PLC在机械手控制中的应用毕业论文（设计）

1、目录摘要iiabstractill弓i言11国内外机械手研究概况12控制系统硬件选型22.1机械手介绍22.1.1机械手简介22.1.2机械手分类32.1.3机械手优势32.1.4机械手构成32.2 plc 简介42.2.1 plc的基本结构42.2.2 plc的基本功能42.2.3 plc 的特点52.2.4 plc应用范围53机械手的控制53.1预备知识53.2机械手动作控制要求63.3机械手动作过程分析63.4机械手的操作方式73.5 plc 的 i/o 接线73.6画机械手步进控制顺序功能图83.6.1顺序功能图简介83.6.2顺序功能图的注意事项93.6.3顺序功能图基本结构93.6

2、.4画出顺序功能图93.7画机械手梯形图103.7.1完成i/o分配103.7.2编写梯形图程序113.7.3分析程序12组仑15辨艾献17翻18plc在机械手控制中的应用摘要:机械手是工业自动化范畴中经常遇到的一种控制现象，可编程控制器(plc)是专为工业环境中 运用而没计的实时工业控制没备。机械手在美国、以色列等国家应用较多，如用过时采摘手采摘水果、 装配工业线上应用钾能机器人等。能模仿人手肢体的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或 操作工具的自动操作设备。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人 的繁重劳动以实现生产的安全化、机械化和自动化，能在有害环境

3、下操作以保护人身的安全，因而广泛 应用于机械制造、冶金、电子、轻工、探索和原子能等部门。木文主要研究的是plc在机械手控制屮 的应用，通过设计编制研宄机械手构成、plc程序、画制梯形阁来实现机械手模型控制系统的自动控 制，实现机械手的伸缩、抓取、移位。关键词：plc，机械手，梯形图application of plc in manipulator controlabstract the manipulator is a kind of control phenomenon in the field of industry automation, and the programmable con

4、troller (plc) is the real time industrial control equipment designed for industrial environment. robots in the united states，israel and other countries，such as more applications，such as picking picking fruits，assembly line of industrial applications smart robots，etc. it can imitate the function of c

5、ertain movement of the human body，and use the automatic operation equipment of the fixed program to grab and carry the object or operation tools. manipulator is the first industrial robots，is the earliest of the modem robot，it can replace the heavy labor to achieve safe production，mechanization and

6、automation，can operate in hazardous environments to protect the personal safety，so it is widely used in machinery manufacturing， metallurgy，electronics，light industry, exploration and atomic energy and other departments. this paper mainly studies the application of plc in the control of the manipula

7、tor，composed of the design of manipulator， plc program，drawing of ladder diagram to realize the automatic control of the manipulator model control system to achieve manipulator telescopic, grasping, shift.keywords: plc, manipulator, ladder diagram引言随着工业自动化水平的提高，工业现场的很多易燃、易爆等高危及重体力劳动场合必 将由机器人所替代。这一方面

8、能够减轻工人的劳动强度，另一方面可以飞速的提高劳动生 产率。例如，目前在我国的许多中小型汽车生产以及轻工业生产中，往往冲压成型这一工 序还需要人工上下料，既费时吃力又影响效率。为此，我们把上下料机械手作为本文目标。在现今的生活上，科技口新月益的进展之下，机械人手臂与有人类的手臂最大区别就在 于灵活度与耐力度。也就是机械手的最大优势可以重复的做同一动作在机械正常情况下永 远也不会觉得累！可为机械手臂的应用也将会越来越广泛，机械手是近几十年发展起来的 一种高科技自动生产设备，作业的准确性和环境中完成作业的能力。工业机械手机器人的一个重要分支。机械手种类按驱动方式可分为液压式、气动式、 电动式、机械

