Xxx大學(xué)摘 要可編程序控制器(PLC)是近年來發(fā)展極為迅速，應(yīng)用面極廣，以微處理器為核心，集微機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)于一體的通用工業(yè)控制裝置。PLC的廣泛應(yīng)用，已經(jīng)給生產(chǎn)帶來許多的好處，它具有功能齊全、使用方便、維護(hù)容易、通用性強(qiáng)、可靠性好、性能價(jià)格比高等特點(diǎn)，已在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用，成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的一種強(qiáng)有力工具。比如plc控制的機(jī)械手在搬運(yùn)工件方面的應(yīng)用，以前一直采用人工搬運(yùn)物料，不僅工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全性差，而且效率低。本文分析了機(jī)械手和PLC之后，我們采用PLC控制的機(jī)械手進(jìn)行物件的搬運(yùn)來代替人力。本文基于三菱公司的PLC，提出了PLC控制工件傳送機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)研究了實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)的工作原理、硬件部分的主要構(gòu)成，以及硬件部分的設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試和實(shí)驗(yàn)應(yīng)用開發(fā)。討論了三菱PLC指令系統(tǒng)、編程語言和程序設(shè)計(jì)方法，分析了三菱PLC專用編程軟件在本系統(tǒng)中具體應(yīng)用，關(guān)鍵詞：機(jī)械手，PLC，- 1 -目 錄（PLC是什么？PLC控制什么？如何達(dá)到任務(wù)要求的？達(dá)到什么樣的控制要求？）第一章 概述01.1 PLC的產(chǎn)生、定義及發(fā)展趨勢01.2 機(jī)械手的概述0第二章 機(jī)械手控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)02.1 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原則02.2 PLC選型02.3 其它外部器件選型02.4 PLC的外部接線及I/O分配表0第三章 機(jī)械手控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)03.1 FX系列PLC常見編程方式03.2 FX系列可編程控制器的基本指令及應(yīng)用03.3 工件傳送機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)梯形圖03.4 工件傳送機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)指令表程序0第四章 總 結(jié)0參考文獻(xiàn)0- 30 -緒 論 工件傳送機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)一、 控制系統(tǒng)要求機(jī)械手的工作過程如下：第一章 概述1.1 PLC產(chǎn)生、定義及發(fā)展趨勢1.1.1 PLC(可編程邏輯控制器)的產(chǎn)生PLC(可編程邏輯控制器)是20世紀(jì)60年代末期逐步發(fā)展起來的一種以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。近幾年來，PLC技術(shù)在各種工業(yè)過程控制、生產(chǎn)自動(dòng)線控制及各類機(jī)電一體化設(shè)備控制中得到極其廣泛的應(yīng)用，成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的一項(xiàng)十分重要的應(yīng)用技術(shù)。在PLC出現(xiàn)以前，繼電器控制曾得到廣泛應(yīng)用，在機(jī)電設(shè)備和工業(yè)過程控制領(lǐng)域中占有主導(dǎo)地位。但是繼電器控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)；體積大，可靠性低，故障查找困難，特別是因?yàn)樗怯捎步泳€邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，造成了接線復(fù)雜，容易出故障，對生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性較差。20世紀(jì)60年代未，美國最大的汽車制造商通用汽車公司(GM)為了適應(yīng)汽車型號不斷更新的需要，試圖尋找一種新的生產(chǎn)線控制方法，使之盡可能地減少重新設(shè)計(jì)繼電器控制系統(tǒng)的工作量以及盡量地減少控制系統(tǒng)硬連接線的數(shù)量，以降低生產(chǎn)成本，縮短制造周期，減少生產(chǎn)線的故障率，從而有效地提高生產(chǎn)效率。