机械手的PLC控制

1 毕毕业业 设设计计说说明明书书 论论文文 中中文文摘摘要要 摘 要 机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构 是机器人的关键部件之一 机械手的机械结构采用滚珠丝杆 滑杆 等机械器件组成 电气方面有交流电机 变频器 传感器 等电子器件组成 该装置涵盖了可编程控制技术 位置控制技 术 检测技术等 是电气自动化的典型代表仪器之一 本文介绍的机械手是由 PLC 输出三路脉冲 分别驱动横轴 竖轴变频器 控制机械手横轴和竖轴的精确定位 微动开关将位置信号传给 PLC 主机 位置信号由接近开关反馈给 PLC 主机 通过 交流电机的正反转来控制机械手手爪的张合 从而实现机械手精确运动的功能 本课题拟开发的物料搬运机械手可在空间抓放物体 动作灵活多样 可代替人工 在高温和危险的作业区进行作业 并可根据工件的变化及运动流程的要求随时更 改相关参数 关键词 PLC 机械手 可编程控制器 材料 2 目 录 1 引 言 1 2 第一章 机械手简介 2 2 1 第一节 概述 3 2 2 第二节 机械手的组成 4 2 3 第三节 机械手的分类 5 2 4 第四节 机械手的应用 5 3 第二章 机械手的控制方案与选择 6 3 1 第一节 控制要求 7 3 2 第二节 机械手的控制系统设计方案的比较 8 4 第三章 PLC 的简介 9 4 1 第一节 PLC 的产生 9 4 2 第二节 PLC 定义与特点 9 4 3 可编程控制器的主要性能指标 10 4 4 可编程控制器的分类 11 4 5 PLC 系统的组成 12 4 6 PLC 的硬件结构 13 4 7 PLC 的软件 13 4 8 可编程控制器的工 作方式 14 4 9 第七节 PLC 的编程语 言 14 5 0 第八节 PLC 的应用领域 15 5 第四章 PLC 对机械手的控 制 15 5 1 第一节 PLC 的选 型 16 5 2 第二节 机械手的工艺控制过程 16 5 3 第三节 PLC 的接线布置图 17 5 4 第四节 PLC 控制机械手的操作程序 18 5 5 第五节 相关电气设备选择和校验 19 5 6 第六节 材料清单 19 5 7 第七节 不足和改进 21 结论 22 致谢词 23 3 参考文献 24 引引 言言 在现代工业中 生产过程的机械化 自动化已成为突出的主题 随着工业现代化 的进一步发展 自动化已经成为现代企业中的重要支柱 无人车间 无人生产流水线等 等 已经随处可见 同时 现代生产中 存在着各种各样的生产环境 如高温 放射 性 有毒气体 有害气体场合以及水下作业等 这些恶劣的生产环境不利于人工进行 操作 工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术 是现代控制理论与工业 生产自动化实践相结合的产物 并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部 分 工业机械手是提高生产过程自动化 改善劳动条件 提高产品质量和生产效率的 有效手段之一 尤其在高温 高压 粉尘 噪声以及带有放射性和污染的场合 应用 得更为广泛 在我国 近几年来也有较快的发展 并取得一定的效果 受到机械工业 和铁路工业部门的重视 本课题拟开发物料搬运机械手 采用日本三菱公司的 FX2N 系列 PLC 对机械手的 上下 左右以及抓取运动进行控制 该装置机械部分有滚珠丝杠 滑轨 机械抓手等 电气方面由交流电机 变频器 操作台等部件组成 我们利用可编程技术 结合相应 的硬件装置 控制机械手完成各种动作 由于时间仓促和个人水平限制 我的设计存在着许多还没来得及解决的问题 希 望广大老师 同学能够给予批评指正并予以解决 4 第一章第一章机械手简介机械手简介 第一节第一节 概述概述 机械手首先是由美国开始研制的 1958 年美国联合控制公司研制出了第一台机械 手 机械手能模仿人手和臂的某些动作功能 用以按固定程序抓取 搬运物件或操作 工具的自动操作装置 