软板载具搬运的控制系统设计

装订线南京工业职业技术学院 丰田卡罗拉空气流量计的检测与维修毕 业 设 计课题名称软板载具搬运的控制系统设计院/专 业 机械工程学院班 级机电1331学 号1301663150学生姓名高敏指导教师：徐坚2016 年 5 月 15 日2毕业设计（正文）摘要随着我国现代化工业技术的长足发展，我国企业的工业自动化以及技术水平的正在不断提高，生产条件也趋向于有不良的态势，这对一线工人操作技能也提出了更高的要求，同时对作业工人的安全性也得到了相应的威胁。工人的工作环境和工作内容也需要理想化简单化的一些工作来回的机器人远程控制或自动完成是非常重要的。有些人无法避免身体接触与人体伤害，如冶金，化工，医药，航空航天等。在机械制造中，机器人应用的发展更为迅猛。目前使用于机床、锻造机、上下材料、焊接、喷漆等工作，它可以按照预先设定的运行操作程序进行预先设定的操作，有的还具有感官反馈的能力，可以应付外界的变化。如果机器人偏离某一特定的发生，它会对零件或机器本身造成损害，但如果反馈传感器与自动机器人可以根据反馈自动调节。应用机器人，将有助于提高自动化程度的转印材料，工件的处理，机床的更换和装配等，它可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快工业生产机械化和自动化的步伐。机器人的现代技术辐射范围较广，包括科学力学、电气液压技术、力学、计算机技术自动控制技术和传感器技术，是一个跨学科的技术。近年来，随着计算机技术、电子技术和传感器技术在机器人应用中越来越多的应用，机器人已成为提高劳动生产率的重要因素之一。近几十年工业机器人是一种高科技的自动化生产设备。工业机器人是工业机器人的一个重要分支。它的特点，可以通过各种工作任务的编程，无论是人和机器自身的优势，在建设和性能，特别是体现了人类的智慧和适应性。在国民经济各领域工作的准确性和各种环境机械手的工作能力，具有广阔的发展前景。本文拟开发物料搬运机器人，日本三菱FX2N系列PLC、机器人的上、下、左、右以及爬行运动控制。滚珠丝杆的机械部分，滑动装置，机械抓地力等；用交流电机、变频器、控制台等部件进行电气化。我们采用可编程技术，结合适当的硬件手段控制机器人完成各种动作。由于时间限制和个人的局限性，我的设计，有很多不足够的时间来解决这个问题，我希望广大的教师，学生可以给予批评和解决。关键词:可编程序控制器PLC；机械手；步进电机AbstractWith the development of modern industrial technology, industrial automation, technology continues to improve production conditions also tend to have an adverse situation, which front-line workers operating skills are also put forward higher requirements, while on the job security of workers has also been the corresponding threat. Working environment and the content of workers also need to simplify some of the work back and forth idealized robot remote control or auto-complete is very important. Some people can not avoid physical contact with the human body injury, such as metallurgy, chemicals, pharmaceuticals, aerospace and so on.Machinery manufacturing, the more rapid development of robotic applications. Currently used in machine tools, forging machine, the upper and lower material, welding, painting and other work, it can be pre-set to run according to a predefined operating procedures, and some also have the ability to sensory feedback and can cope with the outside world changes. If the robot deviates from a particular occurrence, it would cause damage