專業(yè)綜合應(yīng)用與工程能力實(shí)踐練習(xí)課程設(shè)計(jì)講明書機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)院、部：電氣與信息工程學(xué)院學(xué)生姓名：馬永奎指導(dǎo)教師：董海兵職稱講師專業(yè)：自動(dòng)化班級(jí)：自本1003班完成時(shí)刻：2021年12月19日摘要PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它使用可編程序的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)指令，實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)和算術(shù)運(yùn)算等功能，用來(lái)對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過程進(jìn)行操縱。，PLC能夠靈活而方便地應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化操縱中是最值得重視的先進(jìn)操縱技術(shù)。組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動(dòng)操縱系統(tǒng)，它以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。具有習(xí)慣性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。在這次為期一周的課設(shè)中，我利用三菱FX1S系列單片機(jī)設(shè)計(jì)了四層電梯自動(dòng)操縱程序同時(shí)進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，利用組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)了機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程操縱的操縱人機(jī)界面，配合組態(tài)王的編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了組態(tài)王的仿真運(yùn)行。同時(shí)接觸并學(xué)習(xí)了變頻器的一些知識(shí)。要害字：PLC；組態(tài)王；機(jī)械手臂AbstractPLCisanelectronicdevicedesignedforapplicationsintheindustrialdesignenvironmentfordigitaloperation.Itusesprogrammablememorytostoreinstructions,realizethefunctionoflogical,sequentialoperation,counting,countingandarithmeticoperations,isusedtocontrolallkindsofmachineryorproductionprocess.,PLCcanbeflexiblyandconvenientlyappliedtoproductionpractice,inthemodernindustrialautomationcontrolisanadvancedcontroltechnologyisthemostworthyofattention.Developingmonitoringsystemsoftware,isanewautomaticcontrolsystemofindustrial,integratedsystemwithstandardindustrialcomputersoft,hardwareplatformtoreplacethetraditionalclosedsystems.Hasstrongadaptability,goodopenness,easytoexpand,economy,shortdevelopmentcycle.elevatorautomaticcontrolprogramandthesimulationexperiments,themechanicalarmhandlingprocesscontrolman-machineinterfacedesignbyusingtheconfigurationsoftwareKingview,withprogramminglanguagetorealizethesimulationrunningkingview.Atthesametimecontactandlearnsomeknowledgeoffrequencyconverter.Keywords:PLC;Kingview;mechanicalarm目錄1PLC相關(guān)知識(shí)…………………3全然結(jié)構(gòu)……………3工作原理……………41.3功能特點(diǎn)……………51.4應(yīng)用領(lǐng)域……………52四層電梯的設(shè)計(jì)………………………72.1四層電梯操縱要求…………………72.2自動(dòng)電梯相關(guān)知識(shí)…………………82.3輸進(jìn)輸出分配表……………………82.4程序流程及功能實(shí)現(xiàn)………………92.5總梯形圖……………123機