它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化 能在有 害环境下操作以保护人身安全 因而广泛应用于机械制造 冶金 电子 轻工和原子 能等部门 第二节第二节 机械手的组成机械手的组成 机械手主要由手部 运动机构和控制系统三大部分组成 手部是用来抓持工件 或工具 的部件 根据被抓持物件的形状 尺寸 重量 材料和作业要求而有多种 结构形式 如夹持型 托持型和吸附型等 运动机构 使手部完成各种转动 摆动 移动或复合运动来实现规定的动作 改变被抓持物件的位置和姿势 运动机构的升降 伸缩 旋转等独立运动方式 称为机械手的自由度 为了抓取空间中任意位置和方位 的物体 需有 6 个自由度 自由度是机械手设计的关键参数 自由度越多 机械手的 灵活性越大 通用性越广 其结构也越复杂 一般专用机械手有 2 3 个自由度 第三节第三节 机械手的分类机械手的分类 机械手的种类 按驱动方式可分为液压式 气动式 电动式 机械式机械手 按适 用范围可分为专用机械手和通用机械手两种 按运动轨迹控制方式可分为点位控制和 连续轨迹控制机械手等 第四节第四节 机械手的应用机械手的应用 机械手通常用作 机床或其他机器的附加装置 如在自动机床或 自动生产线 上 装卸和传递工件 在 加工中心中更换刀具等 一般没有独立的控制装置 有些操作 装置需要由人直接操纵 如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为 机械手 另外 机械手在锻造工业中的应用 不仅能进一步发展锻造设备的生产能 力 而且还能改善热 累等劳动条件 5 第二章第二章机械手的控制方案与选择机械手的控制方案与选择 第一节第一节 控制要求控制要求 如下图所示为某生产车间中自动化搬运机械手 用于将左工作台上的工件搬运到 右工作台上 机械手的全部动作由液压驱动 液压泵由电磁阀控制 其上升 下降 左 移 右移运动由双线圈两位电磁阀控制 即上升电磁阀得电时机械手上升 下降电磁阀 得电时机械手下降 夹紧 放松运动由单线圈两位电磁阀控制 线圈得电时机械手夹紧 断电时机械手放松 图 2 1 机械手的动作示意图 为便于控制系统调试和维护 本控制系统应有手动功能和显示功能 当手动 自动 转换开关置于 手动 位置时 按下相应的手动按钮 就可实现上升 下降 左移 右移 夹紧 放松的手动控制 当机械手处于原位时 将手动 自动转换开关置于 自 动 位置时 进入自动工作状态 手动按钮无效 第二节第二节 机械手的控制系统设计方案的比较机械手的控制系统设计方案的比较 在工业自动化生产中常用的控制系统有 传统的继电器 接触器控制系统 PLC 控制系统和微机控制系统这三种 但从使用性 经济性 可靠性出发 本设计选用了 PLC 因为从上述该机械手所需完成的控制动作分析来看 本机械手是用于各种传感 器在复杂的条件下工件的传输 主要动作是上升 下降 左移 右移 夹紧 放松和 6 工序延时控制等 控制动作基本上是以简单的顺序逻辑动作为主 是属典型的继电逻 辑顺序动作控制系统 这是 PLC 最擅长的功能 而且 PLC 具有体积小 重量轻 可靠 性高 抗干扰能力强 编程简单 易于维护等特点 特别是替代继电器控制系统 这 更是它的优势 第三章第三章 PLCPLC 的简介的简介 第一节第一节 PLCPLC 的产生的产生 1968 年美国通用汽车公司 GM 招标要求 软连接代替硬接线 维护方便 可靠性 高于继电器控制柜 体积小于继电器控制柜 成本低于继电器控制柜 有数据通讯功能 输 入 115V 可在恶劣环境下工作 扩展时 原系统变更要少 用户程序存储容量可扩展到 4K 核心思想 用程序代替硬接线 输入 输出电平可与外部装置直接相联 结构易于扩 展 这是 PLC 的雏形 1969 年美国 DEC 公司研制出世界上第一台 PLC PDP 14 并在 GM 公司汽车 生产线上应用成功 第二节第二节 PLCPLC 的定义和特点的定义和特点 PLC 的定义的定义 美国电气协会制造商协会 NEMA 和国际电工委员会 IEC 