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1、毕业设计（论文）报告题 目 基于PLC的机械手模拟控制 系 别 尚德光伏学院 专 业 光电子技术 班 级 0902 学生姓名 刘祥 学 号 100090282 指导教师 王华东 2012年 4 月基于PLC的机械手模拟控制摘要：可编程控制器是在继电器控制技术和计算机技术的基础上发展起来的一种以微处理器为核心的工业自动控制设备。它集自动化技术，计算机技术，通信技术为一体，广泛应用于自动化控制的各个领域。它采用了可编程序的存储器，可以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时器、计数器和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入输出，控制各种类型的设备或生产过程。可编程控制器结构简单、操作方便
2、、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长，可以适应复杂的工业环境，因此在汽车、钢铁、航空航天、船舶、化工、纺织、食品、造纸、军工等工业领域获得了广泛的应用。机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象，机械手在现代化规模生产过程中可以完成很多工作，如搬运物品、装配工件、切割、喷染等，应用PLC控制机械手实现各种规定的工序动作，可以简化控制线路，节省成本，提高生产效率。如果加入一些检测元件，可以使机械手的动作操作更加准确，可以更加完善的应用于各个领域。关键词： PLC，机械手ABSTRACTAbstract：Programmable controller is a microprocesso
3、r as the core of the industrial control device. It USES the programmable memory, can be in its internal storage to perform the logic operation, sequence control, timer, counter and arithmetic operation instruction, and through the digital and analog input and output, the control various types of equ
4、ipment or the production process. Programmable controller simple structure, convenient operation, high reliability, general flexible, small volume, long service life, in car, steel, aerospace, ship, chemical, textile, food, paper making, war industry and so on field has been widely used. Manipulator
5、 is in the field of industrial automatic control often met in a control object, robots can do many work, such as carrying things, assembly workpiece, cut, and dyed jet, PLC control realization of different provisions of the manipulator process can be simplified control circuit, action, to save costs
6、, improve the production efficiency. In order to make more accurate, join operation action some test components, more perfect used in each field. Key Words: PLC, mechanical hand目录摘要. iAbstract .ii前言 . . 2第一章 PLC.3 1.1 PLC的简介.31.1. 1 PLC的概念31.1. 2 PLC的组成31.1. 3 PLC工作原理51.1. 4 PLC的特点61.1. 5 PLC的主要功能7第
7、二章 机械手.8 2.1 机械手的简介.82.1. 1机械手的概念8 2.2 机械手的组成和分类.92.2. 1 机械手的组成92.2. 2 机械手的分类12第三章 机械手的PLC控制设计.14 3.1 机械手的传送系统.14 3.2 操作系统设计.153.2. 1操作系统的原理153.2. 2手动单步操作程序设计163.2. 3自动操作程序设计173.2. 4机械手传送系统梯形图203.2.5程序调试运行22结束语.26致谢.27参考文献.28前言随着科学技术的日新月异的发展，自动化程度要求越来越高，市场竞争激烈、人工成本快速上涨，以往以人工操作的搬运和固定式输送带为主的传统物件搬运方式，不
8、但占用空间也不利于生产线结构的优化，加上需要人力监督操作，更增加了生产成本，原有的生产装料装置远远不能满足当前高度自动化的需要。减轻劳动强度，保障生产的可靠性、安全性，降低生产成本，减少环境污染、提高产品的质量及经济效益是企业所面临的重大难题。基于PLC的模拟机械手集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体，充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便，适应复杂的工业环境。本文就基于PLC机械手在工业控制上的应用作详细阐述。第一章 PLC概况1.1 PLC的简介
