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1、XXX 學院學院畢業(yè)論文設(shè)計畢業(yè)論文設(shè)計題題 目：目： 工業(yè)機械手的工業(yè)機械手的 PLCPLC 控制控制姓 名： 微小侯 單 位： XXX 學院 指導教師： 2012 年 7 月 3 日設(shè)計任務(wù)書設(shè)計任務(wù)書設(shè)計一個工業(yè)機械手的 PLC 控制系統(tǒng)。工業(yè)機械手工作示意圖如下圖所示，其任務(wù)是將傳送帶 A 的物品搬到傳送帶 B 上。設(shè)計要求設(shè)計要求1、機械手的原位是在傳送帶 B 上，開始工作時（按啟動按鈕） ，先是手臂上升到上限位時，上升限位開關(guān) LS4 閉合，手臂左旋；左旋到位時，左旋限位開關(guān) LS2 閉合，手臂下降；到下限位時，下降限位開關(guān) LS5 閉合，傳送帶 A 運行。當光電開關(guān) PSl 檢測

2、到物品已進入手指范圍時，傳送帶 A 停止。手指抓物品。當物品抓緊時，抓緊壓力開關(guān) LS1 動作，手臂上升；到上限位時，上升限位開關(guān) LS4 閉合，手臂右旋；右旋到位時，右旋限位開關(guān) LS3 閉合，手臂下降；下降到下限位時，下降限位開關(guān) LS5 閉合。手指放松，物品被放到傳送帶 B 上。延時 2S 后，一個循環(huán)結(jié)束，再自動重復。按停車按鈕后完成當前循環(huán)后停止運行。按緊急停車按鈕后立即在當前位置停車。按啟動按鈕后若機械手不在初始位置，應(yīng)首先返回初始位置（LS3，LS5 閉合） 。2、根據(jù)設(shè)計要求分析所要做的主要工作，應(yīng)采用的 PLC 的基本要求。設(shè)計 I/O分配表，編制程序，畫出梯形圖。然后畫出電

3、路接線圖、原理圖3、詳細分析系統(tǒng)工作原理，說明梯形圖中每一個觸點和線圈的作用，以及整個控制系統(tǒng)的工作原理。結(jié)束語（設(shè)計小結(jié)、存在問題、意見建議等） 。4、論文使用 A4 紙打印。頁面設(shè)置為左邊距 2.5 厘米，其他三邊邊距均為 2厘米，裝訂線 0 厘米。行距為多倍行距，設(shè)置值 1.25。采用三級標題即：標題1 二號字，標題 2 三號字，標題 3 小四號字。文字部分中文用宋體，英文用Times New Roman 字號均為小四。圖表全部居中，版式設(shè)置為上下型，并應(yīng)有標號和說明（如：圖 1-1 主電路電氣原理圖） 。摘 要隨著社會市場經(jīng)濟的不斷繁榮和發(fā)展，工業(yè)自動化的進程正在飛速發(fā)展。傳統(tǒng)手工、半

4、手工工藝加工，已經(jīng)遠遠滿足不了當代社會發(fā)展。各企業(yè)為了提高生產(chǎn)效益，賺的最大利潤，紛紛改造車間，裝配自動化生產(chǎn)線，機械手作為工業(yè)自動化生產(chǎn)中一個重要環(huán)節(jié)，越來越多的被人民重視，利用機械手可以完成某些人類無法完成的動作，從而大大提高生產(chǎn)的安全性和可靠性的同時生產(chǎn)效益也得到提高，本文就是介紹如何利用 PLC 編程來實現(xiàn)這一目的。關(guān)鍵詞：機械手、控制、關(guān)鍵詞：機械手、控制、PLC目 錄第一章 機械手的發(fā)展與分類.21.1 概述.21.2 機械手的分類及工作原理.31.3 機械手的組成部件.5第二章 工業(yè)機械手設(shè)計方案.92.1 機械手設(shè)計程序.92.2 機械手 PLC 控制系統(tǒng)的組成.102.3 機

