基于PLC氣動機(jī)械手設(shè)計

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1、基于PLC氣動機(jī)械手設(shè)計 摘 要 為工業(yè)機(jī)械手研制一個技術(shù)性能優(yōu)良的控制系統(tǒng)對于提高工業(yè)機(jī)械手的整體技術(shù)性能來說具有十分重要的意義本論文正是針對這一課題選擇了可編程控制器 PLC 作為工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)這對提升工業(yè)機(jī)械手的整體技術(shù)性能起到了良好的作用 本論文的控制對象是由三個搬運機(jī)械手組成的機(jī)械手群每個機(jī)械手完成八個基本動作三個機(jī)械手互相配合動作機(jī)械手由氣缸驅(qū)動氣缸受電磁閥控制限位開關(guān)檢測機(jī)械手是否到達(dá)固定位置 可編程控制器 PLC 控制每個機(jī)械手的動作實現(xiàn)機(jī)械手群的自動運行本論文可編程控制器 PLC 選用西門子公司S7–200

2、PLC各硬件部分的設(shè)計和介紹PLC梯形圖的編寫上在整體設(shè)計過程中按照提出問題分析問題解決問題的主導(dǎo)思想對整個系統(tǒng)的設(shè)計工作做出了細(xì)致的闡述 關(guān)鍵詞可編程控制器 PLC 氣動機(jī)械手梯形圖CPU224 Abstract Develops a technical performance fine control system for the industry manipulator regarding enhances the industry manipulators overall technical performance to have the extremely vital sig

3、nificance The present paper is precisely in view of this topic chose programmable logical controller PLC to take the industry manipulators control system this to promoted the industry manipulators overall technical performance to play the good role The present paper controlled member is by thre

4、e the manipulator group which transports the manipulator to be composed each manipulator completes eight elementary actions three manipulators coordinate the movement mutually The manipulator actuates by the air cylinder air cylinder solenoid valve control The limit switch examines the manipulator w

5、hether arrives the stationary position The programmable logical controller PLC controls each manipulators movement realizes the manipulator group automatic movement Present paper programmable logical controller PLC selects SIEMENS Corporation S7–200 series CPU224 and expanded the EM221 numera

6、l quantity load module and the EM222 relay output module Manipulators switch quantity signal direct input PLC PLC controls through the intermediate relay to the solenoid valve On the software has designed the master routine and the subroutine The master routine controls the manipulator group movemen

7、t the subroutine controls each manipulator to act The present paper key point places the PLC various hardware part the design and the introduction in the PLC trapezoidal chart compilation Defers to in the overall design process asks the question the analysis question solves the problem the guiding

8、 ideology has made the careful elaboration to the overall system design work Key wordsProgrammable Logical Controller PLC Air Ooperated MmanipulatorTrapezoidal CchartCPU224 目 錄 第1章 緒 論 1 11 機(jī)械手的概念 1 12 氣動機(jī)械手的簡介 1 121 氣動技術(shù) 1 122 氣動機(jī)械手 2 123 氣動機(jī)械手的發(fā)展趨勢 3 第2章 方案論證 4 21 機(jī)械手的設(shè)計 4 211 氣動搬運機(jī)械

9、手的結(jié)構(gòu) 4 212 氣動搬運機(jī)械手的工作原理 4 22 氣動搬運機(jī)械手群 5 221 氣動搬運機(jī)械手群結(jié)構(gòu) 5 222 氣動搬運機(jī)械手群工作原理 6 23 本論文的主要內(nèi)容及達(dá)到的目標(biāo) 6 24 本系統(tǒng)的控制方案 6 第3章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 8 31 PLC的簡介 8 311可編程控制器的概念 8 312 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 8 313 PLC的系統(tǒng)組成 9 314 PLC的工作原理 11 32 輸入輸出信號 13 33 PLC的選型 15 34 IO地址分配 17 35 PLC外部接線 19 36 電氣控制原理 23 第4章 軟件設(shè)計 24 41 機(jī)

10、械手1控制程序 24 42 機(jī)械手2控制程序 27 43 機(jī)械手3控制程序 30 44 機(jī)械手群主程序 33 第5章 結(jié)論 37 參考文獻(xiàn) 38 致 謝 39 附 錄Ⅰ 40 附 錄Ⅱ 55 附 錄Ⅲ 60 緒 論 機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備它的特點是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器的優(yōu)點尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景–90 對機(jī)械手的定義具有和人手臂相似的動作功能可在空間抓放物體或進(jìn)行其它操作的機(jī)械裝置 機(jī)械手可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩大

11、類專用機(jī)械手它作為整機(jī)的附屬部分動作簡單工作對象單一具有固定 有時可調(diào) 程序使用大批量的自動生產(chǎn)如自動生產(chǎn)線上的上料機(jī)械手自動換刀機(jī)械手裝配焊接機(jī)械手等裝置通用機(jī)械手它是一種具有獨立的控制系統(tǒng)程序可變動作靈活多樣的機(jī)械手它適用于可變換生產(chǎn)品種的中小批量自動化生產(chǎn)它的工作范圍大定位精度高通用性強(qiáng)廣泛應(yīng)用于柔性自動線 機(jī)械手最早應(yīng)用在汽車制造工業(yè)常用于焊接噴漆上下料和搬運機(jī)械手?jǐn)U大了人的手足和大腦功能它可替代人從事危險有害有毒低溫和高熱等惡劣環(huán)境中的工作代替人完成繁重單調(diào)的重復(fù)勞動提高勞動生產(chǎn)率保證產(chǎn)品質(zhì)量目前主要應(yīng)用于制造業(yè)中特別是電器制造汽車制造塑料加工通用機(jī)械制造及金屬加工等工業(yè)機(jī)械手與

12、數(shù)控加工中心自動搬運小車與自動檢測系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng) FMS 和計算機(jī)集成制造系統(tǒng) CIMS 實現(xiàn)生產(chǎn)自動化隨著生產(chǎn)的發(fā)展功能和性能的不斷改善和提高機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大 氣動機(jī)械手的簡介 氣動技術(shù) 氣動技術(shù)這個被譽(yù)為工業(yè)自動化之肌肉的傳動與控制技術(shù)在加工制造業(yè)領(lǐng)域越來越受到人們的重視并獲得了廣泛應(yīng)用目前伴隨著微電子技術(shù)通信技術(shù)和自動化控制技術(shù)的迅猛發(fā)展氣動技術(shù)也不斷創(chuàng)新以工程實際應(yīng)用為目標(biāo)得到了前所未有的發(fā)展氣動技術(shù) Pneumatics 是以壓縮空氣為介質(zhì)來傳動和控制機(jī)械的一門專業(yè)技術(shù)Pneumatics一詞起源于希臘文的Pneuma其原義為呼吸后來才一演變成氣動技術(shù) 氣