to the parts or the machine itself, but if the feedback sensor and automatic robot can automatically adjust according to the feedback. Application robot, will help to improve the degree of automation of the transfer material, workpiece handling, machine tools and assembly replacement, it can improve labor productivity, reduce production costs, speed up the pace of industrial production mechanization and automation.Robotics technology involves the mechanical sciences, mechanical, electrical, hydraulic technology, automatic control technology, sensor technology and computer technology, it is an interdisciplinary technology. In recent years, as computer technology, electronics and sensor technology in robotic applications in more and more applications, robots have become an important factor in improving labor productivity.In recent decades industrial robot is a high-tech automated production equipment. Industrial robot is an important branch of industrial robots. It features a variety of tasks can be programmed, both man and machine their own advantages, construction and performance, in particular, reflects the human intelligence and adaptability. The accuracy and the ability to work in a variety of environments robot work in various fields of national economy, and has broad prospects for development.This article intends to develop material handling robots, Mitsubishi FX2N series PLC, robot, down, left, right and crawling motion control. The mechanical part of the ball screw, slide, mechanical grip, etc; AC motor, inverter, console and other components for electrification. We use programmable technology, combined with the appropriate hardware means for controlling the robot to complete a variety of actions.Owing to time constraints and personal limitations of my design, there are many not enough time to solve this problem, I hope that the majority of teachers and students can be criticized and resolved.Keywords: PLC; manipulator; stepper motor目 录第一章 引言21.1 课题的来源以及现实意义21.2机械手简介21.2.1 概述21.2.2 机械手的组成31.3 机械手的分类51.4 机械手的应用5第二章 机械手的控制方案与选择62.1 控制要求62.2 机械手的控制系统设计方案的比较6第三章 可编程控制器PLC简介73.1 PLC的基本构成73.2 PLC的特点93.3 当代PLC技术的发展趋势103.4 PLC的应用领域103.5 PLC未来展望113.6 PLC的安装11第四章 PLC对机械手的控制144.1 PLC的选型144.2 PLC的梯形图154.3 指令程序164.4 I/O接线图184.5 相关电气设备选择和校验194.6 材料清单20第五章 毕业设计总结21第六章 结束语22参考文献23第1章 引言1.1 课题的来源以及现实意义这个课题的设计来源于我在裕鼎精密电子有限公司实习时看到的生产线上的搬运岗位。