9、1.1.1 PLC的概念可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性
10、差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。1.1.2 PCL的组成PLC的构成： PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。PLC的硬件系统结构如图1所示图1 PLC的硬件
11、系统结构PLC的各组成元素的构成及功能：1、CPU的构成及功能-CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存储器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。2、I/O模块- PLC与电气回路的接口，是
12、通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O种类有开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等。3、内存-内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。不同机型的PLC期内存大小也不尽相同，除主机单元的已有的内存区外，大部分机型还可根据用户具体需要加以扩展。4、电源模块-PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC
13、或110VAC），直流电源（常用的为24VAC）。 5、底板或机架-大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。6、PLC系统的其它设备-i) 编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编写程序、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。某些PLC也配有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。ii) 人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越
14、广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面也非常普及。iii)输入输出设备：用于永久性地存储用户数据，如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。7、PLC的通信联网-依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出网络就是控制器的观点说法。 PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。 PLC的通信，还未实现互操作性，
15、IEC规定了多种现场总线标准，PLC各厂家均有采用。对于一个自动化工程(特别是中大规模控制系统)来讲，选择网络非常重要的。首先,网络必须是开放的，以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展；其次，针对不同网络层次的传输性能要求，选择网络的形式，这必须在较深入地了解该网络标准的协议和机制的前提下进行；再次，综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题，确定不同层次所使用的网络标准。1.1.3PLC的原理PLC的工作原理：PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如
16、无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。1.1.4 PCL的特点可编程序控制器是一种以微机处理器为核心的工业通用自动控制装置，其实质是一种工业控制用的专用计算机。国内外现有的机械手系统，它们的控制形式大都采用可编程序控制器控制，特别是在智能化要求程度高容量大的现代化工业机械手系统中应用更为普遍。其主要原因是因为PLC具有以下优点：1、灵活、通用在继电器控制系统中，使用的控制器件是大量的继电器，整个系统是根据设计好的电器控制图，由人工布线、焊接、固定等手段组装
17、完成的，其过程费时费力。如果因为工艺上的稍许变化，需要改变电器控制系统的话，那么原先的整个电器控制系统将被全部拆除，而重新进行布线、焊接、固定等工作，浪费了大量的人力、物力和时间。而可编程控制器是通过存储在存储器中的程序实现控制功能的，如果控制功能需要改变的话，只需要修改程序以及改动极少量的接线即可。而且，同一台可编程控制器还可以用于不同的控制对象，只要改变软件就可以实现不同的控制要求，因此具有很大的灵活性、通用性。2、可靠性高、抗干扰能力强对于机械手系统来说，可靠性、抗干扰能力是非常重要的指标，如何能在各种工作环境和条件(如电磁干扰、低温潮湿、灰尘超高温等)下，平稳可靠的工作，将故障率降至最
