1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）報告</p><p>　　專業(yè)名稱: 機電一體化 </p><p>　　設(shè)計課題: 基于PLC控制的材料搬運裝置 </p><p>　　導師姓名: </p><p>　　學生姓名:

2、 </p><p>　　班 級: </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 基于PLC控制的材料搬運裝置 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）工作起止時間： 2013年11月---2

3、013年12月 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）的內(nèi)容要求：</p><p>　　1、寫出設(shè)計方案與目的 </p><p>　　2、PLC及機械手的介紹及選擇 </p><

4、p>　　3、設(shè)計主體部分 </p><p>　　4、模擬與調(diào)試 </p><p>　　5、梯形圖及指令表的設(shè)計

5、 </p><p>　　指導教師（簽名）： </p><p>　　2013年 12月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強度，甚至于危及生命

6、。自從機械手問世以來，相應(yīng)的各種難題迎刃而解。機械手可在空間抓、放、搬運物體，動作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性自動線。機械手一般由耐高溫，抗腐蝕的材料制成，以適應(yīng)現(xiàn)場惡劣的環(huán)境，大大降低了工人的勞動強度，提高了工作效率。機械手是工業(yè)機器人的重要組成部分，在很多情況下它就可以稱為工業(yè)機器人。工業(yè)機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備?？?/p>

7、編程控制器是繼電器控制和計算機控制出上開發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展成以微器處理為核心把自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。本文應(yīng)用三菱公司生產(chǎn)的可編程控制器FX系列PLC，實現(xiàn)機械手搬運控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用了可編程控制器（PLC）控制功能。使該系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，時期功能范圍得到廣泛應(yīng)用。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：材料搬運、可編程控制器PLC 、機械手、限位開關(guān)</p>&

8、lt;p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 前言1</b></p><p><b>　　1.1選題背景1</b></p><p>　　1.2設(shè)計目的及主要內(nèi)容1</p><p>　　1.2.1設(shè)計目的1</p>

9、<p>　　1.2.2主要內(nèi)容1</p><p>　　第2章 PLC及機械手的介紹及選擇3</p><p>　　2.1.可編程控制器PLC3</p><p>　　2.1.1PLC 慨況3</p><p>　　2.1.2PLC的結(jié)構(gòu)及基本配置4</p><p>　　2.1.3PLC的選型7<

10、/p><p>　　2.1.3PLC的選型7</p><p>　　2.1.4PLC的工作過程7</p><p><b>　　2.2機械手7</b></p><p>　　2.2.1機械手簡介10</p><p>　　2.2.2機械手的選擇12</p><p>　　第3章

11、設(shè)計主體部分13</p><p>　　3.1控制要求13</p><p>　　3.2控制流程圖13</p><p>　　3.3I/O分配14</p><p><b>　　3.4梯形圖14</b></p><p><b>　　3.5指令表17</b></p&g

12、t;<p>　　3.6PLC連線圖20</p><p>　　3.7模擬調(diào)試21</p><p>　　第4章 論文小結(jié)22</p><p><b>　　參考文獻23</b></p><p><b>　　致謝24</b></p><p><b>

13、　　第1章 前言</b></p><p><b>　　1.1選題背景</b></p><p>　　大學三年的專業(yè)知識學習生涯即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計是其中最后一個環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用PLC的工作原理來控制材料搬運裝置的技術(shù)基本已經(jīng)成熟，其中得到愈來愈廣泛的就是采用PLC控制搬運機械手來實現(xiàn)搬運材料的

14、裝置。</p><p>　　在完成大學三年的課程學習和課程、生產(chǎn)實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設(shè)計、機械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。對于PLC對機械手搬運材料的控制設(shè)計這個實踐性非常強的設(shè)計課題，我進行了大量的實習。經(jīng)過在幾家單位的生產(chǎn)實習，我對于PLC對搬運機械手的控制設(shè)計有了一個全新的認識，豐富了許多PLC方面的知識，而對于PLC方

15、面的制造工藝更是實現(xiàn)了零的突破。在指導老師的協(xié)助下，同時在現(xiàn)場查閱了很多相關(guān)資料，明確了PLC的一般工作原理、制造、工藝過程。并在圖書館借閱了許多相關(guān)手冊和書籍，設(shè)計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計。</p><p>　　在設(shè)計的過程中，將有一定的困難，但有指導老師的悉心指導和自己的努力，相信會完滿的完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。由于學生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設(shè)計中不妥之處在所