对可编程控制器分别作了 定义 可编程控制器是一种专门用于工业环境的 以开关量逻辑控制为主的自动控制 装置 它具有存储控制程序的存储器 能够按照控制程序 将输入的开关量 或模拟 量 进行逻辑运算 定时 计数和算术运算等处理后 以开关量 或模拟量 的形式 输出 控制各种类型的机械或生产过程 早期的可编程控制器 主要用于开关量逻辑控制 所以称为可编程逻辑控制器 简称 PLC 后来随着计算机计术不断发展 其功能已不仅限于开关逻辑控制 所以被 称之为可编程控制器 PC 但这很容易和个人计算机 PC 相混淆 因此 一般仍把 PLC 作为可编程控制器的简称 PLC 的特点的特点 7 可编程控制器之所以能够得到迅速发展和广泛应用 主要是由于它具有以下特点 1 可靠性高 抗干扰能力强 用软件实现大量的开关量逻辑运算 克服了因 继电器触点接触不良而造成的故障 输入采用直流低电压 更加可靠 安全 面向工 业环境设计 采取了滤波 屏蔽 隔离等抗干扰措施 适应各种恶劣的工作环境 远 远地超过了传统的继电器控制系统和一般的计算机控制系统 2 编程简单 易于掌握 PLC 采用梯形图方式编写程序 与继电器控制逻辑 的设计相似 具有直观 简单 容易掌握等优点 3 功能完善 灵活方便 随着 PLC 技术的不断发展 其功能更加完善 不 仅具有开关量逻辑控制功能和步进 计算功能 而且还具有模拟量处理 温度控制 位置控制 网络通信等功能 既可以单机使用 也可联网运行 既可集中控制 也可 分布控制或者集散控制 而且在运行过程中 可随时修改控制逻辑 增减系统的功能 4 体积小 质量轻 功耗低 由于采用了单片机等集成芯片 体积小 质量 轻 机构经凑 功耗低 第三节第三节 可编程控制器的主要性能指标可编程控制器的主要性能指标 可编程控制器的性能指标有很多 主要有以下几项指标 1 输入 输出点数 I O I O 点数是指可编程控制器外部输入 输出端子数的 总和 它标志着可以接多少个开关按钮和可以控制多少个负载 2 存储容量 存储容量是指可编程控制器内部用于存放用户程序的存储容量 3 扫描速度 一般以执行 1000 步指令所需的时间来衡量 单位为 ms 千步 也 有以执行一步指令所需来计算 单位 us 步 4 功能扩展能力 可编程控制器除了主模板块之外 通常都可配备一些可扩展 模块 以适应各种特殊功能应用的需要 如 A D 模块 D A 模块 位置控制模块等 5 指令系统 指令系统是指一台可编程控制器指令的总和 它是衡量可编程控 制器功能强弱的主要指标 第四节第四节 可编程控制器的分类可编程控制器的分类 8 通常 PLC 产品可按结构形式 控制规模等进行分类 1 按结构形式分类 按结构形式不同 可分为整体式和模块式两类 整体式的 PLC 是将电源 CPU 存储器 输入 输出单元等各个功能部件集成在一个机壳内 从 而具有结构经凑 体积小 价格低等优点 许多小型 PLC 多采用这种机构 模块式的 PLC 将各个功能部件做成独立模块 如电源模块 CPU 模块 I O 模块等 然后进行 组合 2 按控制规模分类 按控制规模大小 可分为小型 中型和大型 PLC 三种类 型 1 小型 PLC 型 PLC 的 I O 点数在 256 点以下 存储容量在 2K 步以内 其中 输入输出点数小于 64 点的 PLC 又称为超小型或微型 PLC 具有逻辑运算 定时 计 数 移位及自诊断 监控等基本功能 2 中型 PLC 中型 PLC 的开关量 I O 点数通常在 256 2048 点之间 用户程序 存储器的容量为 2 8KB 除具有小型机的功能外 还具有较强的模拟量 I O 数字计算 过程参数调节 如比例 积分 微分 PID 调节 数据传送与比较 数制转换 中断 控制 远程 I O 及通信联网功能 3 大型 PLC 大型 PLC 也称为高档 PLC I O 点数在 2048 点以上 用户程序 存储容量在 8K 以上 其中 I O 点数大于 8192 点的又称为超大型 PLC 除具有中型机 的功能外 还具有较强的数据处理 模拟调节 特殊功能函数运算 监视 记录 打 印等功能 