13、動技術(shù)因具有節(jié)能無污染高效低成本安全可靠結(jié)構(gòu)簡單以及防火防爆抗電磁干擾抗幅射等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于汽車制造電子工業(yè)機(jī)械食品等工業(yè)產(chǎn)業(yè)中隨著新材料新技術(shù)新工藝的開發(fā)和應(yīng)用氣動技術(shù)己經(jīng)突破傳統(tǒng)的設(shè)計制造理念正在ICLCD微電子生物制藥醫(yī)療機(jī)械等高技術(shù)領(lǐng)域扮演著重要角色 隨著生產(chǎn)自動化程度的不斷提高氣動技術(shù)應(yīng)用面迅速擴(kuò)大氣動產(chǎn)品品種規(guī)格持續(xù)增多性能質(zhì)量不斷提高市場銷售產(chǎn)值穩(wěn)步增長在工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)的歐美日本等國家氣動元件產(chǎn)值已接近液壓元件的產(chǎn)值而且仍以較快的速度在發(fā)展氣動工業(yè)的高速增長進(jìn)一步刺激了氣動技術(shù)的發(fā)展氣動技術(shù)正朝著精確化高速化小型化復(fù)合化和集成化的方向發(fā)展 氣動機(jī)械手 工業(yè)機(jī)械手使用最多的一種

14、驅(qū)動方式是電機(jī)驅(qū)動驅(qū)動電機(jī)一般采用步進(jìn)電機(jī)直流伺服電機(jī)以及交流伺服電機(jī)由于電機(jī)速度高通常須采用減速機(jī)構(gòu) 如諧波傳動RV擺線針輪傳動齒輪傳動螺旋傳動和多桿機(jī)構(gòu)等 這類機(jī)械手的特點是控制精度高驅(qū)動力較大響應(yīng)快信號檢測傳遞處理方便并可以采用多種靈活的控制方案但是由于這類機(jī)械手價格昂貴限制了在一些場合的廣泛應(yīng)用因此人們開始尋求其它一些經(jīng)濟(jì)適用的機(jī)械手驅(qū)動方式隨著氣動技術(shù)獲得了快速發(fā)展其利用成本性能比低廉及同時具有許多優(yōu)點的氣動設(shè)備在滿足社會生產(chǎn)實踐需要的同時也越來越多的受到重視氣動機(jī)械手技術(shù)已經(jīng)成為能夠滿足許多行業(yè)生產(chǎn)實踐要求的一種重要實用技術(shù) 氣動機(jī)械手與其它控制方式的機(jī)械手相比具有價格低廉結(jié)構(gòu)簡

15、單功率體積比高無污染及抗干擾性強(qiáng)等特點表11給出了各種控制方式的比較 表11 各種控制方式的比較 項目 氣壓傳動 液壓傳動 電氣傳動 機(jī)械傳動 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 簡單 復(fù)雜 復(fù)雜 較復(fù)雜 安裝自由度 大 大 中 小 輸出力 稍大 大 小 不太大 定位精度 一般 一般 很高 高 續(xù)表 11 動作速度 大 稍大 大 小 響應(yīng)速度 慢 快 快 中 清潔度 清潔 可能污染 清潔 較清潔 維護(hù) 簡單 比氣動復(fù)雜 需要專門技術(shù) 簡單 價格 一般 稍高 高 一般 技術(shù)要求 較低 較高 最高 較低 控制自由度 大 大 中 小 危險性 幾乎沒問題 注意火 一般無問題 無特殊問題 氣動

16、機(jī)械手是在己有的機(jī)械手基礎(chǔ)上發(fā)展起來的二者之間的區(qū)別在于氣動機(jī)械手發(fā)展的起點頗高它強(qiáng)調(diào)模塊化的形式把專用機(jī)械手和通用機(jī)械手結(jié)合起來現(xiàn)代氣動機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)由感知部分控制部分主機(jī)部分和執(zhí)行部分四個方面組成采集感知信號及控制信號均由智能閥島來處理氣動伺服定位系統(tǒng)代替了伺服電機(jī)步進(jìn)馬達(dá)或液壓伺服系統(tǒng)氣缸擺動馬達(dá)完成原來由液壓缸或機(jī)械所作的執(zhí)行動作主機(jī)部分采用了標(biāo)準(zhǔn)型材輔以模塊化的裝配形式使得氣動機(jī)械手能拓展成系列化標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品人們根據(jù)應(yīng)用情況的要求選擇相應(yīng)功能和參數(shù)的模塊像積木一樣隨意的組合這是一種先進(jìn)的設(shè)計思想代表氣動機(jī)械手今后的發(fā)展方向也將始終貫穿著氣動機(jī)械手的發(fā)展及實用性因此氣動機(jī)械手可以代替

17、一些功能不理想的工業(yè)機(jī)械手的地位在目前的工業(yè)自動線上有著及其廣泛的應(yīng)用前景 氣動機(jī)械手的發(fā)展趨勢 盡管世界工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展放緩使得氣動機(jī)械手的發(fā)展受到一定的影響然而作為新興科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)物氣動機(jī)械手的發(fā)展勢不可擋目前氣動機(jī)械手的發(fā)展呈現(xiàn)出了以下趨勢 1結(jié)構(gòu)模塊化 2控制智能化 3感覺功能變強(qiáng) 4系統(tǒng)應(yīng)用與集成化 5可靠性越來越高 6易操作更靈活 7向微型化方向發(fā)展 方案論證 機(jī)械手的設(shè)計 氣動搬運機(jī)械手的結(jié)構(gòu) 機(jī)械手的種類很多但按手臂坐標(biāo)類型來分主要有直角坐標(biāo)式圓柱坐標(biāo)式球坐標(biāo)式關(guān)節(jié)坐標(biāo)式SCARA型 本論文所針對的機(jī)械手屬于圓柱坐標(biāo)式如圖21所示機(jī)械手主要是由基座和手

18、臂兩部分組成基座的主要任務(wù)是支撐和完成手臂回轉(zhuǎn)手臂裝在基座上作上下直線運動手部可夾緊放松 圖21 機(jī)械手原理圖 本機(jī)械手的全部動作由氣缸驅(qū)動氣缸由電磁閥控制驅(qū)動部分有升降氣缸擺動氣缸和手部驅(qū)動氣缸 氣動搬運機(jī)械手的工作原理 本機(jī)械手采用氣壓驅(qū)動使用的是壓力為0 6 MPa最高可達(dá)1 Mpa這個機(jī)械手具有二個直線運動和一個旋轉(zhuǎn)運動自由度用于將原工作臺上的物品搬到其左側(cè)工作臺上機(jī)械手的全部動作由氣缸驅(qū)動氣缸由電磁閥控制整個機(jī)械手在工作中能實現(xiàn)上升下降左旋轉(zhuǎn)右旋轉(zhuǎn)夾緊放松功能是目前較為簡單的應(yīng)用比較廣泛的一種機(jī)械手機(jī)械手的工作流程如圖22所示 圖22工作流程 其升降運動通過升降氣缸垂直導(dǎo)