9、式。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机 械手机器各自的优点。工业机械手是工业物流自动化中上网重要设备之一，是当今世界新技术革命的一个重 要标识。工业机械手是典型的机电一体化产品。工业机械手的产生和推广是社会生产和发展的需要，也是现代生产和科技发展的新技 术产品。工业机械手己经在工业生产、资源开发、社会服务、排险救灾以及军事技术等方 面发挥着愈来愈大的应用。工业机械手的应用和推广己经并将获得极大的效益。例如在机械制造工业、汽车工业 等生产中采用电焊、弧焊、喷漆等机械手，可以大大提高劳动生产率，保证产品质量，改 善劳动条件。又如在微电子、医药等生产部门，采用机械手操作，

10、可以消除人对产品的污 染、确保产兄质量。机械手可以在有毒、噪音、高温、易燃、易爆等危险有害的环境中代替人长期稳定的 工作，从根本上解决了操作者的安全保障问题。因而在这方面应用和推广机器人技术是十 分迫切和必要的。近代工业机械手的原型可以从本世纪40代算起。当时适应核技术的发 展需要开发了处理放射性材料的主从机械手。50年代初美国提出了“通用重复操作机器人” 的方案，59年研制出第一工业机械手原型。由于历史条件和技术水平关系，在60年代机 械手发展较慢。进入70年代后，焊接、喷漆机械手相继在工业屮应用和推广。随着计算 机技术、控制技术、人工智能的发展、机械手技术得到迅速发展，出现了更为先进的可配

11、 视觉、触觉的机器人所应用的机械手。如美国unimation公司puma系列工业机器人相关 的机械手，即使由直流伺服驱动、关节式结构、多cpu微机控制、采用专用语言编程的技 术先进的机械手。到了 80、90年代机器人及相关的机械手开始在工业上普及应用。据统 计1980年全世界约有两万台机器人在工业上应用，而到今年增长更快。今年己近开发出 只有视觉、触觉及力觉感受的高性能机器人以及各种智能装配机械手，并投入工业应用。 1国内外机械手研究概况我国的工业机械手发展主要是逐步扩大艽应用范围。在应用专业机械手的同吋，相应 的发展通用机械手，研制出示教式机械手工业机械手是在第二次世界大战期间发展起来的,始

12、于40年代的美国橡树岭国家实验室的搬运核原料的遥控机械操作手研宂，它是一种主 从型的控制系统。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。它的结构是：机体上安 装一冋转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的；1962年，美国联 合控制公司在上述方案的基础上，又试制成一台数控示教再现型机械手。运动系统仿造坦 克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩，用液压驱动；控制系统用磁鼓做储存装置。不少球面 坐标式机械手就是在这个基础上发展起来的；普曼公司专门生产工业机械手联邦德国机器 制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业： 联邦徳国k公司还生产一种点焊机械

13、手，采用关节式结构和程序控制；円本是工业机器人 发展最快，应用国家最多的国家，自1969年从美国引进两种典型机械手后，开始大力从 事机械手的研究，目前以成为世界上工业机械手应用最多的国家之一。前苏联自六十年代 开始发展应用机械手，主要用于机械化、自动化程序较低、繁重单调、有害于健康的辅助 性工作。我国工业机械手的研究与开发始于20世纪70年代。1972年我国第一台机械手开发于 上海，随之全国各省都开始研制和应用机械手。从第七个五年计划(1986-1990)开始，我 国政府将工业机器人的发展列入艽中，并且为此项s投入大量的资金，研究开发并且制造 了一系列的工业机器人，有由北京机械自动化研究所设计

14、制造的喷涂机器人，广州机床研 宄所和北京机床研宄所合作设计制造的点焊机器人，大连机床研究所设计制造的氩弧焊机 器人，沈阳工业大学设计制造的装卸载机器人等等。这些机器人的控制器，都是由中国科 学院沈阳自动化研究所和北京科技大学机器人研究所开发的，同时一系列的机器人关键部 件也被开发出来，如机器人专用轴承，减震齿轮，直流伺服电机，编码器，dcpwm等 等。计算机控制机械手和组合式机械手等。可以将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升 降、横移、俯仰等机构，设计成典型的通用机构，以便根据不同的作业要求，选用不用的 典型机构，组装成各种用途的机械手，即便于设计制造，又便于更换工件，扩大了应用范 围。机械手

