项目6：机械手自动控制(备份).ppt

电气与PLC控制技术,项目六机械手自动控制,学习目标,知识目标（1）掌握三菱FX系列PLC步进指令的用法；（2）掌握状态转移图的编程方法、及其转换梯形图的编程规则；（3）掌握机械手自动控制的工作原理。（4）了解PLC控制程序结构化程序设计方法。（5）熟悉PLC顺序控制系统的程序设计方法。（6）掌握PLC控制系统设计的方法和步骤。,能力目标（1）掌握控制系统常用的工作方式及控制面板的设计；（2）掌握用PLC对简易机械手控制的设计方法；（3）掌握工程中PLC的选型及硬件配置。,6.1任务分析,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。机械手可避免人体受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，降低工人的劳动强度。,图6-1机械手工作示意图,6.2状态转移图及步进顺控指令,6.2.1状态转移图状态转移图是一种用状态继电器来表示的顺序功能图(SequentialFunctionChart，简称SFC图)，是FX系列PLC专门用于编制顺序控制程序的一种编程方式。,6.2.3状态图中的基本元素主要由步（静步/动步）、转移条件、有向线3个要素组成。,工作步1,转移条件1,有向线,触点或电路块,初始步,转移条件2,工作步2,动作1,动作2,S0-S9,S20-S899,线圈指令或功能指令,概念：,状态图的构成规则：1、步与步不能直接相连，必须用转移分开。2、转移与转移不能相连，必须用步分开。3、步与步之间的连接采用有向线，从上下或由左右画时，可以省略箭头。当有向线从下上或由右左时，必须画箭头，以明示方向。4、至少有一个起始步。,6.2.4状态图的基本形式6.2.4.1单一序列与选择序列,6.2.4.3并行序列用于表示系统的几个同时工作的独立部分的工作情况,6.2.2步进顺控指令(STL和RET)6.2.2.2STL指令,图,6,-,3,STL,指令使用说明,STL指令用于“激活”某个状态。与STL相连的起始接点要使用LD、LDI指令。使用STL指令使新的状态置位，前一状态复位。在STL接点接通转为断开后，仍要执行一个扫描周期。STL指令仅对状态继电器有效。STL指令和RET指令要成对使用。,6.2.2.3RET指令RET指令用于返回主母线，其梯形图符号为。状态转移程序的结尾必须使用RET步进返回指令。,6.2.5步进顺控指令应用注意事项,一、与STL步进触点相连的触点应使用LD或LDI指令。最后一个STL电路结束时必须使用RET指令，否则会出现“程序语法错误”信息。二、初始状态可由其他状态驱动，但运行开始时，必须用其他方法预先作好驱动，否则状态流程不可能向下进行。三、STL触点可以直接驱动或通过别的触点驱动Y、M、S、T等元件的线圈和应用指令。,6.2.5步进顺控指令应用注意事项,四、由于CPU只执行活动步对应的电路块，因此，使用STL指令时允许双线圈输出，即不同的STL触点可以驱动同一软元件的线圈，但是同一软元件的线圈不能在同时为活动步的STL区内出现。状态软元件S在状态转移图中不能重复使用，否则会引起程序执行错误。五、在步的活动状态的转移过程中，相邻两步的状态继电器会同时ON一个扫描周期，可能会引发瞬时的双线圈问题。,六、并行流程或选择流程中每一分支状态的支路数不能超过8条，总的支路数不能超过16条。七、若为顺序不连续转移（即跳转），不能使用SET指令进行状态转移，应改用OUT指令进行状态转移。八、STL触点右边不能紧跟着使用入栈（MPS）指令，也不能与MC、MCR指令一起使用。九、需要在停电恢复后继续维持停电前的运行状态时，可使用S500S899停电保持状态继电器。,6.2.6单流程状态转移图的编程单流程所谓单流程就是指状态转移只能有一种顺序，没有其他的可能。有单流程构成的状态转移图就叫做单流程状态转移图。,编程方法和步骤：根据控制要求，列出PLC的I/O分配表；将整个工作过程按工作步序分解，每个工作步序对应一个状态，将其分为若干个状态；理解每个状态的功能和作用，即设计驱动程序；找出每个状态的转移条件和转移方向；根据以上分析，画出控制系统状态转移图；根据状态转移图画出梯形图和指令表。