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程操縱………173.1組態(tài)王簡(jiǎn)介…………173.2組態(tài)王實(shí)現(xiàn)步驟……………………173.3操縱要求……………183.4機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程操縱的實(shí)現(xiàn)………………193、5組態(tài)王仿真結(jié)果…………………203.6畫面命令語(yǔ)言……………………244變頻器相關(guān)知識(shí)………………………304.1變頻器的定義………………………304.2變頻器的工作原理…………………304.3變頻器的操縱方式………………314.4工作范圍……………33總結(jié)…………………………34參考文獻(xiàn)……………………351PLC相關(guān)知識(shí)可編程邏輯操縱器〔ProgrammableLogicController，PLC〕，是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采納能夠編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸人和輸出，操縱各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)操縱系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)展其功能的原那么而設(shè)計(jì)。全然結(jié)構(gòu)可編程邏輯操縱器實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)操縱的計(jì)算機(jī)，可編程邏輯操縱器及其硬件結(jié)構(gòu)全然上與微型計(jì)算機(jī)相同，全然構(gòu)成為：一、電源可編程邏輯操縱器的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。一般交流電壓動(dòng)搖在+10%(+15%)范圍內(nèi)，能夠不采取其它措施而將PLC直截了當(dāng)連接到交流電網(wǎng)上往。二、中心處理單元(CPU)中心處理單元(CPU)是可編程邏輯操縱器的操縱中樞。它按照可編程邏輯操縱器系統(tǒng)程序給予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵進(jìn)的用戶程序和數(shù)據(jù)；首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸進(jìn)裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分不存進(jìn)I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，通過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送進(jìn)I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)存放器內(nèi)。執(zhí)行完畢之后各輸出狀態(tài)或輸出存放器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。三、存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。四、輸進(jìn)輸出接口電路1．現(xiàn)場(chǎng)輸進(jìn)接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸進(jìn)接口電路，作用是可編程邏輯操縱器與現(xiàn)場(chǎng)操縱的接口界面的輸進(jìn)通道。2．現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)存放器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用可編程邏輯操縱器通過現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的操縱信號(hào)。五、功能模塊如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊。六、通信模塊工作原理當(dāng)可編程邏輯操縱器投進(jìn)運(yùn)行后，其工作過程一般分輸進(jìn)采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)時(shí)期。完成上述三個(gè)時(shí)期稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，可編程邏輯操縱器的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)時(shí)期。一、輸進(jìn)采樣時(shí)期在輸進(jìn)采樣時(shí)期，可編程邏輯操縱器以掃描方式依次地讀進(jìn)所有輸進(jìn)狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存進(jìn)I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸進(jìn)采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)進(jìn)用戶程序執(zhí)行和輸出刷新時(shí)期。