基于plc的电梯变频调速

1、基于PLC的电梯变频调速系统设计摘要本文研究的主要内容是通过RSLogix5000编程下载到PLC,实现由PLC控制TestStand绘制的3D仿真机械手装配系统。以实验设备中自动化生产线的机械手工作站为对象,分析了四自由度机械手工作过程,通过TestStand软件制作出实验室自动化生产线设备的产品自动识别单元、机械手自动装配单元、成品自动存储单元的3D仿真模型。在RSLogix5000中建两个Taskes分别编写机械手模型的底层控制程序和动作仿真程序,通过RSLinxClassic，实现RSLogix5000和TestStand软件之间的通信，通过PLC控制实现仿真机械手能在其回转半径空间内

2、实现对物件的抓取、放置。使学生更好的了解生产线上机械手臂的运作，有效的提高学生PLC程序设计和编写的能力，具有一定的使用价值，有很好的实践教学效果。关键词：Handassemblysystem3DsimulationmachinebasedonRSLogixAbstractThemaincontentofthispaperistodownloadviaRSLogix5000programmingtorealizePLC,handassemblysystem3DsimulationofmechanicalTestStanddrawingbyPLCcontrol.Themechanicalhand

3、automationequipmentintheproductionlineforthestationastheobject,analysisoffourdegreeoffreedommanipulatorworkingprocess,throughtheTestStandsoftwareproducedinlaboratoryautomationproductionlineequipmentproductsautomaticrecognitionunit,therobotassemblysimulationmodelof3Dunit,theautomaticstorageunit.InRSL

4、ogix5000buildtwoTaskesrespectivelypreparedmanipulatormodelcontrolproceduresandactionsimulationprogrambyRSLinxbottom,Classic,realizethecommunicationbetweenRSLogix5000andTestStandsoftware,throughthePLCcontroltorealizethesimulationmanipulatorcanrealizetheobjectgrasp,placedintheradiusofgyrationofspace.E

5、nablestudentstobetterunderstandthemechanicalarmproductionlineoperation,increasethestudentsPLCprogrammingeffectivelyandwritingability,hascertainusevalue,practiceteachingeffectisverygood.Keywords:ManipulatorSimulationSortingassembly目录TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 1绪论5 HYPERLINK l bookmark2 1.1课题

6、来源及背景5 HYPERLINK l bookmark4 1.2国内外发展状况51.3本文的主要工作52基于RSLogix的3D仿真机械手装配系统的组成82.1系统总体结构框图82.2实验室机械手自动装配存储系的组成92.2.1实际生产线和仿真生产线92.2.2四自由度机械手9 HYPERLINK l bookmark20 2.2.3成品自动存储单元10 HYPERLINK l bookmark22 2.2.4产品自动识别单元103软件开发环境11 HYPERLINK l bookmark40 3.1系统软件总流程图12 HYPERLINK l bookmark42 3.2软件介绍12 HYP

7、ERLINK l bookmark44 RSLinx使用介绍12 HYPERLINK l bookmark54 RSLogix5000使用介绍13 HYPERLINK l bookmark60 TestStand使用介绍144基于RSLogix的3D仿真机械手装配系统的实现.17 HYPERLINK l bookmark88 实验过程17 HYPERLINK l bookmark90 程序设计17 HYPERLINK l bookmark92 4.2.1梯形图程序编写17 HYPERLINK l bookmark94 4.2.2机械手运动底层控制程序174.2.3机械手动作控制仿真程序18 H

8、YPERLINK l bookmark96 4.2.4传感器仿真19 HYPERLINK l bookmark98 4.2.5成品输送模块仿真20 HYPERLINK l bookmark100 4.2.6程序框架与内部标签20 HYPERLINK l bookmark104 4.2.7RSLogix5000和TestStand中标签连接24 HYPERLINK l bookmark106 4.3梯形图程序调试25 HYPERLINK l bookmark108 4.4结果及分析25 HYPERLINK l bookmark110 4.4.1结果25 HYPERLINK l bookmark1

9、12 4.4.2分析26 HYPERLINK l bookmark114 5总结27致谢28参考文献29附录30 HYPERLINK l bookmark118 机械手臂动作仿真程序30 HYPERLINK l bookmark120 机械手臂底层控制程序36河北大学工商学院2014届本科生毕业论文（设计） 1绪论课题来源及背景电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。电梯控制技术得到了快速发展，变频调速控制技术和PLC技术广泛的应用于电梯的控制

10、中。变频调速系统的设计关乎电梯运行的安全性、可靠性，是电梯群控系统的至关重要的设计部分，良好的调速系统设计在能够保证乘客的安全和舒适的同时，也可以节约大量能源，达到节能环保的目的1。国内外发展状况在80年代末90年代初以及中期，我国变频调速技术主要依赖于国外产品进口。我国变频调速技术的发展是从90年代开始由从无到有发展至21世纪初期的研发创新，生产样机再到有一定规模的生产，而目前我国变频调速技术已经初具规模。主要集中于广东深圳周边，且主要集中为低压变频调速技术，但在我国变频调速技术占主导地位的多为国外跨国企业，不仅是低压变频，在高压变频方面也是跨国集团占主导地位。我国正处于发展阶段，许多产品的

