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1、广州城市职业学院学生毕业论文毕业论文题目机械手分拣设计教学单位 专业/班级 姓 名 学 号 指导教师及职称 年 月 日独 创 性 声 明 本人声明所呈交的毕业论文（设计）是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得广州城市职业学院或其他教育机构的证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本论文（设计）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。论文（设计）作者签名： 签字日期： 年 月 日摘 要：所介绍的电动机械手由电控机械手、yz轴丝杠组、手转动机构、旋转底盘等机械部
2、分组成，在PLC控制下，它可在行程范围内将物体从一点搬运至另一任意点，可置放于各种不同生产线或物流流水线中。关键词：机械手；PLC；步进电机中图分类号：TP241 文献标志码：A 文章编号：Design of the Control System of 4-dimension Motor-driven Mechanical Manipulator Based on PLCAbstract: Motor-driven mechanical manipulator disscussed in this paper consists of power-operated mechanical mani
3、pulator,y-axis and z-axis screw lever modules ,rotatry mechanism of manipulator,rotated-plate at the bottom etc. On the control of PLC system,it can take bodies from one place to another in the range of its journey. It can be placed on different manufacture assembly lines or goods circulation lines.
4、 Key Words:mechanical manipulator; PLC; step motor随着微电子技术、计算机和现代控制理论的不断完善，机械手技术也快速发展。按实现功能和驱动方式划分，机械手可以分为很多种。仅就驱动方式，就有气动（或液动）、电动和电气混合等。为实现不同的功能，有3个自由度的，也有4、5个自由度的，甚至还有6个自由度的。本文中，笔者仅论述基于PLC技术的4个自由度电动机械手的控制设计，它能满足绝大多数场合的搬运需要，并且可用于教学实验，具有良好的示范性和教学性。 目 录1.前 言32.系统的总体设计及思路32.1 控制要求42.2 结构框图42.3 系统框图53.系统
5、的硬件设计63.1 PLC的发展概况63.1.1 PLC的定义63.1.2 PLC的特点63.1.3 PLC的应用领域73.1.4 三菱FX系列PLC73.2 机械手83.2.1 机械手概况83.3 传感器93.3.1光电式接近开关93.3.2对射式光电接近开关103.3.3反射式光电接近开关103.3.4漫射式（漫反射式）光电接近开关113.3.5光纤式传感器113.4光电传感器在自动检测中的应用123.4.1对射式光电传感器应用123.4.2 反射式传感器应用123.4.3 漫反射式光电传感器应用123.5霍尔传感器133.6电子式行程开关133.6.1Festo的接近式传感器133.6.
6、2电子式行程开关位置控制装置143.7压力传感器143.8传感器的连接方法143.9 使用电器设备的注意事项153.91 电气回路连接安全规则153.92. 模拟检测154.可编程控制器控制部分164.1机械手移送工件动作过程174.2操作方式概念174.4机械手与PLC的I/0（输入/输出端口）224.5使用编程软件包（FXGP/WINC）对系统进行全过程监控234.6 摆动机械手的控制254.7全系统PLC控制程序255、结束语30参考文献30致 谢32 1.前 言在很长的时间里，分拣工作的进行都是靠人工来完成的，但是随着社会的不断发展，人民物质文化生活水平日益提高，人工分拣的生产效率低、