该机械手主要由伸缩、升降、夹紧等自由度组成，而机械手运动机构的伸缩、升降等独立运动方式就称为搬运机械手的自由度。本课题主要从控制部分对搬运机械手进行设计，使其能更好的完成前后站之间的搬运功能。裕鼎精密电子有限公司应用了搬运机械手为产品的运输提供了更大的便利，并且因此而提高了劳动生产率以及降低了生产成本，但是在工作过程中我发现了机械手的控制系统需要稍加改进，于是运用了这两年里学习的PLC的相关知识对搬运软板载具的机械手的控制系统做了一个简单的设计改进。1.2机械手简介1.2.1 概述工业机器人的机械手（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置的结构，是一种仿人操作，自动控制，可重复编程，可以在各种操作机电一体化的自动化生产设备，完成三维空间。特别适用于多品种、变体积柔性生产。其稳定性、提高产品质量、提高生产效率、提高在劳动条件和产品的快速升级方面起着非常重要的作用。机器人是模仿动作的一部分，根据一个给定的程序，自动跟踪和要求捕获、处理或操作的自动机制。在工业生产中应用机器人被称为“工业机器人”机械手生产可以提高自动化和劳动生产率的生产水平：可以降低劳动强度，保证产品质量，实现安全生产，特别是在高温、高压、低温、低压、粉尘、爆炸性、有毒气体和放射性等恶劣环境中，这就更为显著。因此，越来越广泛地应用于机械加工、冲压、铸造、锻造、焊接、热处理、电镀、喷漆、组装和轻工业、运输等方面的应用。机器人开始正式结构是比较简单的，高度专用的，只有一台机器工具装卸设备，是连接到该机专用机械手。1.2.2 机械手的组成机器人由执行机构、驱动系统、控制系统、位置检测装置等组成。各系统相互之间的关系如方框图2-1所示。 图1-1机械手的组成方框图(一)执行机构包括手、腕、臂和立柱等部位，和一些附加的运行装置。1、手部这是与对象成员的接触。由于接触对象的形式不同，可分为夹吸引式手。用手指（或爪子）夹手，并构成一个功率传输机构。手指的成员是直接接触的对象，常用的形式的旋转运动的手指和平移式。回转指结构简单，易于加工，应用范围广。由于其结构复杂，但翻译类型指的是夹持的圆形工件，工件的直径变化不影响其轴线的位置，因此一个大直径范围适用于工件。通过手指的功率传输机制产生一个夹紧力，把完整的文件夹对象的任务。常用的动力传动机构类型为：溜杆式、连杆式、斜杠杆、齿条、丝杠螺母、弹簧和重力等。吸附手主要是由吸盘组成，它是靠吸入力（如吸盘或电磁力形成的负压）的吸水性物品，相应的吸附手上有吸盘和电动盘类。对于轻件的小零件，光滑的板材，通常采用吸盘吸吸。产生负压的方法有负压和气流式真空泵的类型。2、手腕它被连接到手和手臂的部分，可以用来调整所掌握的对象的方向（即姿势）。3、手臂支撑臂被抓物，手腕，手部的重要组成部分。动作臂是由一个手指来抓取一个物体，根据预定的要求将其带到指定位置。工业机器人手臂通常由组成部分（如燃料罐、气缸、齿条和小齿轮机构、连杆机构、螺杆机构和凸轮机构等）和驱动源（如液压、气动或马达等）驱动手臂运动，在带来各种运动手臂。手臂可能实现的运动如下:当伸缩臂进行或起升运动时，为了防止其轴线旋转，我们需要有导轨，保证手指运动的正确方向。此外，该指南还承担手臂遭受弯矩和扭矩时，在启动时的弯矩和扭转力矩，转动惯量制动瞬间所产生的力量的运动受力较为简单。导向装置结构形式，常用的有:单圆柱导向装置结构、双圆柱导向装置结构、四圆柱导向装置结构和V形槽导向装置结构、燕尾槽导向装置结构等结构。4、立柱立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂回转运动和升降（或俯仰）运动与立柱紧密相连。机器人通常站立不动，但需要工作，有时也可用于横向运动，称为便携式立柱。5、行走机构当工业机器人需要做更多的远距离操作，或扩大范围可安装在底座、轨道和其他旅行社，以实现整个运动的工业机器人。滚滚布轮式行走机构可分为两个铁和非铁。轮驱动运动应增设机械传动装置。6、机座机座是机器人的基本组成部分，驱动系统组件和机器人执行器被安装在机器底座上，它作为一种支持和连接。(二)驱动系统驱动系统是驱动工业机器人执行机构的运动装置，通常由电源、控制和调节装置和辅助设备组成。液压传动、气动传动、机械传动、机械传动等常用传动系统。(三)控制系统控制系统主要由工业机器人运动系统的要求。