plc机械手毕业设计.docx

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1、前言可编程控制器（Programmable logic controller），建成PLC，它是20世纪70年代以来，在集成电路，计算机技术基础上发展起来的一种新型工业控制设备。由于具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，国外已广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为现实工业生产自动化的支柱产品。近年来，国内在PLC技术与产品开发应用方面发展很快，除有许多从国外引进的设备，自动化生产线外，国内的机床设备已越来越多采用PLC控制系统采用控制系统取代传统的继电接触器控制系统小；价格上能与继电接触器控制系统竞争；易于在现场变更程序；便于使用、维护、维修；能直接推动电磁阀，接

2、触器与之相当的执行机构；能向中央执行机构；能向中央数据处理系统直接传播数据等。本课题在对一种执行机构由电动机和液压缸组成的工业机械手的结构进行分析的基础上，将PLC应用于其控制系统，完成了系统的硬件设计和软件设计。根据该机械手的工作特点，采用步进顺序控制方式，使程序简化，便于调试。将PC与PLC组成分布式控制系统，进行联网通信，工作人员在上位机上编程、监督设备运行情况，实时地对现场参数进行修改、调整，使系统工作于最佳状态。摘要随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，市场竞争激烈、人工成本上涨，以往人工操作的搬运和固定式输送带为主的传统物件搬运方式，不但占用空间也不容易更变生产线结构，加

3、上需要人力监督操作，更增加生产成本，原有的生产装料装置远远不能满足当前高度自动化的需要。减轻劳动强度，保障生产的可靠性、安全性，降低生产成本，减少环境污染、提高产品的质量及经济效益是企业生成所必须面临的重大问题。它集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。本设计就PLC在机械手控制上的应用作了详细阐述.目录第一章 绪论第二章PLC的简介和工作原理2.1 可编程控制器的介绍 2.2 PLC 的构成 2

4、.3 PLC 的外部设备 2.4 PLC的用途 2.5 PLC的特点 2.6 PLC的应用领域 2.7 PLC的工作原理 2.8 PLC的优点第三章基于PLC的机械手的介绍 3.1机械手的简介3.2 机械手的组成概述3.3 机械手的分类第四章基于PLC的机械手控制系统的设计内容及应用 4.1设计思路4.2课题方案4.3实验任务第五章 课程设计小节章参考文献第一章 绪论 可编程控制器（PROGRAMMABLE CONTROLLER，简称PC）。与个人计算机的PC相区别，用PLC表示。PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置

5、，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。国际电工委员会（IEC）颁布了对PLC的规定：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。可以预料：在工业控制领域中，PLC控制技术的应用必将形成世界潮流PLC程

6、序既有生产厂家的系统程序，又有用户自己开发的应用程序，系统程序提供运行平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信息与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。本次我的课程设计的设计内容是基于PLC的机械手控制系统设，利用PLC改编机械手的控制回路。第二章 PLC的简介和工作原理21 可编程控制器的介绍2.1.1 可编程控制器的定义国际电工委员在1985年的PLC标准草案第3稿中,对PLC作了如下定义:“可序控制器编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计.它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通

7、过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程.可编程序控制器及其有关设备,都应按易于使工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计.”2.1.2 PLC研究目的及实际中的应用场合因为PLC已广泛应用到各行各业的机械设备和生产过程的电气控制装置中. 所以了解PLC的工作原理、具备设计、调试和维护PLC控制系统的能力，已经成了现代工业对电气技术人员和工科学生的基本要求。目前，PLC在国内外已广泛应用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等各行各业，随着PLC性能价格比的不断提高，其应用领域不断扩大。2.1.3 国内研究现状及发展趋势在70年代末和80

8、年代初,我国随国外成套设备,专用设备,引进了不少国外的PLC.在传统设备改造和新设备设计中PLC的应用逐年增加,取得良好效果,PLC在我国的应用越来越广泛.作为目前国内控制市场上的主流控制器，PLC市场的国内参与者却需要尴尬地面对这样一个局面，即在高达31亿的PLC市场总需求中，国产PLC不到整个市场份额1。2.2 PLC 的构成一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC，有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构

9、类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。PLC的基本结构框图如下： 接受 驱动接口部件输出输入接口部件 现场信号 受控元件中央处理单元CPU板 电 源 部 件2.2.1 CPU的构成PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路

10、， 与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。CPU虽然划分为以上几个部分，但PLC中的CPU芯片实际上就是微处理器，由于电路的高度集成，对CPU内部的详细分析已无必要，我们只要弄清它在PLC中的功能与性能，能正确地使用它就够了。2.2.2 I/O模块：PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的，按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受

