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1、 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 為工業(yè)機(jī)械手研制一個(gè)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(gè)搬運(yùn)機(jī)械手組成的機(jī)械手群，每個(gè)機(jī)械手完成8個(gè)基本動(dòng)作，三個(gè)機(jī)械手互相配合動(dòng)作。機(jī)械手由氣缸驅(qū)動(dòng)，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(gè)機(jī)械手的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手群的自動(dòng)運(yùn)行。本論文可編程控制器(PLC)選用西門子（SIEMENS）公司S7-200系列的C

2、PU224，并擴(kuò)展了EM221模塊和EM222模塊。機(jī)械手的開關(guān)量信號(hào)直接輸入PLC，PLC通過中間繼電器對電磁閥加以控制。 本論文的重點(diǎn)放在PLC各硬件部分的設(shè)計(jì)和介紹、PLC梯形圖的編寫上。在整體設(shè)計(jì)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(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作做出了細(xì)致的闡述。 關(guān)鍵詞：可編程控制器(PLC)；氣動(dòng)機(jī)械手；梯形圖 Abstract Develops a technical performance fine control system for the industrymanipulator, regarding enhances the

3、industry manipulators overalltechnical performance to say has the extremely vital significance. Thepresent paper is precisely in view of this topic, chose theprogrammable logical controller (PLC) to take the industry manipulatorscontrol system, this to promoted the industry manipulators overalltechn

4、ical performance to play the good role. The present paper controlled member is by three the manipulator group which transports the manipulator to be composed, each manipulator completes 8 elementary actions, three manipulators coordinate the movement mutually.The manipulator actuates by the air cy

5、linder, air cylinder solenoid valve control.The limit switch examines the manipulator whether arrives the stationary position. The programmable logical controller (PLC) controls each manipulatorsmovement, realizes the manipulator group automatic movement. Thepresent paper programmable controller (P

6、LC) selects SIEMENS company S7-200 series CPU224, and expanded the EM221 module and the EM222 module. Manipulators switch quantity signal direct input PLC,PLC performs through the intermediate relay to the solenoid valve tocontrol. The present paper puts with emphasis on the PLC various hardwarepar

7、tial designs and the introduction, in the PLC trapezoidal chartcompilation. Defers to in the overall design process "asks thequestion, the analysis question, solves the problem" the guidingideology, has made the careful elaboration to the overall systemdesign work. Key words：Programmable Logical

8、Controller (PLC); Air operated manipulator;Trapezoidal chart 目 錄 第1章 緒 論 1 1.1 機(jī)械手的概念 1 1.2 氣動(dòng)機(jī)械手的簡介 1 1.2.1 氣動(dòng)技術(shù) 1 1.2.2 氣動(dòng)機(jī)械手 2 1.2.3 氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展趨勢 3 第2章 方案論證 4 2.1 機(jī)械手的設(shè)計(jì) 4 2.1.1 氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的結(jié)構(gòu) 4 2.1.2 氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的工作原理 4 2.2 氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手群 5 2.2.1 氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手群結(jié)構(gòu) 5 2.2.2 氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手群工作原理 6 2.3 本論文的主要內(nèi)容及達(dá)到的

9、目標(biāo) 6 2.4 本系統(tǒng)的控制方案 6 第3章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 8 3.1 PLC的簡介 8 3.1.1 可編程控制器的概念 8 3.1.2 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 8 3.1.3 PLC的系統(tǒng)組成 9 3.1.4 PLC的工作原理 11 3.2 輸入/輸出信號(hào) 13 3.3 PLC的選型 15 3.3.1 PLC的選型 15 3.3.2 PLC及擴(kuò)展模塊的技術(shù)指標(biāo) 16 3.4 I/O地址分配 18 3.5 PLC外部接線 21 第4章 軟件設(shè)計(jì) 22 4.1 機(jī)械手1控制程序 22 4.2 機(jī)械手2控制程序 24 4.3 機(jī)械手3控制程序 26 4.4 機(jī)

10、械手群主程序 29 第5章 結(jié)論 32 參考文獻(xiàn) 33 致 謝 35 附 錄Ι 36 IV 第1章 緒 論 機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。它的特點(diǎn)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)器各自的優(yōu)點(diǎn)，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。 1.1 機(jī)械手的概念 我國國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 12643-90)對機(jī)械手的定義:“具有和人手臂相似的動(dòng)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)械手兩大類。專用機(jī)械手:

11、它作為整機(jī)的附屬部分，動(dòng)作簡單，工作對象單一，具有固定(有時(shí)可調(diào))程序，使用大批量的自動(dòng)生產(chǎn)。如自動(dòng)生產(chǎn)線上的上料機(jī)械手，自動(dòng)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(dú)立的控制系統(tǒng)、程序可變、動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(yùn)。機(jī)械手延伸和擴(kuò)大了人的手足和大腦功能，它可替代人從事危險(xiǎn)、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)重復(fù)勞動(dòng)，提高勞動(dòng)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

12、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)械手與數(shù)控加工中心，自動(dòng)搬運(yùn)小車與自動(dòng)檢測系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng)(FMS )和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS )，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)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。 1.2 氣動(dòng)機(jī)械手的簡介 1.2.1 氣動(dòng)技術(shù) 氣動(dòng)技術(shù)—這個(gè)被譽(yù)為工業(yè)自動(dòng)化之“肌肉”的傳動(dòng)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(dòng)化控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，氣動(dòng)技術(shù)也不斷創(chuàng)新，以工程實(shí)際應(yīng)用為目標(biāo)，得到了前所未有的發(fā)展。氣動(dòng)技術(shù)(Pneumatics)是以壓縮空氣為介質(zhì)來