當(dāng)時(shí)，電子計(jì)算機(jī)的硬件己經(jīng)基本完備，其主要功能是通過軟件來實(shí)現(xiàn)的，因此具有靈活性、通用性等優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格相對來說比較昂貴，于是他們想到了把繼電器控制系統(tǒng)簡單易懂、操作方便、價(jià)格便宜的長處與計(jì)算機(jī)靈活、通用的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，用來制造一種新型的工業(yè)控制裝置，并進(jìn)而采用招標(biāo)的方式，首先是美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出符合上述想法的工業(yè)控制裝置，命名為可編程邏輯控制器，即PLC( Programmable Logic Controller)。1969年，第一臺PLC在GM公司汽車生產(chǎn)線上首次運(yùn)行，成功地取代了沿用多年的繼電器控制系統(tǒng)，盡管當(dāng)時(shí)的PLC功能僅具有邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，但卻標(biāo)志著一種新型裝置問世。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，20世紀(jì)70年代中期又出現(xiàn)了微處理器和微型計(jì)算機(jī)，這些新技術(shù)很快也被用到PLC之中，使得PLC不僅其有邏輯控制功能，而且還增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送等功能，從而成為具有計(jì)算機(jī)功能的新型工業(yè)控制裝置。1980年美國電器制造商協(xié)會(huì)(NEMA)正式將其命名為可編程控制器(Programmable Controller)簡稱PC.1.1.2PLC(可編程邏輯控制器)的定義國際電商委員會(huì)(IEC)于1982年11月和1985年1月頒布了可編程控制器的第一稿和第二稿，對可編程控制器作了如下的定義:“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)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(jì)。它可采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的命令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械和生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充功能的原則而設(shè)計(jì)”。之 所 以 把可編程控制器簡稱為PC,因?yàn)樗呀?jīng)不再是僅具有邏輯控制功能的裝置了口只是由于20世紀(jì)80年代崛起的個(gè)人計(jì)算機(jī)( Personal Computer)也簡稱為PC。為了加以區(qū)別，人們又把可編程控制器簡稱為PLC。本文均稱其為PLC.1.1.3可編程邏輯控制器(PLC)的特點(diǎn) 1）可靠性高 由于制造PLC時(shí)在硬件和軟件兩個(gè)方面采用了一系列抗干擾措施，如屏蔽、濾波、隔離、故障診斷等，使PLC具有很強(qiáng)的抗干擾能力，其平均無故障時(shí)間可達(dá)到5萬到10萬小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。 2）編程簡單 PLC是面向工控現(xiàn)場設(shè)計(jì)的，他經(jīng)常采用的是一種面向控制過程的梯形圖語言，梯形圖語言與繼電器原理圖相類似，具有形象直觀、易學(xué)易懂的優(yōu)點(diǎn)，便于電氣工程技術(shù)人員掌握。 3）使用方便 使用PLC時(shí)只需進(jìn)行和輸入、輸出接口相關(guān)的少量電氣接線，當(dāng)控制要求發(fā)生改變時(shí)，梯形圖程序修改非常容易。PLC的功能強(qiáng)大，主要有邏輯控制、定時(shí)控制、技術(shù)控制、步進(jìn)控制、數(shù)據(jù)處理等基本功能，有的PLC還有A/D、D/A轉(zhuǎn)換及通信聯(lián)網(wǎng)的功能。由于可編程控制器產(chǎn)品已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，因此能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成規(guī)模不同、功能不同的控制系統(tǒng)。單片機(jī)不能適應(yīng)太復(fù)雜的工作環(huán)境，抗干擾性能沒有PLC強(qiáng)，編程復(fù)雜，不易掌握，單片機(jī)的開發(fā)是需要大量的技術(shù)人員的共同努力才能夠?qū)崿F(xiàn)的，其接線復(fù)雜，因此在工業(yè)控制時(shí)，人們會(huì)選擇簡單易學(xué)易于控制的PLC作為工控機(jī)。