毕业设计（论文）工作传输机构机械手的PLC控制系统程序设计.doc

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1、扬 州 市 职 业 大 学毕 业 设 计（论 文）设计（论文）题目：工作传输机构的PLC控制系 别：汽车与电气工程系专 业：机电一体化班 级：07机电（2）班姓 名： 学 号：0702010220指导老师：完成时间：2010年5月目 录前言（4）第一章 项目概述（5）1.1机械手的概述.（5）1.2机械手的工作方式（5）1.3机械手的分类（6）1.4机械手的用途（6）第二章 机械手主要技术性能（8） 2.1机械手外型示意图（8） 2.2机械手主要技术性能（8）2.3 机械手的设计方法（8）第三章 可编程控制器的简介（10）3.1 plc的定义（10）3.2 plc的特点（10）3.3 plc的

2、基本指令（11）3.4 plc的发展趋势（12）3.5 PLC控制系统设计的基本原则是什么.（13）3.6 PLC编程的一般步骤是什么.（13）3.7 PLC控制系统设计的一般步骤（13）第四章 机械手控制系统设计方案.（15）4.1机械手动作分析（15）4.1.1机械手动作示意图（15）4.1.2传感器机械手动作过程（15）4.2传感器机械手几种控制系统设计方案比较（16）4.3可编程序控制器的软件以及硬件设备.（16）4.3.1可编程控制器的硬件（16）4.3.2可编程控制器的软件（18）4.4 PLC的编程语言.（20）第五章 传感器机械手PLC控制系统的电气与程序设计（21）5.1 传

3、感器机械手PLC控制系统的电气设计（21）5.1.1 PLC的I/O口信号及点数分析（21）5.1.1.1 输入控制信号分析（21）5.1.1.2 输出控制信号分析（21）5.1.1.3 I/O分配表.（21）5.1.2 PLC选型.（22）5.1.2.1 I/O总点数的确定（22）5.1.2.2 I/O点信号性质分析（22）5.1.3 面板设计（23）5.2外部电路设计（23）5.2.1电源.（24）5.2.2外部位置传感器（24）5.2.3气动电磁阀（24）5.3 传感器机械手PLC控制系统的程序设计（25）5.3.1 PLC几种程序设计语言概述（25）5.3.2传感器机械手PLC控制系统

4、的程序设计方案（25）5.3.2.2操作类型（25）5.3.2.3程序总框图（26）5.3.2.4 程序设计说明（26）5.4 程序总梯形图（29）5.5传感器机械手PLC控制系统程序清单（31）第六章 传感器机械手PLC控制系统的调试与运行（33）第七章 结论与体会（34）致谢（35）参考文献（36）前言PLC是一种专门为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

5、整体，易于扩展其功能的原则而设计。具有可靠性高，抗干扰能力强、硬件配套齐全，功能完善，适用性强、易学易用，深受工程技术人员欢迎、系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造、体积小，重量轻，能耗低等特点。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。尤其是机械手方面的使用大大提高了工业发展和产品的更新换代。推动整个人类社会向前发展。关键词：可编程控制器 机械手 自动控制第一章 项目概述1.1机械手的概述机械手是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

6、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

7、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23个自由度。 1.2机械手的工作方式机械手电气控制系统，除了有多工步特点之外，还要求有连续控制和手动控制等操作方式。工作方式的选择可以很方便地在操作面板上表示出来。当旋钮打向回原点时，系统自动地回到左上角位置待命。当旋钮打向自动时，系统自动完成各工步操作，且循环动作。当旋钮打向手动时，每一工步都要按下该工步按钮才能实现。以下是设计该机械手控制程序的步骤和方法。1、机械手传送工件系统示意图，如图1.1所

8、示。 图1.1 机械手传送示意及操作面板图1.3机械手的分类机械手一般分为三类：第一类是不需要人工操作的通用机械手。它是一种独立的不附属于某一主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定的操作。它的特点是具备普通机械的性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工才做的，称为操作机。它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是用专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件送。这种机械手在国外称为“Mechanical Hand”，它是为主机服

