毕业设计论文机械手PLC控制系统的设计.doc

《毕业设计论文机械手PLC控制系统的设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文机械手PLC控制系统的设计.doc（29页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、 毕业设计（论文）机械手PLC控制系统的设计 The design of Programmable Logic Controller control system of mechanical hand班级 机电092 学生姓名 学号 指导教师 职称 讲师 导师单位 徐州工业职业技术学院 论文提交日期 徐州工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书课题名称 机械手PLC控制系统的设计课题性质 工程设计类 班 级 机电一体化092班 学生姓名 学 号指导教师 导师职称 讲师 一选题意义及背景通过本次毕业设计，使学生掌握PLC控制的基本原理、步进电机及驱动模块、直流电机、传感器、开关电源等器件的原理及使

2、用，学生可以加深对相关器件的感性认识，增强基本技能训练的实践性教学环节，为学生毕业后从事相关工作打下良好基础。本课题具有较强的应用性和实用性。二毕业设计（论文）主要内容： 本课题应完成的主要工作为机械手控制系统中PLC的选型、设备元件的选择及相应硬件线路设计；PLC程序的编写，主要使用步进指令；调试系统达到设计要求，并完成毕业论文。 预期成果为应用软件一套，提交毕业设计论文一篇。三计划进度：第 8 周 查阅资料、选型对比调研，初步确定系统方案。 第 9-10 周 完成PLC的选型、设备元件的选择及相应硬件线路设计。 第 11 周 PLC程序的编写。第 12 周 调试系统达到设计要求，并完成毕业

3、论文。 第 13 周 答辩。四毕业设计（论文）结束应提交的材料：1、论文一篇(8000字以上) 2、应用软件一套指导教师 教研室主任 年 月 日年 月 日论文真实性承诺及指导教师声明学生论文真实性承诺本人郑重声明：所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。毕业生签名： 日 期： 指导教师关于学生论文真

4、实性审核的声明本人郑重声明：已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核，确定其内容均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。指导教师签名： 日 期： 徐州工业职业技术学院毕业设计(论文)指导教师评阅表学 号学生姓名 论文成绩系 部专 业班 级导师姓名职 称题 目机械手PLC控制系统的设计指导教师评语（包含对论文的性质、难度、份量、学生实际完成情况，论文撰写格式、学生学术道德等方面的评价，是否同意答辩等） 指导教师签名：年 月 日摘要伴随着机电一体化在各个领域的应用，机械设备的自动控制成分显得越来越重要，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等

5、因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危机生命。因此机械手就在这样诞生了,机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。其中的工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，它的发展是由于其积极作用正日益为人们所认识：它能部分地代替人工操作；能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；能制作必要的机具进行焊接和装配从而大大改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。本设计采用三菱FX系列PLC作为控制机对工业机械手进行控制及监控。关键词： 可编程控制器PLC；机械手；步进电机 Abstract With t

6、he mechanical and electrical integration in various fields of applications, machinery and equipment to be automatic control component is becoming more and more important, because the job needs, people are often high temperature, corrosion and poisonous gas of the factors such as harm, increased the

7、labor intensity, and even life-threatening. So in this manipulator, was born in the system of industrial robot manipulator is the task of traditional executive mechanism, and is one of the key components of the robot. One of the industrial manipulator is modern automatic control field appeared in a

8、new technology, the development of it is due to its positive role is increasingly been recognized: it can partly replace artificial operation; According to the production requirements, follow a certain procedure, time and location to complete the transfer and loading and unloading; Can make the nece

9、ssary tools to carry out welding and assembly thereby greatly improve the labor conditions, significantly improve labor productivity and the realization of the industrial production mechanization and automation pace. This design USES the mitsubishi FX series as control of PLC to control the machine

10、industrial robots and monitoring.Keywords: Programmable controller PLC; Manipulator; Stepping motor 目录 第1章绪论 .11.1课题背景.11.2本次设计的主要内容1 第2章 可编程控制器 .2 2.1可编程控制器的定义.2 2.2可编程控制器的特点.2 2.3 PLC的基本结构.32.4 PLC的工作原理.4第3章 机械手控制系统的硬件电路设计.63.1硬件电路连线图 .63.2硬件设备选择 .63.3 PLC机型选择 .12第4章 机械手控制系统的软件程序设计.14 4.1 GX-Devel