13、傳動(dòng)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(dòng)技術(shù)”。 氣動(dòng)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(diǎn)廣泛應(yīng)用于汽車制造、電子、工作機(jī)械(紡織機(jī)械、印刷、包裝設(shè)備及機(jī)床等)、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(dòng)技術(shù)己經(jīng)突破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造理念，正在IC/LCD、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(dòng)化程度的不斷提高，氣動(dòng)技術(shù)應(yīng)用面迅速擴(kuò)大，氣動(dòng)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

14、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(dòng)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(dòng)工業(yè)的高速增長，進(jìn)一步刺激了氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展。氣動(dòng)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。 1.2.2 氣動(dòng)機(jī)械手 工業(yè)機(jī)械手使用最多的一種驅(qū)動(dòng)方式是電機(jī)驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)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(dòng)、RV擺線針輪傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)和多桿機(jī)構(gòu)等)。這類機(jī)械手的特點(diǎn)是控制精度高，驅(qū)動(dòng)力較大，響應(yīng)快，信號(hào)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(jià)格昂貴，限制了在一些場合的廣

15、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(dòng)方式。 隨著氣動(dòng)技術(shù)獲得了快速發(fā)展，其中利用成本性能比低廉及同時(shí)具有許多優(yōu)點(diǎn)的氣動(dòng)機(jī)械手設(shè)備來滿足社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐需要也越來越多的受到重視，氣動(dòng)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(shí)踐要求的一種重要實(shí)用技術(shù)。 氣動(dòng)機(jī)械手與其它控制方式的機(jī)械手相比，具有價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡單、功率體積比高、無污染及抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)，表1.1給出了各種控制方式的比較 表1.1 各種控制方式的比較 項(xiàng)目 氣壓傳動(dòng) 液壓傳動(dòng) 電氣傳動(dòng) 機(jī)械傳動(dòng) 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

16、 小 不太大 定位精度 一般 一般 很高 高 續(xù)表 1.1 動(dòng)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(dòng)復(fù)雜 需要專門技術(shù) 簡單 價(jià)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(xiǎn)性 幾乎沒問題 注意火 一般無問題 無特殊問題 氣動(dòng)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(dòng)機(jī)械手發(fā)展的起點(diǎn)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(dòng)機(jī)械手的基

17、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(gè)方面組成。采集感知信號(hào)及控制信號(hào)均由智能閥島來處理，氣動(dòng)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(dòng)馬達(dá)完成原來由液壓缸或機(jī)械所作的執(zhí)行動(dòng)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(dòng)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)用工況的要求，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(jì)思想，代表氣動(dòng)機(jī)械手今后的發(fā)展方向，也將始終貫穿著氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展及實(shí)用性。因此，氣動(dòng)機(jī)械手可以代替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(dòng)線上有著及其廣泛的應(yīng)用前景。 1.2.3 氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展趨勢

18、 盡管世界工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展放緩，使得氣動(dòng)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(dòng)機(jī)械手的發(fā)展勢不可擋。目前，氣動(dòng)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 第2章 方案論證 2.1 機(jī)械手的設(shè)計(jì) 2.1.1 氣動(dòng)搬運(yùn)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。 本文所針對的機(jī)械手屬于圓柱坐標(biāo)式，如圖2.1所示，機(jī)械手主要是由基座和手臂兩部分組成?；闹饕娜?/p>

19、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(yùn)動(dòng)，手部可夾緊/放松。 機(jī)械手手部 機(jī)械手橫臂 機(jī)械手立柱 機(jī)械手基座 圖2.1 機(jī)械手原理圖 本機(jī)械手的全部動(dòng)作由氣缸驅(qū)動(dòng)。氣缸由電磁閥、氣動(dòng)比例閥控制。驅(qū)動(dòng)部分有升降氣缸、擺動(dòng)氣缸和手部驅(qū)動(dòng)氣缸。 2.1.2 氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的工作原理 本機(jī)械手采用氣壓驅(qū)動(dòng)，使用的是壓力為0. 6 MPa，最高可達(dá)1 MPa。 這個(gè)機(jī)械手具有二個(gè)直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)自由度，用于將源工作臺(tái)上的物品搬到其左側(cè)或右側(cè)目的工作臺(tái)上。機(jī)械手的全部動(dòng)作由氣缸驅(qū)動(dòng)，氣缸由電磁

20、閥控制，整個(gè)機(jī)械手在工作中能實(shí)現(xiàn)上升/下降、左傳/右轉(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2.2所示。 開始 下降 抓緊 上升 左旋 下降 放松 上升 右旋 結(jié)束 原位 圖2.2工作流程 其升降運(yùn)動(dòng)通過升降氣缸、垂直導(dǎo)柱、滑動(dòng)導(dǎo)柱、垂直導(dǎo)軌及升降位置微動(dòng)開關(guān)相互配合完成，升降工作行程為0-1500mm;轉(zhuǎn)動(dòng)是通過擺動(dòng)氣缸、軸向止推軸承、擺動(dòng)臂及擺動(dòng)位置微動(dòng)開關(guān)協(xié)調(diào)完成，擺動(dòng)工作行程為0~1800mm;手爪是通過氣缸、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。