目前工业机械的控制系统一般采用通用过程控制系统和电气定位（或机械式定位）系统组件控制系统的电气控制和控制的两架飞机，占主导地位的机器人，根据程序奠定了运动，并记住人给机器人指令信息（如动作序列，轨迹，速度和时间），而其控制系统信息发出指令的执行机构，如有必要，对机器人的操作，有一个错误时就会发出一个警告的信号。(四)位置检测装置机器人运动控制执行机构的位置，并保持实际执行机构的位置反馈控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置。1.3 机械手的分类许多类型的工业机器人，对于分类问题，目前在国内尚无统一的分类标准，暂按在这个范围内，驱动和控制系统的分类。(一)按用途分1、专用机械手2、通用机械手(二)按驱动方式分1、液压传动机械手2、气压传动机械手3、机械传动机械手4、电力传动机械手(三)按控制方式分1、点位控制2、连续轨迹控制1.4 机械手的应用另外的意思是机器人通常是作为机床或其他机器，如自动或自动生产线的处理和转移的工件，在加工中心的加工中心等，一般没有一个单独的控制装置。一些操作设备需要人类的直接操作，比如原子能部门管理危险品的主从式机械手也常被称为机器人。另外，在锻造行业中使用的机器人不仅要进一步发展锻造设备的生产能力，还要提高热、累、工作条件等。第二章 机械手的控制方案与选择2.1 控制要求如下图所示，用于处理工件的自动搬运机器人的车间，把左工作台留给了右工作台上。所有的动作都是由一个液压操纵器驱动的。液压电磁阀是由上下控制的，左/右移动由双螺旋电磁阀控制，当电磁阀通电时，电磁阀的上升和下降的电磁阀是通电的机器人下降。夹紧/放松练习2电磁阀控制由一个单一的线圈，线圈是通电夹紧机器人，机器人当电源断电后，将会放松。图2-1机械手的动作示意图为了方便调试和维护的控制系统，控制系统应具有手动功能和显示功能。当手动/自动切换到“手动”位置时，按相应的手动按钮，即可实现上下、下、左、右、夹、手动控制的放松。当机器人到位时，手动/自动切换开关自动进入“自动”位置，进入自动操作，手动按钮无效。2.2 机械手的控制系统设计方案的比较在工业自动化控制系统中采用的是：传统的继电器-接触器控制系统、可编程控制器控制系统和计算机控制系统三。然而，可用性，经济性，可靠性偏离，设计选择的可编程控制器。从上面的分析，因为控制动作需要完成的机器人，机器人是用来呈现各种传感器在复杂条件下的工件运输，主要行动是上下，下来，左，右，夹紧，放松步进延迟控制，和控制行动基本上简单的时序逻辑操作为基础。它是一种典型的继电器逻辑控制系统，它是在可编程控制器的功能，具有体积小，重量轻，可靠性高，抗干扰能力强，编程简单，易于维护，特别是更换继电器控制系统，这是它的优点。第三章 可编程控制器PLC简介可编程控制器一直被人们简称为PC（英文全称为：Programmable Controller），它一共经历了4个阶段，包括可编程序矩阵控制器PMC和可编程序顺序控制器PSC和可编程序逻辑控制器PLC（英文全称：Programmable Logic Controller）以及和可编程序控制器PC这几个阶段。为了将其与个人计算机（PC）之间相互区别开来，现在人们一贯还是使用可编程控制器这个称法。 在1987年的时候，国际电工委员会（International Electrical Committee）已经颁布了PLC标准草案，在这个草案中对PLC做出了如下的定义:“认为PLC是一种在特定的工业环境下，通过应用设计的一种数字运算操作的电子装置。3.1 PLC的基本构成按照结构分类，可将PLC分为固定式和组合式（模块式）这两种模块。其中固定式PLC则包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，将这些模块组合成一个完全不可拆卸的组合体。而其中的模块式PLC则包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，我们将这几种模块按照固有的规则搭配组合在一起。可编程控制器是一种专用的工业控制计算机，其硬件结构与微机基本相同，基本构成为： 1、电源PLC的电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源，在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VDC）。2、中央处理单元(CPU)一个中央处理器（中央处理器）是可编程控制器的核心，是可编程控制器的核心，从动作的神经中心，每一个可编程控制器中至少有一个。它按照给定的程序，接收和存储从程序员到输入用户程序和数据；检查电源、存储器、输入/输出、保护定时器状态、诊断用户程序语法错误。当在运行时，它首先扫描接收的状态，每个输入字段和数据设备，并存储在I/O区域，然后由一个由一个读用户程序的用户程序存储器，在命令解释器按结果预定指令执行逻辑或算术被输入到输入/输出图像区域或数据寄存器。