在這兩個(gè)時(shí)期中，即使輸進(jìn)狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也可不能改變。因此，假如輸進(jìn)是脈沖信號(hào)，那么該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸進(jìn)均能被讀進(jìn)。二、用戶程序執(zhí)行時(shí)期在用戶程序執(zhí)行時(shí)期，可編程邏輯操縱器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的操縱線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后依據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。三、輸出刷新時(shí)期當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，可編程邏輯操縱器就進(jìn)進(jìn)輸出刷新時(shí)期。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是可編程邏輯操縱器的真正輸出。1.3功能特點(diǎn)可編程邏輯操縱器具有以下鮮亮的特點(diǎn)。一、系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展輕易，以開關(guān)量操縱為其特長(zhǎng)；也能進(jìn)行連續(xù)過程的PID回路操縱；并能與上位機(jī)構(gòu)成復(fù)雜的操縱系統(tǒng)，如DDC和DCS等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動(dòng)化。二、使用方便，編程簡(jiǎn)單，采納簡(jiǎn)明的梯形圖、邏輯圖或語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，而無(wú)需計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試輕易。另外，可在線修改程序，改變操縱方案而不拆動(dòng)硬件。三、能習(xí)慣各種惡劣的運(yùn)行環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)，遠(yuǎn)高于其他各種機(jī)型。1.4應(yīng)用領(lǐng)域最初，PLC要緊用于開關(guān)量的邏輯操縱。隨著PLC技術(shù)的進(jìn)步，它的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大?，F(xiàn)在，PLC不僅用于開關(guān)量操縱，還用于模擬量及數(shù)字量的操縱，可采集與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，還可對(duì)操縱系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控；還可聯(lián)網(wǎng)、通訊，實(shí)現(xiàn)大范圍、跨地域的操縱與治理。PLC已日益成為產(chǎn)業(yè)操縱裝置家族中一個(gè)重要的角色。一、用于開關(guān)量操縱PLC操縱開關(guān)量的能力是非常強(qiáng)的。所操縱的進(jìn)出點(diǎn)數(shù)，少的十幾點(diǎn)、幾十點(diǎn)，多的可到幾百、幾千，甚至幾萬(wàn)點(diǎn)。由于它能聯(lián)網(wǎng)，點(diǎn)數(shù)幾乎不受限制，不管多少點(diǎn)都能操縱。用PLC進(jìn)行開關(guān)量操縱實(shí)例是許多的，冶金、機(jī)械、輕工、化工、紡織等等，幾乎所有產(chǎn)業(yè)行業(yè)都需要用到它。目前，PLC首用的目標(biāo)，也是不的操縱器無(wú)法與其相比的，確實(shí)是基本它能方便并可靠地用于開關(guān)量的操縱。二、用于模擬量操縱模擬量，如電流、電壓、溫度、壓力等等，它的大小是連續(xù)變化的。產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)，特殊是連續(xù)型生產(chǎn)過程，常要對(duì)這些物理量進(jìn)行操縱。PLC進(jìn)行模擬量操縱，要配置有模擬量與數(shù)字量相互轉(zhuǎn)換的A／D、D／A單元。它是特殊的I/O單元。A/D單元是把外電路的模擬量，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后送進(jìn)PLC。D/A單元，是把PLC的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，再送給外電路。如此，用PLC實(shí)現(xiàn)模擬量操縱是完全可能的。操縱的單位值可小到212分之一的丈量程值，多數(shù)也是足夠的。PLC進(jìn)行模擬量操縱，還有A/D、D/A組合在一起的單元，并可用PID或模糊操縱算法實(shí)現(xiàn)操縱，可得到非常高的操縱質(zhì)量。三、用于數(shù)字量操縱實(shí)際的物理量，除了開關(guān)量、模擬量，還有數(shù)字量。