PLC的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：專用機(jī)床，紡織機(jī)械、包裝機(jī)械、通用機(jī)械工程應(yīng)用、控制系統(tǒng)、機(jī)床、電器制造工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)等等。1.1.4 PLC(可編程邏輯控制器)發(fā)展趨勢一、向高速度、大存儲量方向發(fā)展為提高處理能力，要求PLC具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲容量。目前大中型PLC.的速度可達(dá)0.2ms/k步左右。各大公司都把PLC的掃描速度作為一個(gè)很重要的競爭指標(biāo)。二、向多品種方向發(fā)展目前中小型PLC 比較普遍。為適應(yīng)市場的多種需要，今后PLC發(fā)展要向多品種方向，特別是向超大型和超小型兩個(gè)方向發(fā)展。目前開關(guān)量輸入輸出點(diǎn)數(shù)達(dá)到8192點(diǎn)的大型PLC 己比較多。為適應(yīng)大規(guī)模控制系統(tǒng)的需要，輸入輸出點(diǎn)數(shù)還在增加。例如Modicon公司的984-780、 984 785的最大開關(guān)量輸入輸出點(diǎn)數(shù)為16384,西門子公司的S5- 55U為10K點(diǎn)，Reliance Electric公司的DCS- 5000為12K點(diǎn)。三 、編程語言多樣化PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時(shí)，編程軟件也在不斷發(fā)展。編程語言朝著多種編程語的方向發(fā)展。盡管大多數(shù)PLC采用繼電器梯形圖語言( RLL )，但是新的編程語言還是不斷出現(xiàn)，現(xiàn)在有部分PLC已采用高級語言(如BASIC語言等)，例如Teletrol系統(tǒng)公司的286集成系統(tǒng)就是用C語言，使個(gè)人計(jì)算機(jī)技術(shù)得以溶入PLC之中。四、發(fā)展智能模塊智能模塊是以微處理器為基礎(chǔ)的功能部件。它可以與PLC 的主CPU并行工作，占用主CPU的時(shí)間很少，有利于提高PLC的掃描速度。發(fā)展智能模塊可進(jìn)一步提高PLC處理信息的能力和控制功能。1.2機(jī)械手的介紹1.2.1 工業(yè)機(jī)械手的概述機(jī)械手是在機(jī)械化、自動(dòng)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(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)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(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)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(dòng)、不知疲勞、不怕危險(xiǎn)、抓舉重物的力量比人手大等特點(diǎn)，因此，機(jī)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(jī)床加工工件的裝卸，特別是在自動(dòng)化車床、組合機(jī)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(jī)械行業(yè)中它可以用來組裝零部件。(3)可在勞動(dòng)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(dòng)。(4)可在危險(xiǎn)場合下工作，如軍工品的裝卸、危險(xiǎn)品及有害物的搬運(yùn)等。(5)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(yàn)。1.2.2 機(jī)械手的組成機(jī)械手的形式是多種多樣的，有的較為簡單，有的較為復(fù)雜，但基本的組成形式是相同的，一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助裝置組成。1.執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由手、手腕、手臂、支柱組成。手是抓取機(jī)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(dòng)作。手腕是連接手指與手臂的元件，可以進(jìn)行上下、左右和回轉(zhuǎn)動(dòng)作。簡單的機(jī)械手可以沒有手腕。支柱用來支撐手臂，也可以根據(jù)需要做成移動(dòng)。2傳動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作要由傳動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。