7、成本高等缺点越来越突出。为了改变落后的生产状态，缓解日趋紧张的供求关系，且市场的竞争也越来越激烈，因此各个企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，尤其在需要进行材料分拣的企业。而随着科学技术的飞速发展，计算机的普遍应用，多工步机械手的研究终于得到普及，它可以搬运货物，分拣物品等，节省了大量的人力无力，效率也提高了不少。本文就介绍了基于PLC控制的自动分拣控制系统，利用气动实现动作，PLC作控制器设计了一种成本较低，效率较高的材料自动分拣装置，在分拣的过程中取得了较好的控制效果。2.系统的总体设计及思路2.1 控制要求要求如下：1） 按下启动按钮后若滑台不在原点，则返回原点2） 启动电机3）
8、 放入分拣材料4） 判断材料的材质和颜色5） 判断是否到达传动带末端6） 电机停止7） 机械手动作8） 将材料分拣到相应的位置上9） 机械手回原点10） 电机启动进入下次分拣2.2 结构框图该装置包含了PLC控制技术、位置检测技术、气动技术等，由PLC（三菱FX1N）、电动机、开关电源、电磁滑、变频器、传感器等器件，系统的功能子模块有：传动模块；机械手模块（含真空吸放）；气源处理模块；传感器检测模块；电源模块；可编程控制器模块；变频器模块；气动电磁阀模块。 具体结构框图如下：可编程控制器电容开关电感开关光电开关限位开关传送带电机下料汽缸电磁阀滑台电磁阀机械手电磁阀图2.1 系统结构框图2.3
9、系统框图系统功能图如下：开始检查滑台位置是否在原点启动电机放置元件判断材质判断颜色是否到输送带末端电机停止分拣回到原点是否到输送带末端电机停止分拣回到原点判断所处模式按下开始按钮NY非金手动循环模式自动循环模式3.系统的硬件设计3.1 PLC的发展概况PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美、德、日等工业发达国家已成为重要的产业之一。世界总销售额不断上升、生产厂家不断涌现、品种不断翻新。产量产值大幅度上升而价格则不断下降。目前，世界上有200多个厂家生产PLC，较有名的：美国：AB通用电气、莫迪康公司；日本：三菱、富士、欧姆龙、松下电工等；德国：西门子公司；法国：TE 斯耐德公司；韩国：三星
10、、LG公司等。3.1.1 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
11、体，易于扩展其功能的原则而设计。” 3.1.2 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
12、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。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，
13、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）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
14、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。 3.1.3 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
15、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
16、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
17、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。 3.1.4 三菱FX系列PLC在FX系列中，除了基本的指令表编程方式外，还可以采用梯形图编程及对应机械动作流程进行顺序设计的SFC顺序功能图编程，而且这些程序可相互转换，FX系列还设置了高数计数器，对来自特定的输入继电器的高脉冲进行中断处理，扩大了PLC的应用领域；而本设计所用到的FX2N PLC更可以采用作为扩展设备的硬件计数器，可获取最高50