11、科研开发能力仍落后于发达国家。在大功率交-交、无换向电机等变频技术方面，国内只有少数科研单位有能力制造，但在数字化及系统可靠性方面与国外还有相当差距。在中小功率变频技术方面，国内几乎所有的产品都是普通的V/F控制，仅有少量的样机采用矢量控制，品种与质量还不能满足市场需求，每年大量进口，变频器的整体技术落后2。交流变频调速技术在工业发达国已得到广泛应用。国外变频技术发展从80年代已经开始，尤其以欧洲、美国、日本发展较早，并且已经具有相当大的产业化规模，在大功率交-交变频调速技术方面,法国阿尔斯通已能提供单机容量达3万千瓦的电气传动设备。国外变频调速产品的技术标准比较完备，与之相关的配套产业及行业

12、已经基本发展成熟；创新技术、新工艺层出不穷，并且被大量和快速地应用于产品中。常用变频调速控制方式时间原则速度控制方式电梯采用时间原则的速度控制方式时，电梯的位置检测装置为双隐态磁开关。此种方式是一种多段速的控制方式，根据电梯在不同运行阶段所需要的时间，由变频器的多段速指令给定对应的电梯运行的速度值，它是依据理想运行曲线给定的。该运行方式的缺点是运行效率低，平层精度不高，舒适性差。而且电梯调试人员要做大量的工作才能找到适当的控制点位置。相对距离原则速度控制方式以相对距离为原则的速度控制方式结构原理电梯采用相对距离原则的控制方式时，电梯的位置检测装置为旋转编码器。旋转增量式编码器实际上是一个脉冲发

13、生装置，它将位移换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。以相对距离为原则的控制方式主要是基于增量编码器的应用，此控制方式的电梯理想曲线是按照时间原则设计的，电梯启动后，在每个时间点的轿厢速度值都会对应一个轿厢运行的位移值，因此电梯运行的速度值与位移值是一一对应的，而增量编码器在此控制方式中将曳引机的转动转化为光电脉冲信号传递给变频器，间接获得轿厢实时位置值，所以可以按照相对距离为原则对电梯运行速度进行较精确地控制。理论上这种速度控制方式能消除以时间为原则的速度控制方式的爬行停靠问题，但在实际应用中，此种控制方式还存在很多缺陷：曳引轮槽与钢丝绳之间存在不可避

14、免的打滑现象导致电梯主控器脉冲记数数值不准；电网断相、错相或停电时，控制器也会丢失轿厢的当前位置；此外还由于干扰的才能在，增量编码器的失脉冲也可使电梯丢失自身的正确位置。由于这些缺陷致使电梯主控制器失去轿厢当前的准确位置。当进入减速运行时，电梯主控器还需要通过井道磁开关不断校正电梯轿厢的位置，所以它在实际运用中也存在着爬行现象。1.3.3绝对距离原则速度控制方式电梯采用绝对距离原则的速度控制方式时，电梯的位置检测装置为绝对值编码器。绝对值编码器可有若干个编码，根据读出码盘上的编码，检测绝对位置。在这种速度控制方式中，绝对值编码器可实时测得轿厢在井道中的实时绝对位置，直接反馈给电梯主控制器。电梯

15、主控制器根据接收到的实时位置值，计算电梯要运行的目标距离，然后发送给速度控制模块，速度控制模块计算出运行此距离的速度曲线，再将其速度指令发送给变频器，控制电梯运行。采用绝对距离原则速度控制方式客服了钢丝绳打滑、停电等导致丢失电梯绝对位置的问题，但是其控制方式实现笔记哦复杂。1.3.4目标距离原则速度控制方式电梯采用目标距离原则的速度控制方式时，电梯的位置检测装置为绝对值编码器。目标距离是指电梯在运行中，绝对值编码器连续实时测得的轿厢实际位置至电梯欲平层位置之间的距离。基于目标距离的电梯速度控制方式吸取了绝对距离方式的优点，采用绝对值编码器来检测电梯的绝对位置，旋转编码器来反馈电机的速度。目标距

16、离的控制方式时对电梯的不同运行阶段分别别采用不同的方式进行速度控制。对电梯运行的加速段、匀速段采用时间原则来给定速度值指令，而对减速段则采用目标距离来给定速度值指令，并采用绝对值编码器来反馈电梯的实时位置值，用旋转增量编码器来反馈曳引机的转速值，达到电梯速度控制的双闭环控制，并且采用设置“拐点”的方式来达到“截车”的目的。它具有更高的稳定性、安全性和舒适性，使得电梯具有更高的运行速度和运行效率。在电梯平层时，系统根据电梯的实时位置值计算出目标距离，在足够短的距离内给出减速信号，并给出相应的速度，达到减速电到平层位置速度的平滑过渡。于此同时，旋转编码器又把电梯速度反馈给变频器，以便系统根据电梯的