常用機(jī)械手傳動(dòng)系統(tǒng)分機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)和電力傳動(dòng)等幾種形式。3.控制系統(tǒng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的主要作用是控制機(jī)械手按一定的程序、方向、位置、速度進(jìn)行動(dòng)作，簡單的機(jī)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(shí)現(xiàn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求進(jìn)行動(dòng)作動(dòng)作復(fù)雜的機(jī)械手則要采用可編程控制器、微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。4輔助裝置輔助裝置是機(jī)械手各部的連接裝置，如，油箱、管道、儀表、基座等。機(jī)械手按使用用途分：專用機(jī)械手、通用機(jī)械手。傳動(dòng)方式分：機(jī)械式機(jī)械手、液壓式機(jī)械手、氣壓式機(jī)械手、電動(dòng)機(jī)械手。1.2.2機(jī)械手應(yīng)用好處進(jìn)入信息時(shí)代，科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的機(jī)械手面臨著一場嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，它要生存要發(fā)展就必須要進(jìn)行一場深刻的變革，自動(dòng)化技術(shù)就越來越受到各方面的關(guān)注，在機(jī)械手上提高自動(dòng)化程度幾乎成了有識之士的共識。近幾年來，自動(dòng)化機(jī)械手的應(yīng)用出現(xiàn)了日新月異的可喜局面，它將對提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高工作效率、節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本、減少消耗、增加企業(yè)的競爭力，縮小同發(fā)達(dá)國家的差距等都將起到重要的作用。生產(chǎn)自動(dòng)化的實(shí)質(zhì)就是利用機(jī)械裝置來代替人，來完成人的工作(勞動(dòng))。把人從繁重、單調(diào)、惡劣的環(huán)境中解放出來。它能長時(shí)間、不知疲倦地按人們的意愿工作。物料分揀自動(dòng)化的重要環(huán)節(jié)一一機(jī)械手己被人們研究了幾十年，也應(yīng)用了幾十年，并得到了飛速的發(fā)展，它己經(jīng)被應(yīng)用到人類生活的各個(gè)方面，它已經(jīng)成了人類的好朋友，伴隨它的發(fā)展，它將對人類的生產(chǎn)、生活做出更大的貢獻(xiàn)。第二章 機(jī)械手控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原則任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： 1、最大限度地滿足被控對象的控制要求充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國內(nèi)、國外資料。同時(shí)要注意和現(xiàn)場的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問題和疑難問題。 2、保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠 保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等），也能正常工作。3、力求簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。4、適應(yīng)發(fā)展的需要由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。2.2 PLC選型一、控制要求分析及I/O點(diǎn)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行前，機(jī)械手處于原位狀態(tài)，即右限SQ3、下限SQ5受壓。按下起動(dòng)按鈕，輸送帶B開始運(yùn)行，同時(shí)機(jī)械手從右下限開始上升。機(jī)械手上升至上限位，SQ4動(dòng)作，上升動(dòng)作結(jié)束，同時(shí)機(jī)械手開始左旋動(dòng)作。機(jī)械手旋轉(zhuǎn)至左限位，SQ2動(dòng)作，左旋動(dòng)作結(jié)束，同時(shí)機(jī)械手開始下降動(dòng)作。機(jī)械手下降至下限位，SQ5動(dòng)作，下降動(dòng)作結(jié)束，同時(shí)輸送帶A開始起動(dòng)。