等所有的用户程序执行完毕后，将输出的数据输入输出状态或输出寄存器的图像区域的最后传输到相应的输出设备，以使其循环运行直至停止运行。 3、存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。4、输入输出接口电路（I/O模块）可编程控制器与电路之间的接口，通过输入输出部分（I/O）来完成。输入/输出模块集成了可编程控制器输入输出电路，输入寄存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存状态。输入模块将电信号转换为可编程控制器系统的数字信号，输出模块相反。I/O可以分为开关量输入（DI）和开关量输出（DO）和模拟量输入（AI）以及模拟量输出（AO）等模块。 （1）现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。 （2）现场输出接口电路的数据输出的寄存器，门电路和中断请求电路集成，可编程控制器的作用，输出相应的控制信号输出接口电路，通过现场的执行单元。 常用的I/O分类如下： 开关：按电压等级分，220VAC、110VAC，24VDC，通过点隔离，继电器隔离和晶体管隔离。模拟：根据信号点型、电流型（4-20mA，0-20mA），电压型（0-10V，0-5V，-，10-10v）等，按精度分，12bit、14bit，16bit，等。除了一般用途外，还有专门的输入输出模块，如热敏电阻、热电偶、脉冲等模块。按输入/输出点确定模块的规格和数量，我/输出模块可以是更多或更少，但它的容量的最大数量，可以管理的基本配置的中央处理器，这是有限的最大的地板或机架槽限制。5、底板或机架大多数模块式PLC底板或机架，其作用是：电气接触的模块来实现，因此CPU可以访问在地板上的所有模块，各个模块之间的机械连接，使各模块构成一个整体。 6、功能模块如计数、定位等功能模块 7、通信模块如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等 8、编程设备可编程控制器的开发与应用，监控操作，检查维护不可缺少的设备，对系统进行编程，使一些设置，监控工作条件和可编程控制器，可编程控制器控制，但它不直接参与现场控制运行。小程序设计可编程控制器一般手持式程序员，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。 9、人机界面最简单的人机界面是灯光和按键，液晶屏（或触摸屏）一级方程式操作终端已被计算机广泛应用于计算机（运行组态软件）作为一种非常流行的人机界面。 3.2 PLC的特点1、可靠性高，抗干扰能力强可编程控制器软件代替了使用大量的中间继电器和时间继电器，只留下少量硬件的输入输出，可减少到继电器控制系统的10 / 1至1 / 100，由于接触故障造成的接触故障大大降低。高可靠性是电气控制设备性能的关键。PLC作为现代大规模集成电路技术的使用，严格生产工艺，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如，三菱F系列PLC的平均无故障时间高达300000小时的生产。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障时间更长。该机的外部电路，构成一个控制系统，采用可编程控制器，和相同规模的继电接触器系统，电气线路和开关触点已减少到几百甚至上千次，故障将大大降低。此外，可编程控制器硬件故障具有自检功能，故障及时报警信息。在应用软件中，应用程序也被纳入到外围设备故障诊断过程中，系统中除了可编程控制器电路和设备故障，以获得保护的诊断。因此，整个系统的高可靠性是不令人惊讶的。 2、硬件配套齐全，功能完善，适用性强可编程控制器软件代替了使用大量的中间继电器和时间继电器，只留下少量硬件的输入输出，可减少到继电器控制系统的10 / 1至1 / 100，由于接触故障造成的接触故障大大降低。高可靠性是电气控制设备性能的关键。PLC作为现代大规模集成电路技术的使用，严格生产工艺，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如，三菱F系列PLC的平均无故障时间高达300000小时的生产。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障时间更长。该机的外部电路，构成一个控制系统，采用可编程控制器，和相同规模的继电接触器系统，电气线路和开关触点已减少到几百甚至上千次，故障将大大降低。此外，可编程控制器硬件故障具有自检功能，故障及时报警信息。在应用软件中，应用程序也被纳入到外围设备故障诊断过程中，系统中除了可编程控制器电路和设备故障，以获得保护的诊断。因此，整个系统的高可靠性是不令人惊讶的。 3、易学易用，深受工程技术人员欢迎可编程控制器作为一种通用的工业控制计算机，工业和矿山企业都面临着工业设备。它很容易，编程语言很容易让工程师接受。