19、柱滑動導(dǎo)柱垂直導(dǎo)軌及升降位置微動開關(guān)相互配合完成升降工作行程為01500mm轉(zhuǎn)動是通過擺動氣缸軸向止推軸承擺動臂及擺動位置微動開關(guān)協(xié)調(diào)完成轉(zhuǎn)動工作行程為0180°手部是通過氣缸彈簧的作用來夾持物品夾持力是靠調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)壓縮量來調(diào)整 氣動搬運機(jī)械手群 氣動搬運機(jī)械手群結(jié)構(gòu) 本論文的控制對象是由三個機(jī)械手組成的機(jī)械手群其結(jié)構(gòu)如圖23所示 圖23機(jī)械手群結(jié)構(gòu) 三個機(jī)械手三個工作臺和三個紅外檢測器固定在一個大型的基座上每個機(jī)械手的手部正下方都有工作臺用于放置物品在每個機(jī)械手的基座和工作臺之間都有一個紅外檢測器用于檢測工作臺上是否有物品機(jī)械手把物品從右面的工作臺上移到左面的工作臺上 氣動搬運

20、機(jī)械手群工作原理 當(dāng)系統(tǒng)工作開始時工作臺A上有物品時機(jī)械手1首先工作完成8個基本操作后即一個循環(huán)把物品放在工作臺B上機(jī)械手2便啟動工作同樣完成一個循環(huán)后把物品放在工作臺C上機(jī)械手3啟動工作這樣3個機(jī)械手不斷的循環(huán)工作當(dāng)系統(tǒng)工作結(jié)束時機(jī)械手1首先完成一個循環(huán)后停止然后機(jī)械手2機(jī)械手3也順序依次停止工作 本論文的主要內(nèi)容及達(dá)到的目標(biāo) 本論文主要內(nèi)容是以氣動搬運機(jī)械手作為控制對象用PLC作為控制器最終實現(xiàn)對氣動搬運機(jī)械手群自動運行的控制 本論文要達(dá)到的目標(biāo)是當(dāng)系統(tǒng)工作開始時機(jī)械手1首先工作完成8個基本操作后即一個循環(huán)機(jī)械手2便啟動工作同樣完成一個循環(huán)后機(jī)械手3啟動工作這樣3個機(jī)械手不斷的循環(huán)

21、工作當(dāng)系統(tǒng)工作結(jié)束時機(jī)械手1首先完成一個循環(huán)后停止然后機(jī)械手2機(jī)械手3也順序依次停止工作 每個機(jī)械手的完成8個基本操作第1步當(dāng)工作臺上有物品時機(jī)械手下降第2步是機(jī)械手在最低位抓緊物品第3步是機(jī)械手夾緊物品上升第4步是機(jī)械手夾緊物品右旋180度第5步是機(jī)械手夾緊物品下降第6步是在最低位時松開物品第7步機(jī)械手上升第8步是機(jī)械手左旋180度回到原位 本系統(tǒng)的控制方案 為了實現(xiàn)對氣動搬運機(jī)械手群的自動控制本系統(tǒng)采用PLC做控制器 本系統(tǒng)的輸入開關(guān)量為數(shù)字信號直接連接PLCPLC通過中間繼電器對電磁閥加以控制系統(tǒng)框圖如圖24所示 圖24系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 PLC的簡介 可編程

22、控制器的概念 可編程控制器 Programmable Logical Controller 簡稱PLC國際電工委員會IEC在1985年的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案第3稿中對PLC作了如下定義可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計它采用可編程序的存儲器用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算順序控制定時計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令并通過數(shù)字式模擬式的輸入和輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程可編程控制器及其有關(guān)設(shè)備都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程是復(fù)雜多樣的它們對控制的要求也各不相同PLC一經(jīng)出現(xiàn)就受到了廣大工程技術(shù)人員的歡迎PLC具有如下特點

23、1編程方法簡單易學(xué) 2功能強(qiáng)性能價格比高 3硬件配套齊全用戶使用方便適應(yīng)性強(qiáng) 4可靠性高抗干擾能力強(qiáng) 5系統(tǒng)的設(shè)計安裝調(diào)試工作量少 6維修工作量小維修方便 7體積小能耗低 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 PLC的初期由于其價格高于繼電器控制裝置使得其應(yīng)用受到限制但最近十年來PLC的應(yīng)用面越來越廣其主要原因是一方面由于處理器芯片及有關(guān)元件的價格大大下降使得PLC的成本下降另一方面PLC的功能大大增加能解決復(fù)雜的計算和通信問題目前PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵采礦石油化工電力機(jī)械制造汽車裝卸紡織環(huán)保和娛樂等行業(yè)PLC的應(yīng)用范圍通常分成以下5種類型 1順序控制 這是PLC應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域也是最

24、適合PLC使用的領(lǐng)域它用來取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制PLC應(yīng)用于單機(jī)控制多機(jī)控制生產(chǎn)自動線控制等例如注塑機(jī)械印刷機(jī)械訂書機(jī)械包裝機(jī)械切紙機(jī)械組合機(jī)床磨床裝配生產(chǎn)線電鍍流水線及電梯控制 2運動控制 PLC制造商目前已提供了拖動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊在多數(shù)情況下PLC把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模塊其輸出移動一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置每個軸移動時位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣缺３诌\動平滑 相對來說位置控制模塊比CNC裝置體積更小價格更低速度更快操作更方便 3過程控制 PLC還能控制大量的過程參數(shù)例如溫度流量壓力液位和速度等PID模塊提供了使PLC具有了閉環(huán)控制的功能即一個具有

25、PID控制能力的PLC可用于過程控制當(dāng)過程控制中某個變量出現(xiàn)偏差時PID控制算法會計算出正確的輸出把變量保持在設(shè)定值上 4數(shù)據(jù)控制 在機(jī)械加工中PLC作為主要的控制和管理系統(tǒng)用于CNC和NC系統(tǒng)中可以完成大量的數(shù)據(jù)控制 5通信控制 PLC的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程IO的通信多臺PLC之間的通信PLC和其他智能控制設(shè)備如計算機(jī)變頻器數(shù)控裝置之間的通信PLC與其他智能控制設(shè)備一起可以組成集中管理分散控制的分布式控制系統(tǒng) PLC的系統(tǒng)組成 PLC種類繁多但其組成和工作原理基本相同用PLC實施控制其實質(zhì)是按一定算法進(jìn)行輸入輸出變換并將這個變換給以物理實現(xiàn)應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場PLC專為工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計

26、采用了典型的計算機(jī)結(jié)構(gòu)它主要是由CPU電源存儲器和專門設(shè)計的輸入輸出接口電路等組成PLC的結(jié)構(gòu)框圖如圖31所示 1中央處理單元CPU 中央處理單元CPU一般由控制器運算器和寄存器組成這些電路都集成在一個芯片內(nèi)CPU通過數(shù)據(jù)總線地址總線和控制總線與存儲單元輸入輸出接口電路連接 2存儲器 PLC的存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器兩部分 系統(tǒng)存儲器包括用來存放由PLC生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序并固化在ROM內(nèi)用戶不能直接更改它使PLC具有基本的功能能夠完成PLC設(shè)計者規(guī)定的各項工作系統(tǒng)程序質(zhì)量的好壞很大程度上決定了PLC的性能其內(nèi)容主要包括三部分第一部分為系統(tǒng)管理程序第二部分為用戶指令解釋程序