18、低，是研制每一种控制系统必须考虑的问题。现代PLC采用了集成度很高的微电子器件，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其可靠性程度是使用机械触点的继电器所无法比拟的。为了保证PLC能在恶劣的工业环境可靠的工作，在其设计和制造过程中采取了一系列硬件和软件方面的抗干扰措施，使其可以适应恶劣的工业应用环境。3、操作方便、维修容易PLC采用电气操作人员熟悉的梯形图和功能助记符编程，使用户十分方便的读懂程序和编写、修改程序。对于使用者来说，几乎不需要专门的计算机知识。工程师编好的程序十分清晰直观，只要写好操作说明书，操作人员经短期的学习就可以使用。4、功能强现代PLC不仅具有条件控制、计时、计数和步
19、进等控制功能，而且还能完成A/D、D/A转换、数字运算和数据处理以及通信联网和生产过程监控等。因此，它既可控制开关量，又可控制模拟量；既可控制一个机械手，又可控制一个机械手群；既可控制简单系统，又可控制复杂系统；既可现场控制，又可远程控制。5、体积小、重量轻和易于实现机电一体化由于PLC采用了半导体集成电路。因此具有体积小、重量轻、功耗低的特点。且PLC是为工业控制设计的专用计算机，其结构紧凑、坚固耐用、体积小巧，并由于具备很强的可靠性和抗干扰能力，使之易于装入机械设备内部，因而成为实现机电一体化十分理想的控制设备10。同样，可编程序控制器控制也有其不足的地方，在性价比上要高于继电器控制和单片
20、机控制，其开发潜力要差于单片机，并且通用性不好，不同厂家的可编程序控制器以及其附属单元都是固定专用等等。1.1.5 PCL的主要功能PLC是一种应用面很广、发展非常迅速的工业自动化装置，在工厂自动化(FA)和计算机集成制造系统(CIMS)内占重要地位。PLC系统主要有以下功能：1)多种控制功能；2)数据采集、存储与处理功能；3)通信联网功能；4)输入、输出接口调理功能；5)人机界面功能；6)编程、调试功能。PLC的重量、体积、功耗和硬件价格一直在降低，虽然软件价格占的比重有所增加，但是各厂商为了竞争也相应地降低了价格。另外，采用PLC还可以大大缩短设计、编程和投产周期，使总价格进一步降低。PL
21、C产品面临现场总线的发展，将再次革新，满足工业与民用控制的更高需求第二章 机械手2.1 机械手的简介2.1.1 机械手的概念工业 机 器 人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的
22、重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备.机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、
23、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用.机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。2.2 机械手的组成和分类2.2.1 机械手的组成机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位
24、置检测装置等所组成。各系统相互之间的关系如方框图2-1所示。图1-1机械手的组成方框图Fig.l-1 Pane Chart of Composition of Manipulator(一)执行机构包括手部 、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。1、手部即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手部。夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变
25、化范围大的工件。手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:手指有外夹式和内撑式;指数有双指式、多指式和双手双指式等。而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。传力机构型式较多，常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。吸附式手部主要由吸盘等构成，它是靠吸附力(如吸盘内形成负压或产生电磁力)吸附物件，相应的吸附式手部有负压吸盘和电磁盘两类。对于轻小片状零件、光滑薄板材料等，通常用负压吸盘吸料。造成负压的方式有气流负压式和真空泵式。对于导磁性的环类和带孔的盘类零件，以及
26、有网孔状的板料等，通常用电磁吸盘吸料。电磁吸盘的吸力由直流电磁铁和交流电磁铁产生。用负压吸盘和电磁吸盘吸料，其吸盘的形状、数量、吸附力大小，根据被吸附的物件形状、尺寸和重量大小而定。此外，根据特殊需要，手部还有勺式(如浇铸机械手的浇包部分)、托式(如冷齿轮机床上下料机械手的手部)等型式.2、手腕是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位(即姿势)。3、手臂手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置.工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件(如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等)与驱动源(如液压、气压
27、或电机等)相配合，以实现手臂的各种运动。手臂可能实现的运动如下:手臂在进行伸缩或升降运动时，为了防止绕其轴线的转动，都需要有导向装置，以保证手指按正确方向运动。此外，导向装置还能承担手臂所受的弯曲力矩和扭转力矩以及手臂回转运动时在启动、制动瞬间产生的惯性力矩，使运动部件受力状态简单。导向装置结构形式，常用的有:单圆柱、双圆柱、四圆柱和V形槽、燕尾槽等导向型式。4、立柱立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降(或俯仰)运动均与立柱有密切的联系。机械手的立往通常为固定不动的，但因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。5、行走机构当工业机械手需要完成较远距离的操