18、KHz的高速脉冲。3.2 机械手机械手是机器人的一个重要分支 ，它的特点是可通过编程来完成各种预期的任务，而准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。 3.2.1 机械手概况工业机械手是人类创造的一种机器,更是人类创造的一项伟大奇迹,其研究、开发和设计是从二十世纪中叶开始的.我国的工业机械手是从80年代七五科技攻关开始起步,在国家的支持下,通过七五,八五科技攻关,目前已经基本掌握了机械手操作机的设计制造技术,控制系统硬件和软件设计技术,运动学和轨迹规划技术,生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆，孤焊，点焊，装配，搬运等机器人。世界工业机械手的数目虽然每年在递增，但
19、市场是波浪式向前发展的。在新世纪的曙光下人们追求更舒适的工作条件，恶劣危险的劳动环境都需要用机器人代替人工。随着机器人应用的深化和渗透，工业机械手在汽车行业中还在不断开辟着新用途。机械手的发展也已经由最初的液压，气压控制开始向人工智能化转变，并且随着电子技术的发展和科技的不断进步，这项技术将日益完善。本设计所用的就是气动式的机械手，拾取和释放材料都是由气压控制。把组装完成的工件送到与该系统配套使用的传送带分拣工作站中继续工作过程。 图0.1 模块化自动生产加工系统（MPS）外形图 图0.2 模块化加工生产系统（MPS）结构图3.3 传感器机械手动作的时机需要传感器来给予，本设计所要用到的传感器
20、包括：电感接近开关，电容接近开关，光电传感器，滑台限位开关。其中，电感接近开关用于判断元件在传送带上的位置，电容接近开关用于判断元件的材质，光电传感器用于判断元件颜色，滑台限位开关是判断滑台的位置。 图2.6 电容式传感器应用 图2.5电容式接近开关图形符号电容式传感器在自动检测中的应用:由于电容传感器根据其感应灵敏度可以检测不同材质的工件。如图2.6所示，在自动生产线上可以检测出工件是否金属或塑料、塑料或瓷器等等，用以控制计数器计数或下一个加工步骤等。3.3.1光电式接近开关 光电式传感器是用光电转换器件作敏感元件、将光信号转换为电信号的装置。光电式传感器的种类很多，按照其输出信号的形式，可
21、以分为模拟式、数字式、开关量输出式。 以开关量形式输出的光电传感器，即为光电式接近开关。 光电式接近开关,利用光电效应制成的传感器称为光电式传感器。光电式传感器的种类很多，其中输出形式为开关量的传感器为光电式接近开关。 （1）光电式接近开关主要由光发射器和光接收器组成。（2）光发射器用于发射红外光或可见光。（3）光接收器用于接收发射器发射的光，并将光信号转换成电信号以开关量形式输出。（4）按照接收器接收光的方式不同，光电式接近开关可以分为对射式、反射式和漫射式三种。光发射器和光接收器也有一体式和分体式两种。 3.3.2对射式光电接近开关 对射式光电接近开关是指光发射器（光发射器探头或光源探头）
22、与光接收器（光接收器探头）处于相对的位置工作的光电接近开关。其原理和外形如图2.7、图2.8所示。 图2.7 对射式接近开关的工作原理图2.8 对射式接近开关外形图3.3.3反射式光电接近开关 反射式光电接近开关的光发射器与光接收器处于同一侧位置，且光发射器与光接收器为一体化的结构，在其相对的位置上安置一个反光镜，光发射器发出的光经反光镜反射回来后由光接收器接收。其原理和外形如图2.9所示。 图2.9 反射式光电接近开关的工作原理及其外形图3.3.4漫射式（漫反射式）光电接近开关 漫射式光电接近开关是利用光照射到被测物体上后反射回来的光线而工作的，由于物体反射的光线为漫射光，故该种传感器称为漫
23、射式光电接近开关。 其原理和外形如图 所示。 图2.10 漫射式光电接近开关的工作原理及其外形图3.3.5光纤式传感器光纤电缆由一束玻璃纤维或由一条或几条合成纤维组成。光纤能将光从一处传导到另一处,甚至绕过拐角处。其 工作原理是通过内部反射介质传递光 线。光线通过具有高折射率的光纤材 料和低折射率护套内表面,由此形成的 光纤在光纤内的反射式传递。光纤由芯部(高折射率)和护套(低折射率)组成。在光纤内,光被不断来回反射, 产生全内反射,因而光能通过曲线路径。光纤式传感器外形如图2.11所示。图2.11 光纤式传感器外形图6光电式接近开关的图形符号如图2.12所示。图2.12 光电式接近开关的图形
24、符号3.4光电传感器在自动检测中的应用3.4.1对射式光电传感器应用用两个对射式光电传感器检测传送带的张力，如图2.13所示。在正常情况下，传送带的传送速度应保持一定的范围内，即V1和V2的带速度应为一致。即传感器A有信号，B没有信号。如果在某一时刻A和B都有信号，这就表明V2传送出现问题，这样会在送入和输出机构之间出现带子重叠，这个时候必须减小送入带速V1。如果在某一时刻A和B都没有信号，这就表明了V1的送入速度出现问题，这就应相应地增大V1或减小V2的速度进行控制。图2.13 对射式光电传感器应用3.4.2 反射式传感器应用使用反射式传感器来控制大门的开、闭。如果传感器检测到可感应的介质工