15、的种类，按驱动方式分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手;按适用范围 可以分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹可以分为点位控制和连续轨迹控制机 械手等。2控制系统硬件选型2.1机械手介绍2.1.1机械手简介能模仿人手和手臂的某些动作功能，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。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，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。在现今的生活上，科技日新月异的进展之下，机械人手臂与人类的手臂最大区别就在于灵活度与耐力度。也就是机

16、械手的最大优势可以重复的做同一动作在机械正常情况下永远 也不会觉得累！机械手臂的应用也将会越來越广泛，机械手是近几十年发展起來的一种高科 技自动生产设备，作业的准确性和环境中完成作业的能力。2.1.2机械手分类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。机械手在锻造 工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。机械手首先是 从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。2.1.3

17、机械手优势机械手可以减省工人、提高效率、降低成本、提高产品品质、安全性好、提升工厂形 象。多关节机械手的优点是:动作灵活、运动惯性小、通用性强、能抓取靠近机座的工件， 并能绕过机体和工作机械之间的障碍物进行工作.随着生产的需要，对多关节手臂的灵活性， 定位精度及作业空间等提出越来越高的要求。多关节手臂也突破了传统的概念，其关节数 量可以从三个到十几个甚至更多，其外形也不局限于像人的手臂，而根据不同的场合有所 变化，多关节手臂的优良性能是单关节机械手所不能比拟的。1. 节省人工机械手替代以往的人工从模内取物，节省人工，防止工人流动或疲劳作业造成产品交 期的延误。随着现在中国新劳动法的推出，工人工

18、资的不断上涨，工人的流动性越来越高，企业将来的缺工问题会越来越严重，机械手可以节省工人，提升工人的素质，保证更好的 工作品质。2. 提升企业形象自动化生产车间与先进企业接轨，方便了管理，也稳定了高品质的客户定单。随着中 国工业的发展，自动化生产已经成为了工业的必然趋势，也是客户选择优秀供应商的首要 条件之一。3. 提高产能机械手24小时稳定快速（0.7秒每模）的取物时间，可提升产能20%到30%左右，特 别作业疲劳，喝水、吃饭等造成的时间浪费。4. 稳定品质稳定的生产周期可防止原料炭化造成的产品不良及人员取物不当造成的损坏等。5. 确保生产安全机械手双重锁模安全保护，确保机械手取物安全，也可防

19、止工人作业不慎造成工伤。 且机械手产品取出确认，可防止产品取出不良压伤模具。2.1.4机械手构成机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。执行机构是用来抓持工件(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

20、专用机械手有23个自由度。控制系统是通过对机 械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。同时接收传感器反馈的信息，形成稳定 的闭环控制。控制系统的核心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成，通过对其编程实 现所要功能。2.2 plc简介2.2.1 plc的基本结构可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计 算机相同，基本构成为：电源、中央处理单元(cpu)、存储器、输入输出接口电路、功能 模块、通信模块。其中最为重要的便是前三个。1. 电源可编程逻辑控制器的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，可编程逻

21、辑控制器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面将plc直 接连接到交流电网上去。2. 中央处理单元(cpu)中央处理单元(cpu)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统 程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、i/o以 及警戒定吋器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时, 首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入i/o映象区，然后从 用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算 的结果送入i/o映

22、象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将i/o映 象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停 止运行。为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性，对大型可编程逻辑控制器还采用双cpu 构成冗余系统，或采用三cpu的表决式系统。这样，即使某个cpu出现故障，整个系统仍 能正常运行。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。2.2.2 plc的基本功能1. 逻辑控制功能2. 定时控制功能3. 计数控制功能4. 步进控制功能5. 数据处理功能6. 冋路控制功能7. 通信联网功能8. 监控功能9. 停电记