28、作，或扩大使用范围时，可在机座上安装滚轮、轨道等行走机构，以实现工业机械手的整机运动。滚滚轮轮式式布行走机构可分为有轨的和无轨的两种。驱动滚轮运动则应另外增设机械传动装置。6、机座机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。(二)驱动系统驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的动力装置，通常由动力源、控制调节装置和辅助装置组成。常用的驱动系统有液压传动、气压传动、电力传动和机械传动。(三)控制系统控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位(或机械挡块定位)系统组成。控制系统有电气控制和射
29、流控制两种，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间)，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。(四)位置检测装置控制机械手执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置。2.2.2 机械手的分类工业机械手的种类很多，关于分类的问题，目前在国内尚无统一的分类标准，在此暂按使用范围、驱动方式和控制系统等进行分类。(一)按用途分机械手可分为专用机械手和通用机械手两
30、种:1、专用机械手它是附属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统的机械装置。专用机械手具有动作少、工作对象单一、结构简单、使用可靠和造价低等特点，适用于大批量的自动化生产，如自动机床、自动线的上、下料机械手和“加口工中心”附属的自动换刀机械手。2、通用机械手它是一种具有独立控制系统的、程序可变的、动作灵活多样的机械手。在规格性能范围内，其动作程序是可变的，通过调整可在不同场合使用，驱动系统和控制系统是独立的。通用机械手的工作范围大、定位精度高、通用性强，适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产。通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种:简易型以 “开一关”式控制定位，只能是
31、点位控制: 伺服型具有伺服系统定位控制系统，可以是点位的，也可以实现连续轨迹控制，一般的伺服型通用机械手属于数控类型。(二)按驱动方式分1、 液压传动机械手是以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。但对密封装置要求严格，不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在高温、低温下工作。若机械手采用电液伺服驱动系统，可实现连续轨迹控制，使机械手的通用性扩大，但是电液伺服阀的制造精度高，油液过滤要求严格，成本高。2、 气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:介质李源极为方便，输出力小，气动动作迅
32、速，结构简单，成本低。但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重一般在30公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。3、机械传动机械手即由机械传动机构(如凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇机构等)驱动的机械手。它是一种附属于工作主机的专用机械手，其动力是由工作机械传递的。它的主要特点是运动准确可靠，动作频率大，但结构较大，动作程序不可变。它常被用于工作主机的上、下料。4、电力传动机械手即有特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动的机械手，因为不需要中间的转换机构，故机械结构简
33、单。其中直线电机机械手的运动速度快和行程长，维护和使用方便。此类机械手目前还不多，但有发展前途。(三)按控制方式分1、点位控制它的运动为空间点到点之间的移动，只能控制运动过程中几个点的位置，不能控制其运动轨迹。若欲控制的点数多，则必然增加电气控制系统的复杂性。目前使用的专用和通用工业机械手均属于此类。2、连续轨迹控制它的运动轨迹为空间的任意连续曲线，其特点是设定点为无限的，整个移动过程处于控制之下，可以实现平稳和准确的运动，并且使用范围广，但电气控制系统复杂。这类工业机械手一般采用小型计算机进行控制。第三章 机械手的PLC控制设计3.1 机械手传送系统机械手电气控制系统，除了有多工步特点之外，
34、还要求有连续控制和手动控制等操作方式。工作方式的选择可以很方便地在操作面板上表示出来。当旋钮打向回原点时，系统自动地回到左上角位置待命。当旋钮打向自动时，系统自动完成各工步操作，且循环动作。当旋钮打向手动时，每一工步都要按下该工步按钮才能实现。机械手传送工件系统示意图，如图1所示图1 机械手传送示意及操作面板原理接线图如图2所示3.2 操作系统设计3.2.1操作系统的原理操作系统包括回原点程序，手动单步操作程序和自动连续操作程序，如图3所示。其原理是：把旋钮置于回原点，X16接通，系统自动回原点，Y5驱动指示灯亮。再把旋钮置于手动，则X6接通，其常闭触头打开，程序不跳转（CJ为一跳转指令，如果