PLC也是基于計(jì)算機(jī)的技術(shù)，并日益完善。故它也完全能夠用于數(shù)字量操縱。PLC可接收計(jì)數(shù)脈沖，頻率可高達(dá)幾k到幾十k赫茲?？捎枚喾N方式接收這脈沖，還可多路接收。有的PLC還有脈沖輸出功能，脈沖頻率也可達(dá)幾十k。有了這兩種功能，加上PLC有數(shù)據(jù)處理及運(yùn)算能力，假設(shè)再配備相應(yīng)的傳感器〔如旋轉(zhuǎn)編碼器〕或脈沖伺服裝置〔如環(huán)形分配器、功放、步進(jìn)電機(jī)〕，那么完全能夠依NC的原理實(shí)現(xiàn)種種操縱。四、用于數(shù)據(jù)采集隨著PLC技術(shù)的開展，其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)越來(lái)越大。龐大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，能夠存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集能夠用計(jì)數(shù)器，累計(jì)記錄采集到的脈沖數(shù)，并定時(shí)地轉(zhuǎn)存到DM區(qū)中往，也可用A/D單元，當(dāng)模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，再定時(shí)地轉(zhuǎn)存到DM區(qū)中：PLC還可配置上小型打印機(jī)，定期把DM區(qū)的數(shù)據(jù)打出來(lái)，或與計(jì)算機(jī)通訊，由計(jì)算機(jī)把DM區(qū)的數(shù)據(jù)讀出，并由計(jì)算機(jī)再對(duì)這些數(shù)據(jù)作處理。這時(shí)，PLC即成為計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)終端。五、用于進(jìn)行監(jiān)控PLC自檢信號(hào)許多，內(nèi)部器件也許多，完全可利用它進(jìn)行PLC自身工作的監(jiān)控，或?qū)Σ倏v對(duì)象進(jìn)行監(jiān)控。六、用于聯(lián)網(wǎng)、通訊PLC可與個(gè)人計(jì)算機(jī)相連接進(jìn)行通訊，可用計(jì)算機(jī)參與編程及對(duì)PLC進(jìn)行操縱的治理，可組成局部網(wǎng),網(wǎng)間的結(jié)點(diǎn)可直截了當(dāng)或間接地通訊、交換信息。聯(lián)網(wǎng)、通訊，正習(xí)慣了當(dāng)今計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)〔CIMS〕及智能化工廠開展的需要。它可使產(chǎn)業(yè)操縱從點(diǎn)〔Point〕、到線〔〔Line〕再到面〔Aero〕，使設(shè)備級(jí)的操縱、生產(chǎn)線的操縱、工廠治理層的操縱連成一個(gè)整體，進(jìn)而可制造更高的效益。2四層電梯的設(shè)計(jì)2.1四層電梯操縱要求如電梯模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)所示，其動(dòng)作要求如下：【1】電梯上行：①當(dāng)電梯停于1樓(1F)或2F、3F時(shí)，4樓呼喊．那么上行到4樓碰行程開關(guān)后停止。②電梯停于1F或2F，3F呼喊、那么上行，到3F行程開關(guān)操縱停止。②電梯停于1F，2F呼喊，那么上行，到2F行程開關(guān)操縱停止。④電梯停于lF，2F、3F同時(shí)呼喊，那么電梯上行到2F后，停3秒種，接著上行到3F停止。⑤電梯停于1F，3F、4F同時(shí)呼喊，電梯上行到．3F，停3秒，接著上行到4F停止。⑥電梯停于1F，2F、4P同時(shí)呼喊，電梯上行到2F，停3秒，接著上行到4F停止⑦電梯停于1F，2F、3F、4F同時(shí)呼喊，電梯上行到2F，停3秒，接著上行到3F，停5秒，接著上行到4F停止。⑧電梯停于2F、3F，4F同時(shí)呼喊，電梯上行到3F停3秒，接著上行到4F停止?！?】電梯下行：①電梯停于4F或3F或2F，1F呼喊，電梯下行到1F停止。②電梯停于4F或3F，2F呼喊，電梯下行到2F停止。③電梯停于4F，3F呼喊，電梯下行到3F停止。④電梯停于4F，3F、2F同時(shí)呼喊，電梯下行到3F，停3秒，接著下行到2F停止⑤電銻停于4F，3F、1F同時(shí)呼喊，電梯下行到3F，停3秒，接著下行到1F停止⑥電梯停于4F，2F、1F同時(shí)呼喊，電梯下行到2F，停3秒，接著下行到1F停止。⑦電梯停于4F，3F、2F、1F同時(shí)呼喊，電梯下行到3F，停3秒，接著下行到2F停3秒，接著下行到lF停止?！?】各樓層運(yùn)行時(shí)刻應(yīng)在15秒以內(nèi)，否那么認(rèn)為有故障?！?】電梯停于某一層，數(shù)碼管應(yīng)顯示該層的樓層數(shù)。【5】設(shè)計(jì)電梯停于2F,3F時(shí)，電梯運(yùn)行狀態(tài)?！采舷峦瑫r(shí)呼喊時(shí)，采取先上后的原那么〕2.2自動(dòng)電梯相關(guān)知識(shí)電梯以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的垂直升落機(jī)，裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或載運(yùn)物資。