23、忆功能10. 故障诊断功能2.2.3 plc的特点1. 灵活通用2. 安全可靠3. 环境适应性好4. 使用方便、维护简单5. 速度较慢、价格较高2.2.4 plc应用范围目前，plc已广泛的应用于冶金、化工、机械、电子、电力、轻工、建筑建材、交通 等儿乎所有的工业控制领域。但是。不同档次的plc 乂有不同的应用范围。低档小型plc 可广泛的代替继电器控制电路，进行逻辑控制，适应于开关量较多、没有或只有很少儿路 模拟量的场合，如起重机的自动控制等。巾档plc可广泛应用于具有较多开关量、少量模 拟量的场合，如自动加工机床等。高档plc适应于具有大量开关量和模拟量的场合，如化 工生产过程等。3机械手

24、的控制3.1预备知识1. 跳转指令mp和跳转结束指令me跳转指令jmp和跳转结束指令jme的梯形图符号如图1所示。jmp和jme指令一 起实现程序的跳转，jmp指令定义跳转的起点，jme指令定义跳转的目的地。当jmp指 令的输入条件为on时，没有跳转；当jmp指令的输入条件为off时，程序跳转到与该 跳转指令jmp具有相同编号的jme处，执行程序。jmpjmbnn:眯妗标弓nn:眯衿际今图3-1 jmp和jme指令的梯形图符号2. jmp和jpe指令的特点jmp和jme指令用于控制程序的跳转。当jmp条件（即jmp输人的状态）是off时,使用jmp和jme的分支程序就转向控制jme后而的第1条

25、指令，也就是说跳过了 jmp 和jme之间的程序。当一个程序屮有多个跳转时，就用跳转编号n来区分不同的jmp/jme对。在00和99 之间的任何一个两位数都可以作为一个跳转编号。jmp是一个特殊情况。当jmp00和jme00之间的指令具冇被跳过时，这些指令仍被 处理但是不被执行，这样就需要占用扫描时间。另一方面，在00以外跳转编号的jmp和 jme之间的指令都不需要占用扫描时间，可以全部跳过。jmp/jme可以在程序中多次使用.但是非零跳转编号在程序中只能使用一次。3.2机械手动作控制要求图2为某自动化生产车间的自动化搬运机械手，用于将左工作台上的工件搬到右工作 台上。机械手的全部动作由气压驱

26、动，气缸由电磁阀控制，对于上升/下降、左移/右移， 其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，不降机械阀得电时机 械手卜降。对于夹紧/放松，其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。口3.3机械手动作过程分析机械手的动作过程如图3所示。从原点开始，按下启动按钮。下降电磁阀通电，机械 手通电，机械手下降。下降到底时，碰到下限位开关，下限电磁阀断电，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，下降停止，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；同吋接通右移电磁阀，机械手右 移。右移到位时，碰到右线位开

27、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，卜降电磁阀通电，机械手k降。k降到底是，碰到卜*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，上升停止，同时接通左移 电磁阀，机械手左移。左移到原点后，碰到左限位开关，左移电磁阀断电，左移停止。至 此，机械手通过8次动作完成了一个周期的动作。原点指示左限位开关一口僚点右林右移电磁阀上限位开关 > 上升右位下降电磁闺下降下限位开关ok左移电磁阀夹紧夹紧电磁阀下电釦忐下限位开关(xvi上限位开关上升光电开关c?c 工件

28、检測放松夹紧电磁阀图3-3机械手的动作过程3.4机械手的操作方式机械手的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式。自动操作方式乂分为步进、单 周期和连续操作方式。手动操作：就是用按钮操作对机械手的每一步运动单独进行操控。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， 按不启动按钮，机械手右移；按i停止按钮，机械手左移。当选择夹紧/放松运动时，按下 启动按钮，机械手夹紧；按丁停止按钮，机械手放松。步进操作：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：机械手从原点幵始，按一下启动按钮，机械手自动完成一个周期得动作后停止。连续操作：