5、械手的性能分析.12第三章 可編程控制器的結(jié)構(gòu)與工作原理.143.1 PLC 的結(jié)構(gòu).143.2 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu).143.3 開關(guān)量 I/0 模塊.163.4 可編程控制器的工作原理.163.5 西門子 S7-200CN 系列特點.17第四章 PLC 控制程序設(shè)計.194.1I/O 分配.194.2 順序控制法.204.3 PLC 設(shè)計梯形圖.20設(shè)計總結(jié).25參考文獻.29致謝.30附錄一 .1第一章第一章 機械手的發(fā)展與分類機械手的發(fā)展與分類1.1 概述概述機械手的定義及其應(yīng)用領(lǐng)域機械手的定義及其應(yīng)用領(lǐng)域機械手是能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的

6、自動操作裝置。機械手是最早出現(xiàn)的工業(yè)機器人，也是最早出現(xiàn)的現(xiàn)代機器人，它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。機械手的發(fā)展史機械手的發(fā)展史它是在早期出現(xiàn)的古代機器人基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，機械手研究始于 20 世紀中期，隨著計算機和自動化技術(shù)的發(fā)展，特別是 1946 年第一臺數(shù)字電子計算機問世以來，計算機取得了驚人的進步，向高速度、大容量、低價格的方向發(fā)展。同時，大批量生產(chǎn)的迫切需求推動了自動化技術(shù)的進展，又為機器人的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。另一方面，核能技術(shù)的研究要求某些操作機械代替人處理放射性物質(zhì)。在這一需

7、求背景下，美國于 1947 年開發(fā)了遙控機械手，1948 年又開發(fā)了機械式的主從機械手。機械手首先是從美國開始研制的。1954 年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機器人的概念，并申請了專利。該專利的要點是借助伺服技術(shù)控制機器人的關(guān)節(jié)，利用人手對機器人進行動作示教，機器人能實現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機器人?，F(xiàn)有的機器人差不多都采用這種控制方式。1958 年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手鉚接機器人。作為機器人產(chǎn)品最早的實用機型（示教再現(xiàn)）是 1962 年美國 AMF 公司推出的“VERSTRAN”和 UNIMATION 公司推出的“UNIMATE”。機械手的應(yīng)用優(yōu)勢機械手的應(yīng)用優(yōu)勢這些

8、工業(yè)機器人主要由類似人的手和臂組成它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。21.2 機械手的分類及工作原理機械手的分類及工作原理機械手的分類比較復雜，一般從不同的角度進行分類機械手的分類比較復雜，一般從不同的角度進行分類:a.按抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。b. 按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手；c. 按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種；d. 按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機械手等。 機械手的工作

9、原理概述機械手的工作原理概述運動機構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動） 、移動或復合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式，稱為機械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有 6 個自由度。自由度是機械手設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復雜。一般專用機械手有 23 個自由度?？刂葡到y(tǒng)是通過對機械手每個自由度的電機的控制，來完成特定動作。同時接收傳感器反饋的信息，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制。控制系統(tǒng)的核心通常是由單片機或 sp 等微控制芯片構(gòu)成，通過對其編程實現(xiàn)所要功能。1.2 機械手的組成部件機械手的組成部件

10、工業(yè)機械手由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和控制機構(gòu)三部分組成。A.A. 執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)（1）手部 既直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平動型（多為回轉(zhuǎn)型，因其結(jié)構(gòu)簡單）。手部多為兩指（也有多指）；根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種；也可以用負壓式或真空式的空氣吸盤（主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件）和電磁吸盤。3傳力機構(gòu)形式教多，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜槭杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式和重力式。 （2）腕部 是連接手部和臂部的部件，并可用來調(diào)節(jié)被抓物體的方位，以擴大機械手的動作范圍，并使機械手變的更靈巧，適應(yīng)性更強。手腕有獨立的自由度。有回轉(zhuǎn)運動、上下擺動、左右擺動。一般腕部