9、务的，由主机驱动；除少数以外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。1.4机械手的用途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。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。第二章 机械手主要技术性能2.1传感器机械手外形示意图2.2传感器机械手主要技术性能(1)机械手完成的任务按制造工艺要求，需完成上升，下降，左移，右移，夹紧，放松等

10、动作，夹紧与放松有1-2秒的延时。(2)控制系统输入输出要求控制器由限位开关经光电隔离输入，输出能驱动气动电磁阀，控制以上六个工序动作。(3)控制方式回原点、手动、自动。而自动又分为单步、单周期、连续工作方式。手动时，每个动作均可手动按钮操作。2.3机械手的设计方法使用起保停电路进行设计编程。因该机械手的控制有多种工作方式，所以程序上可划分为公共程序、手动程序、回原点程序和自动程序四部分。 （1）公共程序：用于自动程序和手动程序相互切换的处理，当系统处于手动工作方式时，必须将除初试步以外的各步对应的位存储器复位，同时将表示连续工作状态的复位，否则当系统从自动工作方式切换到手动方式，然后又返回自

11、动工作方式时，可能会出现同时有两个步同时激活的异常情况，引起错误的动作。（2）手动程序：为了使系统安全运行，在程序中应设置必要的连锁保护。（3）回原点程序：机械手在回原点工作方式时。按下回原点启动按钮，将会自动完成回原点操作，直到回到原点位置后停止。（4）自动程序：在用起保停电路设计的自动控制程序中应用某点来表示连续工作状态。用某点来表示步与步之间的转换，即当该点为ON时允许转换，将该点的常开触点串联在各起保停电路的起动电路中，允许步与步之间的转换。第三章 可编程控制器的简介3.1 plc的定义PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller，是指以计算机技术为

12、基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为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。”3.2 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

13、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。(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PLC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。（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。（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

14、替接线逻辑，大大减少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。3.3 Plc的基本指令助 记 符名 称功 能LD取运算开始a接点LDI取反运算开始b接点LDP取脉冲上升沿检出运算开始LDF取脉冲下降沿检出运算开始AND与串联连接a接点ANI与非串联连接b接点ANDP与脉冲上升沿检出串联连接AN

15、DF与脉冲下降沿检出串联连接OR或并联连接a接点ORI或非并联连接b接点ORP或脉冲上升沿检出并联连接ORF或脉冲下降沿检出并联连接ANB回路块与回路之间串联连接ORB回路块或回路块之间并联连接OUT输出线圈驱动指令SET置位线圈动作保持指令RST复位解除线圈动作保持指令PLS脉冲线圈上升沿输出指令PLF下降沿脉冲线圈下降沿输出指令MC主控公共串联接点用线圈指令MCR主控复位公共串联接点解除指令MPS进栈运算存储MRD读栈存储读出MPP出栈存储读出和复位INV反转运算结果取反NOP空操作无动作END结束程序结束STL步进梯形图步进梯形图开始RET返回步进梯形图结束3.4 plc的发展趋势3.4

16、.1向高速度、大容量方向发展为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右。PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。在存储容量方面，有的PLC最高可达几十兆字节。3.4.2向超大型、超小型两个方向发展当前中小型PLC比较多，为了适应市场的多种需要，今后PLC要向多品种方向发展，特别是向超大型和超小型两个方向发展。3.4.3PLC大力开发智能模块，加强联网通信能力为满足各种自动化控制系统的要求，近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。这些带CPU和存储器的智能

17、I/O模块，既扩展了PLC功能，又使用灵活方便，扩大了PLC应用范围。3.4.4增强外部故障的检测与处理能力根据统计资料表明：在PLC控制系统的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，输入设备占45%，输出设备占30%，线路占5%。前二项共20%故障属于PLC的内部故障，它可通过PLC本身的软、硬件实现检测、处理；而其余80%的故障属于PLC的外部故障。因此，PLC生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。3.4.5编程语言多样化在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。除了大多数PLC使用的梯形图语言外，为了适应各

