机电一体化毕业论文利用plc实现对坐标式机械手的控制

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1、江西工业工程职业技术学院江西工业工程职业技术学院 毕 业 论 文 题目 利用 PLC 实现对坐标式机械手的控制 学生姓名： xxx 院 系： 机电工程系 专 业： 机电一体化 级 别： 2009 级 指导教师： 刘文倩 江西工业工程职业技术学院 2012 年 5 月 江西工业工程职业技术学院毕业论文 坐标式机械手的 PLC 梯形图控制程序设计与调试 摘摘 要要 长期以来，PLC 在工业控制领域发挥着巨大的作用，为各行各业的自动化控制设备提供可靠的 控制保证。随着半导体技术、计算机技术和通信技术的发展，PLC 也在飞速的发展，PLC 不断地采 用新技术、不断增强系统的开放性，同时可以喝各种组态软

2、件很好的结合使用。所以 PLC 将在未来 的工业控制领域有着广阔的用武之地。 PLC 的主要特点是：从开关量控制发展到顺序控制、运送处理是自上而下的，连续 PID 控制等 多功能。PID 在终端站中可用一台 PC 机为主站，多台同型 PLC 为从站。也可一台 PLC 为主站，多 台同型 PLC 为从站，构成 PLC 网络。这比用 PC 机作主站方便之处是：有用户编程时，不必知道通 信协议，只要按说明书格式写就行；PLC 网络主要用于工业过程中的顺序控制，新型 PLC 也有闭环 控制功能。PLC 的最大特点在于：电气工程师已不再电气的硬件上花费太多的心计，只要将按钮开 关或感应器的输入点连接到

3、PLC 的输入点上就能解决问题，通过输出点连接接触器或继电器来控制 大功率的启动设备，而小功率的输出设备直接连接就可以。 机械手 PLC 控制程序设计在工业中起到了很重要的作用。了解到主要用于搬动或者装卸零件的 重复动作，动力来源于液压系统。在机械手控制选用 PLC，其原因安全可靠。机械手控制分为手动、 回原点、单步、单周期自动五大部分。各个功能运用转换开关进行切换，切后按照以前步骤继续执 行。通过 PLC 输出驱动中间继电器，接通电磁阀。首先运用 Microsoft Visio 画图软件绘制实际工 程电气接线图，以便在程序设计中使用。定期到 运用实验模拟设备，进行编程模拟机其调试。 关键字关

4、键字：工业，PLC，机械手，电气接线图，电磁阀，中间继电器 江西工业工程职业技术学院毕业论文 目 录 第一章第一章 PLCPLC 的特点及应用的特点及应用.- 1 - 1.1 概述.- 1 - 1.2 PLC 的特点- 1 - 1.3 PLC 的应用- 1 - 第二章第二章 PLCPLC 的结构及原理的结构及原理.- 2 - 2.1 PLC 的分类- 3 - 2.2 PLC 的结构- 3 - 2.3 PLC 的工作原理- 3 - 2.4 PLC 汇编语言- 4 - 2.5 PLC 的基本指令- 5 - 第三章第三章 设计要求设计要求- 8 - 3.1 控制要求.- 8 - 3.2 I/O 点数

5、的确定及 PLC 类型的选择- 9 - 3.3 编程指令的选择.- 10 - 第四章第四章 工艺过程工艺过程- 10 - 第五章第五章 操作面板布置操作面板布置- 11 - 第六章第六章 机械手控制程序设计机械手控制程序设计- 12 - 6.1 输入和输出点分配表及原理接线图.- 12 - 6.2 控制程序.- 13 - 第七章第七章 梯形图及指令表梯形图及指令表- 16 - 7.1 梯形图.- 16 - 7.2 指令表.- 18 - 第八章第八章 PLCPLC 程序的调试程序的调试.- 19 - 8.1 PLC 控制的安装与布线- 19 - 8.2 机械手控制程序的调试.- 19 - 第九章

6、第九章 课程设计总结以及体会课程设计总结以及体会- 20 - 参考文献参考文献- 21 - 致致 谢谢- 22 - 江西工业工程职业技术学院毕业论文 第 - 1 - 页 共 27 页 第一章第一章 PLCPLC 的特点及应用的特点及应用 1.1 概述 可编程控制器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而 设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller） ， 简称 PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超 过了逻辑控制的范围，因此。今天这种装

7、置称作可编程控制器，简称 PC。但是为了避免与个人 计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称 PLC。 1.2 PLC 的特点 1、可靠性高，抗干扰能力强； 2、通用性高，使用方便； 3、程序设计简单，易学，易懂； 4、采用先进的模块化结构，系统组合灵活方便； 5、系统设计周期短； 6、安装简便，调试方便，维护工作量小； 7、对生产工艺改变适应性强，可进行柔性生产。 1.3 PLC 的应用 目前，PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、 交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。 1、开关量的

8、逻辑控制 这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制， 既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、 组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 江西工业工程职业技术学院毕业论文 第 - 2 - 页 共 27 页 2、模拟量控制 在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。 为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的 A/D 转换及 D/A 转换。PLC 厂家都生产配套的 A/D 和 D/A 转换模块，使可编程控制器用于模拟