21、2.2 氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手群 2.2.1 氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手群結(jié)構(gòu) 本論文的控制對象是由三個(gè)機(jī)械手組成的機(jī)械手群。其結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。 機(jī)械手1 機(jī)械手2 機(jī)械手3 工作臺(tái)A 工作臺(tái)B 工作臺(tái)C 紅外檢測 紅外檢測 紅外檢測 圖2.3機(jī)械手群結(jié)構(gòu) 三個(gè)機(jī)械手、三個(gè)工作臺(tái)和三個(gè)紅外檢測器固定在一個(gè)大型的基座上。每個(gè)機(jī)械手的手部正下方都有工作臺(tái)，用于放置物品。在每個(gè)機(jī)械手的基座和工作臺(tái)之間都有一個(gè)紅外檢測器，用于檢測物品臺(tái)上是否有物品。機(jī)械手把物品從右面的工作臺(tái)上移到左面的工作臺(tái)上。 2.2.2 氣動(dòng)搬運(yùn)

22、機(jī)械手群工作原理 當(dāng)系統(tǒng)工作開始時(shí)，工作臺(tái)A上有物品時(shí)，機(jī)械手1首先工作，完成8個(gè)基本操作后（即一個(gè)循環(huán)），把物品放在工作臺(tái)B上，機(jī)械手2便啟動(dòng)工作，同樣完成一個(gè)循環(huán)后，把物品放在工作臺(tái)C上，機(jī)械手3啟動(dòng)工作，這樣3個(gè)機(jī)械手不斷的循環(huán)工作；當(dāng)系統(tǒng)工作結(jié)束時(shí)，機(jī)械手1首先完成一個(gè)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。 2.3 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(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手作為控制對象，用PLC作為控制器，最終實(shí)現(xiàn)對氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手群自動(dòng)運(yùn)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(shí)，機(jī)械手1首先工作，完成8個(gè)基本操作后（即一個(gè)循環(huán)），機(jī)械手2便啟動(dòng)工作

23、，同樣完成一個(gè)循環(huán)后，機(jī)械手3啟動(dòng)工作，這樣3個(gè)機(jī)械手不斷的循環(huán)工作；當(dāng)系統(tǒng)工作結(jié)束時(shí)，機(jī)械手1首先完成一個(gè)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(gè)機(jī)械手的完成8個(gè)基本操作，第1步當(dāng)工作臺(tái)上有物品時(shí)，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(shí)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。 2.4 本系統(tǒng)的控制方案 為了實(shí)現(xiàn)對氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手群的自動(dòng)控制，本系統(tǒng)采用PLC做控制器。 本系統(tǒng)的開關(guān)量輸入信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，直接連接PLC，PLC通

24、過中間繼電器對電磁閥加以控制。系統(tǒng)框圖如圖2.4所示。 右旋限位開關(guān) 停止按鈕 啟動(dòng)按鈕 物品檢測開關(guān) 下降限位開關(guān) 夾放檢測開關(guān) 上升限位開關(guān) 左旋限位開關(guān) PLC 上升電磁閥 下降電磁閥 夾放電磁閥 右旋電磁閥 左旋電磁閥 選擇按鈕 圖2.4系統(tǒng)框圖 第3章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 3.1 PLC的簡介 3.1.1 可編程控制器的概念 可編程控制器(Programmable Logical Controller

25、)簡稱PLC。國際電工委員會(huì)（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(yùn)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(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)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?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！? 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(diǎn)： 1、編程方法簡單易學(xué)。 2、功能強(qiáng)，性能價(jià)

26、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(jì)、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。 3.1.2 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 PLC的初期由于其價(jià)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(jià)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(jì)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

27、： 1．順序控制 這是PLC應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，也是最適合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(dòng)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(yùn)動(dòng)控制 PLC制造商目前已提供了拖動(dòng)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(dòng)一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置，每個(gè)軸移動(dòng)時(shí)，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣龋３诌\(yùn)動(dòng)平滑。 相對來說，位置控制模塊比CNC裝置體積更小，價(jià)格更低，速度更快，操作更方便， 3．過程控制

28、 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(gè)具有PID控制能力的PLC可用于過程控制。當(dāng)過程控制中某個(gè)變量出現(xiàn)偏差時(shí)，PID控制算法會(huì)計(jì)算出正確的輸出，把變量保持在設(shè)定值上。 4．?dāng)?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I/O的通信、多臺(tái)PLC之間的通信、PLC和其他智能控制設(shè)備（如計(jì)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)。 3.

29、1.3 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(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)是按一定算法進(jìn)行輸入/輸出變換，并將這個(gè)變換給以物理實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，它主要是由CPU、電源、存儲(chǔ)器和專門設(shè)計(jì)的輸入/輸出接口電路等組成。PLC的結(jié)構(gòu)框圖如圖3.1所示。 1、中央處理單元（CPU） 中央處理單元（CPU）一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個(gè)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(chǔ)單元、輸入/輸出接口電路連接。 2、存儲(chǔ)器 PLC的存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器兩部分。 系統(tǒng)存儲(chǔ)器包括用來存放由PLC生產(chǎn)

30、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(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)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。第三部分為標(biāo)準(zhǔn)程序與系統(tǒng)調(diào)用。 圖3.1 PLC的結(jié)構(gòu)框圖 用戶存儲(chǔ)器包括用戶程序存儲(chǔ)器（程序區(qū)）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（數(shù)據(jù)區(qū)）兩部分。用戶程序存儲(chǔ)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(chǔ)器可以用來存放（記憶）用戶程序中所使用器件ON/OFF狀態(tài)和數(shù)

