操作控制方式。由于处理速度的加快和多cpu的使用，操作控制不采用单一的循环扫描方式，将大量使用中断驱动方式，以增加对输入/输出（i/o）的快速反应能力。（3）发展自能化模块。自能化模块主要有：通信模块、位置控制模块、数据处理模块与控制模块、数/模（d/a）转换模块、pid控制模块及一些自能化i/o模块。（4）进一步提高可靠性。有些场合对plc的可靠性要求特别高，根据不同需要可采用相应的技术，除提高半导体的可靠性外，plca将在硬件上采用多cpu的容错系统，软件上开发更加高级的诊断程序，以及发展软件的容错技术，增强plc的自诊断和外部故障检测功能等。（1）提供更方便灵活的编程方法，plc的使用更加的方便。（2）plc的结构和规模将更加两极化，即大型化和小型化。（3）plc产品更加规范化、标准化将有利于plc的设计、生产、使用和维护。（4）加强plc的联网功能。加强plc与plc之间，plc与计算机的联网能力，为实现工厂自动化提供必要的条件。（5）plc存储容量及存储特性。从发展角度来看，单机的存储能力达到1mb就能满足通常的要求，对于特殊的需要可采用外部存储方式。为增加外部存储的容量和存储的速度，将采用激光光盘取代普通的磁盘和磁带。为满足对存储器芯片的存取速度、ram的可重写性和rom的非易失性等要求，必须研制和采用新型存储器芯片。1.2 可编程控制器的基本功能和特点1.2.1 plc的基本功能（1)逻辑控制功能逻辑控制功能实际上就是位处理功能，是可编程控制器的最基本的功能之一。plc设置有“与”、“或”、“非”等逻辑指令，利用这些指令，根据外部现场（开关、按扭或其他传感器）的状态，按照制定的逻辑进行运算处理后，将结果输出到现场的被控对象（电磁阀、接触器、继电器、指示灯等）。因此plc中一个逻辑位的状态可以无限次地使用，逻辑关系的修改变更也十分方便。（2）定时控制功能plc中用户提供使用的定时器，功能类似与继电器、线路中的时间继电器。定时器的设定值（定时时间）可以在编程时设定，也可以在运行过程中根据需要进行修改，使用方便灵活。（3）记数控制功能plc为用户提供了很多计数器。计数器到某一定值时（设定值），产生一个状态信号，利用该信号实现对某个操作的记数控制。记数器的设定值可以是在编程是设定，也可以在运行过程中根据需要进行修改。程序执行时，plc将根据用户用计数器指令指定的计数器对某个控制信号的状态改变次数进行计数，以完成对某个工作过程的计数控制。（4）步进控制功能plc为用户提供了若干个状态器，可以实现由时间、技术和其他指定逻辑信号为转移条件的步进控制，即在一道工序完成以后，在转移条件满足时，自动进行下一道工序。（5）数据处理功能大部分plc都有数据处理功能，可实现算术运算、数据传送、数据比较、数据转换、译码等操作。现在一些新型的plc数据处理功能更加齐全，可以完成开方、pid运算、浮点运算等操作，还可以和crt、打印机连接，实现程序、数据的显示和打印。（6）过程控制功能有些plc具有a/d、d/a转换功能马克眼方便地腽肭厂对模拟量的控制调节。（7）通信联网功能有些plc采用通信技术，可以多台plc之间的同位链接、plc与计算机之间的通信等。（8）监控功能plc设置了较强的监控功能。操作人员利用编程器或监视器可对plc的运行状态进行监控。利用编程器可以调整定时器、计数器的是、设定值和当前值，并根据需要改变plc内部逻辑信号的状态及数据区的数据内容为调试和维护提供极大的方便。（9）停电记忆功能plc内部的部分存储器所使用的 ram 设置了停电保持器件（如备用电池），以保证断电后这部分存储器中的信息不会丢失。（10）故障诊断功能plc可对系统组成、某些硬件状态及指令的合法性等进行自诊断，发现异常情况，发出报警并显示错误类型，如属严重错误则自动终止运行。