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1、 （2015届）毕业设计（论文）柔性加工系统PLC控制系统综合程序的开发 所在学院 铁道供电与电气学院 班 级 铁道供电121 姓 名 学 号 201213230138 指导老师姓名 完成日期 2014年12月 摘 要 可编程控制器（programmable logic controller ，简称PLC）是以微处理器为基础，综合了计算机技术和自动化技术而开发的新一代工业控制器,它具有可靠性高、适应工业现场的高温、冲击和振动等恶劣环境的特点，已成为解决自动控制问题的最有效的工具，是当前先进工业自动化的三大支柱之一。 当今，科学技术飞速发展，人类活动给世界带来了巨大的改变。在科技进步的同时，以各
2、种控制器控制的不同类型的机械手以其突出的性能所以被越来越多的被人们所应用。机械手在不同的作业场合，尤其是在特殊的环境背景下，为人类活动的快速进行带来了极大的方便和益处，尤为明显的是在工业领域内。工业中大量的生产活动，存在着很多不便于人类操纵的环节，特别是在工作环境较危险的情况下，如果使用具有远程控制功能的机械手，则可以增加系统的安全性，大大的节约损耗，提高效率。可见，在自动化、工业化进程中，在特殊背景环境中使用机械手已成为一种必然的趋势。 关键词：PLC，机械手，步进电机，触摸屏ABSTRACT PLC (programmable logic controller, hereinafter r
3、eferred to as PLC) is based on microprocessor, a combination of computer technology and automation technology and development of a new generation of industrial controller. It has high reliability, to adapt to the industrial field of high temperature, impact and vibration, etc. The characteristics of
4、 bad environment, has become the most effective tool to solve the problem of automatic control, is one of the three pillars of the current advanced industrial automation. In todays society, science and technology rapid development, human activities create world a huge change. In the meanwhile, techn
5、ological progress in various controllers different types of manipulator with its outstanding performance more and more used by people. The homework in different occasions manipulator, especially in the special environment context for the human activity quickly smoothly caused great convenience and b
6、enefit, particularly obvious in the industrial and military field. Industrial large Numbers of production activity, there are many not it is easy for humans to manipulate the link, especially in a business environment is dangerous situation, if use has remote control functions may be increased manip
7、ulator, the security of the system, big save loss, improve efficiency. Visible, in automation, the process of industrialization, in special background environment using manipulator has become an inevitable trend. .Keywords: PLC, manipulator, stepping motor, touch screen 40目 录摘 要IABSTRACTII第1章 绪 论11.