16、難免，肯請各位老師指正。</p><p>　　1.2設(shè)計目的及主要內(nèi)容</p><p><b>　　1.2.1設(shè)計目的</b></p><p>　　1、培養(yǎng)機械設(shè)計能力；2、擴展知識結(jié)構(gòu)；3、培養(yǎng)綜合運用能力；4、是課堂教學的有益補充。通過本次論文，進一步加強自己對機械手和PLC的認識，以及它們在生活中廣泛應(yīng)用。</p><

17、p><b>　　1.2.2主要內(nèi)容</b></p><p>　　A正確選用機械手和PLC類 B繪制I/O分配 C設(shè)計梯形圖 D指令表 E模擬試調(diào)</p><p>　　第2章 PLC及機械手的介紹及選擇</p><p>　　2.1.可編程控制器PLC</p><p>　　2.1.1PLC 慨況</

18、p><p>　　可編程控制器（PROGRAMMABLE CONTROLLER，簡稱PC）。與個人計算機的PC相區(qū)別，用PLC表示。</p><p>　　自二十世紀六十年代美國推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。同時，PLC的功能也不斷完善。隨著計算機技術(shù)、信號處理技

19、術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運動控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運動控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。</p><p>　　PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀七十年代的PLC只有開關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和運算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，

20、來控制各類機械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。運行時按存儲程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC的CPU內(nèi)有指示程序步存儲地址的程序計數(shù)器，在程序運行過程中，每執(zhí)行一步該計數(shù)器自動加1，程序從起始步（步序號為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為END指令），然后再返回起始步循環(huán)運算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時間稱為一個掃描周期。不同型號的PLC，循環(huán)掃描周期在1微

21、秒到幾十微秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點，在微秒量級，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當成開關(guān)量來處理，16位（也有32位的）為一個模擬量。大型PLC使用另外一個CPU來完成模擬量的運算。把計算結(jié)果送給PLC的控制器。</p><p>　　相同I/O點數(shù)的系統(tǒng)，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大約能省40%左右）。PLC沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以

22、維護成本比DCS要低很多。一個PLC的控制器，可以接收幾千個I/O點（最多可達8000多個I/O）。如果被控對象主要是設(shè)備連鎖、回路很少，采用PLC較為合適。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在設(shè)計企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。 近10年來，隨著PLC價格的不斷降低和用戶需求的不斷擴大，越來越多的中小設(shè)備開始采用PLC進行控制，PLC在我國的應(yīng)用增長十分迅速。隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動化水平的不斷提高，今后一段時期內(nèi)PLC在我國

23、仍將保持高速增長勢頭。 </p><p>　　通用PLC應(yīng)用于專用設(shè)備時可以認為它就是一個嵌入式控制器，但PLC相對一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。實際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器，現(xiàn)在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器</p><p>　　PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)

24、控制裝置，目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時、計數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。國際電工委員會（IEC）頒布了對PLC的規(guī)定：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貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(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)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其

25、功能的原則設(shè)計。</p><p>　　PLC具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點?？梢灶A料：在工業(yè)控制領(lǐng)域中，PLC控制技術(shù)的應(yīng)用必將形成世界潮流</p><p>　　PLC程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序，又有用戶自己開發(fā)的應(yīng)用程序，系統(tǒng)程序提供運行平臺，同時，還為PLC程序可靠運行及信息與信息轉(zhuǎn)換進行必要的公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設(shè)計。 <

26、/p><p>　　2.1.2PLC的結(jié)構(gòu)及基本配置</p><p>　　和繼電器控制系統(tǒng)類似，PLC控制系統(tǒng)也是由輸入部分、邏輯部分和輸出部分組成。</p><p>　　一般講，PLC分為箱體式和模塊式兩種。但它們的組成是相同的，對箱體式PLC，有一塊CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，當然按CPU性能分成若干型號，并按I/O點數(shù)又有若干規(guī)格。對模塊式PLC，

27、有CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架。無任哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC，都屬于總線式開放型結(jié)構(gòu)，其I/O能力可按用戶需要進行擴展與組合。</p><p>　　CPU的構(gòu)成：PLC中的CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的

28、工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。</p><p><b>　　CPU功能：</b></p><p>　　用掃描方式（后面介紹）接收現(xiàn)場輸入裝置的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映象寄存器或數(shù)據(jù)寄存器；</p><p>　?。?）接收并存儲從編