1.2.2 plc的特点plc作为通用工业控制计算机，30年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃，其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步，其领域从小到大，实现了单体设备控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务的跨越，今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用，主要特点有：（1） 可靠性高，抗干扰能力强，能适应工厂环境（2） 编程简单、直观，可边学边用（3） 适应性好，维护简单（4） 体积小、功能强大、用途广1.2.3 plc的分类plc的种类很多，其实现的功能、内存容量、控制规模、外型等方面均存在较大的差异。因此，plc的分类并没有一个统一的标准，而是按结构形式、控制规、实现的功能大致地分类。a.按结构形式分类 plc按硬件的结构形式可以分整体式和组合式。（1） 整体式plc 整体式plc的 cpu、存储器、i/o 安装在同一机体内（如三菱的fx系列）。这种结构的特点是：结构简单、体积小、价格低。（2） 组合式plc 组合式plc为总线结构。其总线做成总线板，上面有若干个总线槽，每个总线槽上可安装一个plc模块，不同的模块实现不同的功能。b.按控制规模分类i/o的点数是衡量plc 控制规模的重要参数。因此，按控制规模可分为小型plc、中型plc和大型plc.（1） 小型plc i/o点数在256点以下。（2） 中型plc i/o点数在256点2048点之间。（3） 大型plc i/o点数在2048以上。c.按控制实现的功能分类按照plc所能实现的功能不同，可以把plc大致地分为低档plc、中档plc高档plc三类。2可编程控制器的组成和工作原理2.1 可编程控制器的硬件组成plc主要有中央处理器（cpu）、存储器（ram、eprom）、i/o、电源、扩展接口和编程器接口等几部分组成，其结构图如下图2-1所示输入板块输出板块cpu板块电源块(acdc)rs422编程口3.6锂电池运run停stop(cpu芯片+存贮器芯片)接触器电磁阀按钮测位开关【plc内部】+24v+5v+12v方式选择开关关电动机采样运算算刷新新新新【现场开关】 图2-1 plc硬件组成图（1）cpu模块 在plc系统中，cpu模块相当于人的大脑，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。（2）i/o模块 输入（input）模块和输出（output）模块简称i/o模块，他们是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和cpu模块的桥梁。 输入模块用来接受和采集输入信号，数字量输入模块用来接受从按钮、选择开关、数字开关、线位开关、接近开关、光电开关、等数字信号，模拟输入模块用来接收电位器，测速发电机和各种变送提供的连续变化的模拟量电流电压信号。数字量输入模块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、批示灯、数字显示装置和报警器装置等输出设备，模拟量输出模块用来控制调节阀、变频器等执行装置。 cpu模块的工作电压一般是dc5v，而plc的输出/输出信号电压信号一般较高，如dc5v和acc220v，从外部引入的尖峰电压和干燥声可能损坏cpu模块中的元器件或影响plc的正常工作。i/o模块中，用光电耦合器、小型继电器等器件来隔离外部输入电路和负载，i/o模块除了传递信号外，还有电平转换与隔离的作用。（3） 编程装置编程装置用来生成用户程序，并对它进行编辑、检查和修改，手持式编程器不能直接输入和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序，因此又叫做指令编程器。它体积小，价格便宜，一般用来给小型plc编程，或者用来现场调试和维修。使用编程软件可以在屏幕上直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同的编程语言的相互转换，程序被编译下载到plc也可以实现远程编程和传送。可以用编程软件设置plc内部的各种参数，通过通信，可以显示梯形图中的触点和线圈的通断情况，以及运行时plc内部的各种参数，对于查找鼓掌非常有用。（4） 电源 plc一般使用220v交流电源或24v直流电源，内部的开关电源为各模块提供各种直流电源，驱动plc负载的直流电源一般由用户提供。