也有臺(tái)階式，踏步板裝在履帶上連續(xù)運(yùn)行，俗稱自動(dòng)電梯。電梯是機(jī)電一體化產(chǎn)品。其機(jī)械局部通過操縱局部調(diào)度，緊密協(xié)同，使電梯可靠運(yùn)行。電氣操縱局部由電力拖動(dòng)系統(tǒng)，運(yùn)行邏輯功能操縱系統(tǒng)和電氣平安保衛(wèi)等系統(tǒng)組成。隨著社會(huì)的不斷開展，樓房越來(lái)越高，而電梯成為了高層樓房的必須設(shè)備。電梯從手柄開關(guān)操縱電梯、按鈕操縱電梯開展到了現(xiàn)在的群控電梯，為高層運(yùn)輸做出了不可磨滅的奉獻(xiàn)。PLC在電梯升落操縱上的應(yīng)用要緊表達(dá)在它的邏輯開關(guān)操縱功能。由于PLC具有邏輯運(yùn)算，計(jì)數(shù)和定時(shí)以及數(shù)據(jù)輸進(jìn)輸出的功能。在電梯升落過程中，各種邏輯開關(guān)操縱與PLC非常好的結(jié)合，非常好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)的操縱。輸進(jìn)輸出分配表輸進(jìn)輸出主機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)K注釋主機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)K注釋X1LAY1一樓行程開關(guān)Y0DJB電機(jī)下行X2LAY2二樓行程開關(guān)Y1DJA電機(jī)上行X3LAY3三樓行程開關(guān)24V24VX4LAY4四樓行程開關(guān)GNDGNDX122DN二層下呼Y6A數(shù)碼管段碼X133DN三層下呼Y7BX144DN四層下呼Y10CX111UP一層上呼Y11DX122UP二層上呼Y12EX133UP三層上呼Y13FX0RST復(fù)位Y14GX5IN1一層內(nèi)選按鈕COM024VX6IN2二層內(nèi)選按鈕COM124VX7IN3三層內(nèi)選按鈕COM224VX10IN4四層內(nèi)選按鈕COM324VCOMCOMGNDCOM424VLEDCOMGNDCOM524V表2-1表2-1輸進(jìn)輸出分配表2.4程序流程及功能實(shí)現(xiàn)四層電梯的自動(dòng)操縱主體思想是將四層樓分為四個(gè)狀態(tài)，每個(gè)樓層分為兩個(gè)子狀態(tài)一、二，狀態(tài)一為該樓層的等待狀態(tài)，狀態(tài)二為該樓層的行進(jìn)狀態(tài)。四個(gè)樓層狀態(tài)之間依據(jù)限位開關(guān)進(jìn)行切換，即一層狀態(tài)能夠切換到二層狀態(tài)，二層狀態(tài)能夠切換到一、三層的狀態(tài)。切換時(shí)首先判定該層是否被呼喊，假如被呼喊那么切換到該層的等待狀態(tài)中，等待3秒后進(jìn)進(jìn)該層的行進(jìn)狀態(tài)中。以電梯在一樓為例一、開機(jī)分支轉(zhuǎn)移程序：二、等待子程序：三、行進(jìn)子程序：四、電梯上下行判定流程Lay1——Lay4是四個(gè)樓層的限位開關(guān)，對(duì)應(yīng)輸進(jìn)X1——X4，四個(gè)樓層的呼喊信號(hào)對(duì)應(yīng)輸進(jìn)X11——X14，對(duì)應(yīng)中間繼電器M11——M14，將四個(gè)開關(guān)量作為一個(gè)整體K1X1、K1M11，然后進(jìn)行對(duì)比，假如K1X1>K1M11，代表呼喊樓層在電梯所在樓層下面，因此電梯下行；相反的，假如K1X1>K1M11，代表呼喊樓層在電梯所在樓層上面，因此電梯上行。對(duì)應(yīng)的子流程圖如下：局部程序如下：五、數(shù)碼管顯示局部：當(dāng)電梯行駛或停靠在某一樓層時(shí)，數(shù)碼管顯示出對(duì)應(yīng)的樓層號(hào)，利用輸出端口Y6——Y14輸出數(shù)碼管顯示信號(hào)到數(shù)碼管，即可顯示出電梯當(dāng)前所在的樓層，對(duì)應(yīng)梯形圖如下：六、樓層呼喊指示燈：L1——L4對(duì)應(yīng)四個(gè)樓層的呼喊指示燈，哪一層有呼喊，哪一層的指示燈就亮，電梯行進(jìn)到這一層后，指示燈即熄滅。七、報(bào)警局部：電梯上行、下行電機(jī)運(yùn)行時(shí)刻超過15s后，發(fā)出報(bào)警知識(shí)。報(bào)警局部程序：2.5總梯形圖3機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程操縱3.1組態(tài)王簡(jiǎn)介組態(tài)王是一款開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動(dòng)操縱系統(tǒng)，它以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。它具有習(xí)慣性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。通常能夠把如此的系統(tǒng)劃分為操縱層、監(jiān)控層、治理層三個(gè)層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對(duì)下連接操縱層，對(duì)上連接治理層，它不但實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與操縱，且在自動(dòng)操縱系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面咨詢題：畫面、數(shù)據(jù)、動(dòng)畫。