27、第三部分為標(biāo)準(zhǔn)程序與系統(tǒng)調(diào)用 圖31 PLC的結(jié)構(gòu)框圖 用戶存儲器包括用戶程序存儲器程序區(qū)和數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)區(qū)兩部分用戶程序存儲器用來存放用戶針對具體控制任務(wù)用規(guī)定的PLC編程語言編寫的各種用戶程序用戶數(shù)據(jù)存儲器可以用來存放記憶用戶程序中所使用器件ONOFF狀態(tài)和數(shù)值數(shù)據(jù)等用戶存儲器的大小關(guān)系到用戶程序容量的大小是反映PLC性能的重要指標(biāo)之一 PLC使用的存儲器類型有三種第一種是隨機(jī)存取存儲器RAM第二種是只讀存儲器ROM第三種是可電擦除可編程的只讀存儲器EEPROM或EPROM 3輸入輸出模塊 輸入Input模塊和輸出Output模塊簡稱為IO模塊PLC的輸入和輸出信號類型可以是開關(guān)

28、量模擬量和數(shù)字量輸入輸出模塊從廣義上分包含兩部分一是與控制設(shè)備相連接的接口電路另一部分是輸入和輸出的映像寄存器 輸入模塊用于處理輸入信號對輸入信號進(jìn)行濾波隔離電平轉(zhuǎn)換等把輸入信號的邏輯值安全可靠地傳遞到PLC內(nèi)部輸出模塊用于把用戶程序的邏輯運算結(jié)果輸出到PLC外部輸出模塊具有隔離PLC內(nèi)部電路和外部執(zhí)行元件的作用還具有功率放大的作用 4電源模塊 PLC一般使用220V的交流電源內(nèi)部的開關(guān)電源為PLC的中央處理器存儲器等電路提供5V±12V24V等直流電源使PLC能正常工作 5接口模塊 接口模塊用于將擴(kuò)展單元以及功能模塊與基本單元相連使PLC的配置更加靈活以滿足不同控制系統(tǒng)的需要 6

29、通信接口 為了實現(xiàn)人–機(jī)或機(jī)–機(jī)之間的對話PLC配有多種通信接口PLC通過接口可以與監(jiān)視器打印機(jī)和其他的PLC或計算機(jī)相連 7編程器 編程器的作用是供用戶進(jìn)行程序的編制編輯調(diào)試和監(jiān)視 編程器有簡易型和智能型兩類簡易型的編程器只能聯(lián)機(jī)編程且往往需要將梯形圖轉(zhuǎn)換為機(jī)器語言助記符語句表后才能輸入智能型的編程器又稱圖形編程器它可以聯(lián)機(jī)編程也可以脫機(jī)編程具有LCD或CRT圖形顯示功能可以直接輸入梯形圖和通過屏幕對話 8其他部分 有些PLC還可配有EPROM寫入器存儲器等其他外部設(shè)備 PLC的工作原理 PLC是一種工業(yè)控制計算機(jī)故它的工作原理是建立在計算機(jī)工作原理之上即通過執(zhí)行反映控制要求

30、的用戶程序來實現(xiàn)的但是 CPU是以分時操作方式來處理各項任務(wù)的計算機(jī)在每一瞬間只能做一件事所以程序的執(zhí)行是按程序順序依次完成相應(yīng)各電器的動作所以它屬于串行工作方式PLC工作的全過程可用圖22所示的運行框圖來表示 概括而言PLC是按集中輸入集中輸出周期性循環(huán)掃描的方式進(jìn)行工作的掃描周期是控制過程中一個比較重要的技術(shù)指標(biāo)一般來說掃描周期越大表明掃描所需要的時間就越長要求輸入信號的寬度就越大控制周期就越長控制速度就要降低 PLC的過程可分為三部分第一部分為上電處理第二部分是掃描過程第三部分是出錯處理 圖32 PLC運行框圖 輸入輸出信號 本控制系統(tǒng)有27個輸入開關(guān)量分別為 系統(tǒng)啟動按鈕

31、1個 負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的啟動 系統(tǒng)停止按鈕1個 負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的停止 選擇按鈕1個 負(fù)責(zé)機(jī)械手自動控制和檢測的切換 機(jī)械手的啟動按鈕3個 負(fù)責(zé)檢測時每個機(jī)械手的啟動 機(jī)械手的停止按鈕3個 負(fù)責(zé)檢測時每個機(jī)械手的停止 物品檢測開關(guān)3個 負(fù)責(zé)檢測工作臺上是否有物品 下降限位開關(guān)3個 負(fù)責(zé)檢測機(jī)械手到達(dá)最低位置 夾放檢測開關(guān)3個 負(fù)責(zé)機(jī)械手夾放物品的檢測 上升限位開關(guān)3個 負(fù)責(zé)檢測機(jī)械手到達(dá)最高位置

32、右旋限位開關(guān)3個 負(fù)責(zé)檢測機(jī)械手是否右旋轉(zhuǎn)180° 左旋限位開關(guān)3個 負(fù)責(zé)檢測機(jī)械手是否左旋轉(zhuǎn)180° 建立輸入信號名稱與電氣符號表31 表31 輸入信號名稱與電氣符號表 序號 名稱 電氣符號 1 總啟動按鈕 SB1 2 總停止按鈕 SB2 3 自動手動選擇按鈕 SB3 4 機(jī)械手1啟動按鈕 SB4 5 機(jī)械手1停止按鈕 SB5 6 機(jī)械手2啟動按鈕 SB6 7 機(jī)械手2停止按鈕 SB7 8 機(jī)械手3啟動按鈕 SB8 9 機(jī)械手3停止按鈕 SB9 10 工作臺A物品檢測開關(guān) SQ1 11 工作臺B物品檢測開關(guān) SQ2

33、 12 工作臺C物品檢測開關(guān) SQ3 續(xù)表31 13 機(jī)械手1下降限位開關(guān) SQ4 14 機(jī)械手1夾緊檢測開關(guān) SQ5 15 機(jī)械手1上升限位開關(guān) SQ6 16 機(jī)械手1左旋限位開關(guān) SQ7 17 機(jī)械手1右旋限位開關(guān) SQ8 18 機(jī)械手2下降限位開關(guān) SQ9 19 機(jī)械手2夾緊檢測開關(guān) SQ10 20 機(jī)械手2上升限位開關(guān) SQ11 21 機(jī)械手2左旋限位開關(guān) SQ12 22 機(jī)械手2右旋限位開關(guān) SQ13 23 機(jī)械手3下降限位開關(guān) SQ14 24 機(jī)械手3夾緊檢測開關(guān) SQ15 25 機(jī)械手3上升限位開關(guān) SQ16 26 機(jī)械手3左旋限位開關(guān) SQ1

34、7 27 機(jī)械手3右旋限位開關(guān) SQ18 本控制系統(tǒng)由15個輸出電磁閥分別為 機(jī)械手下降電磁閥3個 負(fù)責(zé)啟動機(jī)械手的下降 機(jī)械手夾放電磁閥3個 負(fù)責(zé)啟動機(jī)械手夾放物品 機(jī)械手上升電磁閥3個 負(fù)責(zé)啟動機(jī)械手的上升 機(jī)械手右旋電磁閥3個 負(fù)責(zé)啟動機(jī)械手的右旋 機(jī)械手左旋電磁閥3個 負(fù)責(zé)啟動機(jī)械手的左旋 建立輸出信號名稱與電氣符號表32 表32 輸出信號名稱與電氣符號表 序號 名稱 電氣符號 1 2 機(jī)械手1下降電磁閥 YV1 2 機(jī)械手1夾放電磁閥 YV 2