18、种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（BASIC、C语言等）等。多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。3.5PLC控制系统设计的基本原则是什么任何一种电气控制系统都是为了实现生产设备或生产过程的控制要求和工艺需要，从而提高产品质量和生产效率。因此，在设计PLC应用系统时，应遵循以下基本原则：（1）充分发挥PLC功能，最大限度地满足被控对象的控制要求。（2）在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用及维修方便。（3）保证控制系统安全可靠。（4）应考虑生产的发展和工艺的改进，在选择PLC的型号、IO点数和存储器容

19、量等内容时，应留有适当的余量，以利于系统的调整和扩充。3.6 PLC编程的一般步骤是什么（1）对于较复杂系统，需要绘制系统的功能图；对于简单的控也可省去这一步。（2）设计梯形图程序。（3）根据梯形图编写指令表程序。（4）对程序进行模拟调试及修改，直到满足控制要求为止。调试过程中，可采用分段调试的方法，并利用编程器的监控功能。 3.7PLC控制系统设计的一般步骤 设计PLC应用系统时，首先是进行PLC应用系统的功能设计，即根据被控对象的功能和工艺要求，明确系统必须要做的工作和因此必备的条件。然后是进行PLC应用系统的功能分析，即通过分析系统功能，提出PLC控制系统的结构形式，控制信号的种类、数量

20、，系统的规模、布局。最后根据系统分析的结果，具体的确定PLC的机型和系统的具体配置。PLC控制系统设计可以按以下步骤进行。（1）熟悉被控对象，制定控制方案 分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，确定被控对象对 PLC控制系统的控制要求。（2）确定IO设备 根据系统的控制要求，确定用户所需的输入(如按钮、行程开关、选择开关等)和输出设备(如接触器、电磁阀、信号指示灯等)由此确定PLC的IO点数。（3）选择PLC 选择时主要包括PLC机型、容量、IO模块、电源的选择。（4）分配PLC的IO地址 根据生产设备现场需要，确定控制按钮，选择开关、接触器、电磁阀、信号指示灯等

21、各种输入输出设备的型号、规格、数量；根据所选的PLC的型号列出输入输出设备与PLC输入输出端子的对照表，以便绘制PLC外部IO接线图和编制程序。（5）设计软件及硬件进行PLC程序设计，进行控制柜（台）等硬件的设计及现场施工。由于程序与硬件设计可同时进行，因此，PLC控制系统的设计周期可大大缩短，而对于继电器系统必须先设计出全部的电气控制线路后才能进行施工设计。（6）联机调试 联机调试是指将模拟调试通过的程序进行在线统调。开始时，先不带上输出设备（接触器线圈、信号指示灯等负载）进行调试。利用编程器的监控功能，采分段调试的方法进行。各部分都调试正常后，再带上实际负载运行。如不符合要求，则对硬件和程

22、序作调整。通常只需修改部分程序即可，全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改则应将程序固化到EPROM中，以防程序丢失。（7）整理技术文件 包括设计说明书、电气安装图、电气元件明细表及使用说明书等。第四章 机械手控制系统设计方案4.1机械手动作分析4.1.1机械手动作示意图机械手动作示意图如下图： 4.1.2PLC控制的机械手动作过程PLC控制的机械手在原点位置时，左限位开关X404、上限位开关X402处闭合状态。当按下启动按钮X506，气动电磁阀Y430通电，驱动机械手从原点开始下降。当机械手下降碰到下限位开关X401时则停止下降，夹紧气动电磁阀Y431通电

23、, 驱动机械手夹紧工件，延时1秒后上升气动电磁阀Y432通电驱动机械手上升。当机械手上升碰到上限位开关X402后，机械手停止上升。然后右移气动电磁阀Y433通电，驱动机械手右移，当机械手碰到右限位开关X403时停止右移。然后下降气动电磁阀Y430通电，驱动机械手再次下降，当碰到下限位开关X401后停止下降，夹紧气动电磁阀Y431失电，驱动机械手松开放下工件并延时1秒。然后上升气动电磁阀Y432再次通电，驱动机械手再次上升，当碰到上限位开关X402后停止上升，左移气动电磁阀Y434通电，驱动机械手左移，当左移碰到左限位开关X404时机械手停止，这样周而复始循环运动。当按下停止按钮时，则运动到初始