通過對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)要求及實(shí)現(xiàn)功能的分析，采納組態(tài)王對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。組態(tài)軟件也為試驗(yàn)者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗(yàn)者實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。而且，它能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動(dòng)畫方式顯示操縱設(shè)備的狀態(tài)，具有報(bào)警窗口、實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲曲折折線等，可便利的生成各種報(bào)表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。組態(tài)王實(shí)現(xiàn)步驟1、定義變量關(guān)于變量的定義，確實(shí)是基本創(chuàng)立一個(gè)具體的數(shù)據(jù)庫(kù)，并用此數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量描述工控對(duì)象的各種屬性，比方時(shí)刻、位置等。在我們的題目中我們需要定義的變量有：鉆頭位置、操縱電機(jī)、各個(gè)操縱開關(guān)、指示燈等等。當(dāng)我們創(chuàng)立動(dòng)畫時(shí)需要用這些變量將不同的畫面之間建立聯(lián)系。變量的類型選擇需要依據(jù)具體的應(yīng)用來(lái)選擇，由于此次課程設(shè)計(jì)我們實(shí)驗(yàn)室的PLC試驗(yàn)箱不能實(shí)現(xiàn)與組態(tài)王相連接，因此定義的變量類型均為內(nèi)存型的。2、圖形界面的設(shè)計(jì)圖形界面的設(shè)計(jì)是用抽象的圖形畫面來(lái)模擬實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和相應(yīng)的工控設(shè)備。由于我們的任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)操縱鉆孔動(dòng)力鉆頭的動(dòng)畫，因此我們?cè)趧?chuàng)立動(dòng)畫時(shí)需要繪制出電動(dòng)機(jī)、動(dòng)力鉆頭、指示燈、限位開關(guān)、定時(shí)裝置等內(nèi)容。由于組態(tài)王當(dāng)中提供了圖庫(kù)，然而關(guān)于那些圖庫(kù)里沒有的圖片，我們需要往網(wǎng)上搜索素材，整理后再應(yīng)用組態(tài)王中的點(diǎn)位圖等工具進(jìn)行編輯。3、建立動(dòng)畫連接當(dāng)我們完成操縱工程的圖畫設(shè)計(jì)與變量定義之后，要想建立動(dòng)畫還應(yīng)該將這些圖畫與定義的變量進(jìn)行連接，應(yīng)用組態(tài)王的編程語(yǔ)言，通過編程來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)變量的操縱，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)畫面運(yùn)行的操縱。程序的設(shè)計(jì)是基于工程操縱來(lái)進(jìn)行的，以實(shí)際情況為根底我們建立的動(dòng)畫應(yīng)滿足實(shí)際情況。如此，我們就完成了對(duì)工業(yè)操縱過程的模擬，假如與外設(shè)相連還能夠?qū)Σ倏v過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)和操縱。當(dāng)建立動(dòng)畫連接完成后，就能夠?qū)?dòng)畫進(jìn)行運(yùn)行。3.3操縱要求1．如如下面圖，有兩部機(jī)械對(duì)工作物進(jìn)行加工，對(duì)象由輸送帶A送到加工位置，然后由機(jī)械手臂將加工物送至工作臺(tái)1的位置進(jìn)行第一步驟加工。當(dāng)?shù)谝徊襟E加工完成后，機(jī)械手臂將工作物夾起再送至工作臺(tái)2進(jìn)行第二步驟加工；當(dāng)?shù)诙襟E加工完成后，機(jī)械手臂將工作物放到輸送帶B送走，然后由7段數(shù)碼管顯示加工完成的數(shù)量。2．假設(shè)使用氣壓機(jī)械手臂，一開始手臂先下落，碰到下限開關(guān)開始做夾起動(dòng)作，然后開始上升碰到上限開關(guān)后，手臂開始往右，當(dāng)碰到第一工作站的極限開關(guān)時(shí)，機(jī)械手臂下落將工作物放置工作臺(tái)l然后上升等待機(jī)械對(duì)工作物加工；當(dāng)工作物第一加工步驟完成時(shí)，機(jī)械手臂再依進(jìn)行下落一夾住一上升一往右一下落一釋放等流程，將工件放置工作臺(tái)2上進(jìn)行第二加工步驟。