以及强大的通信联网 中断控制 智能控制和远程控制等功能 第五节第五节 PLCPLC 系统的组成系统的组成 PLC 是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置 其硬件结构上与微型计 算机控制系统相似 也是有硬件系统和软件系统两大部分组成 PLC 的硬件结构的硬件结构 一套 PLC 系统在硬件上由以下几部分组成 1 中央处理器 CPU 与计算机一样 是 PLC 的核心部件 2 存储器 PLC 配有两种存储器 系统存储器和用户存储器 9 3 输入 输出 I O 接口电路 4 电源 5 扩展单元 6 外部设备 PLC 的软件的软件 PLC 的软件是指 PLC 所使用的各种程序的集合 它由系统程序 系 统软件 和用户程序 用户软件 组成 1 系统程序 系统程序包括监控程序 输入译码程序及诊断程序 等 2 用户程序 用户程序是用户根据控制要求 用 PLC 的编程语 言 如梯形图 编制的应用程序 第六节第六节 可编程控制器的工作方式可编程控制器的工作方式 可编程控制器在进入 RUN 状态之后 采用循环扫描方式工作 从第一条指令开 始 在无中断或跳转控制的情况下 按程序存储的地址号递增的循序逐条执行程序 即按循序逐条执行程序直到程序结束 然后再从头开始扫描 并周而复始地重复进行 输 入 模 块 CPU 模块 输 出 模 块 可编程序控制器 编程装置 接触器 电磁阀 指示灯 电源 电源 限位开关 选择开关 按钮 10 第 N 1 个扫 描周期 输出刷新 第 N 1 个扫 描周期 输入采样 第 N 个扫描周期 输入采样输出刷新用户程序执行 可编程控制器工作的扫描过程包括五个阶段 内部处理 通信处理 输入扫描 程序执行 输出处理 PLC 完成一次扫描过程所需的时间成为扫描周期 扫描周 期的长短与用户程序的长度和扫描速度有关 第七节第七节 PLCPLC 的编程语言的编程语言 PLC 的编程语言有梯形图语言 助记符语言 顺序功能图语言等 其中前两种语 言用的较多 流程图语言也在许多场合被采用 1 梯形图语言 1 梯形图从上至下编写 每一行从左至右顺序编写 PLC 程序执行 顺序与梯形图的编写顺序一致 2 图左 右边垂直线称为起始母线 终止母线 每一逻辑行必须从起 始母线开始画起 终止母线可以省略 3 梯形图中的触点有两种 即动合触点和动断触点 4 梯形图的最右端必须连接输出元素 5 梯形图中的触点可以任意串 并联 而输出线圈只能并联 不能串 联 2 助记符语言 助记符语言是 PLC 命令的语言表达式 用梯形图编程虽然直观 简便 但要求 PLC 配置较大的显示器放可输入图形符号 这在有些小型机上常难以满足 所以助记 符语言也是一种较常用的一种编程方式 不同型号的 PLC 其助记符语言也不同 但 其基本原理是相近的 编程时 一般先跟据要求编制梯形图语言 然后再根据梯形图 转换成助记符语言 3 顺序功能图语言 顺序功能图 SFC 是一种描述顺序控制系统功能的图解表示法 主要由 步 11 转移 及 有限线段 等元素组成 它将一个完整的控制工程分为若干个阶段 状态 各阶段具有不同的动作 阶段间有一定的转换条件 条件满足就实现状态转移 上一 状态动作结束 下一动作开始 第八节第八节 PLCPLC 的应用领域的应用领域 目前 PLC 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 轻纺 交通运输 环保及文化娱乐等各个行业 使用情况大致可归纳为如下几 类 1 开关量的逻辑控制 这是 PLC 最基本 最广泛的应用领域 它取代传统的继电器电路 实现逻辑控制 顺序控制 既可用于单台设备的控制 也可用于多机群控及自动化流水线 如注塑机 印刷机 订书机械 组合机床 磨床 包装生产线 电镀流水线等 2 模拟量控制 在工业生产过程当中 有许多连续变化的量 如温度 压力 流量 液位和速度等 都是模拟量 为了使可编程控制器处理模拟量 必须实现模拟量 Analog 和数字量 Digital 之间的 A D 转换及 D A 转换 