35、CJ驱动，则跳到指针P所指P0处），执行手动程序。之后，由于X7常闭触点，当执行CJ指令时，跳转到P1所指的结束位置。如果旋钮置于自动位置，（既X6常闭闭合、X7常闭打开）则程序执行时跳过手动程序，直接执行自动程序。回原位程序如图4所示。用S10S12作回零操作元件。应注意，当用S10S19作回零操作时，在最后状态中在自我复位前应使特殊继电器M8043置1。3.2.2手动单步操作程序设计手动操作不需要按工序顺序动作，可以按普通继电接触器控制系统来设计。手动控制的梯形图见图5-1所示子程序0，手动按钮I2.0、I2.1、I2.2、I2.3、I2.4、I2.5、分别控制下降、上升、右移、左移、夹紧
36、、放松各个动作。为了保持系统的安全运行，设置了一些必要的联锁保护，基中在左右移动的控制环节中加入了I0.2作为上限连锁。因为机械手只有处于上限位置（I0.2=1）时，才允许左右移动。由于夹紧，放松动作选用单线圈双位电磁阀控制，因此在梯形图中用“置位”、“复位”指令来控制，该指令具有保持功能，并且也设了机械联锁。只有当机械手处于下限（I0.1=1）时，才能进行夹紧和放松动作。手动控制的程序如图3-3所示:图5-1手动控制程序图如图5所示。图中上升/下降，左移/右移都有联锁和限位保护。3.2.3自动操作程序设计机械手的自动操作流程图如图3-4所示。图中矩形方框表示其自动工作循环过程中的一个“工步”
37、，方框中用文字表示该步的编号，方框的右边画出该步动作的执行元件，相邻两工步之间用有向线段连接，表明转换方向，有向线段上的小横线表示转换的条件，当转换条件得到满足时，便从上一工步转到下一工步。对于顺序控制可用多种方法进行编程，用移位寄存器也很容易实现这种控制功能，转换的条件有各行程开关，光电开关及定时器的状态来决定。为了保证运行的可靠性，在执行夹紧和放松动作时，分别用定时器T37和定时T38作为转换的条件，并采用具有保持功能的继电器为夹紧电磁阀线圈供电，其工作过程分析如下：a、机构处于原位，上限位和左限位行程开关闭合，I0.2、I0.4接通，移位寄存器首位m1.0置“1”，Q0.6输出原位显示，
38、机构当前处于原位。b、按下启动按钮，I0.0接通，产生位移信号，使移位寄存器右移一位，m1.1置“1”（同时m1.0恢复为0），m1.1得电，Q0.1输出下降信号。c、下降至下限位，下限位开关受压，I0.1接通，移位寄存器右移一位，使m1.2置“1”（其余为0），Q0.2接通，夹紧动作开始，同时T37接通，定时器开始计时。d、经过延时（与设定K值有关），T37触点接通，移位寄存器又右移一位，使m1.3置“1”（其系为0），Q0.3接通，机构上升。由于m1.2为1，因此夹紧动作继续执行。e、上升至上限位，上限位开关受压，I0.2闭合，移位寄存器右移一位，m1.4置“1”（其系为0），Q0.4接通
39、，机构右行。f、右行至右限位，I0.3接通，将移位寄存器中“1”移到m1.5，Q0.1得电，机构再次下降。g、下降至下限位，下限位开关受压，移位寄存器又右移一位，使m1.6置“1”（其系为0），Q0.2复位，机构放松，放下搬运零件同时接通T38定时器，定时器开始计时。h、延时时间到，T38常开点闭合，移位寄存器移位，m1.7置“1”（其系为0），Q0.3再次得电上升。i、上升至上限位，上限位开关受压，I0.2闭合，移位寄存器右移一位，m2.0置“1”（其系为0）传送带A运动，Q0.5置“1”，机构左行。g、左行至原位后，左限位开关受压，I0.4接通，移位寄存器右移一位，m2.1置“1”（其系为
40、0），传送带A运动。传送带A运动，直到SP，光电开关检测到有工件后，线圈得电，常开触上闭合，移位寄存器仍右移一位。一个自动循环结束。自动操作程序中包含了单周或连续运动，程序执行单周或连续取决于工作方式选择开关。当选择连续方式时I1.2使m0.0置“1”，当机构回到原位时，移位寄存器自动复侠，并使m1.0为“1”，同时I1.2闭合，又获得一个移位信号，机构按顺序反复执行；当选择单周期操作方式时，I1.1使m0.0为“0”；当机构回到原位时，按下启动按钮，机构自动动作一个运动周期后停止在原位。自动操作的梯形图程序如图6所示。单步动作时每按一次启动按钮，机构按动作顺序向前步进一步。控制逻辑与自动操作
41、基本一致。所以只需在自动操作梯形图上添加步进控制逻辑。在图6中，移位寄存器的使用控制用m0.1来控制，m0.1的控制线路串接有一个梯形图块，该块的逻辑为I0.0I1.0+I1.0。当处于单步状态，I1.0=1时，移位寄存器能否移位取决于上一步是否完成和启动按钮是否按下。图6自动控制程序图3.2.4机械手传送系统梯形图如图7所示。图中从第0行到第27行为回原位状态程序。从第28行到第66行，为手动单步操作程序。从第67行到第129行为自动操作程序。这三部分程序（又称为模块）是图3的操作系统运行的。回原位程序和自动操作程序。是用步进顺控方式编程。在各步进顺控末行，都以RET结束本步进顺控程序块。但
42、两者又有不同。回原位程序不能自动返回初始态S1。而自动操作程序能自动返回初态S2。3.2.5程序调试运行 将程序输入PLC机中先在PLC机上模拟调试，用开关模拟输入信号，用PLC机上的指示灯模拟输出情况，调试通过后在与机械部分连接，进行在线连机调试，直到全部系统进行正常为止。1原位2、运行中 （上行、下行灯绿色为有效）3、PLC与组态软件的连接组态软件与PLC的连接使用的是设备目录下的DDE，再从DDE中选PLC，PLC为西门子系列中的S7-200系列中的PPI方式。4、运行程序if (运行标志=1) if (次数=0&次数=50&次数=70&次数=120&次数=220&次数=270&次数=290&次数=340&次数440) 上移信号=0; 左移信号=1; 机械手x=机械手x-1; 左爪=左爪-20/21;