3．當(dāng)?shù)诙庸げ襟E完成時(shí)，機(jī)械手臂再依進(jìn)行下落一夾住一上升一往右一下落一釋放等流程，將工件放置輸送帶B送出，并由7段數(shù)碼管顯示出加工完成的數(shù)次。圖3-1圖3-1機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程操縱示意圖3.4機(jī)械手臂搬運(yùn)加工流程操縱的實(shí)現(xiàn)一、組態(tài)王設(shè)計(jì)主畫面圖3-2圖3-2組態(tài)王設(shè)計(jì)主畫面二、變量定義〔數(shù)據(jù)詞典〕圖3-3圖3-3變量定義〔數(shù)據(jù)詞典〕3、5組態(tài)王仿真結(jié)果一、初始狀態(tài)：圖3-3圖3-3初始狀態(tài)仿真圖二、工作狀態(tài)進(jìn)進(jìn)初始狀態(tài)之后，翻開PLC操縱柜，合上電源，按下啟動(dòng)按鈕，即開始進(jìn)進(jìn)工作狀態(tài)。對(duì)工作狀態(tài)的各個(gè)時(shí)期進(jìn)行截圖，分不如下：圖3-4工作狀態(tài)仿真圖三、返回狀態(tài)圖3-5圖3-5返回狀態(tài)3.6畫面命令語(yǔ)言if(POWER){if(ON){if(L==0){if(k3==1&&l==0)start0=1;if(start0==0){if(k3){Up=0;Right=1;}elseUp=1;}}if(start0){if(l<9){前齒輪=前齒輪+3;if(前齒輪==100)前齒輪=0;}if(l!=9)l=l+1;else{if(k2==0)H=H-1;else{if(k1)start0=0;elseR=R+1;}}}if(L==15&&return0==0){if(D1==0){if(k3){Up=0;Down=1;Right=0;}elseif(k2){Up=0;Down=0;start1=1;}}if(D1){if(k1==0){if(k2==0)H=H-1;elseR=R+1;}else{if(k3==0){Up=1;Down=0;}else{Up=0;Right=1;}}}}if(start1){if(R!=0)R=R-1;else{if(H<10)H=H+1;else{M1=1;T=T+1;if(T==20){T=0;M1=0;D1=1;start1=0;}}}}if(L==45&&return0==0){if(D2==0){if(k3){Up=0;Down=1;Right=0;}elseif(k2){Up=0;Down=0;start2=1;}}if(D2){if(k1==0){if(k2==0)H=H-1;elseR=R+1;}else{if(k3==0){Up=1;Down=0;}else{Up=0;Right=1;}}}}if(start2){if(R!=0)R=R-1;else{if(H<9)H=H+1;else{M2=1;T=T+1;if(T==10){T=0;M2=0;D2=1;start2=0;}}}}if(L==60){if(k3==1&&finish0==0){Down=1;Up=0;Right=0;}if(k2==1&&k1==1)finish0=1;}if(finish0){Down=0;if(R!=0)R=R-1;else{if(k3==0)H=H+1;if(H>3&&l!=78){l=l+1;后齒輪=后齒輪+3;if(后齒輪==100)后齒輪=0;}if(k3==1&&l==78){return0=1;finish_num=finish_num+1;finish0=0;D1=0;D2=0;}}}if(return0){Right=0;if(l!=0)l=l-3;if(L!=0)L=L-3;if(L==0&&l==0){return0=0;}}if(Right){L=L+1;l=l+1;}if(Down){H=H-1;h=h-1;}if(Up){H=H+1;h=h+1;}}}if(H==12)k3=1;elsek3=0;if(H==0)k2=1;elsek2=0;if(R==4)k1=1;elsek1=0;變頻器相關(guān)知識(shí)為了操縱交流電梯，提高電能利用率，使自動(dòng)電梯的運(yùn)行更加平安穩(wěn)定，須配合變頻器對(duì)自動(dòng)電梯進(jìn)行操縱。4.1變頻器的定義變頻器〔Variable-frequencyDrive，VFD〕是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)操縱交流電動(dòng)機(jī)的電力操縱設(shè)備。變頻器要緊由整流〔交流變直流〕、濾波、逆變〔直流變交流〕、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。通過改變電源的頻率來(lái)到達(dá)改變電源電壓的目的，依據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而到達(dá)節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有許多的保衛(wèi)功能，如過流、過壓、過載保衛(wèi)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了特不廣泛的應(yīng)用。4.2變頻器的工作原理變頻器要緊由整流〔交流變直流〕、濾波、再次整流〔直流變交流〕、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成的。