24、原点位置时停机。在机械手抓取工件后下降放到指定位置的操作时，下降前由光电探测器开关X408，先进行检测上一个工件有无取走，如工件尚未取走则机械手暂停下降。4.2机械手几种控制系统设计方案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

25、，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。同时PLC把计算机的功能完善、通用、灵活、智能等特点与继电器控制的简单、直观、价格便宜等优点结合起来，可以取代传统的继电器、接触器顺序控制，而且具备继电器、接触器控制系统所不具备的优点。4.3可编程序控制器的软件以及硬件设备4.3.1可编程控制器的硬件图4.3 PLC硬件系统的简化框图可编程控制器的构成框图和计算机是一样的，都由中央处理器（CPU）、存贮器和输入/输出接口等构成。因此，从硬件结构来说，可编程控制器实际上就是计算机，图3.3是其硬件系统的简化框图。从图中可以

26、看出PLC内部主要部件有（1）CPUCPU是PLC的核心组成部分，与通用微机的CPU一样，它在PLC系统中的作用类似于人体的神经中枢，故称为“电脑”。（2）系统程序存储器它用以存放系统工作程序（监控程序）、模块化应用功能子程序、命令解释功能子程序的调用管理程序，以及对应定义（I/0、内部继电器、计时器、计数器、移位寄存器等存储系统）参数等功能。（3）用户存储器用以存放用户程序即存放通过编程器输入的用户程序。PLC的用户存储器通常以字（16位/字）为单位来表示存储容量。同时，由于前面所说的系统程序直接关系到PLC的性能，不能由用户直接存取。因而通常PLC产品资料中所指的存储器型式或存储方式及容量

27、，是对用户程序存储器而言。常用的用户存储方式及容量型式或存储方式有CM0SRAM，EPR0M和EEPR0M。信息储存常用盒式磁带和磁盘。（4）输入输出组件（I/0模块）I/0模块是CPU与现场I/0装置或其它外部设备之间的连接部件。PLC提供了各种操作电平与驱动能力的I/0模块和各种用途的I/0组件供用户选用。如输入/输出电平转换、电气隔离、串/并行转换数据、误码较验、A/D或D/A转换以及其它功能模块等。I/0模块将外界输入信号变成CPU能接受的信号，或将CPU的输出信号变成需要的控制信号去驱动控制对象（包括开关量和模拟量），以确保整个系统正常工作。输入的开关量信号接在IN端和0V端之间，P

28、LC内部提供24V电源，输入信号通过光电隔离，通过R/C滤波进入CPU控制板，CPU发出输出信号至输出端。PLC输出有三种型式：继电器方式、晶体管方式和晶闸管方式。（5）编程器编程器是用于用户程序的编制、编辑、调试检查和监视等。还可以通过其键盘去调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数。它通过通讯端口与CPU联系，完成人机对话连接。编程器上有供编程用的各种功能键和显示灯以及编程、监控转换开关。编程器的键盘采用梯形图语言键符式命令语言助记符，也可以采用软件指定的功能键符，通过屏幕对话方式进行编程。编程器分为简易型和智能型两类。前者只能连机编程，而后者既可连机编程又可脱机编程。同时前者输入梯形图的

29、语言键符，后者可以直接输入梯形图。根据不同档次的PLC产品选配相应的编程器。(6)外部设备一般PLC都配有盒式录音机、打印机、EPR0M写入器、高分辨率屏幕彩色图形监控系统等外部设备。(7)电源根据PLC的设计特点，它对电源并无特别要求，可使用一般工业电源。4.3.2可编程控制器的软件软件主要有以下几个逻辑部件： （1）继电器逻辑为适应电气控制的需要，PLC为用户提供继电器逻辑，用逻辑与或非等逻辑运算来处理各种继电器的连接。PLC内部有储单元有“1”和“0”两种状态，对应于“0N”和“0FF”两种状态。因此PLC中所说的继电器是一种逻辑概念的，而不是真正的继电器，有时称为“软继电器”。这些“软

