畢業(yè)設(shè)計學(xué)位論文范文模板參考資料-基于PLC的機械手設(shè)計與實現(xiàn)

1、蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2010屆畢業(yè)項目目 錄第一章 機械手的概述一 機械手的應(yīng)用1二 機械手的發(fā)展方向2三 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀3四 機械手的控制方式4第二章 機械手的設(shè)計方案一 機械手的工作原理5二 機械手的工作流程6三 plc的選型7第三章 機械手的系統(tǒng)控制設(shè)計一 輸入和輸出點分配表及原理接線圖8二 控制程序91回原點程序102手動單步操作程序113自動操作程序12三 梯形圖設(shè)計13四 設(shè)計小結(jié)15參考文獻16致謝17第1章 機械手的概述一 機械手的應(yīng)用機械手是在機械化、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

2、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。 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(fù)工作和勞動、不知疲勞、不怕危險、抓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：(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。(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)中它可以用來組裝零部件。(3)可在勞動條件差，單調(diào)重復(fù)易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動。（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。(5）

3、宇宙及海洋的開發(fā)。(6)軍事工程及生物醫(yī)學(xué)方面的研究和試驗。 二 機械手的發(fā)展方向首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手。它的結(jié)構(gòu)是：機體上安裝一個回轉(zhuǎn)長臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教形的。1962年，美國聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機械手。商名為unimate（即萬能自動）。運動系統(tǒng)仿照坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮、用液壓驅(qū)動；控制系統(tǒng)用磁鼓作為存儲裝置。不少球坐標(biāo)通用機械手就是在這個基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動公司,專門生產(chǎn)工業(yè)機械手。 1978年美國unimate公司和斯坦福大學(xué)，

4、麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種unimate-vicarm型工業(yè)機械手，裝有小型電子計算機進行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差小于1毫米。聯(lián)邦德國機械制造業(yè)是從1970年開始應(yīng)用機械手，主要用于起重運輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。目前，工業(yè)機械手大部分還屬于第一代，主要依靠工人進行控制；改進的方向主要是降低成本和提高精度。第二代機械手正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計算控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，是機械手具有感覺機能。（1）重復(fù)高精度精度是指機器人、機械手到達指定點的精確程度, 它與驅(qū)動器的分辨率以及反饋裝置有關(guān)。重復(fù)精度是指如果動作重復(fù)多次, 機

5、械手到達同樣位置的精確程度。重復(fù)精度比精度更重要, 如果一個機器人定位不夠精確, 通常會顯示一個固定的誤差, 這個誤差是可以預(yù)測的, 因此可以通過編程予以校正。重復(fù)精度限定的是一個隨機誤差的范圍, 它通過一定次數(shù)地重復(fù)運行機器人來測定。隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展, 以及氣動伺服技術(shù)走出實驗室和氣動伺服定位系統(tǒng)的成套化。氣動機械手的重復(fù)精度將越來越高, 它的應(yīng)用領(lǐng)域也將更廣闊, 如核工業(yè)和軍事工業(yè)等。（2）模塊化有的公司把帶有系列導(dǎo)向驅(qū)動裝置的氣動機械手稱為簡單的傳輸技術(shù), 而把模塊化拼裝的氣動機械手稱為現(xiàn)代傳輸技術(shù)。模塊化拼裝的氣動機械手比組合導(dǎo)向驅(qū)動裝置更具靈活的安裝體系。它集成電接

6、口和帶電纜及氣管的導(dǎo)向系統(tǒng)裝置, 使機械手運動自如。由于模塊化氣動機械手的驅(qū)動部件采用了特殊設(shè)計的滾珠軸承, 使它具有高剛性、高強度及精確的導(dǎo)向精度。優(yōu)良的定位精度也是新一代氣動機械手的一個重要特點。模塊化氣動機械手使同一機械手可能由于應(yīng)用不同的模塊而具有不同的功能, 擴大了機械手的應(yīng)用范圍, 是氣動機械手的一個重要的發(fā)展方向。智能閥島的出現(xiàn)對提高模塊化氣動機械手和氣動機器人的性能起到了十分重要的支持作用。因為智能閥島本來就是模塊化的設(shè)備, 特別是緊湊型cp閥島, 它對分散上的集中控制起了十分重要的作用, 特別對機械手中的移動模塊。（3）無給油化為了適應(yīng)食品、醫(yī)藥、生物工程、電子、紡織、精密儀