,编程实例,图6-15台车自动往返示意图,SQ2(X012),SQ1(X011),SQ3(X013),启动,SB(X000),暂停5秒,停止,Y021,Y021,Y023,Y023,6.2.6.4运用状态编程思想说明建立SFC图的方法,6.2.7状态转移图（SFC）转换成状态梯形图(STL）、指令表程序,状态梯形图（STL图),图6-17台车自动往返控制的状态梯形图（STL图）和指令表,6.5分析机械手的工作过程和控制要求,6.5.1机械结构6.5.2工作过程,工作方式：手动、回原点、单步、一个周期和连续工作（自动）手动：按钮单独操作机构上升、下降、左移、右移、放松、夹紧。供维修用。回原点：按下此按钮，机械手自动回到原点。顺序控制中，自动运行要有一个起始点，这就是原点。机械手工作时应从原点位置按启动按钮。单步运行：按动一次起动按钮，前进一个工步，供调试用。,6.5.3控制要求,工作方式：手动、回原点、单步、一个周期和连续工作（自动）单周期运行（半自动）：在原点位置按动启动按钮，自动运行一遍后回到原点停止。供首次检验用。若在中途按动停止按钮，则停止运行；再按启动按钮，从断点处继续运行，回到原点处自动停止。自动控制：按下启动按钮，机构从原点位置开始，自动完成一个工作循环过程，并连续反复运行，若在中途按动停止按钮，运行到原点后停止。供正常工作用。,6.5.3控制要求,6.5.4机械手PLC选型与硬件设计一、操作面板的设计,图6-27机械手操作面板,机械手控制I/O接线图,图6-29机械手控制I/O接线图,6.5.5机械手PLC的程序设计初始化程序和原点位置,图6-30该系统的初始化程序,手动方式程序,原点方式程序,(b)指令表,图6-32回原点方式的顺序功能图及指令表,自动方式程序,图6-33自动方式顺序功能图,机械手控制系统梯形图,图6-36机械手控制系统梯形图,实训6-1多台电动机顺序启动/停车的PLC控制,控制要求电动机顺序起动/停车（单流程步进）所谓单流程是指状态转移只有一种顺序，它是状态转移的基本形式。图6-37为采用定时器控制电动机M1M4控制要求为：电动机M1M4按顺序起动，以相反顺序停止。其状态转移图是以单流程为基础进行状态的跳转。图6-38是采用三菱FXGP编程软件编制的控制电动机M1M4按顺序起动，以相反顺序停止的步进梯形图程序及其对应的指令表。,程序设计按照电动机顺序起动/停车控制的要求，编制PLC控制程序。按照要求连接PLC主机和输入/输出实验板，运行PLC控制程序，模拟电动机顺序起动/停车输入信号，观察输出结果。写出I/O分配表、程序梯形图。仔细观察实验现象，认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法。图6-37电动机M1M4按顺序起动，以相反顺序停止。程序调试,图6-37电动机M1M4按顺序起动，以相反顺序停止控制顺序功能图,实训6-2彩灯循环点亮的PLC程序控制,一、控制要求彩灯循环点亮的PLC程序控制控制要求：按下启动按钮（AK1），彩灯L1、L3、L5、L7点亮，1S后熄灭；同时彩灯L2、L4、L6、L8点亮，1S后熄灭，以后照此循环下去，直到按下停止按钮（AK2）才停止。二、程序设计I/O（输入/输出点）分配X0：启动按钮X1：停止按钮Y1：红灯Y2：绿灯Y3：黄灯按控制要求和PLCI/O（输入/输出点）分配编制梯形图，并写出其指令表。,实训6-2彩灯循环点亮的PLC程序控制,三、程序调试装入应用程序，设置PLC为运行状态，按下启动按钮，彩灯按要求闪烁，按下停止按钮，彩灯停止闪烁。,附录1.9.2.2特殊辅助继电器,M8000M8255（256点）触点利用型(只读型)特殊辅助继电器：其线圈由PLC系统程序驱动，用户只可直接使用其触点。M8000:运行监控。PLC运行时接点闭合M8002:初始化脉冲。在PLC运行开始时接通一个扫描周期。M8005:锂电池电压降低至规定值时闭合。M8011M8014分别提供10ms、100ms、1s和1min的时钟脉冲，用于延时。,电气与PLC控制技术,状态继电器有下列五种类型：,1）初始状态继电器：S0-S9共10点