29、程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)；</p><p>　?。?）診斷電源和PC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編程過程中的語法錯誤；</p><p>　?。?）在PC進入運行狀態(tài)后：</p><p>　　執(zhí)行用戶程序——產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號（從用戶程序存儲器中逐條讀取指令，經(jīng)命令解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去啟閉有關(guān)的控制電路）</p><p>　　

30、進行數(shù)據(jù)處理——分時、分渠道地執(zhí)行數(shù)據(jù)存取、傳送、組合、比較、變換等動作，完成用戶程序中規(guī)定的邏輯或算術(shù)運算任務(wù)</p><p>　　更新輸出狀態(tài)——輸出實施控制（根據(jù)運算結(jié)果，更新有關(guān)標志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容，再由輸入映象寄存器或數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容，實現(xiàn)輸出控制、制表、打印、數(shù)據(jù)通訊等）</p><p><b>　　存儲器</b></p>&l

31、t;p>　　系統(tǒng)程序存儲器——存放系統(tǒng)工作程序（監(jiān)控程序）、模塊化應(yīng)用功能子程序、命令 </p><p>　　解釋、功能子程序的調(diào)用管理程序和系統(tǒng)參數(shù)</p><p>　　*不能由用戶直接存取</p><p>　　用戶存儲器 用戶程序存儲器——存放用戶程序。即用戶通過編程器輸入的用戶程序。 </p><p>　　功能存儲器（數(shù)據(jù)區(qū)）

32、——存放用戶數(shù)據(jù)</p><p>　　PC的用戶存儲器通常以字（16位/字）為單位來表示存儲容量。</p><p>　　注意：系統(tǒng)程序直接關(guān)系到PC的性能，不能由用戶直接存取，所以，通常PC產(chǎn)品資料中所指的存儲器形式或存儲方式及容量，是指用戶程序存儲器而言。</p><p>　　與通用計算機一樣，主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)

33、成，還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。它確定了進行控制的規(guī)模、工作速度、內(nèi)存容量等。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。</p><p>　　CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。 CPU的運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。</p><p>　　CPU的寄存器參與運算，并存儲運算的中間結(jié)果，它也是

34、在控制器指揮下工作。</p><p>　　CPU雖然劃分為以上幾個部分，但PLC中的CPU芯片實際上就是微處理器，由于電路的高度集成，對CPU內(nèi)部的詳細分析已無必要，我們只要弄清它在PLC中的功能與性能，能正確地使用它就夠了。</p><p>　　CPU模塊的外部表現(xiàn)就是它的工作狀態(tài)的種種顯示、種種接口及設(shè)定或控制開關(guān)。一般講，CPU模塊總要有相應(yīng)的狀態(tài)指示燈，如電源顯示、運行顯示、故障顯

35、示等。箱體式PLC的主箱體也有這些顯示。它的總線接口，用于接I/O模板或底板，有內(nèi)存接口，用于安裝內(nèi)存，有外設(shè)口，用于接外部設(shè)備，有的還有通訊口，用于進行通訊。CPU模塊上還有許多設(shè)定開關(guān)，用以對PLC作設(shè)定，如設(shè)定起始工作方式、內(nèi)存區(qū)等。</p><p>　　I/O模塊：PLC的對外功能，主要是通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的，按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基

36、本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。</p><p>　　電源模塊：有些PLC中的電源，是與CPU模塊合二為一的，有些是分開的，其主要用途是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為交流220VAC或110VAC，直流電源，加的為直流電壓，

37、常用的為24V。</p><p>　　底板或機架：大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。</p><p>　　PLC 的外部設(shè)備：外部設(shè)備是PLC系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類</p><p>　　1. 編程設(shè)備：有簡易編程器和智能圖形編程器，用于編

38、程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。</p><p>　　2. 監(jiān)控設(shè)備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器。直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。</p><p>　　3. 存儲設(shè)備：有存儲卡、存儲磁帶、軟磁盤或只讀存儲器，用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失，如EPROM、EEPRO

39、M寫入器等。</p><p>　　4. 輸入輸出設(shè)備：用于接收信號或輸出信號，一般有條碼讀人器，輸入模擬量的電位器，打印機等。PLC的通信聯(lián)網(wǎng)：PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計算機以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制。現(xiàn)在幾乎所有的PLC新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計算機一樣具有RS-232接口，通過雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公