35、 3 機(jī)械手1上升電磁閥 YV 3 續(xù)表32 4 機(jī)械手1左旋電磁閥 YV 4 5 機(jī)械手1右旋電磁閥 YV 5 6 機(jī)械手2下降電磁閥 YV 6 7 機(jī)械手2夾放電磁閥 YV 7 8 8 機(jī)械手2上升電磁閥 YV 8 9 機(jī)械手2左旋電磁閥 YV 9 10 機(jī)械手2右旋電磁閥 YV 10 11 機(jī)械手3下降電磁閥 YV 11 12 機(jī)械手3夾放電磁閥 YV 12 13 機(jī)械手3上升電磁閥 YV 13 14 機(jī)械手3左旋電磁閥 YV 14 15 機(jī)械手3右旋電磁閥 YV 15 PLC的選型 目前世界上有200多個廠家生產(chǎn)可編程控制器產(chǎn)品比較著名的PLC生產(chǎn)廠

36、家主要有美國的AB通用GE日本的三菱MITSBISHI歐姆龍OMRON德國的西門子SIMENS法國的TE韓國的三星SUMSUNGLG等 本文選擇的是德國的西門子公司生產(chǎn)的S7–200PLCS7–200系列PLC是西門子公司生產(chǎn)的一種小型PLC其許多功能達(dá)到大中型PLC的水平而價格卻和小型PLC的一樣因此它一經(jīng)推出即受到了廣泛的關(guān)注特別是S7–200CPU22系列PLC由于它具有多種功能模塊和人機(jī)界面HMI可供選擇所以系統(tǒng)的集成非常方便并且可以很容易地組成PLC網(wǎng)絡(luò)同時它具有功能齊全的編程和工業(yè)控制組態(tài)軟件使得在完成控制系統(tǒng)的設(shè)計時更加簡單其速度快具有極強(qiáng)的通信能力幾乎可以完成任何功能的控制任

37、務(wù) CPU22系列PLC它有如下五種不同結(jié)構(gòu)的配置單元 1CPU221它具有6輸入4輸出IO共計10點無擴(kuò)展能力 2CPU222它具有8輸入6輸出IO共計14點并可以進(jìn)行一定的模擬量控制和2個模塊的擴(kuò)展 3CPU224它具有14點輸入10點輸出IO點數(shù)共計24點它有七個擴(kuò)展模塊有內(nèi)置時鐘 4CPU226它具有24輸入16輸出IO共計40點與CPU224相比它增加了通信口的數(shù)量通信能力大大增強(qiáng) 5CPU226XM這是西門子公司后推出的一種增強(qiáng)型主機(jī)它在用戶程序存儲容量和數(shù)據(jù)存儲容量上進(jìn)行了擴(kuò)展其他指標(biāo)和CPU226相同 當(dāng)CPU的IO點數(shù)不夠用或需要進(jìn)行特殊功能的控制時就要進(jìn)行IO

38、的擴(kuò)展IO擴(kuò)展包括IO點數(shù)的擴(kuò)展和功能模塊的擴(kuò)展不同的CPU有不同的擴(kuò)展規(guī)范它主要受CPU的功能限制 典型的數(shù)字量輸入輸出擴(kuò)展模塊有 輸入擴(kuò)展模塊EM221有兩種8點DC輸入8點AC輸入 輸出擴(kuò)展模塊EM222有三種8點DC晶體管輸出8點AC輸出8點繼電器輸出 輸入輸出混合擴(kuò)展模塊EM223有六種分別為4點8點16點DC輸入4點8點16點DC輸出4點8點16點DC輸入4點8點16點繼電器輸出 本次設(shè)計中共27個輸入量共15個輸出量共計32點因此選用了S7–200系列CPU224CPU224具有14點輸入10點輸出IO點數(shù)共計24點它可以有七個擴(kuò)展模塊有內(nèi)置時鐘它有更強(qiáng)的模擬量和高速計

39、數(shù)的處理能力是使用最多的S7–200產(chǎn)品 由于本系統(tǒng)的具有27點輸入15點輸出CPU224不能滿足本系統(tǒng)的要求所以擴(kuò)展8點DC輸入EM221兩個用于數(shù)字開關(guān)量的輸入擴(kuò)展8點繼電器輸出EM222一個用于繼電器的輸出 由CPU224兩個EM221和一個EM222組成了PLC控制系統(tǒng)框圖如圖33所示 圖33 控制系統(tǒng)框圖 IO地址分配 根據(jù)機(jī)械手的輸入信號為27個輸出信號為15個建立IO地址分配表 建立輸入信號地址分配表如表33所示 表33輸入信號地址分配表 序號 名稱 地址 1 SB1 I00 2 SB2 I01 3 SB3 I02 4 SB4 I03 5 SB5

40、I04 6 SB6 I05 7 SB7 I03 8 SB8 I10 9 SB9 I11 10 SQ1 I07 11 SQ2 I12 12 SQ3 I13 13 SQ4 I20 14 SQ5 I21 15 SQ6 I22 16 SQ7 I23 17 SQ8 I24 18 SQ9 I25 19 SQ10 I26 20 SQ11 I27 21 SQ12 I30 序表 33 22 SQ13 I31 23 SQ14 I32 24 SQ15 I33 25 SQ16 I34 26 SQ17 I35 27 SQ18 I36 建立輸出信號地址分配表如表34

41、所示 表34 輸出信號地址分配表 序號 名稱 地址 1 KA1 Q00 2 KA 2 Q01 3 KA 3 Q02 4 KA 4 Q03 5 KA 5 Q04 6 KA 6 Q05 7 KA 7 Q06 8 KA 8 Q07 9 KA 9 Q10 10 KA 10 Q11 11 KA 11 Q20 12 KA 12 Q21 13 KA 13 Q22 14 KA 14 Q23 15 KA 15 Q24 建立通用輔助繼電器地址分配表如表35所示 表35 通用輔助繼電器地址分配表 序號 名稱 地址 1 自動方式 M00 2 手動方式 M01 3 機(jī)械

42、手1動作中 M02 4 機(jī)械手2動作中 M03 5 機(jī)械手3動作中 M04 6 系統(tǒng)停止 M05 PLC外部接線 本系統(tǒng)的各模塊在IO鏈中的位置排列方式如圖32所示 圖32 各模塊鏈圖 表36所列為其對應(yīng)的各模塊編址情況 表36 各模塊編址 主機(jī)IO模塊1IO模塊2IO模塊3IOI00 Q00 I20 I30 Q20 I01 Q01 I21 I31 Q21 I02 Q02 I22 I32 Q22 I03 Q03 I23 I33 Q23 I04 Q04 I24 I34 Q24 I05 Q05 I25 I35 Q25 序表36 I06 Q06 I26 I36 Q