29、机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手的动作将自动地、连续不断 的周期性循环。在工作中若按一下停止按钮，则机械手将继续完成一个周期的动作后，回 到原点自动停止。3.5 plc的1/0接线输入/输出设备与plc的i/o配置见表1。表3-1输入/输出设备与plc的i/o配置输入设备plc输入继电器输出设备plc输出继电器元件符号功能与名称元件符号功能与名称sb1启动按钮10.0yv1下降电磁阀q0.0sq1下限位幵关10.1yv2上升电磁阀q0.1sq2上限位幵关10.2yv3夹紧电磁阀q0.2sq3右限位开关10.3yv4右行电磁阀q0.3sq4左限位开关10.4yv5左行电磁阀q0.4sq5

30、无工件检测幵关10.5hl原点指示灯q0.5机械于的动作过程阁中电磁阀用plc的输出继电器控制，他们的线圈接在plc的输 出端。按钮、限位开关。光电开关等用来给plc提供控制命令和反馈信号，他们的触点接 在plc的输入端。机械手步进控制plc外部接线图如图4所示。3.6画机械手步进控制顺序功能图 3.6.1顺序功能图简介顺序功能图(sfc, sequential function chart)采用iec标准的语言，用于编制复杂的 顺控程序。利用这种先进的编程方法，初学者也很容易编出复杂的顺控程序，大大提高了 工作效率，也为调试、试运行带来许多言传的方便。顺序功能图是一种较新的编程方法，它将一个

31、完整的控制过程分为若干阶段，各阶段 具有不同的动作，阶段间有一定的转换条件，转换条件满足就实现阶段转移，上一阶段动 作结束，下一阶段动作开始。它提供了一种组织程序的图形方法。在顺序功能图中可以用别的语音嵌套编程，步、路径和转换是顺序功能图的3种主要元素。顺序功能图主要用来 描述开关量顺序控制系统，根据它可以很容易画出顺序控制梯形图程序。3.6.2顺序功能图的注意事项1. 两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开。2. 两个转换绝对不能直接相连，必须用一个步将它们隔开。3. 初始步必不可少，否则无法表示初始状态，系统也无法返回停止状态。4. 自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，应组

32、成闭环，即最后一步返1h初始步， （单周期）或下一周期开始运行的第一步（连续循环）。5. 只有当前一步是活动步，该步j可能变成活动步。一般采用无断电保持功能的编程元件 代表个步时，进入run工作方式时，它们均处于断幵状态，系统无法工作。必须使用初 始化脉冲m8002的常开作为转换条件，将初始步预置为活动步。3.6.3顺序功能图基本结构顺序功能图的组成plc顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信 号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有秩序地进 行操作。1步将系统的一个工作周期划分为若干个顺序和连的阶段，这些阶段称为步，可以用编程 元件来代表各步。2

33、. 初始步与系统的初始状态相对应的步称为初始步，初始状态一般是系统等待起动命令的相对 静止的状态。3. 活动步当系统正处于某一步所在的阶段吋，该步处于活动状态，称该步为“活动步”。4 动作在某一步中要完成某些命令或动作统称为动作。5. 有向连线有向连线规定了步的活动状态的进展路线和方向。6. 转换转换用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表示，转换将相邻两步分隔开。7. 转换条件与转换相关的逻辑命题，转换条件可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注 在表示转换的短线的旁边。3.6.4画出顺序功能图4是机械手步进控制顺序功能图，顺序功能图将复杂的任务和过程分解成了若干个 工序（状态）。无论多么

34、复杂的过程均能分化为小的工序，冇利于程序的机构化设计。相 对于某一个具体工序来说，控制任务实现了简化，并给局部程序的编写带来了方便。整体程序是局部程序的综合，只要弄清各工序成立的条件、工序转移的条件和转移的方向，就 可以进行这类图形的设计。顺序功能图容易理解，可读性强，能淸晰的反应全部控制工艺 过程。顺序功能图基本上是以机械控制的流程表示状态的流程。上限:4hsooqos()犀办捎示100曲功10.1下限137定疆t37q00()(m20)下降1jl17.11 vvift 100wq01()(m2j)上丹10 3右限q03() 右行so9ljj 二)下歸w1下限t38i0 j上限s0inton