7、器等行業(yè)的無污染要求, 不加潤滑脂的不供油潤滑元件已經(jīng)問世。隨著材料技術(shù)的進步, 新型材料(如燒結(jié)金屬石墨材料) 的出現(xiàn), 構(gòu)造特殊、用自潤滑材料制造的無潤滑元件, 不僅節(jié)省潤滑油、不污染環(huán)境, 而且系統(tǒng)簡單、摩擦性能穩(wěn)定、成本低、壽命長。（4）機電氣一體化由“可編程序控制器- 傳感器- 氣動元件”組成的典型的控制系統(tǒng)仍然是自動化技術(shù)的重要方面;發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制氣動元件, 使氣動技術(shù)從“開關(guān)控制”進入到高精度的“反饋控制”; 省配線的復(fù)合集成系統(tǒng), 不僅減少配線、配管和元件, 而且拆裝簡單, 大大提高了系統(tǒng)的可靠性。而今, 電磁閥的線圈功率越來越小, 而plc的輸出功率在增大,

8、 由plc直接控制線圈變得越來越可能。氣動機械手、氣動控制越來越離不開plc, 而閥島技術(shù)的發(fā)展, 又使plc在氣動機械手、氣動控制中變得更加得心應(yīng)手。三 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀國外機器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢:(1) 工業(yè)機器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)，而單機價格不斷下降，平均單機價格從91年的10.3萬美元降至97年的65萬美元。(2) 機械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化:由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機器人整機;國外已有模塊化裝配機器人產(chǎn)品問市。(3) 工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于pc機的開放型控制器方向發(fā)展

9、，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化;器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu):大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。(4) 機器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進行環(huán)境建模及決策控制;多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。(5) 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機器人。(6) 當(dāng)代遙控機器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機器人的人機交互控

10、制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機器人走出實驗室進入實用化階段。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實例。(7) 機器人化機械開始興起。從94年美國開發(fā)出“虛擬軸機床”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一，紛紛探索開拓其實際應(yīng)用的領(lǐng)域。我國的工業(yè)機器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前己基本掌握了機器人操作機的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人;其中有130多臺套噴漆機器人在二十余家企

11、業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線(站)上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機器人己應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來看，我國的工業(yè)機器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，如:可靠性低于國外產(chǎn)品:機器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距;在應(yīng)用規(guī)模上，我國己安裝的國產(chǎn)工業(yè)機器人約200臺，約占全球已安裝臺數(shù)的萬分之四。以上原因主要是沒有形成機器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國的機器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新設(shè)計”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對產(chǎn)品進行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模

12、塊化設(shè)計，積極推進產(chǎn)業(yè)化進程.我國的智能機器人和特種機器人在“863”計劃的支持下，也取得了不少成果。其中最為突出的是水下機器人，6000m水下無纜機器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機器人、爬壁機器人、管道機器人等機種:在機器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機器人、智能裝配機器人、機器人化機械等的開發(fā)應(yīng)用方面則剛剛起步，與國外先進水平差距較大，需要在原有成績的基礎(chǔ)上，有重點地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進行列之中。

13、四 機械手控制方式進入21世紀(jì)，隨著我國人口老齡化的提前到來，近來在東南沿海還出現(xiàn)在大量的缺工現(xiàn)象，迫切要求我們提高勞動生產(chǎn)率，降低工人的勞動強度，提高我國工業(yè)自動化水平勢在必行，本設(shè)計的目的就是設(shè)計一個氣動搬運機械手，應(yīng)用于工業(yè)自動化生產(chǎn)線，把工業(yè)產(chǎn)品從一條生產(chǎn)線搬運到另外一條生產(chǎn)線，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，減輕產(chǎn)業(yè)工人大量的重復(fù)性勞動，同時又可以提高勞動生產(chǎn)率。我采用plc來控制機械手實現(xiàn)預(yù)定動作順序與功能。作為通用工業(yè)控制計算機，30年來，可編程控制器從無到有，實現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱到強，實現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進步；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實現(xiàn)了單體設(shè)備簡單控制到

14、勝任運動控制、過程控制、及集散控制等各種任務(wù)的跨越。今天的可編程控制器正在成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在世界各地發(fā)揮著越來越大的作用。 plc由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的f系列plc平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余cpu的plc的平均無故障工作時間則更長。從plc的機外電路來說，使用plc構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，plc帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還