43、26 I07 Q07 I27 I37 Q27 I10 Q10 I11 Q11 I12 I13 I14 I15 EM2211外部接線如圖33所示 圖33 EM2211外部接線 機(jī)械手1下降限位開關(guān)SQ4機(jī)械手1夾緊檢測開關(guān)SQ5機(jī)械手1上升限位開關(guān)SQ6機(jī)械手1左旋限位開關(guān)SQ7分別連接擴(kuò)展模塊EM221 1 的I20–I23機(jī)械手1右旋限位開關(guān)SQ8機(jī)械手2下降限位開關(guān)SQ9機(jī)械手2夾緊檢測開關(guān)SQ10機(jī)械手2上升限位開關(guān)SQ11分別連接擴(kuò)展模塊EM221 1 的I24–I27 EM2212外部接線如圖34所示 圖34 E

44、M2212外部接線 機(jī)械手2左旋限位開關(guān)SQ12機(jī)械手2右旋限位開關(guān)SQ13機(jī)械手3下降限位開關(guān)SQ14機(jī)械手3夾緊檢測開關(guān)SQ15分別連接擴(kuò)展模EM221 2 的I30–I33機(jī)械手3上升限位開關(guān)SQ16機(jī)械手3左旋限位開關(guān)SQ17機(jī)械手2右旋限位開關(guān)SQ18分別連接擴(kuò)展模塊EM221 2 的I34–I36 EM222外部接線如圖35所示 圖35 EM2212外部接線 機(jī)械手3下降電磁閥的中間繼電器KA11機(jī)械手3夾放電磁閥的中間繼電器KA12機(jī)械手3上升電磁閥的中間繼電器KA13機(jī)械手3左旋電磁閥的中間繼電器KA14分別連接擴(kuò)展模塊3EM222的Q20–Q23機(jī)械手3右旋電磁閥的中

45、間繼電器KA15連接擴(kuò)展模塊3EM222的Q24 CPU224外部接線如圖36所示 圖36 CPU224外部接線 總啟動按鈕SB1總停止按鈕SB2自動手動選擇按鈕SB3機(jī)械手1啟動按鈕SB4機(jī)械手1停止按鈕SB5機(jī)械手2啟動按鈕SB6機(jī)械手2停止按鈕SB7工作臺A物品檢測開關(guān)SQ1分別連接到CPU224的I00–I07機(jī)械手3啟動按鈕SB8機(jī)械手3停止按鈕SB9工作臺B物品檢測開關(guān)SQ2工作臺C物品檢測開關(guān)SQ3分別連接到CPU224的I10–I13 機(jī)械手1下降電磁閥的中間繼電器KA 1機(jī)械手1夾放電磁閥的中間繼電器KA2機(jī)械手1上升電磁閥的中間繼電器KA3機(jī)械手1左旋電磁閥的中間繼

46、電器KA4分別連接到CPU224的Q00–Q03機(jī)械手1右旋電磁閥的中間繼電器KA5機(jī)械手2下降電磁閥的中間繼電器KA6機(jī)械手2夾放電磁閥的中間繼電器KA7分別連接到CPU224的Q04–Q06機(jī)械手2上升電磁閥的中間繼電器KA8機(jī)械手2左旋電磁閥的中間繼電器KA9機(jī)械手2右旋電磁閥的中間繼電器KA910分別連接到CPU224的Q07–Q11 電氣控制原理 機(jī)械手1下降電磁閥連接KA1機(jī)械手1夾放電磁閥連接KA2機(jī)械手1上升電磁閥連接KA3機(jī)械手1左旋電磁閥連接KA4機(jī)械手1右旋電磁閥連接KA5機(jī)械手2下降電磁閥連接KA 6機(jī)械手2夾放電磁閥連接KA7機(jī)械手2上升電磁閥連接KA8機(jī)械手2

47、左旋電磁閥連接KA9機(jī)械手2右旋電磁閥連接KA10機(jī)械手3下降電磁閥連接KA 11機(jī)械手3夾放電磁閥連接KA12機(jī)械手3上升電磁閥連接KA13機(jī)械手3左旋電磁閥連接KA14機(jī)械手3右旋電磁閥連接KA15電氣連接圖如圖37所示 圖37 電氣連接圖 軟件設(shè)計 機(jī)械手1控制程序 當(dāng)I22 1上升限位開關(guān)閉合且I24 1右旋限位開關(guān)閉合且Q02 0上升電磁閥斷開且Q03 0左旋電磁閥斷開則Q00 1下降電磁閥閉合并且M02 1輔助繼電器梯形圖如圖41所示 圖41 梯形圖 當(dāng)Q00 1下降電磁閥閉合且I24 1右旋限位開關(guān)閉合且I20 1下降限位開關(guān)閉合則Q00 0下降電磁閥斷開并且Q01

48、 1夾放電磁閥閉合梯形圖如圖42所示 圖42 梯形圖 當(dāng)Q01 1夾放電磁閥閉合且I24 1右旋限位開關(guān)閉合且I20 1下降限位開關(guān)閉合Q02 0上升電磁閥斷開則定時器T53啟動定時 當(dāng)53 1定時時間到且I24 1右旋限位開關(guān)閉合且I20 1下降限位開關(guān)閉合Q00 0下降電磁閥斷開則Q02 1上升電磁閥閉合梯形圖如圖43所示 圖43 梯形圖 當(dāng)Q02 1上升電磁閥閉合且I24 1右旋限位開關(guān)閉合I22 1上升限位開關(guān)閉合則Q02 0上升電磁閥斷開并且Q04 0右旋電磁閥斷開則Q03 1左旋電磁閥閉合梯形圖如圖44所示 圖44 梯形圖 當(dāng)Q03 1左旋電磁閥閉合且I22 1上升限

49、位開關(guān)閉合且I23 1左旋限位開關(guān)閉合則Q03 0左旋電磁閥斷開并且Q02 0上升電磁閥斷開則Q00 1下降電磁閥閉合梯形圖如圖45所示 圖45 梯形圖 當(dāng)Q00 1下降電磁閥閉合且I23 1左旋限位開關(guān)閉合且I20 1下降限位開關(guān)閉合則Q00 0下降電磁閥斷開并且Q01 0夾放電磁閥斷開梯形圖如圖46所示 圖46 梯形圖 當(dāng)Q01 0夾放電磁閥斷開且I23 1左旋限位開關(guān)閉合且I20 1下降限位開關(guān)閉合Q02 0上升電磁閥斷開則定時器T54啟動定時 當(dāng)T54 1定時時間到且I23 1左旋限位開關(guān)閉合且I20 1下降限位開關(guān)閉合Q00 0下降電磁閥斷開則Q02 1上升電磁閥閉合梯形圖