11、oper软件的介绍 .14 4.2 软件程序流程图 .14 4.3 I/O地址分配表15 4.4 程序状态图 .16第5章 机械手控制系统的调试 .17 第6章 总结 18参考文献 .19致谢 .20 第1章 绪论1.1课题背景 机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门 新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现 与机械化和自动化的有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳

12、动强度，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装 ，加工工件 的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统 FMS 和柔性制造单元 FMC 中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和

13、开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。1.2本次设计的主要内容 本课题是基于PLC机械手自动控制工件传送设计，因此本毕业设计的主要设计内容是机械手的控制部分：如系统的硬件电路部分，包括各种电路图的设计，PLC机型的选择，输入/输出的分配等；软件部分主要包括对软件的设计，仿真，调试等。第2章 可编程控制器2.1可编程控制器的定义 可编程控制器 问世以来，尽管时间不长,但发展迅速.为了使其生产和发展标准化，美国 电气制造商协会 NEMA（National Electrical Manufactory Associati

14、on）经过四年 的 于调查工作， 1984 年首先将其正式命名为 PC ， （Programmable Controller） 并给 PC作了如下定义： “PC 是一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体储存指令。用来执 - 2 -行诸如逻辑，顺序，计时，计数与演算等功能，并通过数字或类似的输入/输出模块，以控制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机若是从事执行 PC 之功能被视为PC，但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器。” 以后国际电工委员会IEC又先后颁布了 PLC 标准的草案第一稿，第二稿并在1987 年 2 月通过了对它的定义： “可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为

15、在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算顺序控制， 定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种 类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系 5 统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。” 总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算 机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品 并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置， 其软件需根据控制要求进行设计编制。2.2可编程控制器的特点 可编程控制器的特点 高可

16、靠性 1）所有的 I/O 接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与 PLC 内部电路之间电气上隔离。 2）各输入端均采用 R-C 滤波器，其滤波时间常数一般为 1020ms。 3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。 4）采用性能优良的开关电源。 5）对采用的器件进行严格的筛选。 6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU 立即采用 有效措施，以防止故障扩大。 7）大型 PLC 还可以采用由双 CPU 构成冗余系统或有三 CPU 构成表决系统使可靠性更进一步提高。 丰富的 I/O 接口模块 PLC 针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；

17、脉冲或电位； 强电或弱电等。有相应的 I/O 模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。 采用模块化结构 为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型 PLC 以外，绝大多数 PLC 均采 用模块化结构。PLC 的各个部件，包括 CPU，电源，I/O 等均采用模块化设计，由机 架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的 - 3 - 第 4 页 共 22 页需要自行组合。 编程简单易学 PLC 的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需 要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。

18、 安装简单，维修方便 PLC 不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的 各种设备与 PLC 相应的 I/O 端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障 指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。2.3 PLC的基本结构PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同：2.3.1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收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，并能诊断用户程序中的语法错误，当PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场

19、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数运算的结果送入I/O 映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，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，直到停止运行。为了进一步提高PLC 的可靠性，近年来对大型PLC 还采用双CPU 构成冗余系统，或采用三CPU 的表决式系统。这样，即使某个CPU 出现故障，整个系统仍能正常运行。2.3.2存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。（1） PLC 常用的存储器类

20、型1）RAM （Random Assess Memory）这是一种读/写存储器（随机存储器）其存取速度最快由锂电池支持。2）EPROM （Erasable Programmable Read Only Memory）这是一种可擦除的只读存储器在断电情况下存储器内的所有内容保持不变。（在紫外线连续照射下可擦除存储器内容）3）EEPROM（Electrical Erasable Programmable Read Only Memory）这是一种电可擦除的只读存储器。使用编程器就能很容易地对其所存储的内容进行修改。（2） PLC 存储空间的分配虽然各种PLC的CPU的最大寻址空间各不相同，但是根据