8、1 课题背景11.2设计目的和意义11.3 本文主要工作2第2章可编程序逻辑控制器（PLC）和机械手概述42.1 可编程序逻辑控制器（PLC）42.1.1 PLC的结构42.1.2 PLC的发展历程52.1.3 PLC的硬件62.1.4 PLC的主要特点82.2 机械手92.2.1 机械手概述92.2.2 机械手的工作原理92.2.3 机械手的发展趋势102.3 步进电机102.3.1 步进电机的概述102.3.2 步进电机的工作原理102.3.3 步进电机的硬件设计112.3.4 步进电机的软件设计122.3.5程序调试14第3章 机械手的PLC设计153.1控制要求153.2 硬件设计15
9、3.2.1 输入/输出端子地址分配153.2.2 PLC接线图163.2.3 流程图163.2.4 机械手程序设计17第4章 机械手与上料单元的综合设计204.1 上料单元204.2 机械手与上料单元综合plc软件设计214.3系统的调试28第5章 触摸屏的组态开发305.1触摸屏概述305.1.1触摸屏的发展305.1.2触摸屏的工作原理305.1.3触摸屏的基本类型305.2的触摸屏组态开发315.3系统调试37致 谢39参考文献40第1章 绪 论1.1 课题背景随着计算机技术的飞速发展，PLC（即可编程逻辑编程器的简称）已经进入日常生产、生活的各个方面，PLC的应用在各行各业已成为必不可
10、少的内容。PLC作为通用的工业计算机，其功能日益强大，已经成为工业控制领域的主流控制设备。PLC 从诞生至今，仅有30年的历史，但是得到了异常迅猛的发展，并与CAD/CAM、机器人技术一起被誉为当代工业自动化的三大支柱。在现代工业中生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。随着工业化的进一步发展，自动化已经成为现代企业中的重要支柱，无人车间、无人生产流水线等，已经随处可见。同时，现在生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结
11、合的产物，并以现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效率的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射和污染的场合，应用更为广泛。在我国，近几年来也有较快发展，并取得一定效果，受到机械工业和铁路部门的重视。本次课题主要是应用西门子公司S7-200系列PLC，对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。该装置机械部分有滚珠丝杠、滑轨、机械抓手等；电气方面由交流电机、变频器、操作台等部件组成。我们利用可编程技术，结合相应的硬件装置，控制机械手完成各种动作。1.2设计目的和意义科学技术的飞速发展，产品功能要求的日益增
12、多，复杂性增加，寿命期的缩短，更新换代速度加快。然而，产品的设计，尤其是机械产品方案的设计手段，则显得力不从心，跟不上时代发展的需要。目前，计算机辅助产品的设计绘图、设计计算、加工制造、生产规划已得到了比较广泛和深入的研究，并初见成效，而产品开发初期方案的计算机辅助设计却远远不能满足设计的需要。为此，作者在阅读了大量文献的基础上，概括总结了国内外设计学者进行方案设计时采用的方法，并讨论了各种方法之间的有机联系和机械产品方案设计计算机实现的的发展趋势。自主创新，重点跨越，支撑发展，引领未来。自主创新，就是从增强国家创新能力出发，加强原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新。重点跨越，就是坚持有所为
13、、有所不为，选择具有一定基础和优势、关系国际民生和国家安全的关键领域，集中力量、重点突破，实现跨越式发展。支撑发展就是从现实的紧迫需求出发，着力突破重大关键、共性技术，支持经济社会的持续协调发展。引领未来，就是着眼长远，超前部署前沿技术和基础研究，创造新的市场需求，培育新兴产业，引领未来经济社会的发展。这一方针是我国半个世纪科技发展实践经验的概括总结，是面想未来，实现中华民族伟大复兴的重要抉择。科技人才是提高自主创新能力的关键所在，要把创造良好环境和条件，培养和凝聚各类科技人才特别是优秀拔尖人才，充分调动广大科技人员的积极性和创造性，作为科技工作的首要任务，努力开创人才辈出、人尽其才、才尽其用
14、的良好局面，努力建设一支与经济社会发展和国防建设相适用的规模宏大、结构合理的高素质科技人才队伍，为我国科学技术发展提供充分的人才支撑和智力保证。 1.3 本文主要工作1.课题概述EAPS100柔性加工PLC控制系统是我院和深圳科莱德公司共同开发的自动化、电机电器专业的综合实训设备，该柔性生产加工系统一般包括上料单元、冲压单元、清洗与烘干单元、组装单元、仓库存储、直线皮带线单元等等单元，这些单元都包括PLC、传感器、变频电机、步进电机、机械手、存储器、立体车库、触摸屏等等，在系统中安装了西门子PLC软件、触摸屏软件和组态软件。该柔性加工系统的每个单元都能完成步进电机的PLC控制、机械手的PLC控
15、制，上料单元、冲压单元等等单元PLC控制、触摸屏组态和力控组态。2.设计内容与要求（1）步进电机的PLC程序设计1）硬件连接2）软件程序（2）机械手的PLC综合程序设计1）硬件设计2）软件设计（3）送料单元（组装单元）的PLC综合程序设计1）硬件连接2）软件开发3）系统的运行与调试（4）触摸屏的组态开发送料单元（组装单元）的触摸屏组态开发及运行调试3.设计参考书EAPS100柔性加工系统实验实训指导书电气控制及PLC应用工厂电气控制设备 电工手册 小型可编程控制器实用技术 西门子PLC使用手册工厂电气控制设备实验与设计指导 可编程控制器应用技术4、设计说明书要求 1封面2目录3内容摘要(200