梯形图符号和表达式和继电器电路非常接近，只有少量的逻辑控制开关指令可实现的可编程控制器的功能。不熟悉电子电路、计算机原理和汇编语言，不懂人用计算机在工业控制中打开门。 4、容易改造系统设计，安装，调试工作量小，易于维护，易于改造。可编程控制器的梯形图程序，一般采用顺序控制设计方法。这种编程方法是很有规律的，很容易掌握。对于复杂控制系统的设计时间比梯形继电器系统的原理设计时间要少得多。可编程逻辑代替了使用存储的有线逻辑，大大减少了外部设备的控制布线，控制系统的设计和施工周期要短得多，同时也维护变得容易。更重要的是，通过制造过程的相同的设备的变化成为可能改变程序。它适用于多品种、小批量生产的情况。 5、体积小，重量轻，能耗低超小型PLC，例如，最近生产的品种底部尺寸小于100mm，相当于只有几个继电器的大小，因此开关量可减少到原来的1/21/10。它的重量小于150g，只有几瓦的功率。由于体积小，易于安装内部机械，机械和电气一体化是实现理想的控制装置。 3.3 当代PLC技术的发展趋势快速开发，产品升级；各种智能模块的开发，不断增强的过程功能；可编程控制器和个人电脑（PC）的总和；通讯网络能力的增长；开发新的编程语言，增强容错能力。 3.4 PLC的应用领域目前，可编程控制器在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、纺织、交通、环保、文化娱乐等行业，用途大致可分为以下几类。 1、开关逻辑控制该控制器是最基本、最广泛地应用于该领域的，它取代了传统的继电器电路、逻辑控制、顺序控制等，可用于控制单台设备，也可用于多组控制和自动装配生产线。如注塑机、印刷机、钉机、组合机床、磨床、包装生产线、电镀线等。2、模拟控制在工业生产过程中，有很多的连续变化，如温度，压力，流量，水平和速度都是模拟。为了处理模拟可编程控制器必须实现一个模拟量（模拟）和数字（数字）之间的转换和模数转换。可编程控制器的生产商是支持生产的模数转换器模块、可编程控制器的模拟控制。3、运动控制可编程控制器可用于控制圆周运动或直线运动。从控制机构的配置，早期的开关，直接输入/输出模块连接位置传感器和执行器，现在一般使用专用的运动控制模块。可驱动步进电机或伺服电机单轴或多轴位置控制模块。全球主要的可编程控制器产品制造商几乎每一个运动控制功能，被广泛应用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。4、过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，可编程控制器控制算法可以编写各种程序，完成闭环控制。控制系统采用了大量的调整方法。中型可编程控制器模块，很多小编程序也有这个功能模块。一般运行一个专用的控制器。在冶金、化工、热处理、锅炉控制等过程控制中具有很广泛的应用。5、数据处理现代可编程控制器具有数学（包括矩阵运算、函数、运算、逻辑运算）、数据传输、数据转换、排序、查找表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。这些数据可以比较的参考值是存储在内存中，与某些控制操作完成后，被转移到其他使用智能设备的通信能力，或打印他们看。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统，也可用于过程控制系统，如造纸，冶金，食品工业的一些大型控制系统。6、通信和网络PLC通信含PLC PLC与其他智能设备之间的通信和通信。随着计算机控制技术的发展，工厂自动化网络的发展迅速，可编程控制器的生产商们已经高度重视可编程控制器的通信能力，纷纷推出自己的网络系统。新制作的可编程控制器通信接口，通信非常方便。3.5 PLC未来展望21世纪，可编程控制器将得到更大的发展。从技术的角度来看，新的计算机技术的结果将更适用于设计和制造的可编程控制器，操作将更快，更大的存储容量，更智能的物种发生，从产品的规模将进一步发展的超小型和大方向，从支持产品的种类，产品将更加丰富，更完整的规格，一个全面的通信设备将更好地适应各种工业控制需求的情况下，其各自国家的情况下，生产更多的产品将作为国际市场的产品种类竞争的加剧和破碎，将有几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。现有的分布式控制系统（分布式控制系统）已经是一个大量的可编程逻辑控制器。随着计算机网络的发展，可编程逻辑控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业和工业的许多领域发挥越来越重要的作用。 3.6 PLC的安装可编程控制器适用于大多数工业现场，但它的使用场合、环境温度等，都有一定的要求。可编程控制器控制工作环境，能有效提高工作效率和寿命。