輸送帶A將工件傳送進(jìn)入光電開關(guān)檢測區(qū)，SQ6動(dòng)作，輸送帶A停止運(yùn)行，同時(shí)機(jī)械手開始抓物動(dòng)作。機(jī)械手抓住工件，SQl動(dòng)作，抓物動(dòng)作完成，同時(shí)機(jī)械手再次開始上升。機(jī)械手上升至上限位，SQ4動(dòng)作，上升動(dòng)作結(jié)束，同時(shí)機(jī)械手開始右旋動(dòng)作。機(jī)械手旋轉(zhuǎn)至右限位，SQ3動(dòng)作，右旋動(dòng)作結(jié)束，同時(shí)機(jī)械手開始下降動(dòng)作。機(jī)械手下降至下限位，SQ5動(dòng)作，下降動(dòng)作結(jié)束，同時(shí)機(jī)械手開始放物動(dòng)作，經(jīng)延時(shí)后，放物動(dòng)作完成。以上是機(jī)械手傳送工件的一次完整的工作流程，系統(tǒng)中輸送帶B隨機(jī)械手的運(yùn)行狀態(tài)而工作，即按下起動(dòng)按鈕開始運(yùn)轉(zhuǎn)，按下停止按鈕結(jié)束運(yùn)轉(zhuǎn)。PLC的輸入端有單周期運(yùn)行啟動(dòng)按鈕，循環(huán)啟動(dòng)啟動(dòng)、停止按鈕，機(jī)械手夾緊SQ1，左限位SQ2,右限位SQ3,上升限位SQ4,下降限位SQ5,光電開關(guān)SQ6.等9個(gè)輸入端。輸送帶A、B運(yùn)轉(zhuǎn)，手臂上升、下降、左擺、右擺、手抓抓工件等7個(gè)PLC輸出端。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求：物料分揀PLC系統(tǒng)需要輸入點(diǎn)9個(gè)，輸出點(diǎn)7個(gè)，其I/O接口共16個(gè)，為保證20%的余量，其I/O應(yīng)不小于32個(gè);根據(jù)其控制要求及I/O點(diǎn)，對此系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)行分析，我們將選用FX2N型的PLC控制本系統(tǒng)。圖3-1 FX2N-32M可編程控制器 輸入輸出32點(diǎn) 內(nèi)置RAM存儲器（8000步）。電池后備。使用選件盒時(shí)最大可達(dá)16000步。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘：內(nèi)置于基本單元中（可與公歷4位對應(yīng)，有閏年調(diào)整功能） 基本指令：27種步進(jìn)梯形圖指令：2種（可表示SFC）應(yīng)用指令：28種 內(nèi)置運(yùn)行/停止開關(guān)（也具有外部運(yùn)行/停止功能）可在程序中寫入程序。二、三菱PLC的介紹三菱公司的PLC是較早進(jìn)入中國市場的產(chǎn)品。其小型機(jī)F1/F2系列是F系列的升級產(chǎn)品，早期在我國的銷量也不小。F1/F2系列加強(qiáng)了指令系統(tǒng)，增加了特殊功能單元和通信功能，比F系列有了更強(qiáng)的控制能力。繼F1/F2系列之后，20世紀(jì)80年代末三菱公司又推出FX系列，在容量、速度、特殊功能、網(wǎng)絡(luò)功能等方面都有了全面的加強(qiáng)。FX2系列是在90年代開發(fā)的整體式高功能小型機(jī)，它配有各種通信適配器和特殊功能單元。FX2N幾年推出的高功能整體式小型機(jī)，它是FX2的換代產(chǎn)品，各種功能都有了全面的提升。近年來還不斷推出滿足不同要求的微型PLC，如FXOS、FX1S、FX0N、FX1N及系列等產(chǎn)品。三菱公司的大中型機(jī)有A系列、QnA系列、Q系列，具有豐富的網(wǎng)絡(luò)功能，I/O點(diǎn)數(shù)可達(dá)8192點(diǎn)。其中Q系列具有超小的體積、豐富的機(jī)型、靈活的安裝方式、雙CPU協(xié)同處理、多存儲器、遠(yuǎn)程口令等特點(diǎn)，是三菱公司現(xiàn)有PLC中最高性能的PLC。三菱PLC中的 FX2N：是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相當(dāng)FX系列中最高檔次的超小程序裝置，除輸入出1625點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于多個(gè)基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。特點(diǎn)：-系統(tǒng)配置即固定又靈活；-編程簡單；-備有可自由選擇，豐富的品種；-令人放心的高性能；-高速運(yùn)算；-使用于多種特殊用途；-外部機(jī)器通訊簡單化；-共同的外部設(shè)備。在基本單元上連接擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，可進(jìn)行16-256點(diǎn)的靈活輸入輸出組合?？