11、設(shè)有回轉(zhuǎn)運動再增加一個上下擺動即可滿足工作要求，有些動作較為簡單的專用機械手，為了簡化結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)腕部，而直接用臂部運動驅(qū)動手部搬運工件。 目前，應(yīng)用最為廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓（氣）缸，它的結(jié)構(gòu)緊湊，靈巧但回轉(zhuǎn)角度?。ㄒ话阈∮?2700）,并且要求嚴格密封，否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭距。因此在要求較大回轉(zhuǎn)角的情況下，采用齒條傳動或鏈輪以及輪系結(jié)構(gòu)。 （3）臂部 手臂部件是機械手的重要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部（包括工作或夾具），并帶動他們做空間運動。 臂部運動的目的：把手部送到空間運動范圍內(nèi)任意一點。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。因此，一般來說臂部具有

12、三個自由度才能滿足基本要求，即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降（或俯仰）運動。 手臂的各種運動通常用驅(qū)動機構(gòu)（如液壓缸或者氣缸）和各種傳動機構(gòu)來實現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的靜、動載荷，而且自身運動較為多，受力復雜。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機械手的工作性能。 （4）行走機構(gòu) 有的工業(yè)機械手帶有行走機構(gòu)，我國的正處于仿真階段。 B.B. 驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動機構(gòu)是工業(yè)機械手的重要組成部分。根據(jù)動力源的不同, 工業(yè)機械手的驅(qū)動機構(gòu)大致可分為液壓、氣動、電動和機械驅(qū)動等四類。采用液壓機構(gòu)驅(qū)動機械手,結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、重量輕、控制方便。C

13、.C. 控制系統(tǒng)分類控制系統(tǒng)分類在機械手的控制上，有點動控制和連續(xù)控制兩種方式。大多數(shù)用插銷板進行點位控制，也有采用可編程序控制器控制、微型計算機控制，采用凸輪、磁盤磁帶、穿孔卡等記錄程序。主要控制的是坐標位置，并注意其加速度特性。4第二章第二章 工業(yè)機械手設(shè)計方案工業(yè)機械手設(shè)計方案PLC 系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。PLC 及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標準的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用 PLC 應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC 的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功

14、能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定 PLC 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的 PLC 和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 2.12.1 工業(yè)機械手設(shè)計程序工業(yè)機械手設(shè)計程序目前，工業(yè)機械手在我國迅速的發(fā)展，在一定程度上占有很大的市場。而在今天選擇控制機械手運動的設(shè)備已經(jīng)從傳統(tǒng)的繼電器接觸器轉(zhuǎn)變成可編程序控制器（PLC） ?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）與其他計算機控制相比較：

15、個人計算機有很強的數(shù)據(jù)處理功能和圖形顯示功能，有豐富的軟件支持，但是它們是為辦公室自動化和家庭設(shè)計的，對環(huán)境要求很高，抗干擾能力不強，一般不適合在工業(yè)現(xiàn)場使用。單片機只是一片集成電路，不能直接將它與外部I/O信號相連。要將它用于工業(yè)控制，還要附加一些配套的集成電路和I/O接口電路，硬件設(shè)計、制作和程序設(shè)計的工作量相當大，要求設(shè)計者具有很強的計算機領(lǐng)域的理論知識和實踐經(jīng)驗。工業(yè)控制計算機（簡稱工控機）也是為工業(yè)控制設(shè)計的，目前比較流行的是PC總線工控機，它與個人計算機兼容。工控機采用總線式結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品的兼容性強。工控機一般是在通用微機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，有實時操作系統(tǒng)的支持，因此在要求快速、

16、實時性強、功能復雜的領(lǐng)域占有優(yōu)勢。工控機的價格較高，將它有與開關(guān)量控制以取代繼電器系統(tǒng)有些大材小用。工控機的外部I/O接線一般都用多芯扁平電纜和插頭、插座，直5接從印刷電路板上引出，不如可編程序控制器的接線端子那樣方便可靠。以上各種計算機用語控制的程序一般都是用匯編語言編寫的，不像可編程續(xù)控制器的梯形圖語言那樣易于被工廠的電氣人員掌握?？删幊绦蚩刂破魇菍楣S現(xiàn)場應(yīng)用環(huán)境設(shè)計的，結(jié)構(gòu)上采取整體密封或插件組合型，對印刷電路板、電源、機架、插座的制造和安裝，均采用了嚴密的措施。可編程序控制器由于具有前述的各種優(yōu)點，在工業(yè)控制領(lǐng)域具有不可比擬的競爭力。當然在機械手的控制領(lǐng)域也具有重要的地位，把可編程