11、最大的底板或机架槽数限制。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。2.2.3 电源模块：有些PLC中的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有：交流电源，加的为交流220VAC或110VAC，直流电源，加的为直流电压，常用的为24V。2.2.4底板或机架：大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。2.3 PLC 的外

12、部设备 外部设备是PLC系统不可分割的一部分，它有四大类1. 编程设备：有简易编程器和智能图形编程器，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况。编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，但它不直接参与现场控制运行。2. 监控设备：有数据监视器和图形监视器。直接监视数据或通过画面监视数据。3. 存储设备：有存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器，用于永久性地存储用户数据，使用户程序不丢失，如EPROM、EEPROM写入器等。4. 输入输出设备：用于接收信号或输出信号，一般有条码读人器，输入模拟量的电位器，打印机等。 2.4 PLC的用途PLC是一种专门为

13、在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。2.5 PLC的特点（1）可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障

14、工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。（2）配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来P

15、LC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。（4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少

16、了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。（5）体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。2.6 PLC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

17、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

18、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

19、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。2.7 PLC的工作原理PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作

20、的。即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号(或地址号)作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。PLC的一个扫描周期有输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。PLC在输入采样阶段：首先以扫描的方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫

21、描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。2.8 PLC的优点PLC的优点1、灵活性：不同类型的硬件设备采用相同的可编程序控制器，编写不同应用软件就可以了，并且可以用一台可编程控制器控制几台操作方式完全不同的设备。2、便于改进与修正：可编程序控制器为改进和修订原设计提供了极其方便的手段，以前也许要花费几周的时间才能完成的工作使用可编程序控制器只要几分钟就可以了。3

22、、节点利用率高：在可编程序控制器中，一个输入中的开关量或程序中的一个“线圈”可提供用户所需用的连锁节点，即节点在程序中可不受限制的使用。4、成本低：可编程序控制器提供的继电器节点、计数器、计时器、顺控器的数量比采用继电器、计数器、计时器、顺控器等实际元器件要便宜的多5、模拟调试：可编程序控制能对所空功能在实验室内进行模拟调试，缩短现场的调试，而古典电器线路是无法在实验室进行调试的，只能花费现场大量时间。6、能对现场进行微观调试：在可编程序控制器系统中，操作人员过显示器观测到所控每一个节点的运行情况，随时监测事故发生点。7、快速动作：传统继电器节点的响应时间一般要几百毫秒，而可编程序控制器里的节

23、点反应很快，内部是微秒级的。8、可靠性：可编程序控制器由集成电路元件构成，因此可靠性大大高于机械和电器继电器。9、系统购置的简单化：可编程序控制器是一个完整的系统，购置了一台可编程序控制器，就相当于购买了系统所需要的所有继电器、计数器、计时器等器件。10、图纸简化：传统控制电路要靠画蓝图，而蓝图不能随哦设计的不同阶段不断更新的，采用可编程序控制器很容易做到随时打印出更新后的电路图。11、易于系统的变化：可编程序控制器可以重新编程序，所以可以满足所控生产流程频繁变化的要求。第三章 基于PLC的机械手的介绍3.1 机械手的简介mechanical hand，也被称为自动手，auto hand能模仿

24、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。3.2 机械手的组成概述机械手主要由手部、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

25、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23个自由度。3.3 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。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

26、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。在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危机生命。机械手就在这样诞生了,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第四章 基于PLC的机械手控制系统的设计内容及应用一、实验任务实验 机械手的PLC的自动控制一.实验目的1. 掌握机械手步进控制程序设计2. 进一步加强对顺控指令的理解和应用二实验器材1. FX2N-48MR型的PLC主机 1 台2. 机械手实验装置演示板 1 台3.