25、件经过，则有相应的信号输出，如图2.14所示。图2.14 反射式传感器应用3.4.3 漫反射式光电传感器应用在一个产品分类站上，不同表面特性和不同颜色的产品（介质）要区分开来，这可以用一个漫反射式光电传感器来检测。如图2.15所示。如同时使用三种不同的颜色的产品，白色的金属、红色的塑料和黑色的塑料。根据工件颜色反射的的不同可以区分出白色和红色，以及没有反射的黑色，如再要区分金属和塑料则使用电感传感器就可以了。图2.15 漫反射式光电传感器应用3.5霍尔传感器Festo的霍尔传感器为微型和精密气爪而特殊设计,它们只用一个传感 器和一个电子信号值比较单元检测 三个气爪位置。采用霍尔传感器时SMH-
26、AE1-M12电子信号值比较单元是必需的。这个单元允许通过电位计独立设定三个开关点，这三个开关点能够作为三个电子信号分 接到电子信号值比较单元的五针 M12插头上。气爪活塞上集成有磁铁，随着距离 的变化磁场强度也在发生变化，于是传感器产生一个模拟量电信号（与磁场强度成比例关系），通过信号值比较单元模拟量信号被转换成 数字量信号。霍尔传感器符号如图2.16所示。图2.16 霍尔传感器符号3.6电子式行程开关3.6.1Festo的接近式传感器Festo的接近式传感器为位置传感器，是专门为Festo驱动器而配套设计的。这些传感器可直接安装于驱动器上也可通过特定的安装附件进行安装。只有在驱动器的活塞上
27、加上永磁体，才能使接 近式传感器工作。接近式传感器在气缸上的位置可以通过机械方式加以调整并固定。一旦气缸活塞 回复到这一位置，切换信号的状态就会发生变化。电子式行程开关外形及符号如图2.17 所示。 图2.17 电子式行程开关外形及符号3.6.2电子式行程开关位置控制装置为了知道气缸活塞的两个绝对位置（最内端和最外端），就可以用两个磁感应传感器来检测。如图2.18所示。在气缸活塞环上，包有一层永久磁铁。当活塞往外运动到最外端时，传感器A就发出信号（一般传感器上有指示灯），当活活塞往内运动到最内端时，传感器B就发出信号。这样就可以检测气缸活塞的位置。图2.18 位置控制检测3.7压力传感器压力传
28、感器用于气爪夹紧力的设定和检测控制。压力传感器是压力开关和模块化压力传感器系统，启动压力能进行调节。特点是：装配更方面，启动速度更快，显示更好（采用数字式显示）。压力传感器外形及符号如图2.19所示。图2.19 压力传感器外形及符号图3.8传感器的连接方法本单元机械零部件及气动控制回路安装无误后，进行电气回路的安装。电气回路由信号输入回路和输出控制回路组成。信号输入回路主要读取运行过程中的各种位置及压力信号，由各种传感器检测并转换为相应的开关量信号，通过I/O接线端口输入端用数据电缆连接PLC相应的I端口。输出控制回路是PLC输出端O端用数据电缆连接I/O端口再连接相应的电磁阀从而控制各种功能
29、的实现。I/O接线端口如图2.20所示，有8个输入端及8个输出端，每个输入、输出接线端上装有LED，可显示回路状态以及用于系统纠错。并且，在每一个端子旁都有数字标号，以说明端子的位地址，是PLC与输入、输出设备连结的桥梁。接线端口通过导轨固定在铝合金板上。图2.20 I/O接线端口3.9 使用电器设备的注意事项1.电气插座不得过荷。2.在修理或调试设备前，应先切断电源。3.不使用设备时应切断电源。4.所有电气设备必须接地线。5.切勿在手湿时接触电器设备。3.91 电气回路连接安全规则1.电气连接完成前不能通电。2.在安全电压下操作，工作电压24VDC。3.92. 模拟检测电气回路连接完毕检查无
30、误，应使用数字量仿真盒（SIMBOX）连接I/O接线端端口模拟控制全过程进行试运行。数字量仿真盒如图2.21所示。数字量仿真盒具有模拟MPS工作站或PLC输入信号，显示输出信号数字的功能，可完成下列操作：1测试PLC程序时，模拟输入。2设定输出信号（独立24V电源供电）进一步完成MPS工作站的操作。图2.21 数字量仿真盒使用时把数字量仿真盒与I/O模块的电缆线接头连接，首先接通电源（暂不接通气源），由于推料缸两端安装有磁感应开关在两个极限位置，在两个极限位置时，传感器上LED指示灯、I/O接线端口及数字量仿真盒相应指示亮，表示位置到达及能进行检测，磁传感器安装位置可以进行调整。摆动气缸转位到