2.2 可编程控制的软件系统和程序plc是一种工业控制计算机，不仅有硬件，软件也是必不可少的。在plc中软件分为两大部分，即系统程序和用户程序。(a) 系统程序是plc赖以工作的基础，采用汇编语言编写，在plc出厂时就已固化于rom型系统程序存储器中，不需要用户干扰。系统程序分为系统监控程序和解释程序。 (b) 用户程序又称为应用程序，是用户为完成某一特定任务而利用plc的编程语言而编制的程序。用户程序通过编程器输入到plc的用户存储器中，通过plc的运行而完成这一特定的任务。2.3 可编程控制器的工作原理plc内部有许多具有不同功能的器件，实际上这些器件是由电子电路和存储器组成的。例如，输入继电器 x由输入电路和映像输入触点的存储器组成；输出继电器y由输出电路和映像输出点的存储器组成；定时器t、记数器c、助继电器m、状态器s、数据寄存器d、变址积存器v/z等都有存储器组成。为了把它们与普通的硬件区分开，通常把上面的器件成为软器件。从工作过程看，只注重器件的功能和器件的名称。如，输入继电器x、输出继电器y等，而且每个器件都有确定的地址编号，这对编程十分重要。plc的工作原理可概括为：在系统管理程监控下，对i/o集中采样、顺序执行用户程序并将运算结果集中输出的工作过程。与计算机不同的是，计算机一般采用查询等待命令的工序的执行并转到相应子程序。因此，当控制软件发生故障时，会一直等待键盘或i/o命令，可能发生死机现象。而plc作为专用工业控制机，一般采用扫描用户程序工作方式，系统管理及应用程序的执行全部是以循环扫描方式完成。当软件发生故障时，可以定时执行下一轮扫描，避免了死机现象，因此可靠性更高。3机械手大小球分选设备的plc电气控制3.1机械手分选装置及工作方式 机械手分选装制大小球（见图3-1），控制面板如图3-3所示，图3-1是plc的外部接线图。输出继电器y4为on时刚球被电磁铁吸住，为off时释放。plcl火220vkmy升y0plcx1左限k1代x2大右限k2代x3小右限k3代x4上限k4代x5下限k5代x10手动x11回原x12单步x13单周x14多周选k0代自动plcx15回启p1代x16启p2代x17预停p3代x20手吸p0代x21释x22手升x23降x24手右x25左手动按钮n零com2(+)24vcom1(+)24vkm降y1km左行y3km右行y2ya吸持y4 图3-1机械手分选抓装制大小球图 工作方式的选择开关的5个位置分别位于5种工作方式之中，操作面板左下部的6个按钮是手动按钮，为了保证在紧急的情况下（包括plc发生故障时）能可靠地切断plc电源，设置交流接触器km见图3-1，在plc开始运行时按下负载电源按钮，是km线圈得电并自锁，km的主触点接通，给外部负载提供交流电源，出现紧急情况时用“紧急停车”按钮断开负载电源，对于电磁铁吸盘这一类执行机构，在“紧急停车”时如果断开它的电源，它吸住的铁磁物体会掉下来，在某些情况下可能造成事故，是不允许这样处理的。右行和左行是异步电动机控制的，在控制电动机的交流器km1和km2的线圈回路中，使用了由它们的常闭触点组成的硬件互锁电路。系统设有手动、单周期、单步、连续和回原点5种工作方式，机械手在最上面、最左边且电磁铁线圈断电时，称为系统处于原点状态（或称为初始状态）。在公用程序中，左线位开关x1、上限位x4的常开触点和表示电磁线圈断电的y4的常闭点的串联电路接通时，原点条件辅助继电器m5变为on。 如果选择的是单周期工作方式，按下启动按钮x16后，从初始步mo，机械手按顺序功能图的规定完成一个 周期的工作后，返回并停留在初始步。如果选择连续工作方式，在初始状态下启动按钮后机械手从初始步一个周期的反复连续工作，按下停止按钮并不马上停止工作，完成最后一个周期的工作后，系统才返回并停留在初始步。在单步工作方式，从初始步开始，按下启动按钮，系统转换到下一步，完成改步的任务后，自动停止工作并停留在改步，再按一下启动按钮，才往前走一步。单步工作方式常用于系统的调试。在单周期、连续和单步工作方式之前，系统应处于原点状态，如果不满足这一条件，可选择回原点工作方式，然后按回原点启动按钮x15，使系统自动返回原点状态。