17、序控制器用于電梯運動的核心部分是很合理的選擇，而且可編程序控制器現(xiàn)在在市場上也是一種成熟的產(chǎn)品?？傊?，經(jīng)上述比較可得，我確定選用PLC控制工業(yè)機械手的控制。2.22.2 工業(yè)機械手控制系統(tǒng)的組成工業(yè)機械手控制系統(tǒng)的組成A A . .電器控制系統(tǒng)電器控制系統(tǒng)該系統(tǒng)由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏等組成，它起著操縱和控制機械手運行的作用。操縱裝置包括電柜中按鈕操作或手柄開關(guān)、急停開關(guān)；位置顯示裝置是指機械手動作的實時位置；控制屏安裝在機械手操作附近，由各類電氣控制元件（或板）組成，是機械手實行電氣控制的集中組件。B.B. 安全保護系統(tǒng)安全保護系統(tǒng)機械手上設(shè)有機械和電氣的各類保護系統(tǒng)，以保證機械手安

18、全使用。機械方面的有限速器和安全鉗，起超速保護作用；緩沖器，起沖頂和撞底保護作用；切斷總電源的極限保護。2.32.3 工業(yè)機械手穩(wěn)定性與安全性工業(yè)機械手穩(wěn)定性與安全性可編程序控制器是由繼電器邏輯控制而來的，所以它在開關(guān)量處理、順序控制方面具有一定的優(yōu)勢，發(fā)展初期主要側(cè)重于開關(guān)量順序控制。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，可編程序控制器增加了數(shù)值運算、PID閉環(huán)調(diào)節(jié)功能，并開始與個人計算機或小型計算機聯(lián)網(wǎng)，它本身也可以構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?？删幊绦蚩刂破鞯膽?yīng)用領(lǐng)域，在發(fā)達的工業(yè)國家，可編程序控制器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在6所有的工業(yè)部門，隨著可編程序控制器的性能價格比的不斷提高，過去許多使用專用計算機的場合也可以使用可編程

19、序控制器。比如用在開關(guān)量的控制，這是可編程序控制器最基本最廣泛的應(yīng)用，它的輸入和輸出信號都是只有通、斷狀態(tài)的開關(guān)量信號，這種控制與繼電器控制最為接近，可以用價格較低，僅有開關(guān)量控制的功能的可編程序控制器作為繼電器控制系統(tǒng)的替代物。開關(guān)量邏輯控制可以用于單臺設(shè)備，也可以用于自動線生產(chǎn)線，如機床控制、沖壓、鑄造機械、運輸帶、包裝機械的控制，同樣也可以用于電梯的控制。通過上述的簡述，我希望在控制系統(tǒng)中能夠達到如下要求：1). 系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性及安全性系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性及安全性工業(yè)生產(chǎn)注重生產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定性，有一個良好的系統(tǒng)穩(wěn)定性，才能達到效益的最優(yōu)；文明生產(chǎn)安全第一，安全不僅僅是一句口號，更多的是銘刻在

20、我們身邊時時刻刻。第三章第三章 可編程控制器的結(jié)構(gòu)與工作原理可編程控制器的結(jié)構(gòu)與工作原理PLC 實質(zhì)上是一種被專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)和微機是基本一致的。如下圖所示：編程器中央處理單元（CPU）輸入電路輸出電路系統(tǒng)程序存儲區(qū)用戶程序存儲區(qū)電源3.13.1 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)7可編程序控制器簡稱為 PLC（Programmable Logic Controller）主要由 CPU 模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。 （如下圖所示）可編程序控制器實際上是一種工業(yè)控制計算機，它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機控制系統(tǒng)相似，甚至與之無異?？删幊绦蚩刂破髦饕?CPU（中央處