30、继电器”与通常的继电器相比有以下特点：体积小、功耗低无触点、速度快、寿命长有无数个触点，使用中不必考虑接点的容量PLC一般为用户提供以下几种继电器（以FX2N系列PLC为例）：输入继电器（X）：把现场信号输入PLC，同时提供无限多个常开、常闭触点供用户编程使用。在程序中只有触点没有线圈，信号由外部信号驱动。编号采用八进制，分别为X000X007，X010-X017等。输出继电器（Y）：具备一对物理接点，可以串接在负载回路中，对应物理元件有继电器、晶闸管和晶体管。外部信号不能直接驱动，只能在程序中用指令驱动。编号采用八进制，分别为Y000Y007，Y010-Y017等。内部继电器（M）：与外界没

31、有直接联系，仅作运算的中间结果使用。有时也称为辅助继电器或中间继电器。和输出继电器一样，只能由程序驱动。每个辅助继电器有无限多对常开、常闭触点，供编程使用。地址号按十进制分配，通用型辅助继电器有M0-M499共500点，保持型辅助继电器有M500-M1023共524点，特殊型辅助继电器有M8000-M8255共157点。(2)定时器逻辑PLC一般采用硬件定时中断，软件计数的方法来实现定时逻辑功能，定时器一般包括：定时条件：控制定时器操作。定时语句：指定所使用的定时器，给出定时设定值。定时器的当前值：记录定时时间。定时继电器：定时器达到设定的值时为“1“（0N）状态，未开始定时或定时未达到设定值

32、时为“0”（0FF）状态。定时器：T功能：该元件是定时用的，范围为0.00132.767（1ms定时器）秒、0.01327.67秒（10ms定时器）、0.13276.7秒（100ms定时器）。(3)计数器逻辑PLC为用户提供了若干计数器，它们是由软件来实现的，一般采用递减计数，一个计数器有以下几个内容：计数器的复位信号R计数器的计数信号（CP单位脉冲）计数器设定值的记忆单元计数器当前计数值单元计数继电器，计数器计数达到设定值时为0N，复位或未到计数设定值时为0FF。（4）计数器：C功能：该元件完成记数功能。内部计数用的16位向上计数器（132767）和计数旋转编码器的输出等用的32位高速（向上

33、、向下）计数器（-2，147，483648+2，147，483，647）。4.4 PLC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。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。梯形图中的触点有两种，即动合触点和动断触点。梯形图的最右端必须连接输出元素。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

34、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“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。 第五章 机械手PLC控制系统的电气与程序设计5.1 机械

35、手PLC控制系统的电气设计5.1.1 PLC的I/O口信号及点数分析5.1.1.1 输入控制信号分析(1)位置检测信号：下限，上限，右限，左限共4个行程开关需4个输入端子。(2)工件检测信号：用光电探测器作检测元件,需1个输入端子。(3)工作方式选择信号：有一个拨动开关，有手动，单步，单周期，连续4个位置可供选择，需4个输入端子。(4)手动操作信号：有下降、上升、右移、左移、夹紧和放松等6个操作按钮开关输入信号。(5)自动工作信号：有启动按钮，停止按钮和复位按钮等3个信号，占3个输入端子。以上共需18个输入信号点。5.1.1.2 输出控制信号分析(1)控制机械手上升、下降、右移、左移、夹紧这5

36、个电磁阀线圈，需5个输入端子。(2)机械手从原点开始工作，需一个原点位置指示灯，占1个输入端子。(3)夹紧工件、松开工件均需要延时，需用PLC内部2个定时器T450、T451，它们均定时1秒钟。5.1.1.3 I/O分配表由上述I/0口信号分析，得I/O信号分配表如下：表5.1 I/O信号分配表输入输出下限位开关 X401下降电磁阀 Y430上限位开关 X402夹紧电磁阀 Y431右限位开关 X403上升电磁阀 Y432左限位开关 X404右移电磁阀 Y433上升按钮 X405左移电磁阀 Y434下降按钮 X410原点指示 Y435左移按钮 X406其它右移按钮 X411夹紧定时器 T450松