15、可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除plc以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 plc發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代plc大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來plc的功能單元大量涌現(xiàn)，使plc滲透到了位置控制、溫度控制、cnc等各種工業(yè)控制中。加上plc通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用plc組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 plc作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言

16、的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用plc的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。 plc用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。第二章 機械手的設(shè)計方案一 機械手的工作原理根據(jù)工作實際情況結(jié)合所學(xué)內(nèi)容設(shè)計氣動搬運機械手， 完成預(yù)定的動作順序及功能。機械手系統(tǒng)采用的是氣動控制，由3個雙作用氣缸以及 3個二位5通電電磁換向閥

17、4個傳感器組成。機械手電氣控制系統(tǒng)，除了有多工步特點之外，還要求有連續(xù)控制和手動控制等操作方式。工作方式的選擇可以很方便地在操作面板上表示出來。當(dāng)旋鈕打向回原點時，系統(tǒng)自動地回到左上角位置待命。當(dāng)旋鈕打向自動時，系統(tǒng)自動完成各工步操作，且循環(huán)動作。當(dāng)旋鈕打向手動時，每一工步都要按下該工步按鈕才能實現(xiàn)。例如要將工件從a點搬運到b點 需要完成一系列的動作。首先回到原點位置x軸氣缸回縮左移到位， 升降氣缸上升到位，夾緊氣缸松開。當(dāng)按下啟動按扭時打到自動時，升降氣缸下降，下降到位以后夾緊氣缸夾緊工件。升降氣缸上升到位再x軸氣缸右移到位然后升降氣缸下降夾緊缸放松將工件從a點搬運至b點。機械手傳送示意圖如

18、圖1所示 圖1 機械手傳送示意及操作面板圖二 械手的工作流程機械手的動作分為手動模式和自動模式。手動模式當(dāng)按下啟動按鈕機械手處于初始位置x軸氣缸左移到位，升降氣缸上升到位，夾緊缸處于松開狀態(tài)。手動模式下可以根據(jù)實際需要按下不同的按鈕完成對應(yīng)的動作，當(dāng)按下下降按鈕升降氣缸會完成單步的下降動作。當(dāng)按下夾緊按鈕時，夾緊缸會夾緊工件。當(dāng)按下右移按鈕時，x軸氣缸伸出右移等等動作。自動模式當(dāng)按下啟動按鈕機械手處于初始位置完成一系列的順序動作并能往復(fù)循環(huán)。機械手完成將工件從a點搬運到b點的過程是通過一系列的順序動作完成的。首先x軸氣缸在初始位置，升降氣缸上升狀態(tài)，夾緊氣缸松開。按下啟動后升降氣缸下降-夾緊氣

19、缸夾緊工件-升降氣缸上升-x軸氣缸伸出右移-升降氣缸下降-夾緊氣缸松開-升降氣缸上升-x軸氣缸回縮左移 這樣往復(fù)不斷的循環(huán)動作。當(dāng)按下停止按鈕時停止動作回到初始狀態(tài)。三 plc的選擇自二十世紀(jì)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)

20、揮著十分重要的作用。 1plc的類型plc按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按cpu字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型。整體型plc的i/o點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型plc提供多種i/o卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的i/o點數(shù)，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。2輸入輸出模塊的選擇輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應(yīng)考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應(yīng)用要求。對輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊

21、類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時間較長等特點；可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場合，但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致?？筛鶕?jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本?？紤]是否需要擴展機架或遠(yuǎn)程i/o機架等。3. 電源的選擇plc的供電電源，除了引進設(shè)備時同時引進plc應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計和選用外，一般plc的供電電源應(yīng)設(shè)計選用220vac電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。如果plc本身帶有可使用電源時，應(yīng)核對提供的電

22、流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入plc，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。4.存儲器的選擇由于計算機集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲器的價格已下降，因此，為保證應(yīng)用項目的正常投運，一般要求plc的存儲器容量，按256個i/o點至少選8k存儲器選擇。需要復(fù)雜控制功能時，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲器。5.冗余功能的選擇a 控制單元的冗余（1）重要的過程單元：cpu（包括存儲器）及電源均應(yīng)1b1冗余。（2）在需要時也可選用plc硬件與熱備軟件構(gòu)成的熱備冗余系統(tǒng)、2重化或3重化冗余容錯系統(tǒng)等。b i/o接口單元的冗余（1）控制

