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1、基于PLC控制的机械手设计(毕业论文) 作者： 日期：第四章 程序设计4.1 编程软件简介 STEP 7-Micro/WIN是西门子公司为S7-200系列PLC的开发而设计的，是基于Windows操作系统的应用软件，其功能非常强大，操作方便，使用简单，容易学习。软件支持中文界面。其基本功能是创建、编辑和修改用户程序以及编译、调试、运行和实时监控用户程序。运行STEP 7-Micro/WIN软件，看到的是英文界面。如果想切换为中文环境，执行菜单命令Tools”“Options” ，点击出现的对话框左边的“General”图标，在“General”选项卡中，选择语言为“Chinese”，单击“OK
2、”按钮后，软件将退出。退出后，再次启动该软件，界面和帮助文件均变为中文，在开始程序设计前必须对PLC进行通信连接，的那个PLC通信连接后在开始运行或者修改程序，在PLC程序梯形图中，程序被分成称为“网络”的一些段。一个网络是触点、线圈和功能框的有序排列。能流只能从左向右流动，网络中不能有断路、开路和反方向的能流。书写Plc程序的方法为在LAD编辑器中，它有4种输入程序指令的方法：鼠标拖放、鼠标单击、工具栏按钮、特殊功能键（如F4、F6、F9等）LAD程序使用线段连接各个元件，可以使用工具栏上的“向下线”、“向上线”、“向左线”、“向右线”等连线按钮，或者用键盘上的Ctrl+上、下、左、右箭头键
3、进行编辑。STEP 7-Micro/WIN软件支持常用编辑软件所具备的插入和删除功能。通过键盘或者菜单命令可以方便地插入和删除一行、一列、一个网络、一个子程序或者中断程序，在编辑区右键单击要进行操作的位置，弹出快捷菜单，选择“插入”或“删除”选项，在弹出的子菜单中单击要插入或删除的项。子菜单中的“竖直”用来插入和删除垂直的并联线段。可以用“编辑”菜单中的命令进行以上相同的操作。按键盘上的Delete键可以删除光标所在位置的元件。在编写程序完成后，必须对程序进行编译，当程序编译无误后才能下载至PLC运行，4.2 程序总体设计 由于设计中机械手运动方式有5种模式，分别是手动、自动回原点、连续、单周
4、期、单步5种工作方式，且必须保证在每种模式工作下相互之间互不干扰，为了减少PLC的输入点，使程序简单明了，采用主程序OBI加子程序模块的编写方式，由于每种程序运行前都有一些必要的前期准备工作，例如在单步、单周期、连续工作时必须保证机械手处于原点位置，而在每种模式下工作机械手都有运送工件的操作，所以可将每种模式下工作的程序中都应具备的条件作为公用程序，为各种工作模式做前期准备工作，而公用程序是无条件执行的，即当下载并运行程序后PLC程序后自动扫描并运行公用程序，为子程序的运行做准备，设计中机械手有5种工作方式，而其中的单周期和连续工作方式所用的顺序功能图是同一个，其去呗仅仅是单周期只是允许机械手
5、运行一次 ，而连续模式则是要求机械手连续不断的运行，所以可以将单周期和连续工作作为一个单独的子程序编写；手动工作方式是为便于对机械手的检修而设计的，其操作并不存在必然的逻辑连续，即步与步之间的操作互不影响，所以用一个单独的子程序表达即可，而自动回原点程序是为其他各种工作方式做准备的，为了保证程序的运行稳定，在该模式下工作时，机械手无论处于任何位置都将自动返回原点，其步与步之间存在一定的逻辑关系，可以用一个单独的子程序编写；单步工作方式是主要是为了调试机械手运动是否稳定可靠而设计的，虽然其运动过程和单周期、连续工作的过程一样，但在操作上存在一定的区别，单周期和连续式要求系统在按下启动按钮后程序将
6、自动进行步与步之间的转换，而单步工作方式是按下一次启动按钮系统将向前进行一步并停止，若要继续下一步的操作，必须在按一次启动按钮，为了不和连续单周期的程序发生冲突，所以将单独为单步程序编写一个子程序，且其位存储器也区别单周期和连续工作方式，目的是为了保证程序能稳定运行。4.3 程序主体部分4.3.1主程序OBI 语句表LD SM0.0CALL 公用:SBR0LD SA1:I2.0CALL 手动:SBR1LD SA2:I2.1CALL 自动回原点:SBR3LD SA5:I2.4O SA4:I2.3CALL 自动程序:SBR2LD SA3:I2.2CALL 单步:SBR4 以上指令为主程序块指令，在