31、值、數(shù)據(jù)等。用戶存儲(chǔ)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(chǔ)器類型有三種。第一種是隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）；第二種是只讀存儲(chǔ)器（ROM）；第三種是可電擦除可編程的只讀存儲(chǔ)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I/O模塊。PLC的輸入和輸出信號(hào)類型可以是開關(guān)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(hào)，對輸入信號(hào)進(jìn)行濾波、隔離、電平轉(zhuǎn)換等，把輸入信號(hào)的邏輯值安全可靠地傳遞到

32、PLC內(nèi)部。輸出模塊用于把用戶程序的邏輯運(yùn)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(chǔ)器等電路提供5V、12V、24V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、通信接口 為了實(shí)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(jì)算機(jī)相連。 7、編程器 編程器的作用是供用

33、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(chǔ)器等其他外部設(shè)備。 3.1.4 PLC的工作原理 PLC是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，故它的工作原理是建立在計(jì)算機(jī)工作原理之上，即通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)的，但是 CPU是以分時(shí)操作方式來處理各項(xiàng)任務(wù)的，計(jì)算機(jī)在每一瞬間只能做一件事，所以程序的執(zhí)行

34、是按程序順序依次完成相應(yīng)各電器的動(dòng)作，所以它屬于串行工作方式。PLC工作的全過程可用圖2.2所示的運(yùn)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。掃描周期在控制過程中一個(gè)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(shí)間就越長，要求輸入信號(hào)的寬度接越大，控制周期接越長，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(cuò)處理。 電源ON 內(nèi)部處理 輸入處理(輸入傳送\遠(yuǎn)程I/O) 通信服務(wù)(外設(shè)、CPU、

35、總線服務(wù)) 更新時(shí)鐘、特殊寄存器 執(zhí)行程序 執(zhí)行自診斷 存放自診斷錯(cuò)誤結(jié)果 CPU強(qiáng)制為STOP RUN STOP Y N N Y 輸出處理 致命錯(cuò)誤 PLC正常否 CPU運(yùn)行方式 2.2 PLC運(yùn)行框圖 3.2 輸入/輸出信號(hào) 本控制系統(tǒng)由27個(gè)輸入開關(guān)量，分別為系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕1個(gè)，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的啟動(dòng)；系統(tǒng)停止按鈕1個(gè)，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的停止；選擇按鈕1個(gè)，負(fù)責(zé)機(jī)械手自動(dòng)控制和檢測的切換；機(jī)械手的啟動(dòng)按鈕3個(gè)，負(fù)責(zé)檢測時(shí)每個(gè)機(jī)械手的啟動(dòng)；機(jī)械手的停止按鈕3個(gè)，負(fù)責(zé)檢測時(shí)每個(gè)機(jī)械手的停止；物品檢測開

36、關(guān)3個(gè)，負(fù)責(zé)檢測工作臺(tái)上是否有物品；下降限位開關(guān)3個(gè)，負(fù)責(zé)機(jī)械手到最低位置時(shí)停止下降；夾放檢測開關(guān)3個(gè)，負(fù)責(zé)機(jī)械手夾放物品的檢測；上升限位開關(guān)3個(gè)，負(fù)責(zé)機(jī)械手到最高位置時(shí)停止上升；右旋限位開關(guān)3個(gè)，負(fù)責(zé)機(jī)械手右旋180度后停止；左旋限位開關(guān)3個(gè)，負(fù)責(zé)機(jī)械手左旋180度后停止。 建立輸入信號(hào)名稱與電氣符號(hào)表3.1： 表3.1 輸入信號(hào)名稱與電氣符號(hào)表 序號(hào) 名稱 電氣符號(hào) 1 總啟動(dòng)按鈕 SB1 2 總停止按鈕 SB2 3 自動(dòng)/手動(dòng)選擇按鈕 SB3 4 機(jī)械手1啟動(dòng)按鈕 SB4 5 機(jī)械手1停止按鈕 SB5 6 機(jī)械手2啟動(dòng)按鈕 SB6 7

37、 機(jī)械手2停止按鈕 SB7 8 機(jī)械手3啟動(dòng)按鈕 SB8 9 機(jī)械手3停止按鈕 SB9 10 工作臺(tái)A物品檢測開關(guān) SQ1 11 工作臺(tái)B物品檢測開關(guān) SQ2 12 工作臺(tái)C物品檢測開關(guān) SQ3 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 續(xù)表3.1 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

38、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) SQ17 27 機(jī)械手3右旋限位開關(guān) SQ18 本控制系統(tǒng)由15個(gè)輸出電磁閥，分別為機(jī)械手下降電磁閥3個(gè)，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的下降；機(jī)械手夾放電磁閥3個(gè)，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手夾放物品；機(jī)械手上升電磁閥3個(gè)，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的上升；機(jī)械手右旋電磁閥3個(gè)，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的右旋；機(jī)械手左旋電磁閥3個(gè)，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的左旋。 建立輸入信號(hào)名稱與電氣符號(hào)

39、表3.2： 表3.1 輸出信號(hào)名稱與電氣符號(hào)表 序號(hào) 名稱 電氣符號(hào) 1 2 機(jī)械手1下降電磁閥 KA 1 2 機(jī)械手1夾放電磁閥 KA2 3 機(jī)械手1上升電磁閥 KA3 4 機(jī)械手1左旋電磁閥 KA4 5 機(jī)械手1右旋電磁閥 KA5 6 機(jī)械手2下降電磁閥 KA6 7 機(jī)械手2夾放電磁閥 KA7 續(xù)表3.2 8 8 機(jī)械手2上升電磁閥 KA8 9 機(jī)械手2左旋電磁閥 KA9 10 機(jī)械手2右旋電磁閥 KA10 11 機(jī)械手3下降電磁閥 KA11 12 機(jī)械手3夾放電磁閥 KA12 13 機(jī)械