在原点状态，顺序功能、图中的初始步m0为on，为进入单周期、连续和单步工作方式做好准备。3.2 大小球分选系统示意图及操作面板3.2.1机械手大小球分选设备的控制要求 初始态要求机械手在原点位置（原点状态 手臂位于左限位处 +右限位处 +手爪释放）各开关在关闭状态，m停转。按下启动按钮，机械手动作，升降杆下件下降并要求机械手此时停留两秒，在机械手吸球和释放球后停留一秒后动作。由sitp判断机械手的工作方（当s0=1时切换到手动方式、当s1=1时切换到回原点方式、当s2=1时切换到自动方式），在由sitl利用m8041来实现单周、多周的运行。当按下预停按钮后，一直要到一个周期完成才能停止，中途不能停止。（要有手动、回原点、单步、单周、多周等5种可选工作方式）。x1左限位y2右行y3左行x2大球右限x3小球右限x4上限位x5下限位y0升y1降吸头y4大球小球(吸抵小球时)x5动作(吸抵大球时)x5不动作吸图3-2机械手分选大小球示意图2操作面板 工作方式选择开关的5个位置分别位于5种方式，操作面板左下部的6个按钮是手动按钮。 图3-3机械手分选大小球操作面板图3.2.2 plc的外部接线图 图3-4是plc的外部接线图，输出继电器y4为on时刚球被磁铁吸住，为off时被释放，为了保证在紧急情况下（包括plc发生故障时）能可靠的切断plc的负载电源，设置了交流接触器kmya吸持y4plcl火220vkmy升y0plcx1左限k1代x2大右限k2代x3小右限k3代x4上限k4代x5下限k5代x10手动x11回原x12单步x13单周x14多周选k0代自动plcx15回启p1代x16启p2代x17预停p3代x20手吸p0代x21释x22手升x23降x24手右x25左手动按钮n零com2(+)24vcom1(+)24vkm降y1km1右行y2km2左行y3 图3-4plc的外部接线图3.3 plc的工序图、梯形图、指令表 fx系列plc的状态初始化指令表ist（initial staate）的功能指令编号为fnc60，它与stl指令一起使用，专门用来设置具有多种工作方式的控制系统的初始状态和设置有关的特殊辅助继电器的状态，可以大大简化复杂的顺序控制程序的设计工作。ist指令只能使用一次，它应放在程序开始的地方，被它控制的stl电路应放在它的后面。 3.3.1 ist指令与程序的组成初始程序手动程序回原程序s0=1s1=1自动程序s2=15种方式选择x10x14回原完成m8043其它由ist判决s0手动s1回原s2自动 图3-5机械手指令与程序3.3.2.顺序功能（sfc）图自动程序待命s2m8044原点降2ss20t0m8041启续吸起1ss21t1升s22x4上限右行s23x2大右限吸起1ss24t1升s25x4上限右行s26x3小右限降s27x5下限释1ss28t2升s29x4上限左行s30x1左限(由ist选入s2)x5大球x5小球t0t1t1t2 图3-6机械手自动程序回原点程序待命s1x15回启r y1返上限s10x4上限返左限s11x1左限返释态s12(由ist选入s1)y0降升r y2右行左行r y4释放s mmmm8043mmmmmmm8043回原点完成r s12s12()y3步10步11s10x4切s s11步11r y1降y0升步11步12s11x1切s s12步12r y2右行y3左行步120s12r y4释放s m8043回原点完成r s12步12()s1s s10步10步1步10x15切ret图3-7机械手回原点程序手动程序初态s0s y4y0吸升x20手吸x21r y4释x22x23x24x25x4上限y1互y1降x5y0互y2右行x3y3y3左行x1y2s y4y0吸升x20手吸x21r y4释x22x23x24x25x4上限y1互y1降x5y0互y2右行x3y3y3左行x1y2s0ret 图3-8机械手手动程序3.3.3机械手“梯形图”程序汇总(初始化程序)(m8044)ist x10 s20 s30运行态原点ists0s1s2y4释x1左限x4上限m8000指定x10开始的8路输入为预定功能指定自动各步的起、止号图3-9机械手初始化程序 ist指令中的s20和s30用来指定在自动操作中的最低和最高的继电器的元件号(手动程序)s y4y0吸升x20手吸x21r y4释x22x23x24x25x4上限y1互y1降x5y0互y2右行x3y3y3左行x1y2s0ret3-10图机械手手动程序手动程序如图3-10手动操作时用x20x25对应的6个按钮控制钢球的抓紧、放松，和升、降，左行和右行，手动程序用初始状态继电器s0控制，因为手动程序、自动程序（不包括回原点程序）和原点程序都用stl触点驱动，但这三个部分不回同时驱动。