在安装PLC时，要避开下列场所： （1）环境温度超过050的范围； （2）相对湿度超过85%或者存在露水凝聚（由温度突变或其他因素所引起的）； （3）太阳光直接照射； （4）有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等； （5）有大量铁屑及灰尘； （6）频繁或连续的振动，振动频率为1055Hz、幅度为0.5mm（峰-峰）； （7）超过10g（重力加速度）的冲击。 小型可编程控制器外壳的4个角上，均有安装孔。有两种安装方法，一是用螺钉固定，不同的单元有不同的安装尺寸；另一种是DIN（德国共和标准）轨道固定。DIN轨道配套使用的安装夹板，左右各一对。在轨道上，先装好左右夹板，装上PLC，然后拧紧螺钉。为了使控制系统工作可靠，通常把可编程控制器安装在有保护外壳的控制柜中，以防止灰尘、油污、水溅。为了保证可编程控制器在工作状态下其温度保持在规定环境温度范围内，安装机器应有足够的通风空间，基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔。如果周围环境超过55C，要安装电风扇，强迫通风。 为了避免其他外围设备的电干扰，可编程控制器应尽可能远离高压电源线和高压设备，可编程控制器与高压设备和电源线之间应留出至少200mm的距离。 当可编程控制器垂直安装时，要严防导线头、铁屑等从通风窗掉入可编程控制器内部，造成印刷电路板短路，使其不能正常工作甚至永久损坏。 1、电源接线PLC的电源是50Hz，220V交流电10%直流24V输出端的FX系列可编程控制器。终端可以输入传感器（如光电开关或接近开关）提供24V直流电源。如果断电，停电时间小于10ms，PLC工作不受影响。如果电源中断超过10ms或电源下降超过允许值时，PLC停止工作，所有的输出同时断开。当电源恢复时，如果运行输入被打开，则自动操作。为干扰电力线，可编程控制器本身具有足够的抗干扰能力。如果电源干扰特别严重，可以安装一个比例为1：1隔离变压器，以减少设备和地面之间的干扰。2、接地良好的接地是保证可编程控制器的可靠运行的重要条件，以避免意外触电事故的危险。接地线接地线，基本单位接地。如果你使用一个扩展单元，它应该与地面基础单元一起使用。为了抑制干扰的功率输入和输出端子的增加，应致力于连接到地面的可编程控制器，地面应与地面电源设备（如电机）分开。如果不能达到这一要求，就必须用其他设备共同完成地面、禁止等设备接地接地。接地线应与可编程控制器。3、直流24V端子使用无源触点输入设备时，PLC内部24V电源通过输入装置输入电流7mA提供每点。24V端子PLC，同时外部传感器（如接近开关或光电开关）提供电流。当24V端子为传感器供电，COM端子24V直流接地。如果扩展名，它应该是24V端子基本单元和扩展单元连接。此外，任何外部电源不能连接到终端。如果发生载波现象，该电压会自动下降到可编程控制器的输入不工作。输入每个模型的可编程控制器的点的数目。对于每一个输入点没有被使用，它是没有权力，所以在这种情况下，提供24V电源端子向外流动的能力可提高。4、输入端PLC输出板（jy4010）可编程控制器普遍接受开关信号限位开关、限位开关输入。可编程控制器与外部负载传感器的输入端子转换端口号。输入接线，一般是指连接外部传感器的输入口。输入装置可以是任何无源触点或集电极开路NPN晶体管。当输入装置接通时，输入端接通，输入电路被关，而输入的发光二极管指示灯指示。在主电路和二次电路的输入之间，再加上光隔离。二级电路与一个钢筋混凝土过滤器，以防止输入接触反弹或引起故障的可编程控制器电气噪声从字符串到输入线。如果输入触点串联二极管电路，对串联二极管的电压应小于4V。当使用发光二极管的磁簧开关，数量不能超过两个二极管串联。此外，输入接线还应特别注意以下几点： （1）输入接线一般不要超过30m。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。 （2）输入、输出线不能用同一根电缆，输入、输出线要分开。 （3）可编程控制器所能接受的脉冲信号的宽度，应大于扫描周期的时间。 5、输出接线（1）可编程控制器有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出3种形式。 （2）输出布线分为独立输出和通用输出。当可编程控制器输出继电器或晶闸管动作时，输出相同数目的匝数。在不同的组，可以是不同类型和电压等级的输出电压。但是输出在同一组中只有相同的类型，相同的电源电压电平。（3）由于输出元件可编程控制器封装在印刷电路板中，并连接到端子板上，如果连接到输出负载短路元件，将烧成印刷电路板，因此，应用程序的保险丝来保护输出元件。 （4）采用继电器输出时，承受的电感性负载大小影响到继电器的工作寿命，因此继电器工作寿命要求长。 （5）PLC的输出负载可能产生噪声干扰，因此要采取措施加以控制。 此外，用户还可以将所造成的伤害的风险，除了要考虑到在控制程序，还应设计一个外部紧急停止电路，使可编程控制器故障，电源可以造成损坏的负载关闭。