40、手3上升電磁閥 KA13 14 機(jī)械手3左旋電磁閥 KA14 15 機(jī)械手3右旋電磁閥 KA15 3.3 PLC的選型 3.3.1 PLC的選型 目前，世界上有200多個(gè)廠家生產(chǎn)可編程控制器產(chǎn)品，比較著名的PLC生產(chǎn)廠家主要有美國的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（SUMSUNG）、LG等。 本文選擇的是德國的西門子公司生產(chǎn)的S7-200PLC。S7-200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(jià)格卻和小型PLC的一樣，因此它一經(jīng)

41、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(shí)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(jì)時(shí)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務(wù)。 CPU22*系列PLC它有如下五種不同結(jié)構(gòu)的配置單元： （1）CPU221，它具有6輸入/4輸出，I/O共計(jì)10點(diǎn)，無擴(kuò)展能力； （2）CPU222，它具有8輸入/6輸出，I/O共計(jì)14點(diǎn)，并可以進(jìn)行一定的模擬量控制和2個(gè)模塊的擴(kuò)展； （3）CPU224，它具有14點(diǎn)輸入

42、/10點(diǎn)輸出，I/O點(diǎn)數(shù)共計(jì)24點(diǎn)，它有七個(gè)擴(kuò)展模塊，有內(nèi)置時(shí)鐘； （4）CPU226，它具有24輸入/16輸出，I/O共計(jì)40點(diǎn)，與CPU224相比，它增加了通信口的數(shù)量，通信能力大大增強(qiáng)； （5）CPU226XM，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(chǔ)容量和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量上進(jìn)行了擴(kuò)展，其他指標(biāo)和CPU226相同。 當(dāng)CPU的I/O點(diǎn)數(shù)不夠用或需要進(jìn)行特殊功能的控制時(shí)，就要進(jìn)行I/O的擴(kuò)展。I/O擴(kuò)展包括I/O點(diǎn)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(diǎn)DC

43、輸入、8點(diǎn)AC輸入。 輸出擴(kuò)展模塊EM222有三種：8點(diǎn)DC晶體管輸出、8點(diǎn)AC輸出、8點(diǎn)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(diǎn)（8點(diǎn)、16點(diǎn)）DC輸入/4點(diǎn)（8點(diǎn)、16點(diǎn)）DC輸出、4點(diǎn)（8點(diǎn)、16點(diǎn)）DC輸入/4點(diǎn)（8點(diǎn)、16點(diǎn)）繼電器輸出。 本次設(shè)計(jì)中共27個(gè)輸入量，共15個(gè)輸出量，共計(jì)32點(diǎn)，因此選用了S7-200系列CPU224，CPU224具有14點(diǎn)輸入/10點(diǎn)輸出，I/O點(diǎn)數(shù)共計(jì)24點(diǎn)，它可以有七個(gè)擴(kuò)展模塊，有內(nèi)置時(shí)鐘，它有更強(qiáng)的模擬量和高速計(jì)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(diǎn)輸入/15點(diǎn)輸出，CPU224不能滿足本

44、系統(tǒng)的要求，所以擴(kuò)展DC輸入EM221兩個(gè)，用于數(shù)字開關(guān)量的輸入，擴(kuò)展繼電器輸出EM222一個(gè)，用于繼電器的輸出。控制系統(tǒng)框圖如圖3.3所示。 CPU 2 2 4 EM221（1） EM221（2） EM222 圖3.3 控制系統(tǒng)框圖 3.3.2 PLC及擴(kuò)展模塊的技術(shù)指標(biāo) 1、CPU224的技術(shù)指標(biāo) （1）外形尺寸 120.5mm80mm62mm （2）存儲(chǔ)器 程序存儲(chǔ)器 4096字 用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 2560字 存儲(chǔ)器類型 EEP

45、ROM 存儲(chǔ)卡 EEPROM 數(shù)據(jù)后備（超級(jí)電容） 190h 程序語言 LAD、FBD和STL 程序組織 一個(gè)組織塊（可以包含子程序和中斷程序） （3）系統(tǒng)I/O 本機(jī)I/O 14點(diǎn)輸入/10點(diǎn)輸出 擴(kuò)展模塊 7個(gè)模塊 數(shù)字量I/O映像區(qū) 256點(diǎn)（128點(diǎn)輸入/128點(diǎn)輸出） 數(shù)字量I/O物理區(qū) 168點(diǎn)（94點(diǎn)輸入/74點(diǎn)輸出） 模擬量I/O映像區(qū)

46、 32路輸入/32路輸出 模擬量I/O物理區(qū) 35路（28路輸入/7路輸出）或14路輸出 （4）附加功能 內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器 6個(gè)（30kHz） 內(nèi)置模擬電位器 2個(gè)（8位分辨率） 脈沖輸出 2個(gè)高速輸出（20kHz） 通信中斷 1個(gè)發(fā)送器/2個(gè)接收器 定時(shí)中斷 2個(gè)（1-255ms） 輸入中斷 4個(gè) 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 內(nèi)置時(shí)鐘 口令保護(hù)