16、400字左右，中英文)4引言5正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、分析、论证，设计结果说明及特点）6结束语7附录(参考文献、图纸、材料清单等) 应完成图纸：将桥式起重机主电路、大车的PLC变频器I/O分配图和梯形图在2图纸上第2章可编程序逻辑控制器（PLC）和机械手概述2.1 可编程序逻辑控制器（PLC）2.1.1 PLC的结构PLC和一般的微型计算机基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。PLC的硬件系统由微处理器(CPU)、存储器(EPROM，ROM)、输入输出(I/O)部件、电源部件、编程器、I/O扩展单元和其他外围设备组成。各部分通过总线(电源总线、控制总线、地址总线、数
17、据总线)连接而成9。其结构简图如下：外设I/O接口 输出部件存储器 EPROM 微处理器 运算器 控制器电源 输入部件I/O扩展接口 I/O扩展单元 受控元件输入信号外部设备图2-1 PLC硬件结构图PLC的软件系统是指PLC所使用的各种程序的集合，通常可分为系统程序和用户程序两大部分。系统程序是每一个PLC成品都要包括的部分，由PLC厂家提供，用于控制PLC本身的运行，系统程序固化在EPROM中。用户程序是由用户根据控制需要而编写的程序。硬件系统和软件系统组成了一个完整的PLC系统，他们是相辅相成，缺一不可可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称
18、PLC。它是一种以微机处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信控制技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置。2.1.2 PLC的发展历程在可编程控制器出现前，在工业电气控制领域中，继电器控制占主导地位，应用广泛。但是电器控制系统存在体积大、可靠性低、查找和排除故障困难等缺点，特别是其接线复杂、不易更改，对生产工艺变化的适应性差。1968年美国通用汽车公司（G.M）为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。于是就设想将计算机功能强大、灵活、通
19、用性好等优点与电器控制系统简单易懂、价格便宜等优点结合起来，制成一种通用控制装置，而且这种装置采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”进行编程，使不熟悉计算机的人也能很快掌握使用。1969年美国数字设备公司（DEC）根据美国通用汽车公司的这种要求，研制成功了世界上第一台可编程控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用，取得很好的效果。从此这项技术迅速发展起来。早期的可编程控制器仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能，只是用来取代传统的继电器控制,通常称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller ）。随着微电子技术和计算机技术的发展，20世纪70年代中期微处理
20、器技术应用到PLC中，使PLC不仅具有逻辑控制功能，还增加了算术运算、数据传送和数据处理等功能。20世纪80年代以后，随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅速发展，16位和32位微处理器应用于PLC中，使PLC得到迅速发展。PLC不仅控制功能增强，同时可靠性提高，功耗、体积减小，成本降低，编程和故障检测更加灵活方便，而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能，使PLC真正成为具有逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处理、联网通信等功能的名符其实的多功能控制器。PLC的发展过程大致可以分为如下几个阶段：19701980年：PLC的结构定型阶段。在这一阶段，由于PLC刚诞生，各种类型的顺序控
21、制器不断出现（如逻辑电路型、1位机型、通用计算机型、单板机型等），但迅速被淘汰。最终以微处理器为核心的现有PLC结构形成，取得了市场的认可，得以迅速发展.推广。PLC的原理、结构、软件、硬件趋向统一与成熟，PLC的应用领域由最初的小范围、有选择使用、逐步向机床、生产线扩展。19801990年：PLC的普及阶段。在这一阶段，PLC的生产规模日益扩大，价格不断下降，PLC被迅速普及。各PLC生产厂家产品的价格.品种开始系列化，并且形成了固定I/O点型、基本单元加扩展块型、模块化结构型这三种延续至今的基本结构模型。PLC的应用范围开始向顺序控制的全部领域扩展。比如三菱公司本阶段的主要产品有F.F1.