31、达，I/O接线端口及数字量仿真盒相应指示灯亮，如调整微动开关的位置可使摆动气缸的转位角度改变。接通气源，板动数字量仿真盒上相应的O输出开关，则控制相应气动动作。例如板动O1开关，将产生真空吸力，如吸附工件则真空检测开关LED指示灯、I/O接线端口及数字量仿真盒相应指示亮，表示已达到设定的真空压力。板动O4开关，摆动气缸摆向下一站。如此将整个控制顺序与传感器输入信号指示模拟运行，并进行相应的调整，模拟运行如与设计一致后可接入PLC，实现全程序自动运行。4.可编程控制器控制部分该系统可安装三菱、西门子、欧姆龙、松下等各种型号的PLC进行控制。可编程序控制器PLC如图3.1所示。是目前在自动控制领域
32、中使用最广泛的控制装置之一。它是以微处理器为基础，综合计算机技术与自动控制技术而发展起来的新一代工业控制器，具有逻辑判断、计数、定时、记忆、算术运算、数据处理、联网通信、PID 回路调节、人工智能等功能。PLC 以其优异的性能，低廉的价格和高可靠性等优点，在机器制造、冶金、化工、煤炭、汽车、纺织、食品等诸多行业的自动化储藏中得到广泛的应用。目前，可编程序控制器、集散控制系统和工业控制计算机这三类自动化控制装置几乎占领了所有控制装置产品的市场。而在自动机与自动线中，可编程序控制器已成为首选的控制装置。（a）西门子机型 （b）三菱机FX2N型图3.1 可编程序控制器PLC外型图在组装单元中机械手控
33、制主要使用PLC控制，并配以传感器将现场状态反馈，实现全过程自动控制。本说明书以三菱FX2N-48型作参考设计。4.1机械手移送工件动作过程为便于控制系统调试和维护，控制系统有手动和自动控制功能，其控制面板如图3.2所示。当手动/自动转换开关置于“手动”位置时，按下相应的手动按钮，可实现上升、下降、左移、右称、夹紧、放松的手动控制。机械手停在任何位置时，转换开关置于“回原点”，按下“原点”启动按钮，机械手自动返回原点位置。当机械手处于原位时，将手动/自动转换开关置于“自动”位置时，进入自动状态。手动按钮无效。自动运行动作顺序如图3.3所示。动作过程分为8步：从原点下降夹紧（T）上升右移下降放松
34、（T）上升左移到原点结束一个动作循环，时间（T）为可自定，本例为1秒。图3.2 机械手移动工件系统操作面板图3.3 机械手移动工件系统自动运行动作示意图4.2操作方式概念设备的操作方式大致分为手动方式和自动方式，它们又可再分为其他运行方式，控制要求如表3.1所示。另运行及紧急停止的按钮与PLC程序无关。用两个按钮使PLC与外部负载电源接通（ON）或分断（OFF）。各区域如图3.4所示。表3.1 运行方式及控制要求手动手动用各自的按钮使各个负载单独接通或断开的方式。回原点该方式按动回原点按钮时，机械自动向原点回归自动单步运行按动一次启动按钮，前进一个工步（或工序）单周期运行在原点位置按动启动按钮
35、，自动运行一遍再在原点停止。若在中途按动停止按钮就停止运行；再按启动按钮，从断点处开始继续运行，回到原点自动停止。连续运行在原点位置按动启动按钮，开始连续的反复运行。若中途按动停止按钮，动作将继续到原点为止才停止。图3.4 操作面板控制区域（4）根据机械手控制设定PLC的I/0（输入/输出端口），如表3.2所示 。 表3.2 PLC的I/0（输入/输出端口）分配表输入输入输出输入继电器作用输入继电器作用输出继电器控制对象X001下限位行程开关X020手动操作Y000下降电磁阀X002上限位行程开关X021回归原点Y001夹紧电磁阀X003右移限位行程开关X022单步运行Y002上升电磁阀X00
36、4左移限位行程开关X023单周期运行Y003右行电磁阀X005上升操作按钮X024自动连续运行Y004左行电磁阀X006左移操作按钮X025返原点启动Y005原点指示灯X007放松操作按钮X026自动启动按钮X010下降操作按钮X027停止按钮X011右移操作按钮（5）根据图3.3所示控制过程画出PLC状态转移图如图3.5所示。图3.5 机械手状态转移图（6）根据状态转移图画出梯形图如图3.6所示，指令表如表3.3所示。图7.6 机械手PLC控制系统梯形图表3.3 机械手PLC控制系统指令表步序指令步序指令步序指令0LD X00435SET S1073STL S221AND X00237STL
37、 S1074OUT Y0022ANI Y00138RST Y00175LD X0023OUT Y00539RST Y00076SET S234OUT M804440OUT Y00278STL S236LD M800041LD X00279OUT Y0037IST X020 S20 S2742SET S1180LD X00314STL S044STL S1181SET S2415LD X01245RST Y00383STL S2416SET Y00146OUT Y00484OUT Y00017LD X00747LD X00485LD X00118RST Y00148SET S1286SET S2