21、理單元） 、存儲器（RAM 和EPROM） 、輸入/輸出模塊（簡稱 I/O 模塊） 、編程器和電源五大部分組成。(1) CPU 模塊模塊CPU 模塊又叫中央處理單元或控制器，它主要由微機處理器（CPU）和存儲器組成。CPU 的作用類似于人類的大腦和心臟。它采用掃描方式工作，每一次掃描要完成以下工作：1） 輸入處理：將現(xiàn)場的開關(guān)量輸入信號和數(shù)據(jù)分別讀入輸入映像寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。2） 程序執(zhí)行：逐條讀入和解釋用戶程序，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號去控制有關(guān)的電路，完成數(shù)據(jù)的存取、傳送和處理工作，并根據(jù)運算結(jié)果更新各有關(guān)寄存器的內(nèi)容。3） 輸出處理：將輸出映像寄存器的內(nèi)容送給輸出模塊，去控制外部負載。(2)

22、 I/O 模塊模塊I/O 模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場和 CPU 模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號。輸入信號有兩類：一類是從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字開關(guān)、限位開關(guān)、接收開關(guān)、關(guān)電開關(guān)、壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信號；另一類是由電位器、熱電偶、測速發(fā)電機、各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號?？删幊绦蚩刂破魍ㄟ^輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等執(zhí)行器，可編程序控制器控制的另一類外部負載是指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等。CPU 模塊的工作電壓一般是 5V，而可編程序控制器的輸入/輸出信號電壓一般較高，8如直流 24V 和交流 220V。從外部引入的尖蜂

23、電壓和干擾噪聲可能損壞 CPU 模塊中的元器件，或使可編程序控制器不能正常工作，所以 CPU 模塊不能直接與外部輸入/輸出裝置相連。I/O 模塊除了傳遞信號外，還有電平轉(zhuǎn)換與噪聲隔離的作用。(3)(3) 編程器編程器編程器除了用來輸入和編輯程序外，還可以用來監(jiān)視可編程序控制器運行時梯形圖中各種編程元件的工作狀態(tài)。編程器可以永久地連續(xù)在可編程序控制器上，將它取下來后可編程序控制器也可以運行。一般只在程序輸入、調(diào)試階段和檢修時使用，一臺編程器可供多臺可編程序控制器公用。3.3 開光量的開光量的 I/O 模塊模塊開關(guān)量模塊的輸入輸出信號僅有接通和斷開兩種狀態(tài)。電壓等級有直流5V，12V，24V，48

24、V 和交流 110V，220V 等。輸入輸出電壓的允許范圍很寬，如某交流220V 輸入模塊的允許低電壓為 070V，高電壓為 70256V，頻率為 4763HZ。各 I/O 點的通/斷狀態(tài)用發(fā)光二極管或其它元件顯示在面板上，外部 I/O 接線一般接在模塊的接線端子上，某些模塊使用可拆除的插座型端子板，在不拆去端子的外部連線的情況下，可以迅速地更換模。開關(guān)量 I/O 模塊可能 4，8，16，32，64 點。3.43.4 可編程控制器的工作原理可編程控制器的工作原理可編程序控制器是從繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的，它的梯形圖程序與繼電器系統(tǒng)電路圖相似，梯形圖中的某些編程元件也沿用了繼電器這一名稱，如輸入

25、、輸出繼電器等。這種計算機程序?qū)崿F(xiàn)的“軟繼電器” ，與繼電器系統(tǒng)中的物理結(jié)構(gòu)在功能上某些相似之處。可編程序控制器有兩種基本的工作狀態(tài)，即運行（RUN）狀態(tài)與停止（STOP）狀態(tài)。在運行狀態(tài)，可編程控制器通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)控制功能。為了使可編程序控制器的輸出及時地響應(yīng)隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復不斷地重復執(zhí)行，直至可編程序控制器停機或切換到 STOP 工作狀態(tài)。除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)過程中，可編程序控制器還要完成，內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為 5 個階段。可編程序控制器的這種周而復始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。由于計算機執(zhí)行