21、PLC的工作原理其存储空间一般包括以下三个区域：系统程序存储区系统RAM 存储区（包括I/O 映象区和系统软设备等）用户程序存储区1）系统程序存储区 在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序。包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。由制造厂商将其固化在EPROM 中，用户不能直接存取。它和硬件一起决定了该PLC 的性能。2）系统RAM 存储区系统RAM 存储区包括I/O 映象区以及各类软设备，如：逻辑线圈 、数据寄存器 、计时器 、计数器 、变址寄存器 、累加器 、等存储器（3）用户程序存储区用户程序存储区存放用户编制的用户程序。不同类型的PLC，其存

22、储容量各不相同。2.3.3电源PLC 的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可靠得电源系统是无法正常工作的，因此PLC 的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在10%（15%）范围内，可以不采取其它措施而将PLC 直接连接到交流电网上去。2.4 PLC的工作原理最初研制生产的PLC 主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置，但这两者的运行方式是不相同的：继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点（包括其常开或常闭触点）在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作。PLC 的CPU 则采用顺序逻辑扫描用户

23、程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点（包括其常开或常闭触点）不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在100ms 以上，而PLC 扫描用户程序的时间一般均小100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式扫描技术。这样在对于I/O 响应要求不高的场合，PLC 与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。2.4.1扫描技术当PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在

24、整个运行期间，PLC 的CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。（1） 输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O 映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。（2） 用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构

25、成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM 存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O 映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O 映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O 映象区或系统RAM 存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程

26、序起作用。（3）输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC 的真正输出。 第3章 机械手控制系统的硬件电路设计3.1硬件电路连线图机械手动作示意图机械手控制系统，除了有多工步特点之外，还要求有连续控制操作方式。工作方式如图1所示。当复位时，系统自动地回到左上角位置待命，当启动时，系统自动完成各工步操作，且循环动作。在水平、垂直的机械设备中，用机械手将工件从A点搬移到B点，经过下降、夹紧、上升、伸出、底盘旋转、下降、放松、上升、底盘反旋转、缩回10个动作来完成。

27、3.2硬件设备选择硬件电路原理图硬件本设计所用机械部件有滚珠丝杠、滑轨、气控机械抓手等。电气方面有可编程控制器（PLC）、编程器、步进电机、步进电机驱动器、直流电机、光电传感器、开关电源、电磁阀、旋转码盘、操作台等部件。可编程控制器发出两路脉冲到步进电机驱动器，分别驱动横轴、竖轴的步进电机运转；直流电机拖动底座和手爪的旋转；接近开关、微动开关、旋转码盘将位置信号反馈给主机，由主机发出指令来实现对手臂的伸缩、上下、转动位置的控制；主机发信号到气动电磁阀，以控制手爪的张合来抓放物体。本设计可根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数，具有很大的灵活性和可操作性。软件GX Developer 三

28、菱全系列PLC程序设计软件，支持梯形图、指令表、SFC、ST及FB、Label语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，结构化程序的编写(分部程序设计)，可制作成标准化程序，在其它同类系统中使用。硬件设备的选择1. 步进电机的原理与选择(1) 步进电机的工作原理步进电机是数字控制系统中的执行电动机，当系统将一个电脉冲信号加到步进电机定子绕组时，转子就转一步，当电脉冲按某一相序加到电动机时，转子沿某一方向转动的步数等于电脉冲个数。因此，改变输入脉冲的数目就能控制步进电动机转子机械位移的大小；改变输入脉冲的通电相序，就能控制步进电动机转子机械位移的方向，实现位置的控制。当电脉冲