40、里的范圍內(nèi)交換信息。</p><p>　　當然，PLC之間的通訊網(wǎng)絡(luò)是各廠家專用的，PLC與計算機之間的通訊，一些生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標準總線，并向標準通訊協(xié)議靠攏，這將使不同機型的PLC之間、PLC與計算機之間可以方便地進行通訊與聯(lián)網(wǎng)。</p><p>　　了解了PLC的基本結(jié)構(gòu)，我們在購買程控器時就有了一個基本配置的概念，做到既經(jīng)濟又合理，盡可能發(fā)揮PLC所提供的最佳功能。</p&g

41、t;<p>　　2.1.3PLC的選型</p><p>　　考慮到機械手工作的穩(wěn)定性、可靠性以及各種控制元器件連接的靈活性和方便性，采用PLC作為核心控制器，各控制對象都必須在PLC的統(tǒng)一控制下協(xié)同工作，所以PLC采用日本三菱公司的FX2N-32MR型PLC(16點輸入、16點輸出)。三菱FX2N系列可編程控制器是小型化，高速度，高性能的產(chǎn)品，是FX系列中最高檔次的超小型程序裝置。性能規(guī)格：FX2N

42、性能規(guī)格運轉(zhuǎn)控制方法 通過儲存的程序周期運轉(zhuǎn)I/O控制方法 批次處理方法（當執(zhí)行END指令時） I/O指令可以刷新運轉(zhuǎn)處理時間 基本指令：0.08μs應(yīng)用指令：1.52至幾百微秒 ，指令編程語言 邏輯梯形圖和指令清單 使用步進梯形圖能生成SFC類型程序程式容量 8000步內(nèi)置 。</p><p>　　2.1.4PLC的工作過程</p><p>　　1. 初始操作（上電處理）</p&g

43、t;<p>　　PLC未進入正式運行前，首先應(yīng)確定自身的完好性。這就是接通電源后的初始操作（見圖）。通電后，消除各元件的隨機狀態(tài)，進行清零或復位處理，檢查I/O單元的連接是否正確（I/O總線）。再做一道題，使它涉及各種指令和內(nèi)存單元，若解題時間在to以內(nèi)，則自身完好（否則，系統(tǒng)關(guān)閉），解題結(jié)束，將監(jiān)控定時器to復位，才開始正式運行。</p><p><b>　　運行</b>&l

44、t;/p><p>　　·PLC的工作方式——（順序）周期循環(huán)掃描</p><p>　　掃描——按分時操作的原理，每一時刻執(zhí)行一個操作，順序進行，這種分時操作的過程稱“CPU對程序的掃描”</p><p>　　·工作特點——集中輸入，集中輸出（小型PLC）</p><p>　　二、PLC運行過程

45、 </p><p>　　1. 四大類操作 （1）公共操作——故障診斷及處理（自檢），一般故障，只報警，不停機</p><p>　?。?）I/O操作——聯(lián)系現(xiàn)場的數(shù)據(jù)輸入及控制信號的輸出</p><p>　　（3）執(zhí)行用戶程序——順序循環(huán)掃描</p><p><b>　?。?）服務(wù)外設(shè)</b></p&

46、gt;<p>　　2. I/O處理過程——（教材P63 Fig3-6）</p><p><b>　　輸入采樣 </b></p><p>　　三個階段 執(zhí)行用戶程序</p><p><b>　　輸出刷新</b></p><p><b>　　·工作過程框圖：<

47、;/b></p><p><b>　　·I/O處理過程：</b></p><p>　?。?）數(shù)據(jù)輸入/輸出——I/O狀態(tài)刷新 采樣輸入信號 </p><p><b>　　送出處理結(jié)果</b></p><p>　　輸入映像存儲器及其刷新——對應(yīng)于輸入端子狀態(tài)的數(shù)據(jù)區(qū)</p&g

48、t;<p>　　PLC中的CPU是不能直接從與外部接線端子打交道的。在輸入采樣階段，首先掃描所有輸入端子，經(jīng)過輸入調(diào)理電路（光電隔離、電平轉(zhuǎn)換、濾波處理等）后進入輸入緩沖器等待采樣。沒有CPU的采樣“允許” ，外界的輸入信號是不能進入內(nèi)存的。</p><p>　　當CPU采樣時，輸入信號便進入輸入映像存儲器——刷新。接著進入程序的執(zhí)行階段，直至信號的輸出。在此期間，輸入映像存儲器將現(xiàn)場與CPU隔離，