(自动回原点程序)步10步11s10x4切s s11步11r y1降y0升步11步12s11x1切s s12步12r y2右行y3左行步120s12r y4释放s m8043回原点完成r s12步12()s1s s10步10步1步10x15切ret 图3-11机械手自动回原点程序 自动返回原点程序如图3-11所示，当原点条件满足时，特殊继电器m8044为on，自动返回原点程序结束手用set指令将m8043置位为on并用rst指令将回原点的最后一步s12复位返回到原点程序中s10s19(自动程序)m8044s s20步20s2m8041步20步21步22步2步20s20x5下限y1降t0 k202秒t0s s21步21x5是大t0s s24步24x5是小步21步22s21t1 k101秒t1切s s22步22s y4吸起步22步23x4切s s23步23y0升x4上限s22步23步27x2切s s27步27y2右行x2大右s23步24步25s24t1 k101秒t1切s s25步25s y4吸起步25步26x4切s s26步26y0升x4上限s25步26步27x3切s s27步27y2右行x3小右s26ret步28步29s28t2 k101秒t2切s s29步29r y4释放步29步30x4切s s30步30y0升x4上限s29步30步2x1切s s2步2y3右行x1右限s30步27步28x5切s s28步28y1降x5下限s27end 图3-12机械手自动程序(程序完)用stl指令设计的自动程序的顺序如图所示特殊辅助继电器m8041（转换 启动）m8044（原点条件）是从自动程序的初始步s2转换到下一步s20的转换条件自动程序的梯形图见3-12使用stl指令后，系统的自动、手动、单周、单步、回原点、多周等几种工作方式的切换系统程序是系统自动完成的，安排ist指令中的控制工作方式用的是输入继电器x10x17的元件顺序，工作方式的切换是通过特殊辅助继电器m8040m8042实现的ist指令自动驱动m8042。3.3.4指令运用与说明指令编号指令符号编程元件名指令运用的说明0ldx001取常开x0011andx004串常开x0042aniy004串线圈y0043outm8044检出机械原点时动作4ldm8000取继电器（run监控）5istx10 s20 s30状态初始化6stls0步进指令（切换条件满足时就从上一状态转移到下一状态，而上一状态自动复位）7ldx020取常开x0208sety004置位（置1）9ldx021取常开x02110rsty004复位（清0）11ldx022取常开x02212anix004串常闭x00413aniy001串线圈y00114outy001连线圈y00115ldx023取常开x02316anix005串常闭x00517aniy000串线圈y00018outy001连线圈y00119ldx024取常开x02420anix003串常闭x00321aniy003串线圈y00322outy002连线圈y00223ldx025取常开x02524anix001串常闭x00125aniy002串线圈y00226outy003连线圈y00327stls1步进指令（同上stl作用相同）28ldx015取常开x01536sets10置位指令（s10置位“1态”）29stls10步进指令（同上stl作用相同）30rsty001复位指令（y001为“0态”）31outy000连线圈y00032ldx004取常开x00433sets11置位指令（s11置位“1态”）34stls11步进指令（同上stl作用相同）35rsty002复位指令（y002为“