蛇x用16/32/48/64/80/128點(diǎn)的主機(jī)，可以采用最小8點(diǎn)的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展。可根據(jù)電源及輸出形式，自由選擇。程序容量：內(nèi)置8000步RAM（可輸入注釋）可使用存儲盒，最大可擴(kuò)充至16K步。豐富的軟元件應(yīng)用指令中有多個(gè)可使用的簡單指令、高速處理指令、輸入過濾常數(shù)可變，中斷輸入處理，直接輸出等。便利指令數(shù)字開關(guān)的數(shù)據(jù)讀取，16位數(shù)據(jù)的讀取，矩陣輸入的讀取，7段顯示器輸出等。數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排列、三角函數(shù)運(yùn)算、平方根、浮點(diǎn)小數(shù)運(yùn)算等。特殊用途、脈沖輸出（20KHZ/DC5V，10KHZ/DC12V-24V），脈寬調(diào)制，PID控制指令等。外部設(shè)備相互通信，串行數(shù)據(jù)傳送，ASCII code印刷，HEXASCII變換，校驗(yàn)碼等。FX2N系列PLC擁有無以匹及的速度，高級的功能邏輯選件以及定位控制等特點(diǎn)；FX2N是從16路到256路輸入/輸出的多種應(yīng)用的選擇方案；FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相當(dāng)于FX系列中最高檔次的超小形程序裝置。所以本系統(tǒng)選用了FX2N系列PLC。2.3其它外部器件選型一、光電傳感器選型光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。光電檢測方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣，因此,光電式傳感器在檢測和控制中應(yīng)用非常廣泛。光電傳感器是各種光電檢測系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把光信號（紅外、可見及紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成為電信號的器件。 光電式傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。它可用于檢測直接引起光量變化的非電量，如光強(qiáng)、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等；也可用來檢測能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識別等。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置和機(jī)器人中獲得廣泛應(yīng)用。近年來，新的光電器件不斷涌現(xiàn)，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進(jìn)一步應(yīng)用開創(chuàng)了新的一頁。 檢測距離長如果在對射型中保留10m以上的檢測距離等，便能實(shí)現(xiàn)其他檢測手段（磁性、超聲波等） 無法離檢測。對檢測物體的限制少 由于以檢測物體引起的遮光和反射為檢測原理，所以不象接近傳感器等將檢測物體限定 在金屬，它可對玻璃.塑料.木材.液體等幾乎所有物體進(jìn)行檢測。響應(yīng)時(shí)間短光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構(gòu)成，所以不包含機(jī)械性工作時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間非常短。 分辨率高 能通過高級設(shè)計(jì)技術(shù)使投光光束集中在小光點(diǎn)，或通過構(gòu)成特殊的受光光學(xué)系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)高分辨率。也可進(jìn)行微小物體的檢測和高精度的位置檢測。 可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測可以無須機(jī)械性地接觸檢測物體實(shí)現(xiàn)檢測，因此不會(huì)對檢測物體和傳感器造成損傷。因此，傳感器能長期使用。 可實(shí)現(xiàn)顏色判別 通過檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據(jù)被投光的光線波長和檢測物體的顏色組合 而有所差異。利用這種性質(zhì)，可對檢測物體的顏色進(jìn)行檢測。 便于調(diào)整 在投射可視光的類型中，投光光束是眼睛可見的，便于對檢測物體的位置進(jìn)行調(diào)整。 在此系統(tǒng)中由于對產(chǎn)品的要精確度不高，所以選用KBE22-DS10NA型光電傳感器。