22、F2小型PLC系列产品,K/A系列中、大型PLC产品等。19902000年，PLC的高性能与小型化阶段。在这一阶段，随着微电子技术的进步，PLC的功能日益增强，PLC的CPU运算速度大幅度上升、位数不断增加，使得适用于各种特殊控制的功能模块不断被开发，PLC的应用范围由单一的顺序控制向现场控制拓展。此外，PLC的体积大幅缩小，出现了各类微型化PLC。三菱公司本阶段的主要产品有FX小型PLC系列产品，AIS/A2US/Q2A系列中，大型PLC系列产品等。2000年至今：PLC的高性能与网络化阶段。在本阶段，为了适应信息技术的发展与工厂自动化的需要，PLC的各种功能不断进步。一方面，PLC在继续提
23、高CPU运算速度，位数的同时，开发了适用于过程控制，运动控制的特殊功能与模块，使PLC的应用范围开始涉及工业自动化的全部领域。与此同时，PLC的网络与通信功能得到迅速发展，PLC不仅可以连接传统的编程与通入/输出设备，还可以通过各种总线构成网络，为工厂自动化奠定了基础。三菱公司本阶段的主要产品有FX小型PLC系列产品（包括最新的FX3u系列产品）。2.1.3 PLC的硬件一、PLC的物理结构根据硬件结构的不同，可以将PLC分为整体式、模块式和混合式。1.整体式PLC整体式又叫做单元式或机箱式，它的体积小、价格低，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
24、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。2.模块式PLC大、中型PLC一般采用模块式结构，它由机架和模块组成，模块插在模块插座上，后者焊接在机架中的总线连接板上，有不同槽数的机架供用户选用，如果一个机架容纳不下选用的模块，可以增设一个或数个扩展机架，各机架之间用接口模块和电缆相连。用户可以选用不同档次的CPU模块、品种繁多的I/O模块和特殊功能块，对硬件配置的选择余地较大，维修时更换模块也很方便。3.CPU模块中的存储器存储器分为系
25、统程序存储器和用户程序存储器，系统程序相当于个人计算机中的操作系统，它使PLC具有基本的智能，能完成PLC设计者的规定的各种工作。系统程序由PLC的生厂家设计并固定化在ROM（只读存储器）中，用户不能读取。用户程序由用户设计，它使PLC能完成用户要球的特定功能，用户程序存储器的容量以字节（B）为单位。（1）.随机存取存储器（RAM）用户可以用编程装置读出RAM中的内容，也可以将用户程序写入RAM，因此RAM又叫读/写存储器。RAM的工作速度高、价格便宜、改写方便。（2）.只读存储器（ROM）ROM的内容只能读出，不能写入。（3）.可以电檫出可编程的只读存储器（EEPROM）S7-200用EEP
26、ROM来存储用户程序和长期保存的重要数据。4.I/O模块各I/O点的通/断状态用发光二极管（LED）显示，PLC与外部接线的连接一般用接线端子，某些模块使用可以拆卸的插座型端子板，不需断开端子板上的连接线，就可以迅速的更换模块。输入模块：PLC通过输入模块来接收和采集输入信号，通过输出模块控制接触器、电磁阀、电磁铁、调速装置等执行器，PLC控制的另一类外部负载是指示灯、数字显示装置和报警装置等。输入电路中设有RC滤波电路，以防止由于输入触点抖动或外部干扰脉冲引起的错误输入信号。输出模块：输出模块的率放大元件有大功率晶体管和场效应管（驱动直流负载）、双向可控硅（驱动交流负载）和小型继电器，继电器
27、可以驱动交流负载或直流负载。输出电流的典型值为0.52A,负载电源由外部现场提供。2.1.4 PLC的主要特点一、抗干扰能力强，可靠性高PLC专门为工业环境而设计，具有很高的可靠性。它的主要模块均采用大规模与超大规模集成电路，I/O系统设计有完善的通道保护与信息调理电路；在机构上对耐热、防潮、防尘、抗震都有精确考虑；在硬件上采用隔离、屏蔽、滤波、接地等抗干扰措施；在软件上采用数字滤波等干扰和故障诊断措施。所有这些使PLC具有较高的抗干扰能力，因此稳定、可靠，抗干扰能力强。与继电器接触装置和通用计算机相比，PLC更能试用工业现场较为恶劣的生产环境。二、控制系统机构简单，通用性强PLC及外围模块品
28、种多，可由各种组件灵活组合成各种大小和不同要求的控制系统。在PLC够成的控制系统中，只需要在PLC的端子上接入相应的输入/输出信号线即可，不需要诸如继电器之类的物理电子器件和大量且繁杂的硬接线线路。当控制要求改变，需要变更控制系统的功能时，可以用编程器在线或离线修改程序，同一个PLC装置用于不同的控制对象，只是输入/输出组件和应用软件的不同。PLC的输入/输出可以直接与交流220V、直流24V等强电相连，并有较强的带负载能力。三、编程简单，易于使用PLC是面向用户的设备，PLC的设计者充分考虑到现场工程技术人员的技能和习惯，因此PLC程序的编制采用梯形图或面向工业控制的简单指令形式。梯形图与继
29、电器原理图相类似，这种编程语言形象直观，容易掌握，不需要专门的计算机知识和语言，只要具有一定的电工和工艺知识就可在短时间内学会。四、功能完善现代PLC不仅有逻辑运算、计时、计数、步进控制功能，还能完成A/D转换、D/A转换、模拟量处理、高速计算、联网通信等功能，可以通过上位计算进行显示、报警、记录，进行人机对话，使控制水平有了很大的提高。因此，PLC具有极强的适用性，能够很好地满足各类型控制的需要，是目前工厂中应用最广的自动化设备。五、体积小、维护操作方便PLC体积小，质量轻，便于安装。PLC的输入/输出系统能够直观地反映现场信号的变化状态，还能通过各种方式直观地控制系统的运行状态，如内部工作