23、回路的多點i/o卡應(yīng)冗余配置。（2）重要檢測點的多點i/o卡可冗余配置。（3）根據(jù)需要對重要的i/o信號，可選用2重化或3重化的i/o接口單元。6.經(jīng)濟性的考慮選擇plc時，應(yīng)考慮性能價格比?？紤]經(jīng)濟性時，應(yīng)同時考慮應(yīng)用的可擴展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。當(dāng)點數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲器容量、機架、母板等也要相應(yīng)增加，估因此，點數(shù)的增加對cpu選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響，在算和選用時應(yīng)充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。根據(jù)上述條件本次設(shè)計所選用的是

24、三菱fx2n-40mr的 plc 其具有很強的處理能力及高性能，經(jīng)濟適用。第3章 機械手的系統(tǒng)控制設(shè)計一 輸入和輸出點分配表及原理接線圖機械手系統(tǒng)控制中有16個輸入信號和5個輸出信號。sb1 為啟動按鈕x0, sb2為停止按鈕x5。 sq5為光電傳感器用于檢測有無工件x17，sq1sq4分別為4個電磁感應(yīng)式傳感器用作位置的判斷。y0為電磁閥下降 y2為電磁閥上升 y3為電磁閥右行 y4為電磁閥左行 y1為單電控電磁閥夾緊。完成手動操作按鈕sb3，連續(xù)操作按鈕sb4，回原點按鈕sb11，sb5夾緊按鈕x10，sb6松開按鈕x11，sb7單步上升按鈕x12，sb8單步下降按鈕x13，sb9單步左移

25、x14，sb10單步右移x15。el原點指示燈y5。具體情況見表2： 本次設(shè)計采用fx2n-40mr的plc，啟動按鈕 停止按鈕 上升下降左移右移按鈕 傳感器分別接入輸入端，輸出端分別接電磁閥及原點指示燈。如圖3所示：表2 輸入輸出分配表名 稱代號輸入名 稱代號輸入名 稱代號輸出啟動sb1x0夾緊sb5x10電磁閥下降yv1y0下限行程sq1x1放松sb6x11電磁閥夾緊yv2y1上限行程sq2x2單步上升sb7x12電磁閥上升yv3y2右限行程sq3x3單步下降sb8x13電磁閥右行yv4y3左限行程sq4x4單步左移sb9x14電磁閥左行yv5y4停止sb2x5單步右移sb10x15原點指

26、示ely5手動操作sb3x6回原點sb11x16連續(xù)操作sb4x7檢測sq5x17圖3 原理接線圖二 控制程序機械手操作主要程序包括回原點程序，手動單步操作程序和自動連續(xù)操作程序，把旋鈕置于回原點，x16接通，系統(tǒng)自動回原點，y5驅(qū)動指示燈亮。再把旋鈕置于手動，則x6接通，其常閉觸頭打開，程序不跳轉(zhuǎn)（cj為一跳轉(zhuǎn)指令，如果cj驅(qū)動，則跳到指針p所指p0處），執(zhí)行手動程序。之后，由于x7常閉觸點，當(dāng)執(zhí)行cj指令時，跳轉(zhuǎn)到p1所指的結(jié)束位置。如果旋鈕置于自動位置，（既x6常閉閉合、x7常閉打開）則程序執(zhí)行時跳過手動程序，直接執(zhí)行自動程序。如圖4所示圖4 機械手操作主要程序1回原位程序用s10s12

27、作回零操作元件。應(yīng)注意，當(dāng)用s10s12作回零操作時，在最后狀態(tài)中在自我復(fù)位前應(yīng)使特殊繼電器m8043置1。m8002初始化s1狀態(tài)，旋鈕打到回原點 x16閉合 狀態(tài)轉(zhuǎn)移到s10 s10驅(qū)動 y1復(fù)位 夾緊氣缸放松 y0復(fù)位 y2得電 升降氣缸上升到位。x2為位置判斷當(dāng)上升到位x2閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)移到s11 s11驅(qū)動y3復(fù)位 y4得電 x軸氣缸左移。 x4為左移到位的位置判斷 x4閉合 狀態(tài)轉(zhuǎn)移到s12 s12驅(qū)動特殊繼電器m8043置位 回原點結(jié)束?；卦怀绦蛉鐖D5所示： 圖 5 回原位狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖2手動單步操作程序按下啟動按鈕x0閉合 mo線圈得電 常開觸電閉合 按下夾緊按鈕x10閉合 y1得電