26、指令的速度極高，從外部輸入-輸出關(guān)系來看，處理過程似乎是同時完成的。9在內(nèi)部處理聯(lián)合階段?？删幊绦蚩刂破鳈z查 CPU 模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時器復位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。在通信服務(wù)階段，可編程序控制器與別的帶微處理器的智能裝置通信，響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。當可編程序控制器處于停止（STOP）狀態(tài)時，只執(zhí)行以上的操作?？删幊绦蚩刂破魈幱冢≧UN）狀態(tài)時，還要完成另外 3 個階段的操作。103.53.5 西門子公司西門子公司 S7-200CNS7-200CN 系列特點系列特點S7-200CN 系列可編程控制器（簡稱 PLC）是西門子公司生產(chǎn)的最小型的 PLC，除

27、了其出色的硬件特點，在性能、體積、重量、指令系統(tǒng)、運行速度等方面，較過去的 PLC 有了全面的提高和充實。指令是指揮 PLC 工作的命令，是構(gòu)成 PLC 程序的基本要素。指令的多少與功能強弱一方面反映編程的難易，另一方面也體現(xiàn)了 PLC 的性能。S7-200 的用戶程序中包含了位邏輯、計數(shù)器、定時器、復雜數(shù)學運算以及與其他智能模塊通訊等指令內(nèi)容，從而使他能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以達到控制的目的。緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強大的指令使 S7-200 成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。S7-200 CPU 包括 CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP 和 CPU226 等型號

28、。11第四章第四章 PLCPLC 控制程序設(shè)計控制程序設(shè)計為此根據(jù)需要我們選擇西門子 S7-200 CPU226 AC/DC/PLY 的機型,他的 I/O 接口分別為 21,14 符合我們設(shè)計需要,該機型采用 AC220V 電源供電,內(nèi)部電源為 DC24V,采用繼電器輸出。4.14.1 工業(yè)機械手工業(yè)機械手 I/OI/O 分配信號表分配信號表輸入信號輸入信號輸出信號輸出信號序號PLC 輸入點信號名稱序號PLC 輸出點信號名稱1I0.1手臂上升限位1Q0.0手臂左旋2I0.2手臂下降限位2Q0.1手臂右旋3I0.3手臂旋轉(zhuǎn)左限位3Q0.2手臂上升4I0.4手臂旋轉(zhuǎn)右限位4Q0.3手臂下降5I0.

29、5光電檢測開關(guān)5Q0.4手指抓緊6I0.6抓緊限位6Q0.5電動機 M17I1.0啟動7Q0.6電動機 M28I1.1停止9I1.2急停按鈕4.24.2 順序控制法順序控制法順序控制法就是一種針對工業(yè)生產(chǎn)過程中的典型順序控制，使用順序功能圖來指導編程的方法，他通用并且容易掌握。使用順序控制法時首先應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的工藝過程，12畫出順序功能圖，然后根據(jù)順序功能圖畫出梯形圖。一、一、順序控制設(shè)計法順序控制設(shè)計法（1） 順序控制設(shè)計方法的基本思路所謂的順序控制，就是按照生產(chǎn)工藝預先規(guī)定的程序，在各個輸入信號的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時間的順序，在生產(chǎn)過程中各個執(zhí)行機構(gòu)自動、有序的進行操作。順序控制設(shè)計法最

30、基本的思路就是將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相連的階段，這些階段稱為步，并用編程元件來代表各步。步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化來劃分的，在任何一步之內(nèi)，各個輸出量的接通和斷開的狀態(tài)不變，但是相鄰的兩步輸出量總的狀態(tài)是不同的。這樣的劃分方法使得代表各步的編程元件的狀態(tài)和各輸出量的狀態(tài)之間有著極為簡單的邏輯關(guān)系。（2） 步的劃分和步的轉(zhuǎn)換根據(jù)系統(tǒng)的輸出量的狀態(tài)來劃分步，只要輸出量的狀態(tài)發(fā)生變化就在該處劃出一步。系統(tǒng)不能總停留在一步之內(nèi)，從當前步進入下一步稱為步的轉(zhuǎn)換。使系統(tǒng)由當前步進入下一步的信號稱為轉(zhuǎn)換條件，轉(zhuǎn)換條件可以是外部的輸入信號，如按鈕、指令開關(guān)、限位開關(guān)的接通和斷開；也可以是 PLC