30、状态、通信状态、I/O点状态、异常和电源状态等，对此均有醒目的指示，非常有利于运行和维护人员对系统进行监控。2.2 机械手2.2.1 机械手概述工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机器手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在我国民经济领域有着广阔的发展前景。机器手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动化控制技术、传感技术和计算机技术的科学领域，是一门跨学科综合性技术。2.2.2 机械手的工作原理机械手是一种能自动化定位
31、控制并可重新汇编程序以变动的多功能机器。它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中的工作。工业机械手是近似自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代制造生产系统中的一个重要组成部分。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位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机
32、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。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。机械手的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识。其一，它能部分代替人工操作；其二，它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三，它能操作必要的机具进行焊接和装配。因此，它能大大地改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。
33、因而，受到各先进国家的重视，并投入了大量的物力和财力加以研究和应用。尤其在高温、高压、噪音以及带有放射性和污染场合，应用得更为广泛。在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的成果，受到各工业部门的重视。本项目要求设计的机械手模型可以归为一类，即通用机械手。在现代生产企业中，自动化程度较高，大量应用机械手。通过本次设计，可以增强对工业机械手的认识，同时并熟悉掌握PLC技术、位置控制技术、气动技术等工业常用的技术。2.2.3 机械手的发展趋势 随着现代工业技术的发展，工业自动化技术越来越高，人工工作环境和工作内容也要求理想化简单化，对于一些往返的工作有机械手远程控制或自动完成显得非常重要。这样可
34、以避免一些人不能接触的东西对人体的伤害，如：冶金，化工，医药，航天等。代表当代最先进的技术在日本，他的自动化。人性化让人叹为观止，这些技术依赖于控制理论、新材料科学，它是融合现在尖端技术的现代机器。我国也在陆续在工业中有所应用，对于自动控制，柔性制造系统中应用更为广泛，但我国的自动化技术有待提高发展趋势是工作强多高灵活性强，准确可靠，可以自动检测并下达动作命令，融入先进的人工智能使人只做平时的简单维护，这也是现代工厂的发展趋势。此外，还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能的机械手，并考虑与计算机联用，逐步成为机械制造系统中的一个基本单元。2.3 步进电机2.3.1 步进电机的
35、概述步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常简单。 虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用，它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定
36、的角度（即步进角）。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。2.3.2 步进电机的工作原理步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而
37、达到调速的目的。2.3.3 步进电机的硬件设计步进电机不是直接通过PLC驱动，而是用专业的步进驱动器驱动，PLC只要给步进驱动器提供脉冲信号和方向信号就可以了。步进电机驱动器接线示意图PLC与步进驱动器的连接图输入信号输出信号功能编号SB1（复位）I0.0电机脉冲Q0.0SB2（定位）I0.1电机方向Q0.1SB3(步进电机方向)I0.2复位指示灯Q1.7机械手前限位SQ1I0.3定位指示灯Q2.0机械手后限位SQ2I0.4 步进电机的输入输出信号及其地址编号2.3.4 步进电机的软件设计步进电机定位主程序步进电机定位子程序中断程序2.3.5程序调试（1）步进电机的复位程序。步进电机的复位控制