28、夾緊氣缸夾緊動作。當(dāng)按下松開按鈕x11閉合 y1復(fù)位 夾緊氣缸松開動作。當(dāng)按下上升按鈕x12閉合 同時升降氣缸不在上升到位的狀態(tài) y2得電 升降氣缸上升。當(dāng)按下下降按鈕x13閉合 同時升降氣缸不在下降到位的狀態(tài) y0得電升降氣缸下降。當(dāng)按下左移按鈕x14閉合 同時x軸氣缸不再回縮到位狀態(tài) 上升氣缸上升到位狀態(tài) y4得電 x軸氣缸左移。當(dāng)按下右移按鈕 x15閉合 同時上升氣缸上升到位 x軸氣缸不再伸出到位的狀態(tài) y3得電 x軸氣缸右移。如圖6所示： 圖6手動單步操作程序3自動操作程序自動操作程序能夠?qū)崿F(xiàn)機械手自動循環(huán)順序動作。當(dāng)機械手處于原位時，x軸左移到位， x4閉合 。上升氣缸上升到位 ，x

29、2閉合。夾緊氣缸松開狀態(tài) y1 失電。狀態(tài)轉(zhuǎn)移到s20，驅(qū)動y0得電升降氣缸下降動作。動作到位后x1下限位閉合，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到s21，驅(qū)動y1得電夾緊氣缸夾緊，同時t0 通電延時定時器延時1s， t0常開觸點閉合 狀態(tài)轉(zhuǎn)移到s22，s22驅(qū)動y2得電 升降氣缸上升動作。上升到位 上限位 x2閉合 狀態(tài)轉(zhuǎn)移到s23，s23驅(qū)動y3得電，x軸氣缸右移動作。x3右移限位 閉合同時 檢測有工件x17閉合 狀態(tài)轉(zhuǎn)移到s24,s24驅(qū)動y0得電 升降氣缸下降。當(dāng)升降氣缸下降到位是時 x1閉合 狀態(tài)轉(zhuǎn)移到s25，s25驅(qū)動y1復(fù)位，夾緊氣缸松開工件同時t1通電延時定時器得電，延時1s后 t1常開觸電閉合。狀態(tài)轉(zhuǎn)

30、移到s26,s26驅(qū)動y2得電，升降氣缸上升。上升到位 x2閉合。狀態(tài)轉(zhuǎn)移s27，s27驅(qū)動y4得電 x軸氣缸回縮左移到位。左移限位x4閉合，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到s2重新進行玄幻順序動作。自動操作狀態(tài)轉(zhuǎn)移流程圖見圖7所示 圖7 自動操作狀態(tài)轉(zhuǎn)移流程圖 三 梯形圖設(shè)計根據(jù)狀態(tài)流程圖設(shè)計梯形圖，編寫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖時注意各狀態(tài)元件只能使用一次，但它驅(qū)動的線圈，卻可以使用多次，但兩者不能出現(xiàn)在連續(xù)位置上。因此步進順控的編程，比起用基本指令編程較為容易，可讀性較強。編程采用了步進狀態(tài)轉(zhuǎn)移指令，當(dāng)狀態(tài)接點snon時，則電路動作，當(dāng)sn off時，電路不動作。步進階梯指令【stl】【ret】是由多個步進點組成，每個步進點

31、代表控制流程的一個動作，一個步進點必須執(zhí)行三個任務(wù)：1驅(qū)動輸出線圈 2 制定轉(zhuǎn)移條件 3 指定不進點的控制權(quán)要轉(zhuǎn)移給那一個步進點。步進階梯指令stl sn構(gòu)成一個步進點，當(dāng)stl指令出現(xiàn)在程序中代表程序進入以步進流程控制的步進梯形圖狀態(tài)。步進梯形指令ret則代表以s0s9為起始的步進階梯圖結(jié)束，回歸到母線的命令。而sfc圖即利用stl/ret所組成的步進階梯圖表示。stl指令這是用來做順序功能圖設(shè)計語法的指令，此種命令可以讓我們程序設(shè)計人員在程序規(guī)劃時，能過想平時畫流程圖時一樣，對于程序的步序更為清楚，更具可讀性。ret指令的使用次數(shù)沒有限制，搭配初始步進點使用。一個步進流程的結(jié)束最后一定要寫入ret指令。ret指令代表這一