31、內(nèi)部的信號，如定時器、計數(shù)器常開觸點的接通等；轉(zhuǎn)換信號也可以是由若干個信號的與、或、非邏輯組合。二、二、順序功能圖順序功能圖 順序功能圖（Sequential Function Chart，SFC）又叫做狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形，同時也是設(shè)計 PLC 順序控制程序的一種有力工具。（1）順序功能圖的組成 步：步表示系統(tǒng)的某一工作狀態(tài)，用矩形方框表示。 初始步：與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對應(yīng)的步稱為初始步，初始狀態(tài)一般是系統(tǒng)等待啟動命令的相對靜止的狀態(tài)。用雙線方框表示，每一個順序功能圖都有初始步。 步的動作：可以將一個控制系統(tǒng)劃分為被控系統(tǒng)和施控系統(tǒng)。 有向鏈接：在順序

32、功能圖中把每一步按照他們成為活動步的先后順序用直線連接起來。 轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換條件：轉(zhuǎn)換表示從一個狀態(tài)到另一個狀態(tài)的變化，即從一步轉(zhuǎn)移到另一步。4.34.3 PLCPLC 程序設(shè)計梯形圖程序設(shè)計梯形圖（1）順序功能圖1415（2） 梯形圖程序圖 4.3-2-116圖 4.3-2-217圖 4.3-2-318圖 4.3-2-419設(shè)計總結(jié)設(shè)計總結(jié)經(jīng)過這次的課程設(shè)計，使得我對 PLC 的掌握進一步的增強，加深了對 PLC 它們的理解，并對 PLC 產(chǎn)生了濃厚的興趣，但是我也深深的知道自己的不足之處，比如說對應(yīng)用指令的不熟悉，大大地加深了我的程序復雜程度。多在學習過程中不能想通的問題，在PLC 調(diào)試過程中

33、，終于得以解決?？梢钥闯鏊鼘碚摻虒W起到了必要的補充和額拓寬作用，對培養(yǎng)既具有扎實理論功底又具有相當實踐能力的人才必不可少。在這次的課程中，我發(fā)現(xiàn) PLC 在工業(yè)控制中的作用很大，它能使人的控制轉(zhuǎn)變成電腦的控制，大大地降低了產(chǎn)品的成本，很大地提高生產(chǎn)效率。在此過程中我還發(fā)現(xiàn)到修改完善程序的重要性。當時編完一個程后感覺是正確的。就是這樣還要仔細檢查自己的程序?？紤]到各種可能發(fā)生的情況。經(jīng)過這次課程設(shè)計培養(yǎng)了我們的設(shè)計能力以及全面的考慮問題能力。學習的過程是痛苦的但是收獲成功的喜悅更是讓人激動的。相信通過這次課程設(shè)計它對我以后的學習及工作都會產(chǎn)生積極的影響。20參考文獻參考文獻1劉曼主編.PLC

34、應(yīng)用技術(shù)M. 北京：北京郵電大學出版社，20102呂景泉主編自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試M.北京：中國鐵道出版社，20093徐雯霞、徐麗萍主編.電氣繪圖與電子 CADM.北京: 高等教育出版社,20104唐介主編.電機拖動與控制基礎(chǔ)M.北京:高等教育出版社,20025張勇主編.電機拖動與控制M.北京:機械工業(yè)出版社,20016程憲平主編.機電傳動與控制M.武漢:華中科技大學出版社,19977馮曉,仲恕編著.電機與電器控制M.北京:機械工業(yè)出版社,200521致謝致謝本論文是在我的導師 xxx 講師的親切關(guān)懷和悉心指導下完成的。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，往老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。在此謹向 x 老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們!22附錄附錄 1、 PLC 硬件接線圖硬件接線圖1