9、量控制。 3、运动控制 PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量 I/O 模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺 服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要 PLC 厂家的产品几乎都有运动控制功能，广 泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 4、过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC 能编制 各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID 调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。 大中型 PLC 都有 PID 模块，目前许多小型 PLC 也具有此功能模块。

10、PID 处理一般是运行专用的 PID 子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 5、数据处理 现代 PLC 具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算） 、数据传送、数据转换、排序、 查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的 参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印 制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统， 如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 6、通信及联网 PLC 通信含 PLC 之间的通信及 PLC 与其他智能设备间的通信

11、。随着计算机控制的发展，工厂 自动化网络发展得很快，各 PLC 厂商都十分重视 PLC 的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。 新近生产的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 江西工业工程职业技术学院毕业论文 第 - 3 - 页 共 27 页 第二章 PLC 的结构及原理 2.1 PLC 的分类 1、按 PLC 的结构形式分类：1）整体式；2）模块式。 2、按 PLC 的 I/O 点数分类：1)小型 256 点以下;2）中型 256 点以上，2048 点以下；3)大型 2048 点以上。 3、按 PLC 功能分类：低档型，中档型，高档型。 2.2 PLC 的结构 PLC 实质是一种专用于工业

12、控制的计算机。从结构上分，PLC 分为固定式和组合式（模块式） 两种。固定式 PLC 包括 CPU 板、I/O 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可 拆卸的整体。模块式 PLC 包括 CPU 模块、I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可 以按照一定规则组合配置。 PLCPLC 的基本结构框图如下：的基本结构框图如下： 2.3 PLC 的工作原理 1、PLC 的工作方式 1）输入采样阶段，在此阶段，顺序读入所有输入缎子通断状态，并将读入的信息存入内存， 输 入 接 口 部 件 中央处理单元 CP U 板 接 口 部 件 输 出 电 源 部 件 驱动 现场信号 接受

13、受控元件 江西工业工程职业技术学院毕业论文 第 - 4 - 页 共 27 页 接着进入程序执行阶段，在程序执行时，即使输入信号发生变化，内存中输入信息业不变化， 只有在下一个扫描周期的输入采样阶段才能读入信息。 2）程序执行阶段：PLC 对用户程序扫描。 3）输出刷新阶段：当所有指令执行完毕通过隔离电路，驱动功率放大器，电路是输出端子 向外界输出控制信号驱动外部负载。 2.4 PLC 汇编语言 采用面向控制过程，面向问题，简单直观的 PLC 编写语言，常用的有：梯形图，语句表， 功能图等。 1、梯形图：由继电器控制逻辑演变而来，两者具有一定程度的相似性，但梯形图编程语言 功能更强更方便。 主要

14、特点： 1）自上而下，从左到右的顺序排列，两列垂直线为母线。每一逻辑行，起使左母线。 2）梯形图中采用继电器名称，但不是真实物理继电器称为“软继电器” 。 3）每个梯级流过的是概念电流，从左到右，其两端母线设有电源。 4）输入继电器，用于接入信号，而无线圈，输入继电器，通过输入接入的继电器， 晶体及晶闸管才能实现。 2、语句表：又叫指令表，类似计算机汇编语言形式，用指令的记助符编程。例：下图是三 菱公司的 FX2N 系列产品的最简单的梯形图例： 它有两组，第一组用以实现启动、停止控制。第二组仅一个 END 指令，用以结束程序。 梯形图与助记符的对应关系：助记符指令与梯形图指令有严格的对应关系，

15、而梯形图的连 线又可把指令的顺序予以体现。一般讲，其顺序为：先输入，后输出（含其他处理） ；先上，后 下；先左，后右。有了梯形图就将其翻译成助记符程序。上图的助记符程序为： 江西工业工程职业技术学院毕业论文 第 - 5 - 页 共 27 页 地址指令变量 0000LDX000 0001ORX010 0002ANDX001 0003OUTY000 0004END 反之根据助记符，也可画出与其对应的梯形图。 2.5 PLC 的基本指令 1、输入输出指令（LD/LDI/OUT） 下面把 LD/LDI/OUT 三条指令的功能、梯形图表示形式、操作元件以列表的形式加以说 明： 符号 功 能 梯形图表示

16、操作元件 LD(取) 常开触点与母线相连 X,Y,M,T,C,S LDI(取反) 常闭触点与母线相连 X,Y,M,T,C,S 江西工业工程职业技术学院毕业论文 第 - 6 - 页 共 27 页 LD 与 LDI 指令用于与母线相连的接点，此外还可用于分支电路的起点。 OUT 指令是线圈的驱动指令，可用于输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、状态寄存 器等，但不能用于输入继电器。输出指令用于并行输出，能连续使用多次。 Y000 X000 2、触点串连指令（AND/ANDI） 、并联指令（OR/ORI） 符号（名称）功 能 梯形图表示 操作元件 AND(与) 常开触点串联连接 X,Y,M,T,C,S ANDI(与非) 常闭触点串联连接 X,Y,M,T,C,S OR(或) 常开触点并联连接 X,Y,M,T,C, S ORI(或非) 常闭触点并联连接 X,Y,M,T,C, S AND、ANDI 指令用于一个触点的串联，但串联触点的数量不限，这两个指令可连续使用。 OUT(输出) 线圈驱动