17、实时速度来调节系统的给出速度，提高电梯速度控制的实时性，同时提高电梯的运行效率和舒适感。本文主要内容本论文研究的主要内容包括：概述了国内外电梯速度控制技术的研究现状，研究了电梯速度控制系统的结构组成，分析比较了当前常用的电梯运行速度曲线，选择正弦-直线形曲线作为本次设计的电梯运行理想速度给定曲线，设计了电梯运行速度优化控制算法，完成了电梯运行速度优化控制模块的软硬件设计，同时在实验室搭建仿真实验平台进行速度控制实验，通过不断地修改和调试，完善系统的软硬件设计。本论文章节安排：第1章主要概述了国内外电梯速度控制技术的研究现状，阐明了本课题研究的目的和意义，最后给出了本论文研究的主要内容及章节安排

18、。第2章简述了电梯的基本结构，分析了电梯速度控制系统的组成，对电梯速度控制系统进行数学建模分析，最后研究了电梯运行速度曲线和平层控制技术。第3章简要分析了系统的组成方案，详细阐述了电梯运行速度曲线的设计，控制算法的设计与实现。第4章主要分析了电梯运行速度优化控制模块的结构功能，然后详细地分析了各个组成硬杵模块的设计要点。第5章主要阐述了电梯运行速度优化控制模块的通讯协议、软件设计及其实现流程,最后分析了软件的可靠性设计。第6章介绍了电梯运行速度优化控制系统的实验平台，根据实验测得的数据绘制电梯运行速度曲线，并对结果进行了相应的分析和比较。第7章总结了笔者在该论文中所做的主要工作，展望了以后本课

19、题还待改进和完善的地方円第一章主要介绍课题来源、背景和意义第二章介绍了基于RSLogix的3D仿真机械手装配系统的组成，包括系统总结构框图，系统工作原理，以及实验室机械手自动装配存储系统硬件的性能指标。第三章介绍了开发环境，即开发过程所使用的软件，以及系统软件总流程图。第四章详细阐述了基于RSLogix的3D仿真机械手装配系统的实现。包括软件流程图、设置过程、开发过程，以及实验结果和分析。第五章对全文和系统进行了总结，并对相关技术和行业发展进行了展望。2基于plc的电梯变频调速控制系统分析2.1系统总体结构框图图2-1电梯PLC控制系基本结构图电梯PLC的控制系和其他类型的电梯控制系统一样主要

20、由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。图3.1为电梯PLC控制系统的基本结构图，主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指示器、门机、调速装置与拖动系统等。系统控制核心为PLC主机，操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过PLC输入接口送入PLC，由PLC作出正确的控制决策，向拖动和门机系统发出控制信号，完成电梯门的开关动作系统可以完成的工作：电梯变频调速系统控制方式目标距离速度控制方式位置检测装置电梯采用相对距离原则的速度控制方式，电梯的位置检测装置为旋转编码器。2.2.2四自由度机械手在机械手装配单元，机械手来实现配件的抓取放置，四自由度机械手可完成8个动作，分别是

21、：手臂降下、手指握拢、手臂升起、伸出、手臂缩回、手指张开、手臂向左旋转、手臂向右旋转。其中，过程依次用到手臂降下、手抓取、臂升起、手臂旋转、手臂伸出、手臂下降、手放7个动作。机械手的归位依次用到手臂升起、臂向右旋转、臂缩回、指握拢4个动作。如图所示，图2-4实际机械手和图2-5仿真机械手。图2-4实际机械手图2-5仿真机械手2.2.3成品自动存储单元在成品存储单元，主要完成的工作是当检测到不同的配件，左右推杆动作，进行分类入库。检测到三角形配件，左边推杆动作如左边的库，检测到正方形配件，右推杆动作入右库。如图所示，图2-6实际分拣入库单元和图2-7仿真分拣入库单元。图2-6实际分拣入库单元图2

22、-7仿真分拣入库单元产品自动识别单元在产品检测单元，主要完成的工作是当槽从库被推杆弹出，皮带运送槽到达视觉传感器下面，视觉传感器就对槽进行拍照并进行图像处理，判断是方形还是三角形，处理后给机械手单元一个信号，使相应的配件出仓。如图所示，图2-8产品检测单元和图2-9产品检测仿真单元。图2-8产品检测单元图2-9产品检测仿真单3软件开发环境系统软件总流程图软件包括两个个程序段：底层控制程序和仿真控制程序，仿真控制程序中包含产品检测仿真程序、机械手装配仿真程序、成品输送仿真程序。系统软件总流程图如图3-1所示。软件运行后，依次执行产品检测仿真程序、机械手装配仿真程序和成品输送单仿真程序。产品检测仿