變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能操縱裝置。主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換局部，變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型、電流型。我們現(xiàn)在使用的變頻器要緊采納交—直—交方式〔VVVF變頻或矢量操縱變頻〕，先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可操縱的交流電源以提供電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和操縱4個(gè)局部組成。整流局部為三相橋式不可控整流器，逆變局部為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無(wú)功功率。4.3變頻器的操縱方式一、非智能操縱方式在交流變頻器中使用的非智能操縱方式有V/f協(xié)調(diào)操縱、轉(zhuǎn)差頻率操縱、矢量操縱、直截了當(dāng)轉(zhuǎn)矩操縱等。(1)V/f操縱V/f操縱是為了得到理想的轉(zhuǎn)矩-速度特性，基于在改變電源頻率進(jìn)行調(diào)速的同時(shí)，又要保證電動(dòng)機(jī)的磁通不變的思想而提出的，通用型變頻器全然上都采納這種操縱方式。V/f操縱變頻器結(jié)構(gòu)特不簡(jiǎn)單，然而這種變頻器采納開環(huán)操縱方式，不能到達(dá)較高的操縱性能，而且，在低頻時(shí)，必須進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，以改變低頻轉(zhuǎn)矩特性。(2)轉(zhuǎn)差頻率操縱轉(zhuǎn)差頻率操縱是一種直截了當(dāng)操縱轉(zhuǎn)矩的操縱方式，它是在V/f操縱的根底上，按照明白異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的電源頻率，并依據(jù)盼看得到的轉(zhuǎn)矩來(lái)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，就能夠使電動(dòng)機(jī)具有對(duì)應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。這種操縱方式，在操縱系統(tǒng)中需要安裝速度傳感器，有時(shí)還加有電流相應(yīng)，對(duì)頻率和電流進(jìn)行操縱，因此，這是一種閉環(huán)操縱方式，能夠使變頻器具有良好的穩(wěn)定性，并對(duì)急速的加減速和負(fù)載變動(dòng)有良好的響應(yīng)特性。(3)矢量操縱矢量操縱是通過矢量坐標(biāo)電路操縱電動(dòng)機(jī)定子電流的大小和相位，以到達(dá)對(duì)電動(dòng)機(jī)在d、q、0坐標(biāo)軸系中的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流分不進(jìn)行操縱，進(jìn)而到達(dá)操縱電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。通過操縱各矢量的作用順序和時(shí)刻以及零矢量的作用時(shí)刻，又能夠形成各種PWM波，到達(dá)各種不同的操縱目的。例如形成開關(guān)次數(shù)最少的PWM波以減少開關(guān)損耗。目前在變頻器中實(shí)際應(yīng)用的矢量操縱方式要緊有基于轉(zhuǎn)差頻率操縱的矢量操縱方式和無(wú)速度傳感器的矢量操縱方式兩種?；谵D(zhuǎn)差頻率的矢量操縱方式與轉(zhuǎn)差頻率操縱方式兩者的定常特性一致，然而基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量操縱還要通過坐標(biāo)變換對(duì)電動(dòng)機(jī)定子電流的相位進(jìn)行操縱，使之滿足一定的條件，以消除轉(zhuǎn)矩電流過渡過程中的動(dòng)搖。因此，基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量操縱方式比轉(zhuǎn)差頻率操縱方式在輸出特性方面能得到非常大的改善。然而，這種操縱方式屬于閉環(huán)操縱方式，需要在電動(dòng)機(jī)上安裝速度傳感器，因此，應(yīng)用范圍受到限制。無(wú)速度傳感器矢量操縱是通過坐標(biāo)變換處理分不對(duì)勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行操縱，然后通過操縱電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓、電流辨識(shí)轉(zhuǎn)速以到達(dá)操縱勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流的目的。這種操縱方式調(diào)速范圍寬，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，工作可靠，操作方便，但計(jì)算對(duì)比復(fù)雜，一般需要專門的處理器來(lái)進(jìn)行計(jì)算，因此，實(shí)時(shí)性不是太理想，操縱精度受到計(jì)算精度的妨礙。