47、 3級(jí)口令保護(hù) （5）為傳感器提供DC5V電流 660mA 2、EM221數(shù)字量輸入模塊的技術(shù)指標(biāo) （1）總體特性 外形尺寸 46mm80mm62mm 功耗： 2W （2）輸出特性 本機(jī)輸入點(diǎn)數(shù) 8點(diǎn)數(shù)字量輸入 輸出電壓 最大DC30V，標(biāo)準(zhǔn)DC24V/4mA 隔離 光隔離，AC550V，1min，4點(diǎn)/組 輸入延時(shí) 最大4.5ms 電纜長度

48、 不屏蔽350m，屏蔽500m （3）耗電 從CPU的DC5V（I/O總線）耗電30mA （4）接線端子 1M、0.0、0.1、0.2、0.3為第一組，1M為第一組公共端 2M、0.4、0.5、0.6、0.7為第二組，2M為第二組公共端 3、EM222數(shù)字量（繼電器）輸出模塊的技術(shù)指標(biāo) （1）總體特性 外形尺寸 46mm80mm62mm 功耗 2W （2）輸出特性 本機(jī)輸出點(diǎn)數(shù) 8點(diǎn)數(shù)字量輸出 輸出電壓 DC0-30V，AC5-

49、250V 輸出電流 2.0A/組 隔離 光隔離，AC500V，1min，4點(diǎn)/組 輸入延時(shí) 最大10ms 電纜長度 不屏蔽150m，屏蔽500m （3）耗電 從CPU的DC5V（I/O總線）耗電40mA （4）接線端子 1L、0.0、0.1、0.2、0.3為第一組，1L為第一組公共端 2L、0.4、0.5、0.6、0.7為第二組，2L為第二組公共端 M為DC24V電源負(fù)極端，L+為DC24V正極端 3.4 I/O地址分配

50、 根據(jù)機(jī)械手的輸入信號(hào)為27個(gè)，輸出信號(hào)為15個(gè)，建立I/O地址分配表。 建立輸入信號(hào)地址分配表如表5.3所示： 表3.3輸入信號(hào)地址分配表 序號(hào) 名稱 地址 1 SB1 I0.0 2 SB2 I0.1 3 SB3 I0.2 4 SB4 I0.3 續(xù)表3.3 5 SB5 I0.4 6 SB6 I0.5 7 SB7 I0.3 8 SB8 I1.0 9 SB9 I1.1 10 SQ

51、1 I0.7 11 SQ2 I1.2 12 SQ3 I1.3 13 SQ4 I2.0 14 SQ5 I2.1 15 SQ6 I2.2 16 SQ7 I2.3 17 SQ8 I2.4 18 SQ9 I2.5 19 SQ10 I2.6 20 SQ11 I2.7 21 SQ12 I3.0 22 SQ13 I3.1 23 SQ14 I3.2 24 SQ15 I3.3 25 SQ16 I3.4 26 SQ17 I3.5 27 SQ18 I3.6 建立輸出信號(hào)地址分配表如表3.4所示：

52、 表3.4 輸出信號(hào)地址分配表 序號(hào) 名稱 地址 1 KA1 Q0.0 2 KA2 Q0.1 3 KA3 Q0.2 4 KA4 Q0.3 5 KA5 Q0.4 6 KA6 Q0.5 7 KA7 Q0.6 8 KA8 Q0.7 9 KA9 Q1.0 10 KA10 Q1.1 11 KA11 Q2.0 12 KA12 Q2.1 13 KA13 Q2.2 14 KA14 Q2.3 15 KA15 Q2.4 建立通用輔助繼電器地址分配表如表3.5所示： 表3.5 通用輔助繼電器地址分配表 序

53、號(hào) 名稱 地址 1 自動(dòng)方式 M0.0 2 手動(dòng)方式 M0.1 3 機(jī)械手1動(dòng)作中 M0.2 4 機(jī)械手2動(dòng)作中 M0.3 5 機(jī)械手3動(dòng)作中 M0.4 6 系統(tǒng)停止 M0.5 3.5 PLC外部接線 本系統(tǒng)的各模塊在I/O鏈中的位置排列方式如圖3.2所示。 主機(jī) CPU224 模塊1 EM221 DI8 DC24V 模塊2 EM221 DI8 DC24V 模塊2 EM222 DO8 DC24V 圖3.2 各模塊鏈圖 表3.6所列為其對應(yīng)的各模塊編址情況。 表3.6 各模塊編址

54、主機(jī)I/O CPU224 模塊1I/O EM221 模塊2I/O EM221 模塊3I/O EM222 I0.0 Q0.0 I2.0 I3.0 Q2.0 I0.1 Q0.1 I2.1 I3.1 Q2.1 I0.2 Q0.2 I2.2 I3.2 Q2.2 I0.3 Q0.3 I2.3 I3.3 Q2.3 I0.4 Q0.4 I2.4 I3.4 Q2.4 I0.5 Q0.5 I2.5 I3.5 Q2.5 I0.6 Q0.6 I2.6 I3.6 Q2.6 I0.7 Q0.7 I2.7 I3.7 Q2.7

55、I1.0 Q1.0 I1.1 Q1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 第4章 軟件設(shè)計(jì) 4.1 機(jī)械手1控制程序 機(jī)械手1位于高位，I2.2=1；位于右位，I2.4=1；不在上升狀態(tài)，Q0.2=0；不在左旋狀態(tài)，Q0.3=0。啟動(dòng)機(jī)械手1下降，Q0.0=0；并且使M0.2=1。 機(jī)械手1處于下降狀態(tài)，Q0.0=1；位于右位，I2.4=1；位于低位，I2.0=1。機(jī)械手下降到位，使Q0.0=0；啟動(dòng)機(jī)械手1夾緊物品，Q0.1=1。 機(jī)械手1處于夾緊狀態(tài)，Q0.1=1；位于右位，I2.4=