50、如圖47所示 圖47 梯形圖 當(dāng)Q02 1上升電磁閥閉合且I23 1左旋限位開關(guān)閉合I22 1上升限位開關(guān)閉合則Q02 0上升電磁閥斷開并且Q03 0左旋電磁閥斷開則Q04 1右旋電磁閥閉合梯形圖如圖47所示 圖48梯形圖 當(dāng)Q04 1右旋電磁閥閉合且I22 1上升限位開關(guān)閉合且I24 1右旋限位開關(guān)閉合則Q04 0右旋電磁閥斷開并且M02 0輔助繼電器梯形圖如圖49所示 圖49梯形圖 機(jī)械手2控制程序 當(dāng)I27 1上升限位開關(guān)閉合且I31 1右旋限位開關(guān)閉合且Q07 0上升電磁閥斷開且Q10 0左旋電磁閥斷開則Q05 1下降電磁閥閉合并且M03 1輔助繼電器梯形圖如圖410所示

51、 圖410梯形圖 當(dāng)Q05 1下降電磁閥閉合且I31 1右旋限位開關(guān)閉合且I25 1下降限位開關(guān)閉合則Q05 0下降電磁閥斷開并且Q06 1夾放電磁閥閉合梯形圖如圖411所示 圖411梯形圖 當(dāng)Q06 1夾放電磁閥閉合且I31 1右旋限位開關(guān)閉合且I25 1下降限位開關(guān)閉合Q07 0上升電磁閥斷開則定時器T55啟動定時 當(dāng)55 1定時時間到且I31 1右旋限位開關(guān)閉合且I25 1下降限位開關(guān)閉合Q05 0下降電磁閥斷開則Q07 1上升電磁閥閉合梯形圖如圖412所示 圖412梯形圖 當(dāng)Q07 1上升電磁閥閉合且I31 1右旋限位開關(guān)閉合I27 1上升限位開關(guān)閉合則Q07 0上升電磁

52、閥斷開并且Q11 0右旋電磁閥斷開則Q10 1左旋電磁閥閉合梯形圖如圖413所示 圖413梯形圖 當(dāng)Q10 1左旋電磁閥閉合且I27 1上升限位開關(guān)閉合且I30 1左旋限位開關(guān)閉合則Q10 0左旋電磁閥斷開并且Q07 0上升電磁閥斷開則Q05 1下降電磁閥閉合梯形圖如圖414所示 圖414梯形圖 當(dāng)Q05 1下降電磁閥閉合且I30 1左旋限位開關(guān)閉合且I25 1下降限位開關(guān)閉合則Q05 0下降電磁閥斷開并且Q06 0夾放電磁閥斷開梯形圖如圖415所示 圖415梯形圖 當(dāng)Q06 0夾放電磁閥斷開且I30 1左旋限位開關(guān)閉合且I25 1下降限位開關(guān)閉合Q07 0上升電磁閥斷開則定時器T

53、56啟動定時 T56 1定時時間到且I30 1左旋限位開關(guān)閉合且I25 1下降限位開關(guān)閉合Q05 0下降電磁閥斷開則Q07 1上升電磁閥閉合梯形圖如圖416所示 圖416梯形圖 當(dāng)Q07 1上升電磁閥閉合且I30 1左旋限位開關(guān)閉合I27 1上升限位開關(guān)閉合則Q07 0上升電磁閥斷開并且Q10 0左旋電磁閥斷開則Q11 1右旋電磁閥閉合梯形圖如圖417所示 圖417梯形圖 當(dāng)Q11 1右旋電磁閥閉合且I27 1上升限位開關(guān)閉合且I31 1右旋限位開關(guān)閉合則Q11 0右旋電磁閥斷開并且M03 0輔助繼電器梯形圖如圖418所示 圖418梯形圖 機(jī)械手3控制程序 當(dāng)I34 1上升限位

54、開關(guān)閉合且I36 1右旋限位開關(guān)閉合且Q22 0上升電磁閥斷開且Q23 0左旋電磁閥斷開則Q20 1下降電磁閥閉合并且M04 1輔助繼電器梯形圖如圖419所示 圖419梯形圖 當(dāng)Q20 1下降電磁閥閉合且I36 1右旋限位開關(guān)閉合且I32 1下降限位開關(guān)閉合則Q20 0下降電磁閥斷開并且Q21 1夾放電磁閥閉合梯形圖如圖412所示 圖420梯形圖 當(dāng)Q21 1夾放電磁閥閉合且I36 1右旋限位開關(guān)閉合且I32 1下降限位開關(guān)閉合Q22 0上升電磁閥斷開則定時器T57啟動定時 當(dāng)T57 1定時時間到且I36 1右旋限位開關(guān)閉合且I22 1下降限位開關(guān)閉合Q20 0下降電磁閥斷開則Q22

55、 1上升電磁閥閉合梯形圖如圖421所示 圖421梯形圖 當(dāng)Q22 1上升電磁閥閉合且I36 1右旋限位開關(guān)閉合I34 1上升限位開關(guān)閉合則Q22 0上升電磁閥斷開并且Q24 0右旋電磁閥斷開則Q23 1左旋電磁閥閉合梯形圖如圖422所示 圖422梯形圖 當(dāng)Q23 1左旋電磁閥閉合且I34 1上升限位開關(guān)閉合且I35 1左旋限位開關(guān)閉合則Q23 0左旋電磁閥斷開并且Q22 0上升電磁閥斷開則Q20 1下降電磁閥閉合梯形圖如圖423所示 圖423梯形圖 當(dāng)Q20 1下降電磁閥閉合且I35 1左旋限位開關(guān)閉合且I32 1下降限位開關(guān)閉合則Q20 0下降電磁閥斷開并且Q21 0夾放電磁閥斷

56、開梯形圖如圖424所示 圖424梯形圖 當(dāng)Q21 0夾放電磁閥斷開且I35 1左旋限位開關(guān)閉合且I32 1下降限位開關(guān)閉合Q22 0上升電磁閥斷開則定時器T58啟動定時 當(dāng)T58 1定時時間到且I35 1左旋限位開關(guān)閉合且I32 1下降限位開關(guān)閉合Q20 0下降電磁閥斷開則Q22 1上升電磁閥閉合梯形圖如圖425所示 圖424梯形圖 當(dāng)Q22 1上升電磁閥閉合且I35 1左旋限位開關(guān)閉合I34 1上升限位開關(guān)閉合則Q22 0上升電磁閥斷開并且Q23 0左旋電磁閥斷開則Q24 1右旋電磁閥閉合梯形圖如圖426所示 圖426梯形圖 當(dāng)Q24 1右旋電磁閥閉合且I37 1上升限位開關(guān)閉

57、合且I36 1右旋限位開關(guān)閉合則Q24 0右旋電磁閥斷開并且M04 0輔助繼電器梯形圖如圖427所示 圖427梯形圖 機(jī)械手群主程序 當(dāng)I00 1總啟動按鈕閉合且I02 1手動自動按鈕閉合且M05 0系統(tǒng)停止輔助繼電器M00 1機(jī)械手群自動方式輔助繼電器梯形圖如圖428所示 圖428梯形圖 當(dāng)I01 1總停止按鈕閉合且M02 0且M03 0且M04 0且I12 0工作臺A物品檢測開關(guān)閉合且I13 0工作臺B物品檢測開關(guān)閉合則M05 1系統(tǒng)停止輔助繼電器梯形圖如圖429所示 圖429梯形圖 當(dāng) M00 1機(jī)械手群自動方式輔助繼電器且M02 0且M03 0且M04 0且I07 1工作