PLC 厂家都生产配套的 A D 和 D A 转换模块 使可编程控制器用于模拟量控制 3 运动控制 PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制 从控制机构配置来说 早期直接用于开 关量 I O 模块连接位置传感器和执行机构 现在一般使用专用的运动控制模块 如可 驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块 世界上各主要 PLC 厂家的产品 几乎都有运动控制功能 广泛用于各种机械 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 PLC 能编制各种各样的控制算法程序 完成闭环控制 PID 调节是一般闭环控制系统中用 得较多的调节方法 大中型 PLC 都有 PID 模块 目前许多小型 PLC 也具有此功能模块 PID 处理一般是运行专用的 PID 子程序 过程控制在冶金 化工 热处理 锅炉控制 12 等场合有非常广泛的应用 5 数据处理 现代 PLC 具有数学运算 含矩阵运算 函数运算 逻辑运算 数据传送 数据转 换 排序 查表 位操作等功能 可以完成数据的采集 分析及处理 这些数据可以 与存储在存储器中的参考值比较 完成一定的控制操作 也可以利用通信功能传送到 别的智能装置 或将它们打印制表 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 食品工业中的一些大型控制 系统 6 通信及联网 PLC 通信含 PLC 间的通信及 PLC 与其它智能设备间的通信 随着计算机控制的发展 工厂自动化网络发展得很快 各 PLC 厂商都十分重视 PLC 的通信功能 纷纷推出各自 的网络系统 新近生产的 PLC 都具有通信接口 通信非常方便 第四章第四章 PLC 对机械手的控制对机械手的控制 第一节第一节PLCPLC 的选型的选型 由于市场的需求和西门子 PLC 的广泛应用所以我选取的是 S7 200 我们对其进行简 要说明 S7 200 系列是一类可编程逻辑控制器 Micro PLC 这一系列产品可以满足多种 多样的自动化控制需要 下图展示一台 S7 200 Micro PLC 的 CPU22 系列 PLC 的 CPU 外型图如图 2 具有紧凑的设计 良好的扩展性 低廉的价格以及强大的指令 使得 S7 200 可以近乎完美地满足小规模的控制要求 此外 丰富的 CPU 类型和电压等级使 其在解决用户的工业自动化问题时 具有很强的适应性 第二节第二节 机械手的工艺控制过程机械手的工艺控制过程 下面设计一个简单的机械手移动工件控制系统 图 a 所示为一简易机械手的工艺 过程 该机械手是一个水平 垂直位移的机械设备 其操作是将工件从左工作台搬运到 右工作 如图是机械手的控制示意图 其过程并不复杂 一共有 6 个动作 分为 3 组 即上升 下降 左转 右转和放松 夹紧 13 图 1 机械手控制示意图 机械手的全部动作由汽缸驱动 而汽缸又由相应的电磁阀控制 其中 上升 下降 和左移 右移分别由双线圈的两位电磁阀控制 例如 当下降电磁阀通电时 机械手下 降 当下降电磁阀断电时 机械手下降停止 只有当上升电磁阀通电时 机械手才上 升 当上升电磁阀断电时 机械手停止上升 同样 左移 右移分别由左移电磁阀和右 移电磁阀控制 机械手的放松 夹紧动作由一个单线圈的两位电磁阀控制 当该线圈通 电时 机械手夹紧 当该线圈断电时 机械手放松 当机械手右移到位并准备下降时 为了确保安全 必须在右工作台上无工件时才允许机械手下降 也就是说 若上一次 搬运到右工作台上的工件尚未搬走 机械手应自动停止下降 用光电开关进行有无工 件的检测 原位 下降夹紧 上升右移 下降 放松上升左移 1 234 5 678 9 机械手的动作过程图 从原点开始 按下启动按钮 下降电磁阀通电 机械手下降 下降到底时 碰 14 到下限位开关 下降电磁阀断电 下降停止 同时接通夹紧电磁阀 机械手夹紧 夹紧后 上升电磁阀通电 机械手上升 