38、是自动线加工系统中每个单元运行开始都要进行的操作，例如一些机械手的复位等。 程序分为主程序、子程序和中断程序3部分。主程序完成子程序调用和确定步进电机的运动方向。按下SB2，I0.1接通，开始调用子程序，子程序完成高速脉冲指令PLC的控制字节设定，脉冲周期的设定以及输出脉冲个数，把十六进制16#85送到SMB67，16#85意思是启用PTO/PWM更新脉冲和周期，SMB67表示选择PTO操作。SMW68是PTO的周期设定值为50ms,SMD72是脉冲计数值，个数为30.接着连接和开放中断，最后Q0.0输出高速脉冲，驱动步进电机运行。Q0.0输出脉冲完成后执行中断：当步进电机没有运行到原点时，机
39、械手后限位I0.4不动作，继续调用子程序，Q0.0继续发脉冲，步进电动机继续运行：当运行到原点时，I0.4动作，执行中断返回指令RET1，同时使复位指示灯Q1.0亮，步进电机完成复位。为了保证步进电机准确复位，需要在子程序中Q0.0输出地脉冲个数设置的尽量少。（2）步进电机的定位程序。步进电机的定位控制是指高速脉冲输出一定数量的脉冲。就带动机械运行一定的距离，进行机械设备的定位控制。定位程序的步进电机驱动器、驱动器与PLC的连线及PLC编号与复位程序相同。不同的是，在子程序中,Q0.0输出脉冲完成后执行中断，中断程序不在调用子程序，而是直接执行中断返回指令RET1，同时定位指示灯Q0.2 亮，
40、步进电机定位完成。其工作原理与复位程序的工作原理基本相同。第3章 机械手的PLC设计3.1控制要求按启动按钮后，机械手下移5S夹紧2S上升5S右移10S下移5S放松2S上移5S左移10S（S为秒），最后回到原始位置，自动循环。按下复位按钮后，机械手在完成本次操作后，回到原始位置，然后停止。松开复位按钮，退出复位状态图3-13.2 硬件设计3.2.1 输入/输出端子地址分配代号名称输入编号代号名称输出SB1启动按钮I0.0KM1机械手上行Q0.0SB2复位按钮I0.1KM2机械手下行Q0.1 FR 过载保护I0.2KM3机械手左行Q0.3KM4机械手右行Q0.4KM5抓工件Q0.2得电KM5放工
41、件Q025失电3.2.2 PLC接线图3.2.3 流程图3.2.4 机械手程序设计第4章 机械手与上料单元的综合设计4.1 上料单元（1）上料单元工作过程。具体控制过程是：系统启动后，上料一气缸将加工工件从料仓取出，启动运输皮带线输出工件，当工件到达上料二气缸，皮带线停止，工件检测传感器一动作，上料二后气缸和上料二前汽缸依次动作，将钢珠送到工件上，接着启动皮带线将工件送到机械手位置，工件检测传感器二动作，机械手升降汽缸带动机械手下降，下降到下限位，接着机械手将工件夹紧，工件夹紧后机械手带动工件上升，上升到上限位，启动步进电动机，步进电动机带动机械手向前运动，将机械手送到传动臂前限位，即环形流水
42、线上方位置，接着机械手下降，下降到下限位，机械手将工件松开，将工件放到环形流水线上，经过流水线运输到下一个单元。然后机械手又上升，上升到上限位，步进电动机启动，带动机械手向后运动，将机械手送到传动臂后限位，即上料单元原位，这样就完成了一次工件上料的全过程，若再上料，重复前面的过程。(2)系统的硬件设计输入信号输出信号中间状态功能编号功能编号功能编号启动I0.0步进脉冲Q0.0复位完成标志V0.1停止I0.1步进方向（置0时机械手前进）Q0.1启动标志V0.2传动臂前限位I0.2升降汽缸（置1时下降）Q0.2一上料完成V0.3传动臂后限位I0.3上料一汽缸Q0.3二上料开始V0.4机械手上限位I
43、0.4机械手（置1时夹紧）Q0.4二上料完成V0.5机械手下限位I0.5上料二前汽缸Q0.5抓紧工件开始V0.6传感器一I0.6上料二后汽缸Q0.6转移工件开始V0.7传感器二I1.1小车定位汽缸Q0.7循环开始V1.0小车检测传感器I1.2定位汽缸Q1.0转移完成V1.1I1.3皮带线启停Q1.14.2 机械手与上料单元综合plc软件设计 主程序 子程序1：开始复位 子程序2：转移工件 中断程序1：复位完成 子程序2：转移完成4.3系统的调试上料单元控制系统调试，将步进电动机。步进电机驱动器、PLC及输入输出器件按图连接好，把编好的梯形图下载到PLC，PLC开始运行，SM0.1导通一个扫描周
44、期，将16#85送到SMB67设置高速脉冲输出控制节，PTO高速脉冲输出周期为50ms，同时开放中断。按下启动按钮I0.0闭合，复位状态V0.0置1，调用开始复位程序SBR0.SBR0子程序控制Q0.0发出100个高速脉冲，步进电动机启动，步进方向Q0.1置位，驱动机械手后退。当完成100个脉冲时，执行中断INT0程序，若机械手没有运行到后限位，I0.4不动作，继续调用高速脉冲复位子程序SBR0，Q0.0继续发出脉冲，直到机械手后退到传动臂后限位，则中断返回，完成机械手复位。机械手复位后，V0.1置1，启动标志V0.2置1，V0.0复位，上料一汽缸Q0.3置位，将工件从料仓取出，T37延时1S动作，上料汽缸Q0.3复位，皮带线Q1.1开始启动，一上料完成V0.3置位。皮带线将工件送到上料二位置，传感器I1.1动作，二上料开始标志V0.4动作，一上料完成V0.3置位。T53延时0.2S，皮带线Q1.1停止，定位汽缸Q1.1置1 ，将工件定位