49、無論輸入信號如何變化，輸入映像存儲器中的內(nèi)容保持到下一個掃描周期的輸入采樣階段，才重新采樣新的信號，即：輸入映像存儲器每周期刷新一次。</p><p>　　這樣，是否會影響對現(xiàn)場信息的反應(yīng)速度？由于，PLC掃描周期一般僅幾十mS，兩次采樣之間的間隔時間很短，對一般的開關(guān)量而言，可以認為采樣是連續(xù)的。</p><p>　　b. 輸出映像存儲器及其刷新——CPU數(shù)據(jù)處理的中間結(jié)果和最終結(jié)果的存

50、放區(qū)域</p><p>　　同理，CPU不能直接驅(qū)動負載，處理的結(jié)果存放在輸出映像存儲器中，直至所有程序執(zhí)行完畢，才將輸出映像區(qū)的內(nèi)容經(jīng)輸出鎖存器（稱為輸出狀態(tài)刷新）送到輸出端子上驅(qū)動外部負載。即：輸出映像存儲器——隨時刷新</p><p>　　輸出鎖存器——每周期刷新一次（刷新后的輸出狀態(tài)一直保持到下一次刷新）</p><p>　　同樣，兩次刷新的間隔僅幾十mS，

51、即使考慮電路的電氣慣性（延遲）時間，仍可認為輸出是及時的。</p><p>　　c. 輸入/輸出狀態(tài)表——狀態(tài)RAM表</p><p>　　I/O映像存儲器的內(nèi)容，在CPU中構(gòu)成I/O狀態(tài)表，其內(nèi)容是CPU處理用戶程序及數(shù)據(jù)的依據(jù)。</p><p>　　注意：輸入狀態(tài)表——采樣時刷新</p><p>　　輸出狀態(tài)表——隨時刷新（中間值和最終結(jié)

52、果）</p><p>　　輸出端子的接通或開斷——輸出鎖存器決定</p><p>　　（2） 執(zhí)行用戶程序 執(zhí)行</p><p><b>　　監(jiān)視</b></p><p>　　a. 監(jiān)控定時器WDT（WATCH DOG TIMER）——即監(jiān)控定時器t1</p><p>　　·正常：執(zhí)

53、行完用戶程序所需的時間應(yīng)不超過t1。執(zhí)行程序前，復位t1，執(zhí)行程序開始t1計時，完畢后立即復位t1，表示程序執(zhí)行正常。 </p><p>　　·異常：因某些原因，程序進入死循環(huán)，執(zhí)行程序時間超出t1值，WDT發(fā)出警告，程序重新開始執(zhí)行，同時復位t1。若因偶然因素，則重新執(zhí)行程序?qū)⒄?，否則，系統(tǒng)自動停止執(zhí)行用戶程序，切斷外部負載，并發(fā)出故障信號等待處理。</p><p>&l

54、t;b>　　b. 執(zhí)行用戶程序</b></p><p>　?。?） 執(zhí)行外設(shè)命令</p><p>　　每次執(zhí)行完用戶程序，輸出后，就進入服務(wù)外設(shè)命令的操作，如沒有外設(shè)命令，自動循環(huán)掃描。</p><p><b>　　2.2機械手</b></p><p>　　2.2.1機械手簡介</p>&

55、lt;p>　　mechanical hand 也被稱為自動手，auto hand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自動操作裝置。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。</p><p>　　機械手主要由手部和運動機構(gòu)組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形

56、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。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2～3個自由度。</p>

57、<p>　　機械手的種類，按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手；按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種；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。</p><p>　　機械手通常用作機床或其他機器的附加裝置，如在自動機床或自動生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險物品的主從式操作手

58、也常稱為機械手。</p><p>　　機械手是在機械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電子計算機的廣泛應(yīng)用，機器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進了機械手的發(fā)展，使得機械手能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結(jié)合。</p><p>　　機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復工作和勞動、不知疲勞、不怕危險、抓

59、舉重物的力量比人手大等特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用，例如：</p><p>　　(1)機床加工工件的裝卸，特別是在自動化車床、組合機床上使用較為普遍。</p><p>　　(2)在裝配作業(yè)中應(yīng)用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來裝配印制電路板，在機械行業(yè)中</p><p>　　它可以用來組裝零部件。</p><p&g

