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1、安徽机电职业技术学院毕业论文机械手控制系统的PLC设计系 （部） 电气工程系 专 业 机电一体化 班 级 机电3082班 姓 名 裴文佩 学 号 1302083119 指导教师 赵光艺 2010 2011 学年第 一 学期安徽机电职业技术学院毕业论文（设计）指导过程记录表题目机械手控制系统的PLC设计学生姓名裴文佩学 号1302083119指导教师赵光艺系 部电气工程系班 级机电3082班顺序号第1 次学生完成毕业论文（设计）内容情况11月16日确定论文题目： “机械手控制系统的PLC设计”,并咨询了指导教师，经老师同意后进行论文的前期准备工作。 学生签名：时间：2010年 11月16日教师指
2、导内容记录 教师签名： 时间： 年月日安徽机电职业技术学院毕业论文（设计）指导过程记录表题目机械手控制系统的PLC设计学生姓名裴文佩学 号1302083119指导教师赵光艺系 部电气工程系班 级机电3082班顺序号第2 次学生完成毕业论文（设计）内容情况11月17-18日搜集资料：上网查找并整理有关资料,到图书馆查书关于机械手控制系统和PLC设计的相关资料和图片。 学生签名：时间：2010年 11月18日教师指导内容记录 教师签名： 时间： 年月日安徽机电职业技术学院毕业论文（设计）指导过程记录表题目机械手控制系统的PLC设计学生姓名裴文佩学 号1302083119指导教师赵光艺系 部电气工程
3、系班 级机电3082班顺序号第3次学生完成毕业论文（设计）内容情况11月19-20日向指导老师咨询有关论文的格式、内容和要注意的地方，并开始进行论文的电子档的写作。 学生签名：时间：2010年 11月20日教师指导内容记录 教师签名： 时间： 年月日安徽机电职业技术学院毕业论文（设计）指导过程记录表题目机械手控制系统的PLC设计学生姓名裴文佩学 号1302083119指导教师赵光艺系 部电气工程系班 级机电3082班顺序号第4 次学生完成毕业论文（设计）内容情况11月21-27日完成论文的电子档，并进行了初步的修改和完善。 学生签名：时间：2010年 11月27日教师指导内容记录 教师签名：
4、时间： 年月日安徽机电职业技术学院毕业论文（设计）指导过程记录表题目机械手控制系统的PLC设计学生姓名裴文佩学 号1302083119指导教师赵光艺系 部电气工程系班 级机电3082班顺序号第5 次学生完成毕业论文（设计）内容情况11月28日把论文的电子档发给指导老师审阅，在指导老师的帮助下对论文进行再次修改。 学生签名：时间：2010年 11月28日教师指导内容记录 教师签名： 时间： 年月日安徽机电职业技术学院毕业论文（设计）指导过程记录表题目机械手控制系统的PLC设计学生姓名裴文佩学 号1302083119指导教师赵光艺系 部电气工程系班 级机电3082班顺序号第6 次学生完成毕业论文（
5、设计）内容情况11月30日获指导老师许可，将论文打印出来。 学生签名：时间：2010年 11月30日教师指导内容记录 教师签名： 时间： 年月日机械手控制系统的PLC设计 裴文佩 机电一体化摘 要在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等，已经随处可见。同时，现代生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成
6、为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。本文采用三菱公司的FX2N系列PLC，对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。该装置机械部分有滚珠丝杠、滑轨、机械抓手等；电气方面由交流电机、变频器、操作台等部件组成。我们利用可编程技术，结合相应的硬件装置，来控制机械手完成各种规定动作，从而简化了控制线路，达到节省成本，提高劳动生产率的目的。关键词：机械手 PL
7、C 控制目 录目 录第一章 可编程控制PLC11.1 PLC简介11.2 PLC内部原理21.3 PLC的工作原理51.4 PLC机型的选择方法8第二章 机械手概况102.1 搬运机械手的应用简况102.2 机械手的应用意义112.3 机械手的发展概况112.4 机械手的发展趋势12第三章 机械手控制系统的设计143.1 控制系统的PLC设计内容143.2 PLC的程序设计153.2 PLC的程序调试18参考文献20 II第一章 可编程控制PLC1.1 PLC简介自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装
8、置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。作为离散控的制的首选产品，PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的PLC年增长率保持为20%30%。随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。但是，在中国等发展中国家PLC的增长十分迅速。综合相关资料，2004年
9、全球PLC的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。 PLC是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为END指令）
10、，然后再返回起始步循环运算。PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。把计算结果送给PLC的控制器。相同I/O点数的系统，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大约能省40%左右）。PLC没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比DCS要低很多。一个PLC的控制器，可以接收几千个I/O点（最多可达8000多个
11、I/O）。如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用PLC较为合适。PLC由于采用通用监控软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。 近10年来，随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制，PLC在我国的应用增长十分迅速。随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。 通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器1.2 P
12、LC内部原理PLC实质上是一种被专用于工业控制的计算机，其硬件结构和微机是基本一体化的，其硬件的基本结构如图1所示。编程器中央处理单元（CPU）输入电路输出电路系统程序存储区用户程序存储区电源图1 PLC硬件的基本结构图（1）中央处理单元（CPU）中央处理单元（CPU）是PLC 的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能，接受并存储从编程器键入的用户程序和数据，检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能检查用户程序的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接受现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区, 然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算术运算等任务。并将逻辑或算术运算等结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕以后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直