56、1；位于低位，I2.0=1；非上升狀態(tài)，Q0.2=0。啟動(dòng)定時(shí)器T53，定時(shí)5秒。 定時(shí)時(shí)間到，T53=1；位于右位，I2.4=1；位于低位，I2.0=1；非下降狀態(tài)，Q0.0=0；啟動(dòng)機(jī)械手上升，Q0.2=1。 機(jī)械手1處于上升狀態(tài)，Q0.2=1；位于右位，I2.4=1；位于高位，I2.2=1；停止機(jī)械手1上升，Q0.2=0。并且機(jī)械手1非右旋，Q0.4=0，啟動(dòng)機(jī)械手1左旋，Q0.3=1。 機(jī)械手1處于左旋狀態(tài)，Q0.3=1；位于高位，I2.2=1；位于左位，I2.3=1。停止機(jī)械手1左旋，Q0.3=0。并且機(jī)械手1非上升狀態(tài)，

57、Q0.2=0。啟動(dòng)機(jī)械手1下降，Q0.0=1。 機(jī)械手1處于下降狀態(tài)，Q0.0=1；位于左位，I2.3=1；位于低位，I2.0=1。機(jī)械手下降到位，使Q0.0=0；啟動(dòng)機(jī)械手1松開物品，Q0.1=0。 機(jī)械手1處于松開物品狀態(tài)，Q0.1=0；位于左位，I2.3=1；位于低位，I2.0=1；非上升狀態(tài)，Q0.2=0。啟動(dòng)定時(shí)器T54，定時(shí)5秒。 定時(shí)時(shí)間到，T54=1；位于左位，I2.3=1；位于低位，I2.0=1；非下降狀態(tài)，Q0.0=0；啟動(dòng)機(jī)械手上升，Q0.2=1。 機(jī)械手1處于上升狀態(tài)，Q0.2=1；位于左位

58、，I2.3=1；位于高位，I2.2=1；停止機(jī)械手1上升，Q0.2=0。并且機(jī)械手1非左旋，Q0.3=0，啟動(dòng)機(jī)械手1右旋，Q0.4=1。 機(jī)械手1處于右旋狀態(tài)，Q0.4=1；位于高位，I2.2=1；位于右位，I2.4=1。停止機(jī)械手1右旋，Q0.4=0，并使M0.2=0。 4.2 機(jī)械手2控制程序 機(jī)械手2位于高位，I2.7=1；位于右位，I3.1=1；不在上升狀態(tài)，Q0.7=0；不在左旋狀態(tài)，Q1.0=0。啟動(dòng)機(jī)械手2下降，Q0.5=0；并且使M0.3=1。 機(jī)械手2處于下降狀態(tài)，Q0.5=1；位于右位，I3.1=1；

59、位于低位，I2.5=1。機(jī)械手2下降到位，使Q0.5=0；啟動(dòng)機(jī)械手2夾緊物品，Q0.6=1。 機(jī)械手2處于夾緊狀態(tài)，Q0.6=1；位于右位，I3.1=1；位于低位，I2.5=1；非上升狀態(tài)，Q0.7=0。啟動(dòng)定時(shí)器T55，定時(shí)5秒。 定時(shí)時(shí)間到，T55=1；位于右位，I3.1=1；位于低位，I2.5=1；非下降狀態(tài)，Q0.5=0；啟動(dòng)機(jī)械手2上升，Q0.7=1。 機(jī)械手2處于上升狀態(tài)，Q0.7=1；位于右位，I3.1=1；位于高位，I2.7=1；停止機(jī)械手2上升，Q0.7=0。并且機(jī)械手2非右旋，Q1.1=0，啟動(dòng)機(jī)械手2左旋，Q1.

60、0=1。 機(jī)械手2處于左旋狀態(tài)，Q1.0=1；位于高位，I2.7=1；位于左位，I3.0=1。停止機(jī)械手2左旋，Q1.0=0。并且機(jī)械手2非上升狀態(tài)，Q0.7=0。啟動(dòng)機(jī)械手2下降，Q0.5=1。 機(jī)械手2處于下降狀態(tài)，Q0.5=1；位于左位，I3.0=1；位于低位，I2.5=1。機(jī)械手2下降到位，使Q0.5=0；啟動(dòng)機(jī)械手1松開物品，Q0.6=0。 機(jī)械手2處于松開物品狀態(tài)，Q0.6=0；位于左位，I3.0=1；位于低位，I2.5=1；非上升狀態(tài)，Q0.7=0。啟動(dòng)定時(shí)器T56，定時(shí)5秒。 定時(shí)時(shí)間到，T56=1；位于左位，

61、I3.0=1；位于低位，I2.5=1；非下降狀態(tài)，Q0.5=0；啟動(dòng)機(jī)械手上升，Q0.7=1。 機(jī)械手2處于上升狀態(tài)，Q0.7=1；位于左位，I3.0=1；位于高位，I2.7=1；停止機(jī)械手2上升，Q0.7=0。并且機(jī)械手2非左旋，Q1.0=0，啟動(dòng)機(jī)械手2右旋，Q1.1 =1。 機(jī)械手2處于右旋狀態(tài)，Q1.1=1；位于高位，I2.7=1；位于右位，I3.1=1。停止機(jī)械手2右旋，Q1.1 =0，并使M0.3=0。 4.3 機(jī)械手3控制程序 機(jī)械手3位于高位，I3.4=1；位于右位，I3.6=1；不在上升狀態(tài)，