上升到顶后 碰到上限位开关 上升电磁 阀断电 上升停止 同时接通右移电磁阀 机械手右移 右移到位后碰到右限位开 关 右移电磁阀断电 右移停止 若此时右工作台上无工件 则光电开关接通 下 降电磁阀通电 机械手下降 下降到底时碰到下限位开关 下降电磁阀断电 下降停 止 同时夹紧电磁阀断电 机械手放松 放松后 上升电磁阀通电 机械手上升 上升到顶后 碰到上限位开关 上升电磁阀断电 机械手停止上升 同时接通左移 电磁阀 机械手左移 左移到原点时 碰到左限位开关后 左移电磁阀断电 左移停 止 至此 机械手经过 8 步动作完成了一个周期的工作 机械手的每次循环动作均由 原位开始 机械手的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式 自动操作方式又分为单步 单周期和连续操作 手动操作 利用按钮操作对机械手的每一步运动进行单独控制 例如 当选择上 下运动时 按下启动按钮 机械手下降 按下停止按钮 机械手上升 当选择左 右运 动时 按下启动按钮 机械手夹紧 按下停止按钮 机械手放松 单步操作 每按一次启动按钮 机械手完成一步动作后自动停止 单周期操作 机械手从原点开始 按下启动按钮 机械手自动完成一个周期的动 作后停止 连续操作 机械手从原点开始 按一次启动按钮 机械手的动作将自动地 连续 不断地周期性循环 在工作中若按一下停止按钮 机械手将继续完成一个周期的动作 后 回到原点自动停止 第三节第三节 PLCPLC 的接线布置图的接线布置图 1 1 PLCPLC 的操作面板布置图的操作面板布置图 15 2 2 I O 分配表分配表 输入点 输出点 启动按钮 I0 0 电磁阀下降 Q0 0 停止按钮 I0 6 电磁阀上升 Q0 1 下限位开关 I0 1 电磁阀夹紧 Q0 2 上限位开关 I0 2 电磁阀右行 Q0 3 右限位开关 I0 3 电磁阀左行 Q0 4 左限位开关 I0 4 原点指示 Q0 5 无件检测 I0 5 手动操作 I0 7 单步操作 I1 0 单周期操作 I1 1 连续操作 I1 2 手动左右 I1 3 手动上下 I1 4 手动夹紧 I1 5 3 PLC3 PLC 的的 I OI O 接线图接线图 该机械手控制系统所采用的 PLC 是德国西门子公司生产的 S7 200CPU224 下图是 S7 200CPU224 输入 输出端子地址分配图 该机械手控制系统共使用了 14 个输入点 6 个输出点 16 4 4 PLCPLC 的外围的外围端子接线图接线图 1L 0 0 0 1 0 2 0 3 2L 0 4 0 5 0 6 3L 0 7 1 0 1 1 N L1 AC 1M 0 0 0 1 0 20 30 4 0 50 6 0 7 2M 1 01 11 2 1 3 1 41 5 M L 24V DC传感器 电源输出 L L L N N N 120 240 AC电源 启 动 按 钮 下 限 限 位 开 关 上 限 限 位 开 关 右 限 限 位 开 关 左 限 限 位 开 关 无 式 件 检 测 开 关 停 止 按 钮 单 操 作 步 进 操 作 单 周 期 操 作 连 续 操 作 左 与 右 上 与 下 夹 松 下 降 电 磁 阀 上 升 电 磁 阀 夹 紧 电 磁 阀 右 行 电 磁 阀 左 行 电 磁 阀 原 点 指 示 第四节第四节 PLC 控制机械手的操作程序 17 1 手动操作程序 实现手动工作的梯形图程序 为避免发生误动作 插入了一些连锁电路 例如 将单操作开关扳到 左右 档 时 按下启动按钮 机械手右行 按下停止按钮 机械手向左行 这两个动作只有当 机械手处在上限时才能执行 将加载开关扳到 夹 松 档 按下启动按钮 执行夹紧动作 按下停止按钮 松 开 将加载开关扳到 上 下 档 按下启动按钮 下降 按停止按钮 上升 2 自动操作程序 机械手自动操作顺序功能图 18 PLC 由 STOP 转为 RUN 时 初始脉冲 SM0 1 对状态进行初始复位 当机械手在原点 时 将 M0 1 置 1 这是第一步 按下启动按钮后 置位 