58、臺A物品檢測開關(guān)閉合且I12 0工作臺B物品檢測開關(guān)斷開且I13 0工作臺C物品檢測開關(guān)斷開啟動定時器T60定時 當(dāng)T60 1定時時間到調(diào)用機(jī)械手1控制程序梯形圖如圖430所示 圖430梯形圖 當(dāng)M00 1機(jī)械手群自動方式輔助繼電器且M02 0且M03 0且M04 0且I12 1工作臺B物品檢測開關(guān)閉合啟動定時器T61定時 當(dāng)T61 1定時時間到調(diào)用機(jī)械手2控制程序梯形圖如圖431所示 圖431梯形圖 當(dāng)M00 1機(jī)械手群自動方式輔助繼電器且M02 0且M03 0且M04 0且I13 1工作臺C物品檢測開關(guān)閉合啟動定時器T62定時 當(dāng)T62 1定時時間到調(diào)用機(jī)械手3控制程序梯形圖

59、如圖432所示 圖432梯形圖 當(dāng)I00 1總啟動按鈕閉合且I02 0手動自動按鈕斷開且M05 0系統(tǒng)停止輔助繼電器M01 1機(jī)械手群手動方式輔助繼電器梯形圖如圖433所示 圖433梯形圖 當(dāng)M01 1機(jī)械手群手動方式輔助繼電器I03 1機(jī)械手1啟動按鈕閉合且I04 0機(jī)械手1停止斷開則調(diào)用機(jī)械手1控制程序梯形圖如圖434所示 圖434梯形圖 當(dāng)M01 1機(jī)械手群手動方式輔助繼電器I05 1機(jī)械手2啟動按鈕閉合且I06 0機(jī)械手2停止斷開則調(diào)用機(jī)械手2控制程序梯形圖如圖435所示 圖435梯形圖 當(dāng)M01 1機(jī)械手群手動方式輔助繼電器I10 1機(jī)械手2啟動按鈕閉合且I11 0機(jī)

60、械手2停止斷開則調(diào)用機(jī)械手3控制程序梯形圖如圖436所示 圖436梯形圖 機(jī)械手總啟動按鈕合總停止按鈕同時按下PLC轉(zhuǎn)為停止?fàn)顟B(tài) 機(jī)械手1啟動按鈕合停止按鈕同時按下PLC轉(zhuǎn)為停止?fàn)顟B(tài) 機(jī)械手2啟動按鈕合停止按鈕同時按下PLC轉(zhuǎn)為停止?fàn)顟B(tài) 機(jī)械手3啟動按鈕合停止按鈕同時按下PLC轉(zhuǎn)為停止?fàn)顟B(tài) 梯形圖如圖437所示 圖437梯形圖 結(jié)論 本論文介紹了PLC的定義特點應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展趨勢基本組成以及工作原理在簡單介紹工業(yè)機(jī)械手的基礎(chǔ)上對基于PLC的機(jī)械手群控系統(tǒng)的構(gòu)成進(jìn)行了詳盡的論述 本設(shè)計基本上達(dá)到了設(shè)計的要求本論文結(jié)論如下 1本論文機(jī)械手采用氣壓驅(qū)動氣動機(jī)械手具有節(jié)能無污染高

61、效低成本安全可靠結(jié)構(gòu)簡單等特點 2用PLC作為控制器優(yōu)化了機(jī)械手群的控制系統(tǒng) 3完成了電氣控制系統(tǒng)硬件和PLC外部接線的設(shè)計 4全部程序均采用模塊化設(shè)計思想不僅在設(shè)計時結(jié)構(gòu)清晰還易于檢查和修改程序采用梯形圖編寫簡單易懂 5通過PLC的控制每個機(jī)械手均能獨立完成八個動作機(jī)械手群能夠自動運行或手動運行 當(dāng)然本次設(shè)計還存在一些不足例如論文只是對PLC的控制以及PLC編程做了闡述對限位開關(guān)和紅外檢測器并未作出選擇當(dāng)然設(shè)計中肯定還有很多不足的地方和紕漏之處懇請專家和老師指正 參考文獻(xiàn) [1] 王永華現(xiàn)代電氣及可編程控制技術(shù)北京北京航空航天大學(xué)出版社2003 80-102 [2]

62、殷洪義 可編程序控制器選擇設(shè)計與維護(hù)北京機(jī)械工業(yè)出版社2006 181-200 [3] 袁任光可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與實例北京華南里工大學(xué)出版社19971-15 [4] 張萬忠電器與PLC控制技術(shù)北京化學(xué)工業(yè)出版社200038-45 [5] 高欽和可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計實例北京人民郵電出版社2004172-185 [6] 張桂香電氣控制與PLC應(yīng)用北京化學(xué)工業(yè)出版社20031-9 [7] 丁煒等可編程控制器在工業(yè)控制中的應(yīng)用北京化學(xué)工業(yè)出版社200420-26 [8] 駱德漢可編程控制器與現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)控制 北京化學(xué)工業(yè)出版社20051-22 [9] 周萬珍PLC分析與設(shè)計應(yīng)用北

63、京電子工業(yè)出版社200481-309 [10] 鄭洪生氣壓傳動北京機(jī)械工業(yè)出版社198647-49 [11] 李建藩氣壓傳動系統(tǒng)動力學(xué)廣東華南理工大學(xué)出版社19911-3 [12] 成大先機(jī)械設(shè)計手冊 氣壓傳動 北京化學(xué)工業(yè)出版社200489-118 [13] 王雄耀近代氣動機(jī)器人 氣動機(jī)械手 的發(fā)展及應(yīng)用液壓氣動與密封 1999 5 13-16 [14] 吳愛萍PLC控制的設(shè)計技巧工業(yè)控制計算機(jī)2003 2 61-62 [15] 蔣少茵PLC控制的機(jī)械手微機(jī)算計信息 20021837-38 [16] 史國生崔洪斌梁雪春 PLC在機(jī)械手步進(jìn)控制中的應(yīng)用組合機(jī)床和自動化

64、加工技術(shù) 20018 25-28 [17] 葉愛芹袁金強(qiáng) PLC在機(jī)械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用安徽技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報200115 64-65 [18] 羅庚合蔡霞 搬運機(jī)械手的PLC控制西安航空技術(shù)高等專科學(xué)校200237-9 [19] 王麗偉劉軒 機(jī)械手的PLC控制機(jī)床電器 2006335-36 [20] 西門子中國有限公司 httpsiemenscomcn [21] Position Control Carrier Tape Based on PLCGao Fei電氣自動化20063 [] S7-200 Programmable Controller System Manual 2

65、0053 Understanding the Basics of S7-200 Network Communications Selecting the Communication Interface for Your Network The S7-200 is designed to solve your communications and networking needs by supporting not only the simplest of networks but also supporting more complex networks The S7-200 also

66、 provides tools that allow you to communicate with other devices such as printers and weigh scales which use their owncommunications protocols The S7-200 supports many different types of communication networks The selection of a network isperformed within the Set PGPC Interface property dialog A selected network is referred to as an Interface The different types of interfaces available to access these communication networks are 1 PPI Multi-Master cables 2 CP communication cards 3 Ethernet co