62、Q2.2=0；不在左旋狀態(tài)，Q2.3=0。啟動(dòng)機(jī)械手1下降，Q2.0=0；并且使M0.4=1。 機(jī)械手3處于下降狀態(tài)，Q2.0 =1；位于右位，I3.6=1；位于低位，I3.2=1。機(jī)械手3下降到位，使Q2.0=0；啟動(dòng)機(jī)械手3夾緊物品，Q2.1=1。 機(jī)械手3處于夾緊狀態(tài)，Q2.1=1；位于右位，I3.6=1；位于低位，I3.2=1；非上升狀態(tài)，Q2.2=0。啟動(dòng)定時(shí)器T57，定時(shí)5秒。 定時(shí)時(shí)間到，T57=1；位于右位，I3.6=1；位于低位，I3.2=1；非下降狀態(tài)，Q2.0=0；啟動(dòng)機(jī)械手3上升，Q2.2=1。

63、 機(jī)械手3處于上升狀態(tài)，Q2.2=1；位于右位，I3.6=1；位于高位，I3.4=1；停止機(jī)械手3上升，Q2.2=0。并且機(jī)械手3非右旋，Q2.4=0，啟動(dòng)機(jī)械手3左旋，Q2.3=1。 機(jī)械手3處于左旋狀態(tài)，Q2.3=1；位于高位，I3.4=1；位于左位，I3.5=1。停止機(jī)械手3左旋，Q2.3=0。并且機(jī)械手3非上升狀態(tài)，Q2.2=0。啟動(dòng)機(jī)械手3下降，Q2.0=1。 機(jī)械手3處于下降狀態(tài)，Q2.0=1；位于左位，I3.5=1；位于低位，I3.2=1。機(jī)械手3下降到位，使Q2.0=0；啟動(dòng)機(jī)械手3松開物品，Q2.1=0。

64、 機(jī)械手3處于松開物品狀態(tài)，Q2.1=0；位于左位，I3.5=1；位于低位，I3.2=1；非上升狀態(tài)，Q2.2=0。啟動(dòng)定時(shí)器T58，定時(shí)5秒。 定時(shí)時(shí)間到，T58=1；位于左位，I3.5=1；位于低位，I3.2=1；非下降狀態(tài)，Q2.0=0；啟動(dòng)機(jī)械手3上升，Q2.2=1。 機(jī)械手3處于上升狀態(tài)，Q2.2=1；位于左位，I3.5=1；位于高位，I3.4=1；停止機(jī)械手1上升，Q2.2=0。并且機(jī)械手3非左旋，Q2.3=0，啟動(dòng)機(jī)械手3右旋，Q2.4=1。 機(jī)械手3處于右旋狀態(tài)，Q2.4=1；位于高位，I3.4=1；位于右位，I3

65、.6=1。停止機(jī)械手3右旋，Q2.4=0，并使M0.4=0。 4.4 機(jī)械手群主程序 啟動(dòng)按鈕按下，I0.0=1；手動(dòng)/自動(dòng)按鈕I0.2=1；系統(tǒng)停止輔助繼電器，M0.5=0。機(jī)械手群自動(dòng)方式有效，M0.0=1。 停止按鈕按下，I0.1=1；機(jī)械手1未動(dòng)作，M0.2=0；機(jī)械手2未動(dòng)作，M0.3=0；機(jī)械手3未動(dòng)作，M0.4=0；工作臺(tái)B上無物品，I1.2=0；工作臺(tái)C上無物品，I1.3=0；機(jī)械手群系統(tǒng)停止，M0.5=1。 機(jī)械手群自動(dòng)方式有效，M0.0=1；機(jī)械手1未動(dòng)作，M0.2=0；機(jī)械手2未動(dòng)作，M0.3=0；機(jī)械手3未

66、動(dòng)作，M0.4=0；工作臺(tái)A上有物品，I0.7=1；工作臺(tái)B上無物品，I1.2=0；工作臺(tái)C上無物品，I1.3=0；啟動(dòng)定時(shí)器T60，計(jì)時(shí)5秒。 T60計(jì)時(shí)時(shí)間到，T60=1。調(diào)用機(jī)械手1控制程序。 機(jī)械手群自動(dòng)方式有效，M0.0=1；機(jī)械手1未動(dòng)作，M0.2=0；機(jī)械手2未動(dòng)作，M0.3=0；機(jī)械手3未動(dòng)作，M0.4=0；工作臺(tái)B上有物品，I1.2=1；啟動(dòng)定時(shí)器T61，計(jì)時(shí)5秒。 T61計(jì)時(shí)時(shí)間到，T61=1。調(diào)用機(jī)械手2控制程序。 機(jī)械手群自動(dòng)方式有效，M0.0=1；機(jī)械手1未動(dòng)作，M0.2=0；機(jī)械手2未動(dòng)作，M0.3=0；機(jī)械手3未動(dòng)作，M0.4=0；工作臺(tái)C上有物品，I1.3=1；啟動(dòng)定時(shí)器T62，計(jì)時(shí)5秒。 T62計(jì)時(shí)時(shí)間到，T62=1。調(diào)用機(jī)械手3控制程序。 啟動(dòng)按鈕按下，I0.0=1；手動(dòng)/自動(dòng)按鈕I0.2=0；系統(tǒng)停止輔助繼電器，M0.5=0。機(jī)械手群手動(dòng)方式有效，M0.1=1。 機(jī)械手群手動(dòng)方式有效，M0.1=1；機(jī)械手1啟動(dòng)按鈕I0.3=