2.4 三菱PLC的I/O接線圖三菱I/O地址分配及功能說明序號PLC地址名稱及功能說明序號PLC地址名稱及功能說明1X000單周期運(yùn)行啟動(dòng)按鈕SB11Y000輸送帶A2X001連續(xù)循環(huán)運(yùn)行啟動(dòng)按鈕SB22Y001輸送帶B3X002連續(xù)循環(huán)運(yùn)行停止按鈕SB33Y002手臂上升4X003手爪夾緊限位傳感器SQ14Y003手臂下降5X004手臂旋轉(zhuǎn)左限位傳感器SQ25Y004手臂右擺6X005手臂旋轉(zhuǎn)右限位傳感器SQ36Y005手臂左擺7X006手臂提升限位傳感器SQ47Y006手抓抓物件8X007手臂下降限位 傳感器SQ58Y0079X010光電開關(guān)傳感器SQ69Y010第三章 機(jī)械手控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 FX系列PLC常見的編程方式指令表編程： 指令表編程是以“LD”、“LDI”、“AND”、“ANI”、“OUT”等順控指令輸入的方式。這種方式是編寫順控程序的基本輸入形式，但控制內(nèi)容難于看懂。例： 步 指令 軟元件號 0 LD X000 1 OR Y005 2 ANI X002 3 OUT Y005梯形圖編程：梯形圖程序是采用順控信號及軟元件號，在圖形畫面上作出順控電路圖的方法。這種方法是用觸點(diǎn)符號與線圈符號表示順控回路，因而容易理解程序的內(nèi)容。同時(shí)還可用回路顯示的狀態(tài)來監(jiān)控可編程控制器的動(dòng)作。例： SFC編程： SFC程序是根據(jù)機(jī)械動(dòng)作的流程進(jìn)行順控設(shè)計(jì)的輸入方法。在具有個(gè)人計(jì)算機(jī)與A7PHP/HGP等的圖形畫面的外圍設(shè)備中，通過制作下圖所示的畫面可決定順控的流程。 以上3種方法編制的順控程序，全部以指令表方式（指令表編程時(shí)的內(nèi)容）存儲在可編程控制器的程序內(nèi)存中。因此，按照下圖所示以各種輸入方法編制的程序表示及編輯都可相互變換。（即使是指令表程序，也可根據(jù)SFC轉(zhuǎn)換的規(guī)則，通過SFC圖對應(yīng)的軟件來表示以指令為基礎(chǔ)的程序）。3.2 FX系列可編程控制器的基本指令及應(yīng)用 FX2N系列可編程控制器共有27條基本邏輯指令，此外還有一百多條功能指令。對于常見的開關(guān)量控制系統(tǒng)，只用基本指令就可以滿足用戶變成的要求。符號名稱功 能電路表示LD常開觸點(diǎn)LDI常閉觸點(diǎn)AND串聯(lián)常開觸點(diǎn)ANI串聯(lián)常閉觸點(diǎn)OR并聯(lián)常開觸點(diǎn)ORI并聯(lián)常閉觸點(diǎn)ANB塊串聯(lián)ORB塊并聯(lián)OUT線圈驅(qū)動(dòng)指令SET保持指令RST復(fù)位指令PLS上升沿檢測指令PLF下降沿檢測指令PLC常用的編程語言基本指令說明符號名稱功 能電路表示MC主控開始指令MCR主控復(fù)位指令MPS進(jìn)棧指令MRD讀棧指令MPP出棧指令I(lǐng)NV運(yùn)算結(jié)果的反向NOP空操作END程序結(jié)束3.3 FX系列PLC的常見編程方法常見編程方法有：“啟保?！狈绞骄幊讨梦粡?fù)位方式編程步進(jìn)指令方式編程本設(shè)計(jì)以“啟保?！狈绞骄幊?，本編程方式是以的方式為基本單位的編程方法，它適合邏輯關(guān)系簡單的控制系統(tǒng)，是在實(shí)際中較為常用的編程方法。順序功能圖4.4梯形圖程序4.5 指令表程序第四章 總 結(jié) 本課題是對物料分揀PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)機(jī)械手設(shè)計(jì)應(yīng)用的一次探索，也是企業(yè)逐步走向生產(chǎn)自動(dòng)化的一次探索。雖然我的探索和設(shè)計(jì)可能不夠成熟，但對我來說這次探索奠定了我在PLC的設(shè)計(jì)和應(yīng)用道路上的基礎(chǔ)，為企業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化，為在更多的設(shè)備上用更多的PLC作出我應(yīng)有的貢獻(xiàn)，獻(xiàn)出我的精力和智慧。 本課題的聯(lián)想和體會(huì): 一、通過該機(jī)械手的設(shè)計(jì)探索，在許多的行業(yè)廣泛采用可編程控制器（PLC），采用自動(dòng)化生產(chǎn)來代替人工勞動(dòng)，把人從繁重和惡劣的環(huán)境中解放出來?？删幊炭刂破鳎≒LC）能長時(shí)間，不知疲倦地工作，有利于產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的穩(wěn)定提高，也能有效地避免人身傷了和設(shè)備的損壞事故。 二、本分揀物件的系統(tǒng)采用先進(jìn)的可編程控制器(PLC)作為控制系統(tǒng)的核心，使系統(tǒng)能快速、無誤、準(zhǔn)確地將物件予以分揀。在設(shè)備的改造中采用PLC.能提高設(shè)備的內(nèi)在品質(zhì)。 三、可編程控制器（PLC）在自動(dòng)化分揀線上的實(shí)踐應(yīng)用，可推廣到所有分揀、組裝物件的設(shè)備上，及至向更大范圍內(nèi)