27、微型计算机 1 台4. 编程电缆 1根5. 连接导线 若干三实验内容即步骤1机械手的工作示意图如下图1所示 开始时机械手处于原始位置上限位灯Y6亮，左限位灯Y8灯亮（原点），Y1灯灭(放松)，按下起动按钮SB1后，机械手的顺序动作为： 械手下降，Y0灯亮，到下限位后(压下下限开关SQl，Y5灯亮)转入第步。 机械手夹紧(夹紧灯Y1亮)，延时了T后，转入第步。 机械手上升，Y2灯亮，到上限位后(压下上限开关SQ2，Y6灯亮)转入第步。 机械手右行，Y3灯亮，到右限位后(压下右限开关SQ3，Y7灯亮)转入第步。 若无工件检测，机械手下降，Y0灯亮，下降到位后(压下下限开关SQ1，灯Y5亮)转入第步

28、。 机械手放松(Y1灯灭) 延时T后，转入第步。 机械手上升，上升到位后(压下上限开关SQ2，Y6灯亮)转入第步。 机械手左移，左移到到位后(压下SQ4，Y8灯亮)回到原点，整个循环过程结束 3实验步骤输入程序并检查。按I0地址分配接线。按设计要求检验程序正确否二、设计思路： (1)机械手将一个工件由A处传送到B处。其中上升,下降和左移,右移的执行分别用双线圈二位电磁阀推动汽缸的完成。当某个电磁阀通电,就一直保持现有的机械动作。例如,一旦下降的电磁阀线圈通电,机械手下降,即使线圈在断电,仍保持现有的下降动作状态,直到相反方向的线圈通电为止。另外夹紧,放松由单线圈二位电磁阀推动汽缸完成,线圈通电

29、执行加紧动作,线圈断电执行放松动作。设备装有上下左右限位开关。 (2)工作过程其动作过程如下：原位，下降,夹紧,上升，右移,下降,放松,上升,移动，原位。 (3)实践任务与要求：A 根据设备工艺要求，制定合理的改造方案；B 确定输入、输出设备，正确选用PLC；C PLC IO 点分配，并绘制IO 接线图以及其他外部硬件图；D 制系统功能表 E 设计梯形图并模拟调试；F 确计算选择电器元件，列出电器元件一览表。三、课题方案 3.1 机械手动作原理及示意图 机械手动作示意图如图1所示。其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两位电磁阀控制。下降电磁阀通

30、电时，机械手下降；下降电磁阀断电时，机械手下降停止。只有上升电磁阀通电时，机械手才上升；上升电磁阀断电时，机械手上升停止。同样，左移右移分别由左移电磁阀和右移电磁阀控制。机械手的放松夹紧由一个单线圈(称为夹紧电磁阀)控制。该线圈通电，机械手夹紧；该线圈断电，机械手放松。 图1机械手动作示意图当机械手右移到位并准备下降时，为确保安全，必须在右工作台上无工作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时，机械手自动停止下降。2.2 机械手动作过程 机械手的动作过程如图2所示。从原点开始按下启动按钮时，下降电磁阀通电，机械手开始下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电

31、，下降停止；同时接通夹紧电磁阀，机械手夹紧，夹紧后，上升电磁阀开始通电，机械手上升；上升到顶时，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，右移到位时，碰到右移极限位开关，右移电磁阀断电，右移停止。此时，右工作台上无工作，则光电开关接通，下降电磁阀接通，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，上升到极限时碰到极限位开关，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；左移到原点时，碰到左极限开关，左移电磁阀断电，左移停止。至此，机械手经过八步动作完成一个循环。 图2

32、机械手动作过程2.3 机械手操作方式 机械手的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式。自动操作方式又分为单步、单周期和连续操作方式。 手动操作：就是用按钮操作，对机械手的每一种运动单独进行控制。例如：当选择上下运动时，按下启动按钮，机械上升；按下停止按钮，机械手下降。当选择左右运动时，按下启动按钮，机械手左移；按下停止按钮，机械手右移。当选择夹紧放松运动时，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：每按一下启动按钮，机械手完成一步动作后自动停止。 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。在工作中若按一下停止按钮，则机械手动作停止。重新

33、启动时需用手动操作方式将机械手移回到原点，然后按一下启动按钮，机械手又开始重新单周期操作。 连续操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手将自动地、连续地周期性循环。在工作中若按一下停止按钮，则机械手停止工作。重新启动时，必须用手动操作将机械手移回到原点，然后按下启动按钮，机械手又开始重新连续工作。在工作中若按下复位按钮，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。三、实验任务实验 机械手的PLC的自动控制一.实验目的1. 掌握机械手步进控制程序设计2. 进一步加强对顺控指令的理解和应用二实验器材1. FX2N-48MR型的PLC主机 1 台2. 机械手实验装置演示板 1 台3.