23、真程序、机械手装配仿真程序和成品输送单仿真程序的依次运行由底层的控制程序控制。图3-1系统软件总流程软件介绍在设计过程中，先后用到了RSLogix5000、TestStand以及RSLinx软件。其中，RSLogix5000用于梯形图的编写和仿真下载，TestStand用于机械手3D仿真模型制作，RSLinx用于RSLogix5000软件和TestStand软件之间的连接和通信。RSLinx使用介绍在进行编程之前，先要配置一条RSlinx网络，以便进行硬件组态。配置网络的过程如下：第一步：选择RSLinx软件进行网络配置。依次选择“开始f程序fRockwellSoftwarefRSlinxfR

24、Slinx”打开软件。第二步：打开软件后，左键单击第三个图标霁，显示图3-2界面。在选择框中选择“EtherNet/IPDriver”网络类型，并为配置的网络命名，然后点击“AddNew.”添加网络。这样，网络便配置好了。图3-2ConfigureDrivers对话第三步：查看配置好的网络。在主界面中左键单击图标爲，会显示出刚刚配置好的网络中包含的一切设备，以及设备的相关信息。显示图3-3界面RSfho-11疋Autobrowse卜p話煮|Browsing-node4foundFileEditViewCommunicationsStat.ionDDE/OPCSecurityWindowHelp

25、囲胡同増團If星日團Workstation,LTCLUB+舊LircrGateways,Ethei-net由磊AB_ETHIP-1.Etherneta.:E:.E:.E.:.:E-:.E:.E.:+:,曰0QWorkstation,RSLinxServerBSLinxEnterprise-Desktop,RSLinxEnter01_.ISLogii:J-SLogixJELogiirJSLogiKJSLogixJSLogij：JSLogiKISLogii:50005000500050005000500050005000Emulator,.Ermilator,Emulator.Emulator,.

26、EmulatoF.,Emillatof.,Emulator”Emulator,.AAshcnibiEmiliatorRIB.42ErmilatorR16.42ErmilatorR16.42EmulatorE1E.ErmilatorR16.42ErmilatorR16.42/00RSL.X08Emula.X15Emula.X09Emula.X16Emula.fit02AA04shoubiX05Ermila._IIeWM|5$elh耳國2甩DOdo口ProjectModel-L3EquipmEnt*|OpConsole严ResourceCheckLiztwControllereImta.Scope

27、OpConEoleGroups口口固口由”广FCFrogramEx：ajnfA.由YContinousFrocesEOpConsoleDevices巴)StateFeedbacl1空)E_StopLJJ)IndicaLamp巴)LEIIIIisplay-NewScene弋rhijiadi5110*彳uhumiLgsongdaicylirLder_6奄juhuangarLqiFeijianboxEl口PathsEL_|Attributes电box_l+口FmthmEClAttributesNewVa2=-NewVat1*0.0021+16+口NmthgEClAttributesY：anCaoFa

28、ngfCaodisuoF:mgFeiji：itl图3-7流程图绘制第六步：右击需要添加标签的模块，选择VariableControls，出现如图3-8界面，然后完成标签的添加。NewScene-買jzhijiafcjdisuochuangsongdaiMfcjcylinder_6怪jchu：iTi；irqiFeijianjJFathsEClAttributesboxfcjYanCaoFanglCaofcjdisuoMr2,FangFeiji：itlB-n帥卜MWA稻Peijiani-|SSOpConsoleEPaths白护Resom-ce.聲PathSelectorj陋吋ffewV：ailEl

29、Cl.Attributes：IbqNewVarlOk-Color“|?b3NewVarllsTransparency$弼血畑-IEk-ScaleX|?b3Newarl3瞻ScaleYIbqfewVarl4k-ScaleZ|?b3NewVarlSPositionXResouice:NewVar20IbqfewVarl&PositionYResource:NewVar141融qNewVai-17PositionZResouice:NewVar12IbqfewVarl8FlotationX“|?b3Newarl9RotationYResouice:NewVarl6l恤|MmwVarEFlotatio

30、nZi“融qNewVarZO1瞻PivotX$弼血畑-El:PivotYl“蔺NewVarZZFivotZ弼Newar23|“融qNewVarZZillsResourcesandVariablesBehaviorsVParentMode图3-8添加标签第七步：运行程序，观察运行效果。如果出现问题，马上停止运行，从程序与设备两方面查找问题所在，然后制定解决方案并调试。反复执行后，待系统正确运行后保存程序，得到想要的模型运动动作，调试编程结束。4基于RSLogix的3D仿真机械手装配系统的实现实验过程熟悉硬件设备到系统调试完成，本次设计依次进行了实际机械手装配系统分析，TestStandde3D仿