60、t;　　(3)可在勞動條件差，單調(diào)重復易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動。</p><p>　　(4)可在危險場合下工作，如軍工品的裝卸、危險品及有害物的搬運等。</p><p>　　(5）宇宙及海洋的開發(fā)。</p><p>　　(6)軍事工程及生物醫(yī)學方面的研究和試驗。</p><p>　　機械手簡述:機械手的形式是多種多樣的，有的較為

61、簡單，有的較為復雜，但基本的組成形式是相同的，一般由執(zhí)行機構(gòu)、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助裝置組成。</p><p><b>　　1．執(zhí)行機構(gòu)</b></p><p>　　機械手的執(zhí)行機構(gòu)，由手、手腕、手臂、支柱組成。手是抓取機構(gòu)，用來夾緊和松開工件，與人的手指相仿，能完成人手的類似動作。手腕是連接手指與手臂的元件，可以進行上下、左右和回轉(zhuǎn)動作。簡單的機械手可以沒有手腕。

62、支柱用來支撐手臂，也可以根據(jù)需要做成移動。</p><p><b>　　2．傳動系統(tǒng)</b></p><p>　　執(zhí)行機構(gòu)的動作要由傳動系統(tǒng)來實現(xiàn)。常用機械手傳動系統(tǒng)分機械傳動、液壓傳動、氣壓傳動和電力傳動等幾種形式。</p><p><b>　　3.控制系統(tǒng)</b></p><p>　　機械手控制

63、系統(tǒng)的主要作用是控制機械手按一定的程序、方向、位置、速度進行動作，簡單的機械手一般不設(shè)置專用的控制系統(tǒng)，只采用行程開關(guān)、繼電器、控制閥及電路便可實現(xiàn)動傳動系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行機構(gòu)按要求進行動作．動作復雜的機械手則要采用可編程控制器、微型計算機進行控制。</p><p>　　2.2.2機械手的選擇</p><p>　　由于機械手是在搬運中的應(yīng)用，所以采用傳送帶加旋轉(zhuǎn)的機械手類型。此機械手易于操

64、作，性能可靠。</p><p>　　第3章 設(shè)計主體部分</p><p><b>　　3.1控制要求</b></p><p>　　搬運機械手工作示意圖如圖3-1所示，其任務(wù)是將傳送帶A的物品搬到傳送帶B上。機械手的原位是在傳送帶B上，開始工作時，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

65、下降；到下限位時，下降限位開關(guān)LS5閉合，傳送帶A遠行。當光電開關(guān)PSl檢測到物品已進入手指范圍時，手指抓物品。當物品抓緊時，抓緊限位開關(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，手指放開，物品被放到傳送帶B上延時2s時間到，一個循環(huán)結(jié)束，再重復。</p><p><b>　　圖3-1<

66、/b></p><p><b>　　3.2控制流程圖</b></p><p><b>　　圖3-2</b></p><p><b>　　3.3I/O分配</b></p><p>　　輸入電器輸入點輸出電器輸出點</p><p>　　起動按鈕

67、X0輸送帶A驅(qū)動接觸器KMY0</p><p>　　停止按鈕（常開）X1手臂左旋電磁閥YV1Y1</p><p>　　手指抓緊檢測開關(guān)LS1X2手臂右旋電磁閥YV2Y2</p><p>　　手臂左旋限位開關(guān)LS2X3手臂上升電磁閥YV3Y3</p><p>　　手臂右旋限位開關(guān)LS3X4手臂下降電磁閥YV4Y4&l

68、t;/p><p>　　手臂上升限位開關(guān)LS4X5手臂抓緊電磁閥YV5Y5</p><p>　　手臂下降限位開關(guān)LS5X6手臂放松電磁閥YV6Y6</p><p>　　物品檢測光電開關(guān)PS1X7</p><p><b>　　3.4梯形圖</b></p><p><b>　　圖3

69、-4-1</b></p><p><b>　　圖3-4-2</b></p><p><b>　　圖3-4-3</b></p><p>　　說明：SET（置位）線圈得電保持，RST（復位）線圈失電保護，SFTL位左移,ZRST區(qū)間復位</p><p><b>　　3.5指令表&l

70、t;/b></p><p><b>　　圖3-5-1</b></p><p><b>　　圖3-5-2</b></p><p><b>　　圖3-5-3</b></p><p><b>　　3.6PLC連線圖</b></p><p