37、开按钮 X407松开定时器 T451夹紧按钮 X412光电检测开关 X408启动按钮 X506停止按钮 X507复位按钮 X501手动工作开关 X500单步工作开关 X502单周期工作开关 X503连续工作开关 X5045.1.2 PLC选型5.1.2.1 I/O总点数的确定由I/O分配表知，输入共18个点,输出共6个点,I/O实际需24点。为留有今后工艺改进与功能扩充余地，在实际统计I/O点数基础上，一般加10-20余量，再考虑PLC产品本身规格，可取PLC的I/O总点数为48点。5.1.2.2 I/O点信号性质分析从机械手控制信号分析可知,机械手输入是位置开关信号,上下限位开关、左右限位开

38、关、判断工件有无的光电探侧开关等它们都是开关量,而输出主要是5个电磁阀线圈,以控制机械手的左移、右移、上移、下移、夹紧、放松的气路的通断。5.1.2.3 用户存储器容量的估算(1) I/O口总点数为36点且均为开关量，以每个I/O点需1O个字节估算则所需存储器字节数为：48*10=480B(2) 定时器有两个:一个夹紧延时、一个放松延时，以每个定时器需2个字节估算则所需存储器字节数为：定时器/计数器数量*2=2*2=4B共需存储器字节数为：480+4=484B经技术与经济成本方面因素综合考虑，本设计选取日本三菱公司FX2-48MR型PLC产品。FX2-48MR型产品主要技术指标如下：表5.2

39、FX2-48MR型产品主要技术指标表最大I/O 48点定时/计数器 256个基本功能指令 22,步进指令2条继电器输出最大负载 80VA/24V执行速度（us/步） 0.8us输入输出响应时间 10ms程序容量（步） 2KB输入光电隔离数据寄存器 通用：200点，锁存用：7800点 输出继电器接点隔离由上表可见，FX2-48MR型PLC产品能满足设计要求。5.1.3 面板设计根据本机械手手动、单周期、连续运转自动操作的需要，操作面扳设计如下。其中手动要满足机械手启动、停止、回原点、左移、右移、上升、下降、夹紧、放松等每一步的手动操作。图5.1传感器机械手操作面扳5.2外部电路设计从传感器机械手

40、控制电路分析可知,机械手输入是位置开关信号,上下限位开关、左右限位开关、判断工件有无的光电探侧开关等它们都是开关量,而输出主要是5个电磁阀线圈,以控制机械手的左移、右移、上移、下移、夹紧、放松的气路的通断。因此外电路设计主要包括以下三个部份：5.2.1电源PLC需 AC 220V，50HZ，约100W。外部限位开关共5个，可由PLC专供外部传感器直流电源直接供给，该电源为 DC 24V，0.1A，可满足限位开关使用，而且与PLC连接方便。对于气动电磁阀，按每个电磁阀 DC 24V，100W 同时动作系数为2 计算，最大需 DC 24V 200W，同时为留有余量按 DC 24V，10A 考虑。5

41、.2.2外部位置传感器外部位置传感器有4个接近式限位开关：上、下限位开关、左、右限位开关，1个检测工件有无的光电开关这些开关由PLC直接供电，可以直接接入PLC输入模块，因输入模块本身已有光电隔离所以不需另设隔离电路。为防止长线干扰，需在线输入端接200电阻及对地接0.1uF电容。5.2.3气动电磁阀本机械手共有五个气动电磁伐，其中左移、右移、上移、下移气动电磁阀是双通的，而夹紧、放松是单通的。每个电磁阀线圈需供电DC 24V 100W，所以PLC输出模块上的继电器接点容量不够，必须用中间继电器进行接点转换，中间继电器选用线圈电压为DC 24V，接点容量为2A，额定电压为DC 100V。5.3机械手PLC控制系统的程序设计5.3.1 PLC几种程序设计语言概述PLC常用的编程语言有梯形图语言、助记符语言、流程图语言和布尔代数语言等。其中前两种语言用得较多，流程图语言也在许多场合被采用。梯形图语言沿用继电器控制原理的形式，采用了常开触点、常闭触点、线圈和功能块等结构的图形语言，直观、简便、易于被掌握