31、真制图，RSLogix5000梯形图程序编写，梯形图程序和3D仿真模型调试工作。实现PLC控制实现仿真机械手能在其回转半径空间内实现对物件的抓取、放置，配件和槽组合好运动入库，入库时相应的左右推杆动作。程序设计本设计的软件部分包括梯形图和3D机械手仿真两部分。梯形图程序用RSLogix5000编写。程序编写分为两部分：BackMain中的动作仿真程序和MainRoutine中的底层控制程序。3D机械手装配系统仿真模型绘制在TestStand中进行设计。两个软件内部通信可以通过共同使用同一套系统标签实现。系统软件总流程图如图3-1所示。软件运行后，依次执行产品检测仿真程序、机械手装配仿真程序和成

32、品输送单仿真程序，相应的TestStand中制作的3D模型依次执行配件和槽的出仓，机械手的装配和配件、槽装配完成后入库。梯形图程序编写仿真的模型与实际的设备存在差别，梯形图编写过程中，难点有需要单独编写仿真程序控制3D机械手的每个部分的动作和动作时间，配件和槽的运动距离和运动时间等。再编写底层的控制程序控制实现机械手各个动作依次执行和动作的协调。完成机械手动作的梯形图中用到很多互锁，以保证上一个动作确实完成后下一个动作再进行。为了确保夹放配件的准确性，互锁中还添加了定时器。若不使用互锁，则机械手的一系列动作会在短时间内完成，另外，因为机械手一套动作中包含同一个动作，如一套动作中包含两次机械手下

33、降动作，故要在其中一个中添加标志位，以确保两次同样的动作不会互相干扰，不会造成动作缺失，产生混乱。梯形图的编写还要控制机械手抓取距离和抓取时间，旋转角度，伸臂的距离和需要的时间。仿真的模型与实际的设备存在差别，配件和槽的运动需要另外编写程序控制，使其能和机械手的动作协调一致。机械手运动底层控制程序如图4-1所示，机械手控制程序流程图图4-1机械手控制程序流程图程序开始运行，配件到达指定位置，配件到位传感器触点导通，机械手臂开始动作，手臂下降、手抓取配件、手臂和配件上升、手臂和配件旋转、伸臂、手臂下降、手放配件，机械臂动作完成，配件放在槽上，配件和槽向仓库运动。同时机械手臂动作复位准备抓取下一个

34、配件。机械手臂的底层控制程序还完成机械手动作的互锁，以保证上一个动作确实完成后下一个动作再进行。4.2.3机械手动作控制仿真程序当程序运行后，配件运动到指定位置后，触发机械手动作，机械手的动作：手臂降下和升起、手抓取和手放、手臂旋转和旋转复位、手臂伸出和缩回，这8个动作可以看做是4个参数变量的单位时间的加减变化，参数变量的变化代表了机械手的各个动作状态。为了实现每个动作和动作时间联系起来，可以用一个计时器和一个加法或减法实现。如图4-2所示，手臂下降控制程序。当手臂下降门触发后，计时器T1开始计时2.5秒，同时加法器也开始以10为单位自加，2.5秒后T1.DN常闭触点断开，加法器停止自加。加法

35、器自加的参数变量和TestStand中所建的流程图中的参数变量联系起来，根据参数变量，在流程图中换算机械手臂下降的距离，使得机械手臂下降。这两行程序的意义是在2.5秒内使械手臂下降多少距离。当手臂需要上升时，就添加一个计时器和一个减法器的组合，这样就可以实现机械手的下降和上升。类比手臂的上升和下降编程，则可以实现机械手的抓取和手放、手臂旋转和旋转复位、手臂伸出和缩回等动作。4.2.4传感器仿真实际设备中的传感器和仿真的传感器有所区别，实际中机械手臂一系列的动作、位置的检测都是依赖传感器，比如手臂下降是否到位，手抓取是否抓住配件等都是靠传感器反馈给的信号来判断的，但在仿真中，仿真不出实际传感器的

36、功能，但是通过定时器是否计数完成，可以仿真出实际传感器的效果。在仿真中，判断机械手臂是否下降到位，实际是判断计时器是否计时完成。计时器作用就是在规定的时间内使机械臂下降多少距离，计时器计时完成说明机械手动作已到位。在计时器计数的时间内机械手动作多大距离则需要进行另外的量程换算和程序调试，以到达理想的效果。检测传感器的仿真。如在机械手装配单元中，有一个检测槽是否到位的传感器，实际设备中当位置传感器检测到槽到达位置，给出信号传送带就停止运动，槽等待机械臂夹取配件放置。仿真模型中传送带是不动的，编写程序控制的是槽本身运动，仿真中实现不了位置传感器的功能，无法检测槽是否到位，但可以编程实现传感器效果。

37、为了能直观反映传感器的效果，编写程序使仿真位置传感器一直闪烁，当槽到达时传感器停止闪烁。效果是当传感器检测到槽后停止闪烁，槽停止运动。实际是槽停止使仿真传感器停止闪烁。如图4-3所示传感器闪烁互锁控制程序。到位传感器检测Shan槽横向运动方槽横向运动T19.DNT26.DN到位传感器检测Shan图4-3到位传感器闪烁互锁控制程序当配件和槽装配好，槽和配件继续下一个步骤入库，这时候位置传感器再导通继续闪烁。如图4-4所示传感器闪烁控制程序方槽横向运动机械手放位置传感器T26.DNPutPosition手臂上升槽装配好运动ShoubishangshengCaozhuangpehaoyundong配