0态”）36outy003连线圈y003指令编号指令符号编程元件名指令运用的说明37ldx001取常开x00138sets12置位指令（s12置位“1态”）39stls12步进指令（同上stl作用相同）40rsty004复位指令（y004为“0态”）41setm8034置位指令42rsts12复位指令（s12为“0态”）43outret连线圈（步母完）44stls2步进指令（同上stl作用相同）45ldm8044取指令（检出机械原点时动作）46andm8041串辅助继电器（状态转移开始）47sets20置位指令（s20置位“1态”）48stls20步进指令（同上stl作用相同）49ldix005取常闭点x00550outy001连线圈y00151ldt0取时间继电器t052anix005步进指令（同上stl作用相同）52sets21置位指令（s21置位“1态”）53ldt0取时间继电器t054andx005串常闭x00555sets24置位指令（s24置为“1态”）56stls21置位指令（s21置位“1态”）57sety004置位指令（y004置为“1态”）58outt1 k10连时间继电器（t1定时为1）59ldt1取时间继电器t160sets22置位指令（s22置位“1态”）61stls22步进指令（同上stl作用相同）62ldix004步进指令（同上stl作用相同）63outy000串线圈y00064ldx002取常开点x00265sets23置位指令（s23置位“1态”）66stls23步进指令（同上stl作用相同）67ldix002取常闭点x00268ldx002取常开点x00269sets27置位指令（s27为“1态”）70stls24步进指令（同上stl作用相同）71sety004置位指令（y004置为“1态”）72outt1 k10连时间继电器（t1定时为1）73ldt1取时间继电器t174sets25置位（s25置为“1态”）75stls25步进指令（同上stl作用相同）76ldix004取常闭x004指令编号指令符号编程元件名指令运用的说明77outy000串线圈y00078ldx00479sets26置位指令80stls26步进指令（同上stl作用相同）81ldix003取常闭点x00382outy002连线圈y00283ldx003取常开点x00384sets27置位指令85stls27步进指令（同上stl作用相同）86ldix005取常闭点87outy001连线圈88ldx005取常开点x00589sets28置位指令（s28为“1态”）90stls28步进指令（同上stl作用相同）91rsty004复位指令（y004为“0态”）92outt2 k10连时间继电器 （t2定时1秒）92ldt2取t293sets29置位指令94stls29步进指令（同上stl作用相同）95ldix004取常闭x00496outy000连线圈y00097ldx004取常开x00498sets30置位指令（s30置位为“1态”）99stls30步进指令（同上stl作用相同）100ldix001取常闭x001101outy003连线圈y003102ldx001取常开x001103sets2s2置位104ret步母完105end程序完3.3.5 plc编程元件明细表编程元件名称各编程元件的功能输入继电器xx1左限位x2大球右限位x3小球右限位x4上限位x5下限位x10手动工作方式x11按下此按钮机械手就自动回原点x12-14自动加工方式、x12单步、x13单周、x14多周x15回启动按钮x16按下此按钮机械运行x17预停按钮输出继电器yy0 控制升降杆上升y1km控制升降杆下降y2km1控制升降杆右行y3km2控制升降杆左行y4吸头(抓起)吸起大小球辅助继电器(m)m8000run监控(常开触点)m8040m8040置no时禁止状态转移m8041状态转移开始m8043回原点完成m8044检出机械原点时动作状态器(s)s0s0-9均为初始状态器s20-30用于存放步的状态(步20-30)定时器(t)t0t0定时 k20(2秒)t1t1定时 k10(1秒)t2t2定时 k10(1秒)注:此编程元件表只限于此次课题设计所涉及的元件.3.4 操作原理简要说明机械手有手动、单周期、多周期和回原点五种工作方式，机械手在最上面、最左边且电磁铁线圈断电，称为系统处于原点状态（或称初始状态）。