38、519LD X00550STL S1288STL S2520ANI Y00051SET M804389RST Y00121OUT Y00253RST S1290OUT T1 K1022LD X01055STL S293LD T123ANI Y00256LD M804194SET S2624OUT Y00057AND M804496STL S2625LD X00658SET S2097OUT Y00226AND X00260STL S2098LD X00227ANI Y00361OUT Y00099SET S2728OUT Y00462LD X001101STL S2729LD X01163SE
39、T S21102OUT Y00430AND X00265STL S21103LD X00431ANI Y00466SET Y001104OUT S232OUT Y00367OUT T0 K10106RET33STL S170LD T0107END34LD X02571SET S22注：定时器T指令占用步数3步，状态SET指令占用步数2步。4.4机械手与PLC的I/0（输入/输出端口）接线图如图7.7所示。图7.7 机械手与PLC输入/输出端子接线图4.5使用编程软件包（FXGP/WINC）对系统进行全过程监控在程序编写完毕后，按设计要求调试电路。三菱编程软件FXGP/WINC具有监控功能，用户
40、可以实时观察触点、线圈、计数器、计时器等元件的状态来确定程序是否与设计相同。选择监控/测试下拉菜单，如图7.8所示。 图7.8 监控/测试对话框（1）开始监控选择开始监控，在PLC运行时通过梯形图程序显示各位元件的动作情况。可以实时观察到元件的运行情况。屏幕上便会显示出各个触点、线圈等元件的状态画面，其中绿色表示该元件处于接通状态，如图7. 9所示。图7.9 PLC运行监控示意图（2）元件监控选择进入元件监控后输入要监控的元件，在PLC的运行过程中能观察到指定的元件的动作情况。（3）强制Y输出在程序运行后，需强制某个输出端口（Y）输出ON或输出OFF状态时，可使用强制Y输出。点击强制Y输出，弹
41、出对话框，如图7.10所示。设置元件及ON/OFF状态后，点击确认，即可完成特定的输出。图7.10 强制Y输出对话框图 7.11 强制ON/OFF对话框（4）强制ON/OFF强行设置或重新设置PLC的位元件状态。操作方法是进入强制ON/OFF菜单命令，显示强制设置，重置对话框。如图7.11所示。设置完毕后单击确认，使特定的元件得到设置或重置。（5）改变当前值 在调试中有时需改变字元件的当前值，如定时器、计算器的当前值及存储单元的当前值等。具体操作也是从监控测试菜单中进入，选择改变当前值并在弹出的对话框中设置元件及数值后点击“确定”即可。4.6 摆动机械手的控制摆动机械手的动作过程如图7.12所
42、示，由8步组成：从原点伸出夹紧（P压力继电器）缩回左摆伸出放松（P压力继电器）缩回右摆到原点结束一个动作循环。由于动作过程与机械手相似，可参考机械手的可编程控制方法。图7.12摆动机械手的动作过程图4.7全系统PLC控制程序1系统PLC接口说明输入X端口作用说明端口作用说明端口作用说明X0启动/停止开关00X10主后退到位X20X1急停开关01X11主前伸到位X21右摆到位X2主伸开关02X12上升到位X22左摆到位X3主降开关03X13下降到位X23X4主夹紧开关04X14主料仓压下工件X24副转开关10X5主进料开关05X15副料仓压下工件X25副夹紧开关11X6主推料开关06X16副后退到位X26副进料开关12X7副伸开关07X17副前进到位X27副推料开关13输出Y端口作用说明端口作用说明端口作用说明Y0副伸出Y10推出完成工件Y20灯0端口00Y1主伸出Y11副料仓装工件Y21灯1端口01Y2主下降Y12副推出工件Y22灯2端口02Y3主压紧Y13副摆动Y23灯3端口03Y4Y14Y24Y5副夹紧Y15Y25Y6主推出工件Y16Y26Y7主料仓装工件Y17Y272PLC全功能程序5、结束语本自动供料、自动送料以及自动组装是我校自行研发的模块化自动生产线（MPS）第一套教学设备，在此基础上，可以后续研发以下独立系统为其配套使用：（1）传送