38、件装配好运动PeijianZhuangpeihaoyundong到位传感器检测Shan图4-4传感器闪烁控制程序成品输送模块仿真实际设备中的的成品输送入库单元，在入库的上方有两个传感器检测，左边传感器如果检测到是金属，则左推杆动作把产品推送到左边的库，右边的传感器如果检测到是塑料，则右推杆动作把产品推送到右边的库。在仿真的模型中仿真的传感器没有检测功能，但可以把配件运动到入库位置时定时器计时完成当做触发推杆推送产品入库的条件。仿真模型中的设计有两个不同形状的配件：圆形和方形。它们的运动计时器计时时间不同，所以运动距离不同，当不同的计时器计时时间完成时圆形和方形配件运动到设定的位置，当不同计时器

39、计时完成就会触发左右推杆动作，当圆形配件到位，右边的推杆动作；方形配件到位，左推杆动作。如图4-5所示推杆动作控制程序。右推杆YouTuiganshen方槽装配好运动方配件装配好运动T27.DNT34.DN右推杆伸T24.DN方配件入库方槽入库右推杆缩FangPeijianrukuFangCaorukuYoutuigansuo图4-5推杆动作控制程序程序框架与内部标签程序内部标签见表4-6。表中用红色标明的标签为RSLogix5000程序和TestStandde中仿真模块的相互联系的内部通信标签。表4-6内部标签ABCDEFG1YoutuiganBOOLStandardDecimal右推杆缩2

40、YouTuiganBOOLStandardDecimal右推杆3tuigansuoBOOLStandardDecimal推杆缩4TuigansheBOOLStandardDecimal推杆伸5ShouzhuaqBOOLStandardDecimal手抓取6ShoubixuaBOOLStandardDecimal手臂旋转到原位7ShoubiKuaBOOLStandardDecimal手臂旋转8ShoubiXiaBOOLStandardDecimal手臂下降9ShoubisuoBOOLStandardDecimal手臂缩回10ShoubishaBOOLStandardDecimal手臂上升11Sh

41、oubihenBOOLStandardDecimal手臂横向伸12ShoubifanBOOLStandardDecimal手臂铁配件13ShijuechuBOOLStandardDecimal视觉传感器14ShanBOOLStandardDecimal到位传感器检测15SOBOOLStandardDecimal16Rotation?BOOLStandardDecimal手臂旋转到位传感器17RetractPoBOOLStandardDecimal机械手缩回位苴传感器18ReachPosiBOOLStandardDecimal机械手伸出到位传感器19PutPositiBOOLStandardDe

42、cimal机械手放位苴传感器20PeijianZhBOOLStandardDecimal配件装配好运动21PeijianzhBOOLStandardDecimal配件转动22PeijianXiBOOLStandardDecimal配件下曜23PeijianShBOOLStandardDecimal配件伸展24PeijianSEBOOLStandardDecimal配件伸伸25PeijianshBOOLStandardDecimal配件上升26PeijianRuBOOLStandardDecimal配件入库27PeijianchBOOLStandardDecimal配件出仓28LowPositi

43、BOOLStandardDecimal机械手下位苴传感器29LeftpushrBOOLStandardDecimal左推杆伸出到位传感器30HightPosiBOOLStandardDecimal机械手上位苴传感器31HengxiangBOOLStandardDecimal糟橫向运动32GraspingpBOOLStandardDecimal手抓取位苴传感器33FittingpoBOOLStandardDecimal配件到位传感器34FangPeijiBOOLStandardDecimal方配件装配好运动续表4-6内部标签35FangPeijiBOOLStandardDecimal方配件转动3

44、6FangPeijiBOOLStandardDecimal方配件下降37FangPeijiBOOLStandardDecimal方配件伸展38FangPeijiBOOLStandardDecimal方配件上升39FangPeijiBOOLStandardDecimal方配件凡库40FangPeijiBOOLStandardDecimal方配件出仓41fangCaozhBOOLStandardDecimal方槽装配好运动42FangCaoruBOOLStandardDecimal方槽入库43FangCaoheBOOLStandardDecimal方槽横向运动44CaozhuangBOOLStan

45、dardDecimal槽装配好运动45CaorukuBOOLStandardDecimal槽入库46CaoHengxiBOOLStandardDecimal槽横向运呂h47ZhuaquDINTStandardDecimal左手抓48ZhuaDINTStandardDecimal右手抓49YoutuiganDINTStandardDecimal右杆50TuiganDINTStandardDecimal推杆伸51SongKinagDINTStandardDecimal手臂下降52ShenbiDINTStandardDecimal手臂橫向伸53RotationDINTStandardDecimal手