71、><b>　　圖3-6</b></p><p><b>　　3.7模擬調(diào)試</b></p><p>　　1) 按下起動按鈕SB1時，機械手系統(tǒng)工作。首先上升電磁閥通電，手臂上升，至上升限位開關(guān)動作；</p><p>　　2) 左轉(zhuǎn)電磁閥通電，手臂左轉(zhuǎn)，至左轉(zhuǎn)限位開關(guān)動作；</p><p>　　

72、3) 下降電磁閥通電，手臂下降，至下降限位開關(guān)動作；</p><p>　　4) 啟動傳送帶A運行，由光電開關(guān)PS/PH檢測傳送帶A上有無物品送來，若檢測到物品，則抓緊電磁閥通電，機械手抓緊，至抓緊限位開關(guān)動作；</p><p>　　5) 手臂再次上升，至上升限位開關(guān)再次動作；</p><p>　　6) 右轉(zhuǎn)電磁閥通電，手臂右轉(zhuǎn)，至右轉(zhuǎn)限位開關(guān)動作；</p>

73、;<p>　　7) 手臂再次下降，至下降限位開關(guān)再次動作；</p><p>　　8) 放松電磁閥通電，機械手松開手爪，經(jīng)延時2秒后，完成一次搬運任務(wù)，然后重復循環(huán)以上過程。</p><p>　　9) 按下停止按鈕SB1或斷電時，機械手停止在現(xiàn)行工步上，重新起動時，機械手按停止前的動作繼續(xù)工作。（說明：SB1為一復合按鈕，功能實現(xiàn)是一開一停）</p><p&

74、gt;<b>　　第4章 論文小結(jié)</b></p><p>　　這次畢業(yè)論文,對我來說非常有意義,在寫論文的過程中我學到很多的關(guān)于機械手和PLC方面的知識，我以后會加強對它們的學習和應(yīng)用。我覺得PLC會有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計算機技術(shù)的新成果會更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計和制造上，會有運算速度更快、存儲容量更大、智能更強的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會進一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)

75、品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機界面、完備的通信設(shè)備會更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。伴隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在

76、工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。當然機械手在工業(yè)中的應(yīng)用更是越來越成熟，它必然會發(fā)揮它的最大作用。我堅信我們國家的工業(yè)會是越來越棒，我為我是一個中國人而自豪。 </p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]可編程序控制器原理與應(yīng)用 西安電子科技大學出版社 主編 汪志鋒</p><p>　　[2] PLC應(yīng)

77、用開發(fā)技術(shù)與工程實踐 人民郵電出版社 編著 求是科技</p><p>　　[3] 可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用 北京理工大學出版社 編著 夏辛明</p><p>　　[4]可編程控制器應(yīng)用技術(shù) 機械工業(yè)出版社 主編 王也仿</p><p>　　[5] 可編程控制器原理與應(yīng)用 中國電力出版社 主編 郁漢琪</p><p>　　[6] 張建民.《機電一

78、體化系統(tǒng)設(shè)計》.北京：高等教育出版社，成大先. [機械設(shè)計手冊][M].北京:機械工業(yè)出版社,2002</p><p>　　[7]吳宗澤. [機械設(shè)計師手冊][M].北京:機械工業(yè)出版社,2002</p><p>　　[8]王太辰. [中國機械設(shè)計大典][M].南昌:江西科技出版社,2002</p><p>　　[9]張鐵,謝存禧.機器人學. 【M】. 廣州：華南理

79、工大學出版社，2001.</p><p>　　致謝 </p><p>　　經(jīng)過了一個多月的時間，我終于完成了論文。從開始接到論文題目到系統(tǒng)的實現(xiàn)，再到論文文章的完成，每走一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學期間獨立完成的最大的項目。本設(shè)計在老師的悉心指導和嚴格要求下業(yè)已完成，從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計和調(diào)試，無不凝聚著他的心血和汗水

80、，在大學三年的學習和生活期間，也始終感受著老師的精心指導和無私的關(guān)懷，我受益匪淺。在此表示深深的感謝和崇高的敬意。</p><p>　　不積跬步何以至千里，本設(shè)計能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認真負責，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設(shè)計中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向華宇學院的全體老師表示由衷的謝意。感謝他們?nèi)陙淼男燎谠耘唷?lt;/p>&