在用户程序中，左限位开关x1，上限位开关x4的常开触点和表示电磁铁线圈断电的y4的常闭触点的串联电路接通时，“原点条件”辅助继电器s1变为no。在通过初始化指令ist利用辅助继电器m8041/m8040来决定机械手的工作方式（当s0=1时，用户程序执行手动程序；当s1=1时，用户程序执行回原点程序；当s2=1时，用户程序执行自动程序）。在单周期工作方式下，按下启动按钮x16后，（初始化指令ist使m8040清0就是永久解禁0）从初始步s0开始机械手按顺序功能图的规定完成一个周期的工作后，返回并停留在初始步。在多周期工作方式下，在初始状态按下启动按钮后，机械手从初始步开始一个接一个周期地反复连续的工作。在按下停止按钮并不马上停止工作，完成最后一个周期的工作后，系统才返回并停留在初始步。在单步工作方式下，从初始步开始，按一下启动按钮系统转换到下一步完成该步的任务后，自动停止工作并停留在该步，再按一下启动按钮才转到下一步。单步工作方式常用于系统的调试。在选择单周期，多周期和单步工作方式之前，系统应处于原点状态，如果不满足这一条件，可选择回原点工作方式（让机械手在左限位x1，在做实验时用k1来代替，而机械手臂上限位x4由k4来代替，然后按下回原点启动按钮x15，使系统自动回原点状态，即使程序中的辅助继电器m8043变为1态。机械手的一个工作周期（动作顺序）为下降、吸球、上升、右行、下降、释放、 上升、左行返回。当机械手在原点状态时，按下启动按钮，机械手下降到为达下限位x5时，x5处于断电状态，电磁铁头通电吸起大球，然后机械手上升，上升到上限位x4时，机械手臂右行。当右行到大球右限位x2时，机械手下降，下降到下限位x5时电磁铁断电，释放大球，大球被放入大球容器。然后回到原点。当机械手在原点时，按下启动按钮，机械手下降到为达下限位x5时，x5接通，电磁铁通电吸起小球，机械手上升，上升到上限位x4时，机械受臂右行，当右行到小球右限位x3时机械手下降，下降到下限位x5时，电磁铁断电释放小球到小球容器。然后回到原点位置，机械手分选大小球动作完成。 4调 试4.1 上机调试（1）调试的目的首先：熟悉和掌握“plc-大小球分选系统”的“5种工作方式”及实践步骤。其次：熟悉plc编程软件/及编程器的使用方法。最后：学会plc-3型实验台的使用方法。（2）使用的实验器材plc-3型可编程控制器实验台plc大型演示面板“计算机和plc编程软件”/及fx-20p-e编程器编程电缆连接导线（3）调试步骤a.预备阶段：在接线时负载设备要处在断电状态设备线要接触良好将设计好的程序输入到计算机中打开plc的电源将程序写到plc将负载通上电b.调试阶段：按下k1、k4、p1等开关和按钮时，机械手是否回到原点位置。按下启动按钮x16时，机械手是否按照用户要求的工作方进行（手动、单周、单步、多周、回原点）等动作。在按下急停按钮时是否在完成最后一个周期的工作后，系统才返回并停留在初始步。4.2软件与硬件的调试4.2.1 软件的调试 调试顺序控制程序的主要任务是检查程序的运行是否符合顺序功能图的规定，即在某一转换实现时，是否发生的活动状态的正确的变化，该转换所有的前级步是否变为不活动步，所有的后续步是否变为活动步，以及被驱动的负载是否相应的变化。在调试时应充分考虑各种情况，对系统各种不同的工作方式，顺序工能图的每一条支路，各种可能的进展路线，都应逐一检查，不能遗漏。发现问题后即时修改程序，直到各种可能的情况下输入信号与输出信号之间的关系完全符合要求。4.2.2 硬件的调试在对程序进行模拟调试的同时可以设计设计、制作控制屏，plc之外其他硬件的安装，接线工作也可以同时进行，完成控制屏内部的安装线，应对控制屏的接线进行调试，可在控制屏的接线端子上模拟plc外部的开关输入信号，或操作控制面板的按钮和开关指令，观察对应的plc输入点的状态是否变化正确。用编程成器或编程软件将plc的输出点强制为off/on，观察对应的控制屏内的plc负载（如外部的继电器、接触器）的动作是否正