46、臂旋转54PeijianZEDINTStandardDecimal配件转动55PeijianYuDINTStandardDecimal配件纵向运动56PeijianShDINTStandardDecimal配件伸57PeijianshDINTStandardDecimal配件上升58PeijianDINTStandardDecimal配件出仓59FangYundoDINTStandardDecimal60FangPeijiDINTStandardDecimal方配件转呂b61FangPeijiDINTStandardDecimal方配件纵向运动62FangPeijiDINTStandardDe

47、cimal方配件上升63FangPeijiDINTStandardDecimal方配件出仓64FangGuaiDINTStandardDecimal方槽入库65CaoYundonDINTStandardDecimal66CaoguaiDINTStandardDecimal67TimeTIMER视觉传感暑续表4-6内部标签6869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103T9T8T7T6T5T4T35T34T33T32T31T30T3T29T28T27T26T25T24T23T22T21T20T

48、2T19T17T16T15T14T13T12TilT10T1TOShanshuoTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMERTIMER手臂縮回手臂上升手铁配件手臂下降手臂横向伸手臂旋转方配件入库方配件装配好运动方配件下降方配件伸方配件转动方配件上升手臂上升方配件出仓方槽入库方槽装配好运动方槽橫

49、向运动右推杆缩右推杆伸推杆縮推杆伸槽入库糟装配好运动手抓取槽横向运动配件入库配件装配好橫向运动配件下降配件伸配件转动配件上升配件出仓手臂旋转到原位手臂下降手臂下降闪烁RSLogix5000和TestStand中标签连接梯形图程序标签和3D仿真机械手个模块标签的链接，匹配步骤如下：第一步：打开RSLinx。第二步：点击DDE/OPC，在下拉菜单中选择TopicConfiguration,出现如图4-7界面。图4-7DDE/OPCTopicConfiguration界面第三步：在左面TopicList中选择RSLogix5000编程所建的工程名字，选择本工程的名字是shoubi,右面选择的控制器是

50、第四槽，如上图所示。第四步：然后点击Apply再点击Done。设置成功，可以在TestStand中添加RSLogix5000编写程序中的各个参数的变量标签。4.3梯形图程序调试梯形图的调试期间，主要完成梯形图控制3D仿真机械手臂动作是否协调和运动是否到位，完成手臂降下、手抓取、臂升起、手臂旋转、手臂伸出、手臂下降、手放7个动作。另外还要调试完成配件、槽的出仓。不同形状的配件入不同库所以还要调试不同形状配件运动的距离，使不同配件到达位置时相应的推杆正确动作。程序设计的是机械手先后抓取两种形状的配件，所以故要在其中一个中添加标志位，以确保两次同样的动作不会互相干扰，不会造成动作缺失，产生混乱。4.

51、4结果及分析结果调试完成后，本设计的实验结果如下：RSLogix5000编程的仿真控制程序实现TestStand制作的3D机械手臂各模块的独立动作：手臂降下和升起、手抓取和手放、手臂旋转和旋转复位、手臂伸出和缩回。编写的底层控制程序完成了机械手臂各个动作的互锁，保证了上一个动作确实完成后下一个动作再进行。TestStand中制作的3D仿真手装配系统模型，在RSLogix5000编写的仿真控制程序和底层控制程序协调控制下，完成了和实际机械手臂装配一样的一系列动作，实现了配件和槽的出仓，3D仿真机械手臂的手臂降下、手抓取配件、臂升起、手臂旋转、手臂伸出、手臂下降、手放配件7个动作。配件和槽装配好运

52、动到入库位置时，左右推杆动作推送不同的配件入库。4.4.2分析经过反复调试，TestStand中制作的3D仿真手装配系统模型在PLC的控制下可以完成与实际机械手设备相类似的一系列的动作。在本次设计中3D仿真机械手装配系统模型与实际机械手自动装配系统有所差别。仿真中的传感器是用计时器仿真达到实际传感器的效果。另外仿真模型和实际设备各个动作时间有所不同，实际设备中的机械手动作是气动的，所以机械手连贯的七个动作完成时间为3s，在仿真中为了更好直观的展示机械手的每个动作，所以每个动作设置的时间与实际有所差别，仿真机械手连贯的七个动作时间为15.5s。每个动作时间分别为：手臂降下和升起为2.5s、手抓取

53、和手放为2s、手臂旋转和旋转复位为2s、手臂伸出和缩回为2s。配件和槽从出仓到装配好入库实际设备用时60s,为了节省时间仿真中配件和槽从出仓到入库用时10s。在本次设计中有目的的加长关键动作的动作时间可以便于观察，缩短不必要动作的动作时间以提高效率。5总结本次设计主要完成的工作有一下几个方面：第一、基于CompactLogixPLC控制平台下，完成了RSLogix5000编程控制TestStand绘制的3D仿真机械手。通过RSLinx软件可以实现RSLogix5000软件和TestStand软件之间的连接和通信。第二、了解分析实验室中机械手自动装配系统工作过程和机械手的各个动作。第三、熟悉掌握