交流和直流输出线不使用这种相同的电缆，输出线应远离高压线和电源线，避免平行。第四章 PLC对机械手的控制4.1 PLC的选型1、I/O总点数的确定在I/O分配表当中，输入了18个点，总输出6个点，I/O需要24个点。让未来的过程改进和功能扩展空间，实际统计的I/O点，基于普遍提高10-20%的利润，然后再考虑PLC产品规格本身可取的PLC的I/O总点数为48点。2、I/O点信号性质分析控制信号分析，我们可以看到从机器人，机器人输入是一个位置开关信号，上限/下限开关，左/右限位开关等，他们都是开关，输出主要是五个电磁线圈控制机器人左，右，上，下，夹持，放松气路。3、用户存储器容量的估算(1)I/O口总点数为48点且均为开关量，以每个I/O点需1O个字节估算则所需存储器字节数为：48*10=480B(2)定时器有两个:一个夹紧延时、一个放松延时，以每个定时器需2个字节估算则所需存储器字节数为：定时器/计数器数量*2=2*2=4B共需存储器字节数为：480+4=484B经技术与经济成本方面因素综合考虑，本设计选取日本三菱公司FX2N-48MR型PLC产品。FX2N-48MR型产品主要技术指标如下：表4-1型产品主要技术指标表最大I/O 48点定时/计数器 256个基本功能共有指令22条, 步进指令共有2条继电器可以输出的最大负载 80VA/24V执行速度为（us/步） 0.8us输入输出响应时间 10ms程序容量（步） 2KB输入光电隔离数据寄存器 通用： 200点 锁存用： 7800点 输出继电器接点隔离由上表可见，FX2N-48MR型PLC产品能满足设计要求。4.2 PLC的梯形图1、程序的总体结构设计本机械手系统的程序是采用基本指令、初始状态指令和步进指令相配合的方法进行编写的。程序可分四大块，分别是初始化程序、手动程序、回原位程序和自动程序。2、初始化程序如图4.8.2所示，为初始化程序。他保证了机械手必须在原位才能进入自动工作方式。图4-1 初始化程序3、手动程序手动程序图4.8.3示。相应的机器人上下X10 X15左右移动和夹紧按钮。按不同的按钮，机器人执行适当的动作。该程序的左、右运动中的位置限位开关系列，以避免机器人在较低位置与其他工件碰撞。为了保证系统的安全运行，还进行了程序之间的联动。图4-2 手动程序4、回原位程序如图4.8.4为程序放回去，当系统在地方的工作状态，只需按下按钮放回机器人可以自动返回到原来的位置。除了初始状态图继电器，其他继电器状态应该使用自导状态继电器S10 S19。图4-3 回原位程序5、自动程序自动程序如图4-4所示，在m8041和m8044中设置的初始化过程，没有改变程序运行。4.3 指令程序如表4-20 LD X2127 AND X1753 STL S1283 LD X181 ANI X1728 ANI X2154 SET M804384 SET S242 ANI Y429 ANI Y256 RST S1286 STL S243 OUT M804430 OUT Y358 STL S287 OUT Y05 LD M800031 LD X1259 LD M804188 LD X216 FNC 6032 AND X1760 AND M804489 SET S25X033 ANI X2061 SET S2091 STL S25S2034 ANI Y363 STL S2092 RST Y4S2735 OUT Y264 OUT Y093 OUT T113 STL S036 STL S165 LD X16K1714 LD X1537 LD X566 SET S2196 LD T115 RST Y438 SET S1068 STL S2197 SET S2616 LD X1440 STL S1069 SET Y499 STL S2617 SET Y441 RST Y470 OUT T0100 OUT Y118 LD X1142 RST Y0K17101 LD X1719 ANI X1743 OUT Y173 LD T0102 SET S2720 ANI Y044 LD X1774 SET S22104 STL S2721 OUT Y145 SET S1176 STL S22105 OUT Y322 LD X1047 STL S1177 OUT Y1106 LD X2123 ANI X1648 RST Y178 LD X1107 OUT S224 ANI Y149 OUT Y379 SET S23109 RET25 OUT Y050 LD X2181 STL S23110 END26 LD X1351 SET S1282 OUT Y24.4 I/O接线图PLC型号或规格的机器人控制系统辨别FX2N系列，表4是分配表的输入和输出点。表4-3 PLC输入点及输出点的分配表输 入 信 号名 称代 号输入点编号手动挡SAX0回原位档SAX1单步档SAX2单周期档SAX3连续档SAX4回原位按钮SB9X5启动按钮SB1X6停止按钮SB2X7下降按钮SB3X10上升按钮SB4X