34、 微型计算机 1 台4. 编程电缆 1根5. 连接导线 若干三实验内容即步骤1机械手的工作示意图如下图1所示 开始时机械手处于原始位置上限位灯Y6亮，左限位灯Y8灯亮（原点），Y1灯灭(放松)，按下起动按钮SB1后，机械手的顺序动作为： 械手下降，Y0灯亮，到下限位后(压下下限开关SQl，Y5灯亮)转入第步。 机械手夹紧(夹紧灯Y1亮)，延时了T后，转入第步。 机械手上升，Y2灯亮，到上限位后(压下上限开关SQ2，Y6灯亮)转入第步。 机械手右行，Y3灯亮，到右限位后(压下右限开关SQ3，Y7灯亮)转入第步。 若无工件检测，机械手下降，Y0灯亮，下降到位后(压下下限开关SQ1，灯Y5亮)转入第

35、步。 机械手放松(Y1灯灭) 延时T后，转入第步。 机械手上升，上升到位后(压下上限开关SQ2，Y6灯亮)转入第步。 机械手左移，左移到到位后(压下SQ4，Y8灯亮)回到原点，整个循环过程结束 3实验步骤输入程序并检查。按I0地址分配接线。按设计要求检验程序正确否 1、机械手传送工件系统示意图，如图3所示。 图3 机械手传送示意及操作面板图2、输入和输出点分配表及原理接线图表1 机械手传送系统输入和输出点分配表名 称代号输入名 称代号输入名 称代号输出启动SB1X0夹紧SB5X10机械手下降KM0Y0下限行程SQ1X1放松SB6X11机械手夹紧KM 1Y1上限行程SQ2X2单步上升SB7X12

36、机械手上升KM 2Y2右限行程SQ3X3单步下降SB8X13机械手右行KM 3Y3左限行程SQ4X4单步左移SB9X14机械手左行KM 4Y4停止SB2X5单步右移SB10X15原点指示ELY9手动操作SB3X6回原点SB11X16自动操作SB4X7工件检测SQ5X17 主电路与电源电路PLC一般使用220V交流电源或24V直流电源。内部的开关电源为各模块提供DC5V、12V、24V等直流。小型PLC一般都可以为输入电路和外部的电子传感器提供24V直流电源。PLC的外部接线图3、操作系统 操作系统包括回原点程序，手动单步操作程序和自动连续操作程序，如图4所示。 图4 机械手操作系统程序其原理是

37、：把旋钮置于回原点，X16接通，系统自动回原点，Y9驱动指示灯亮。再把旋钮置于手动，则X6接通，其常闭触头打开，程序不跳转（CJ为跳转指令，如果CJ驱动，则跳到指针P所指P0处），执行手动程序。当执行CJ指令时，跳转到P1所指的结束位置。如果旋钮置于自动位置，则程序执行时跳过手动程序，直接执行自动程序。4、回原点程序回原点程序如图5所示。用S10S12作回零操作元件。应注意，当用S10S19作回零操作时，在最后状态中在自我复位前应使特殊继电器M8043置1。图5 回原位状态转移图5、手动单步操作程序如图6所示。图中上升/下降，左移/右移都有联锁和限位保护。 图6 手动单步操作程序6、自动操作程

38、序 自动操作状态转移见图7所示。当机械手处于原位时，按启动X0接通，状态转移到S20，驱动下降Y0，当到达下限位使行程开关X1接通，状态转移到S21，而S20自动复位。S21驱动Y1置位，延时5秒，以使电磁力达到最大夹紧力。当T0接通，状态转移到S22，驱动Y2上升，当上升到达最高位，X2接通，状态转移到S23。S23驱动Y3右移。移到最右位，X3接通，状态转移到S24下降。下降到最低位，X1接通，电磁铁放松。为了使电磁力完全失掉，延时5秒。延时时间到，T1接通，状态转移到S26上升。上升到最高位，X2接通，状态转移到S27左移。左移到最左位，使X4接通，返回初始状态，再开始第二次循环动作。在

39、编写状态转移图时注意各状态元件只能使用一次，但它驱动的线圈，却可以使用多次，但两者不能出现在连续位置上。因此步进顺控的编程，比起用基本指令编程较为容易，可读性较强。 图7 自动操作状态转移图7、机械手传送系统梯形图如图8所示。图中从第0行到第27行为回原位状态程序。从第28行到第66行，为手动单步操作程序。从第67行到第129行为自动操作程序。这三部分程序（又称为模块）是图3的操作系统运行的。回原位程序和自动操作程序。是用步进顺控方式编程。在各步进顺控末行，都以RET结束本步进顺控程序块。但两者又有不同。回原位程序不能自动返回初始态S1。而自动操作程序能自动返回初态S2。 8指令表课程设计小节