35、rr囑t38.20.1<)(m23)上升0 左行3-5机械手步进控制顺序功能3.7画机械手梯形h 3.7.1完成i/o分配表3-2机械手输入输出原件地址分配表输入元件地址输出元件地址启动按钮0.00下降线圈100.02下行程开关0.01抓紧线圈100.03上行程开关0.02上升线圈100.04右行程开关0.03右移线圈100.05左行程开关0.04左移线圈100.06无工件检测开关0.05原点线圈100.07停止按钮0.06手动选择开关0.07单步执行开关0.08单周期执行开关0.09连续/不连续切换开关1.00手动左/右开关1.01手动抓/松幵关1.02手动上/下开关1.03复位开关1

36、.043.7.2编写梯形图程序1. 梯形图基本概念梯形图语言沿袭了继电器控制电路的形式，梯形图是在常用的继电器与接触器逻辑控 制棊础上简化y符号演变而来的，具有形象、直观、实用等特点，电气技术人员容易接受， 是目前运用上最多的一种plc的编程语言。在plc程序图中，左、右母线类似于继电器与接触器控制电源线，输出线圈类似于负 载，输入触点类似于按钮。梯形图由若干阶级构成，自上而下排列，每个阶级起于左母线， 经过触点与线圈，止于右母线。2. 梯形图编程plc梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、 内部辅助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器，而是一些存储单元（软继

37、电器）， 每一软继电器与plc存储器中映像寄存器的一个存储单元相对应。该存储单元如果为“1” 状态，则表示梯形阁中对应软继电器的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开，称 这种状态是该软继电器的“1”或“on”状态。如果该存储单元为“0”状态，对应软继电器的线 圈和触点的状态与上述的相反，称该软继电器为“0”或“off”状态。使用屮也常将这些“软 继电器”称为编程元件。梯形图两侧的垂直公共线称为母线(bus bar)。在分析梯形图的逻辑关系时，为了借用 继电器电路图的分析方法，可以想象左右两侧母线(左母线和右母线)之间有一个左正右 负的直流电源电压，母线之间有“能流”从左向右流动。右母线可

38、以不画出。根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的状态， 称为梯形图的逻辑解算。梯形图中逻辑解算是按从左至右、从上到下的顺序进行的。解算 的结果，马上可以被后面的逻辑解算所利用。逻辑解算是根据输入映像寄存器中的值，而 不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的。梯形图程序主要有三部分，图6为机械手的控制程序，图7为机械手的手动程序，而 图8为机械手的自动程序。图3-6机械手的控制程序图3-7机械手的手动程序3.7.3分析程序在控制程序中，使用了跳转指令jmp (004) /jme (005)控制手动操作与自动操作之间的 切换。当0.07为on时执行手动程序，否则跳转

39、去执行自动程序。在自动程序中，0.08,0.09 和0.10分别用于选择单步、单周期和连续的运行方式，当选择其中一种运行方式后，需将 其对应的执行条件罝on。当选择连续运行方式时，辅助继电器200.02接通，程序可自动 循环。下面对选择自动操作中的连续运行程序做简要说明。1. 互锁指令il和互锁清除指令ilc互锁指令ii和互锁淸除指令ilc的梯形图特号如图9所示，il需要启动条件，ilc不 需要启动条件，互锁指令il和互锁清除指令ilc是用来控制程序流向的。(1) 不论il的输人条件是on还是off, cpu都要对il和ilc之间的程序进行扫描。(2) 只有il的执行条件为on时，il和ilc