54、RSLogix5000编程和TestStand绘制仿真图。RSLogix5000编写出控制程序，TestStand绘制出3D仿真机械手。通过这次毕业设计，本人有一下体会：一、要完成一个不错的设计，首先应该对设计的内容、目标有个全面的了解，之后再对设计内容逐条开展、逐个攻破，最后进行组合，进行整体的调试。二、做设计要有恒心、耐心、细心，只有这样才能锲而不舍的完成设计，并将设计的漏洞降低到最小，也可以避免走很多的弯路。三、通过本次的设计，再一次体会到了团队合作的重要性，设计系统的时的一些难点、系统的一些漏洞等都可以通过团队讨论来获得解决办法，闭门造车是不行的，这也是三人行必有我师的和好说明。实验室

55、设备种类比较齐全但数量不多，而且设备都比较昂贵，如果设备出现问题会有很大的开销，每个人都进行操作不现实。而且每一次的实验都会给设备造成损耗。对实验室设备的仿真可以使学生先了解熟悉设备，先对仿真模型编程控制，使学生可以预先进行编程的训练，然后再进一步在真实设备上实验，可以减少实验时间一定程度上也可以减少设备的损耗。致谢通过这次毕业设计的机会，我对PLC和本专业有了更深刻的认识和理解，感觉自己的水平提高很多，对学习到工作的转变起到了承前启后的关键作用，这都离不开王培光老师的指点。这次毕业设计中，遇到了不少问题，有些书本上不能解决的问题，老师都给予了帮助，为我指明了方向。承蒙王培光老师的指导，以及各

56、位师哥师姐的帮助，本次毕业设计的实物得以顺利完成，在此表示感谢！本论文从选题到成稿，王培光老师都给予了悉心指导和帮助，再次对王培光老师表示感谢！同时也感谢学校，为我们提供了一次提高的机会！父母二十多年寒心茹苦将我抚养成人，并以坚定的意志负担起我求学的重担，使我能安心学业，顺利完成大学学习任务，在此真诚的感谢他们！最后，再次向所有帮助过我，激励过我，关心过我的人，致以最诚挚的谢意和最美好的祝福！河北大学工商学院2014届本科生毕业论文(设计) 参考文献张晗,王妍玮,苏晓宇基于PLC的机械手控制系统设计J.科技信息,2012.4.5,(10):4244.巾亚娟，刘欣基于PLC的自动化生产线三自由度

57、机械手控制系统设计J工业控制计算,2013,(06).王月芹基于PLC的机械手控制系统设计J.液压与气动.2011,(09):4143.王子才仿真技术发展及应用J.中国工程科学,2003,(03):4045.冯霞仿真技术的发展以及未来趋势J.现代经济信息,2008.(07).134135.林亚军，孔庆波,刘超华虚拟现实仿真技术在教学中的应用J.海军院校教育,2003.4(17)：69-70曹松龄.基于PLC实现的自动化电气控制应用研究J.硅谷SiliconValley，2012,(13)：7778.衣勇,宋雪萍机器人仿真研究的现状与发展趋势J.制造业信息化.2009,(07):6365.CCS

58、.theenefitsofLEDLingtsourees. HYPERLINK /Publie/artieles,2006.11.03 /Publie/artieles,2006.11.03SongWU,HUANGY.DesignofPLCandKingview-BasedManipulatorandItsControlSystemJ.MechanicalEngineer,2011,8:48-49.河北大学工商学院2014届本科生毕业论文（设计） 附录机械手臂动作仿真程序视觉传感器槽描向运动ShijuechuanganqiCaoHengxiangyundong13E3E视觉倍感器槽横向运动儈横

59、向运动ShijuechuanganqiCaoHengxiangyundongT19.DN23E3E观觉伎感器TONTimerOnDelayTimerTimePreset4000Accurn0DN；1槽描向运动TONTimerOnDelayEN)TimerT19Preset39CiO*-DNAccurn0*ADDAddSourceACaoYundongCi*-SourceB13DestCaoYundongCi*-35TONTimerOnDelayEN)TimerT27Preset4600Accurn0*观觉传感器方槽播向运动ShijuechuanganqiFangCaohengxiangyund

60、ong3E3E视觉倍感器方槽横向运动方槽横向运动ShijuechuanganqiFangCaohengxiangyunclongT26.DN3E3E1方槽装配好运动fangCaozhuangpeihaoyundong3E方槽橫向运动TONTimerOnDelayEN)TimerT26Preset3880AccurnD*方槽装配好运动-ADDAddSourceAFangYundong0SourceB13DestFangYundong0*-方憎装配好运动方槽装配好运动fangCaozhuangpeihaoyundongT27.DN63EADDAddSourceAFangFundong0Source