7、主程序块中，可以选择相应的输入点来选择工作模式，每次只能选择一种对应的工作模式，当选择了对应的模式后，程序将自动调用相应子程序并运行，例如,当选择了手动或者回原点程序后，系统将自动调用手动子程序或者回原点子程序，但不可以同时选择两种工作模式，因为机械手不可能同时在两种模式下工作，例如，的那个机械手选择了连续工作后，若此时在选择回原点，机械手将无法判断是进行连续操作还是回到原点位置。4.3.2 公用程序语句表LD SQ4:I0.4 原点条件A SQ2:I0.2 AN Q0.1S M0.5, 1= Q0.5LD SM0.1 初始状态O SA1:I2.0O SA2:I2.1LPSA M0.5S M0
8、.0, 1LPPAN M0.5R M0.0, 1LD SA1:I2.0 复位非初始步O SA2:I2.1R M2.0, 8LD M2.0 复位原点标志R M0.5, 1 以上为公用程序指令，公用程序是无条件执行的，它用于处理各种工作方式都要执行的任务，以及不同工作方式之间的相互切换处理，程序中当做限位开关I0.4好上限位开关I0.2的常开触点和表示机械手松开的Q0.1的常闭触点的串联电路接通时，原点条件M0.5为ON，此时原位型号指示灯Q0.5接通，在开始执行用户程序SM0.1为ON时，系统处于手动状态或自动回原点状态，初始步对应的M0.0将被置位，未进入单步、单周期、连续工作方式做准备，若此
9、时M0.2为OFF状态，初始步为不活动步，即使此时按下启动按钮也不能进行单步、单周期、连续工作的操作。4.3.3手动程序语句表LD I1.2 夹紧S Q0.1, 1LD SQ3:I0.3 松开 O SQ4:I0.4LPSA I0.7R Q0.1, 1LRD 上升A I0.5AN SQ2:I0.2AN Q0.0= Q0.2LPP 下降A I1.0AN SQ1:I0.1AN Q0.2= Q0.0LD I0.6 左行AN SQ4:I0.4A SQ2:I0.2AN Q0.3= Q0.4LD I1.1 右行AN SQ3:I0.3A SQ2:I0.2AN Q0.4= Q0.3 以上是手动程序的指令，启动程
10、序并按下手动操作按钮I2.0时接通手动子程序，为了保证系统的安全运行，在手动程序中设置了必要的连锁，设置上升与下降之间、左行与右行之间的互锁，以防止功能相反地来年各个输出同时为ON，即当机械手左行时一定不可能进行右行，当机械手下降过程中，输出上升Q0.2一定为OFF状态。指令中的限位开关I0.1/I0.2/I0.3/I0.4的常闭触点是用来限制机械手的移动范围，即当机械手碰到限位开关时，相应的电磁阀断电机械化手停止运行，限位开关可以防止意外的发生，而上限位开关I0.2的常开触点与控制左、右行的Q0.4和Q0.3的线圈串联，只有当机械手上升到最高位置时才能左右移动，此设置可以防止机械手在较低位置
11、运行时与别的物体碰撞发生损坏，而只有当机械手在做左边或者最右边时才允许执行上升、下降和松开工件的操作，在手动模式下，当按下I1.1时，机械手局执行夹紧操作，输出Q0.1并被置位，当按下I0.3时Q0.1被复位，此时PLC没有输出，按下I0.5和I0.4是机械手上升，按下I0.4和I1.0时，机械手下降，同时按下I0.6和I0.2时机械手左行,同时按下I1.1和I0.2时机械手右行，这既是机械手在手动状态下的全部操作。4.3.4 自动程序语句表LD SA5:I2.4 O I2.6O SA4:I2.3AN I1.7= M0.6 转换允许LD SQ4:I0.4 A SA4:I2.3O M0.5A M
12、0.6O M0.0 AN I1.7AN M3.1= M0.0 初始步LD M4.0 A SQ4:I0.4A SA5:I2.4LD M0.0A I2.6OLD A M0.6O M3.1AN I1.7AN M3.2= M3.1 下降R M0.5, 1LD M3.1A SQ1:I0.1A M0.6O M3.2AN I1.7AN M3.3= M3.2 夹紧LD M3.2 A T37O M3.3A M0.6AN I1.7AN M3.4= M3.3 上升LD M3.3 A SQ2:I0.2A M0.6O M3.4AN I1.7AN M3.5= M3.4 右行LD M3.4 A SQ3:I0.3A M0.6O M3.5AN I1.7AN M3.6= M3.5 下降LD M3.5 A SQ1:I0.1A M0.6O M3.6AN I1.7AN M3.7= M3.6 松开LD M3.6 A T38A M0.6O M3.7AN I1.7AN M4.0= M3.7 松开LD M3.7 A SQ2:I0.2A M0.6O M4.0AN M3.1AN