M0 2 同时将 M0 1 清零 输 出继电器 Q0 0 得电 Q0 5 复位 原点指示灯熄灭 执行下降动作 当下降到底碰到下 限位开关时 I0 1 接通 将 M0 3 置 1 同时将 M0 2 清零 Q0 2 置 1 于是机械手停 止下降 执行夹紧动作 定时器 T37 开始计时 延时 1 7s 后 接通 T37 动合触点将 M0 4 置 1 同时将 M0 3 清零 而输出继电器 Q0 1 得电 执行上升动作 由于 Q0 2 已经被 置 1 夹紧动作继续执行 当上升到上限位时 I0 2 接通 将 M0 5 置 1 同时将 M0 4 清零 Q0 1 失电 不再上升 而 Q0 3 得电 执行右行动作 当右行至右限位时 I0 3 接通 Q0 3 失电 机械手右行停止 若此时 I0 5 接通 则将 M0 6 置 1 同时将 M0 4 19 清零 而 Q0 0 再次得电 执行下降动作 当下降到底碰到下限位开关时 I0 1 接通 将 M0 7 置 1 同时将 M0 6 清零 输出继电器 Q0 0 复位 Q0 2 复位 于是机械手停止 下降 执行松开动作 定时器 T38 开始计时 延时 1 5s 后 接通 T38 动合触点 M1 0 置 1 同时将 M0 7 清零 而输出继电器 Q0 1 再次得电 执行上升动作 行至上限位置 I0 2 接通 将 M1 1 置 1 同时将 M1 0 清零 Q0 1 失电 停止上升而 Q0 4 得电 执行 左行动作 到达左限位 I0 4 接通 如果此工作状态为连续工作状态 M0 2 置 1 M1 1 清零 重复执行自动程序 若为单周期操作方式 M0 1 置 1 则机械手停在原 点 在运行中 如按停止按钮 机械手的动作执行完当前一个周期后 回到原点自动 停止 在运行中 PLC 掉电 机械手动作停止 重新启动时 先用手动操作将机械手移 回原点 再按启动按钮 便可重新开始自动操作 单步操作是指按下启动按钮动作 1 次 单步操作功能图与自动操作的功能图相似 只是每步动作都需按 1 次启动按钮 单步操作所用的输出继电器 定时器与其他操作 所用的输出继电器 定时器相同 第五节第五节 相关电气设备选择和校验相关电气设备选择和校验 4 5 1 系统调试系统调试 系统调试分模拟调试和联机调试 硬件部分的模拟调试可在断开主电路的情况下 主要试一试手动控制部分的可靠 性 软件部分的模拟调试可借助于模拟开关和 PLC 输出端的指示灯进行 需要模拟量 信号 I O 时 可用电位器和万用表进行 调试时 可利用上述外部设备模拟各种现场 开关和传感器的状态 然后观察 PLC 的输出逻辑是否正确 如果有错误则修改程序后 反复调试 现在 PLC 的主流产品都可在 PC 上编程 并可在 PC 上进行模拟调试 连机调试时 可把编制好的程序下载到现场的 PLC 中 有时 PLC 也许只有一台 这时就要把 PLC 安装到控制柜相应的位置上 调试时一定要先将主电路断开 只对控 制电路进行连机调试 通过现场连机调试信号的接入常常会发现软硬件中的问题 有 时厂家对某些控制功能进行改造 反复调试后 控制系统才能交付使用 4 5 2 程序的运行与调试程序的运行与调试 a 将梯形图程序输入计算机 b 对程序进行试运行 1 将转换开关旋至 手动 档 按相应的动作按钮 观察机械手动作情况 2 将转换开关旋至 单步 档 每按一次启动按钮 观察机械手是否向前执行 下一个动作 3 将转换开关旋至 单周期 档 每按一次启动按钮 观察机械手是否运行一 个周期就停下来 4 将转换开关旋至 连续 档 按下启动按钮 观察机械手是否连续运行 c 记录调试程序结果并对不足之处进行修改 d 最后再进行考机运行 一般连续运行 72 小时以上 以考核电气及机械运行是 20 否稳定可靠 第六节第六节 材料清单材料清单 西门子 S7 200PLC 一台 双线圈电磁阀 2 个 单线圈电磁阀 1 个 按钮 2 个 限位开 关 4 个 转换开关 2 个 导线若干 第七节第七节 不足和改进不足和改进 本次毕业设计虽然参考了大量的书籍 也经过辅导老师的指导 但我仍然深知有 许多