40、之间的程序被执行，否则不执行。(3) il指令和ilc指令可以成对使用，也可以多个il指令配一个ilc指令，但是不允许嵌套使用。其应用如图10所示，当0.00为on吋，il和ilc之间的程序执行，100.00和 100.01的状态取决于左边0.01，0.02, 0.03的状态。当0.00为off时，il和ilc之间的程 序不执行.不论0.01，0.02. 0.03的状态on还是off, 100.00和100.01都是off。2. 结束指令end00 000 -ii_i 卜009结束指令的梯形图符号如图11所示，其功能是结束该指令后面的所有指令的执行。加01e51002 ocxiii卜ono0

41、0200«一仆if00644-w02hi-10)07hdxx) 02-cwoco wc0i wv.wmhm-wooo 001hh-wooiwooj wo04 wc.05 woe wo or wo os441414_44ia14oot11ifwu(q 0c2hlihw00j 001iiih-jwocm 00111_ihw0 (3 t1hiihw006001-hiifwo or om-iiir3-8自动程序iihjc3-9 il和ilc梯形图符号3-11 end 指令end3-10 il和ilc指令的应用3-12 sbs 的梯sbs n0 00 h卜110010 0200311100.0

42、0100.01100.023-13 sbn 和 ret 指令梯形图符号形图符号梯形图符号3. 子程序调用指令sbs和子程序定义指令子程序调用指令的梯形阁符号如阁12所示，其功能是当执行条件为on时，调用标号 为n的子程序口。子程序定义指令的梯形图如图13所示，sbn定义子程序n的开始。ret指令定义子 程序的结束使用子程序调用指令应注意：(1) sbs指令必须在满足条件的前提下，才能调用子程序。(2) 子程序段必须用sbn/ret来定义(3) 子程序必须放在主程序之后，指令end之前。4. 子程序不能自调用如图14所示子程序调用指令的应用，这段程序执行过程为:在执行主程序段1时，若 sbs 0

43、00的执行条件为on,立即停止主程序的执行。而去执行sbn 000和ret之间的0rsrsooo主報賴sbs001主极序段sbnooo子8序000retsbn 001子w序001retendt枝仔«2土枉賴3子®序 (xx)0013-14子程序调用指令的应用号子程序。该程序执行完毕，返回到调用子程序指令sbs 000的下一条指令，继续执行主 程序段2。在执行主程序段2时，若sbs001的执行条件为on,立即停止执行主程序，而 转去执行sbn 001和ret之间的1号子程序。该程序执行完毕，返回到调用子程序sbs 0001 de下一条指令，继续执行主程序段3。结论机械手能模仿

44、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。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，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。机械手在机械制造行业屮应用较多，发展也很快。a前主要用于注塑辅机上自动取出 产品、机床、横锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先指定的作业程 序来完成规定的操作。机械手的发展趋势是大力研制具冇某种智能的机械手。使它具冇一 定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。如位置发生稍许偏差时，即能更 正并自

45、行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。近几年来，随着自动化工业的不断发展，机械手也将随之壮大起来.在未来几年里它的发展趋 势如下：1. 工业机械手性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修）。2. 机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系 统三位一体化:由关节模块、连杆模块用重组方式构造机械手整机;国外己有模块化装配机 械手产品问市。3. 工业机械手控制系统向棊于pc机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化;器件集成度提高，控制柜口见小巧，且采用模块化结构:大大提高了系统的可靠性、易操作 性和可维修性。4. 传感器作用日益重要，除采用传统的位置、

46、速度、加速度等传感器外，装配、焊接 机械手还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机械手则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多 传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制;多传感器融合配置技术在产品化系统中已 有成熟应用。5. 虚拟现实技术在机械手中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机 械手操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机械手。6. 当代遥控机械手系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机械手 的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机械手走 出实验室进入实用化阶段。那么中国作为制造业大国，要实现制造业自动化必然缺不了机械手的应用，谁将会肩 负重任完成这一伟大的使命呢？外国品牌机械手在技术上和做工上达到先进的水平，但我 们不能一味依赖外国品牌，我们要始终坚持自主创新，做强做大我们的民主品牌。作为国 产自主创新品牌的广东拓斯达机械手b前在国内制造业市场中份额每年逐渐攀升，广东拓 斯达机