29、按某一相序连续加到步进电动机时，转子以正比于电脉冲频率的转速沿某一方向旋转。因此，改变电脉冲的频率大小和通电相序，就能控制步进电动机的转速和转向，实现宽广范围内速度的无级平滑控制。步进电动机的这种控制功能，是其它电动机无法替代的。步进电动机可分为磁阻式、永磁式和混合式，步进电动机的相数可分为：单相、二相、三相、四相、五相、六相和八相等多种。增加相数能提高步进电动机的性能，但电动机的结构和驱动电源就会复杂，成本就会增加，应按需要合理选用。(2) 步进电动机的特点步进电动机是一种作为控制用的特种电机，它的旋转是以固定的角度(称为“步距角”)一步一步运行的，其特点是没有积累误差(精度为100)，所以

30、广泛应用于各种开环控制。步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比步距值不容易因为电气、负载、环境条件的变化而改变,使用开环控制(或半闭环控制)就能进行良好的定位控制。起制动、正反转、变速等控制方便。价格便宜，可靠性高。步进电动机的主要缺点是效率较低，并且需要配上适当的驱动电源。步进电动机带负载惯性的能力不强，在使用时既要注意负载转矩的大小,又要注意负载转动惯量的大小,只有当两者选取在合适的范围时,电机才能获的满意的运行性能。由于存在失步和共振，因此步进电机的加减速的方法根据利用状态的不同而复杂多变。(3) 步进电动机的选择计算在选择步进电动机时首先考虑的是步进电动机的类型选择，其次才是具体的品种选

31、择，在机械手控制系统中要求步进电动机电压低、电流小、有定位转矩和使用螺栓机构的定位装置，确定步进电动机采用2相8拍混合式步进电机；在进行步进电动机的品种选择时，要综合考虑速比i、轴向力F、负载转矩 、额定转矩 和运行频率 ，以确定步进电机的具体规格和控制装置。由于我们使用螺栓机构的定位装置，已知条件和要求条件为：移动部分总重 M=25kg 外力 Fa=4kgcm磨擦系数 =0.04螺栓机构的效率 =0. 9螺栓轴径 =1.2cm螺栓长 =42cm螺距 P=3mm分辨率 L=0.01mm移动距离 =0.0075mm/步速度 V=2mmin 计算： 设拟选用2相、1.8步距角的HB型电动机速比(设

32、使用直接驱动方式)i=m/(360L)=21.8(3600.01)=1轴向力F=Fa+M=4+0.0425=5kg.cm负载转矩=FP/(2 )+()/2=50.3/(2 3.140.9)+ (0.31.67 0.3)/(2 3.14)=0.289kg. cm 螺栓的惯量 =（）/32=（3.147.942）/32=0.0675kg. 移动体的惯量=M=25=0.0571 kg. 负载惯量为=+=0.0675+0.00571=0.1246kg.根据以上计算可以初步选定步进电动机，其惯量为=0.03 kg.，空载起动频率=3000H。由要求的速度可求出运行的频率：f=V/L=2000/(600.

33、01)=3333HZ可知需要加减速的驱动方式。齿轮比：G=360/L=0.0075 360/ (1.80.01)=150换算到电机轴的负载转矩为T=GL(+F)/ 2 =1500.01(0.289+5)/(6.280.9) =1.40 kg. cm对首次设计的装置来讲，所选用的电动机通常留有23倍的余量，所以电机转矩=3T=31.40=4.2 kg. cm =0.41N. M根据以上的计算，我们在该机械手控制系统中的步进电动机采用北京斯达特机电科技发展有限公司生产的2相8拍混合式步进电机，它的主要特点：体积小，具有较高的起动和运行频率，有定位转矩等优点。型号：42BYGHl01。电气原理图如图

34、 所示。快接线插头：红色表示A相，蓝色表示B相；如果发现步进电机转向不对时可以将A相或B相中的两条线对调。 图四步进电机的出线图此步进电机的电气技术数据为:电机型号相数步距角相电流驱动电压额定转矩重量42BYGH1012 1.81.7ADC24V0.44NM 0.24 kg2. 步进电机驱动器的选择与交直流电动机不同，仅仅接上供电电源，步进电机不会运行的。为了驱动步进电动机，必须由一个决定电动机速度和旋转角度的脉冲发生器（在该立体仓库控制系统中采用PLC作脉冲发生器进行位置控制）、一个使电动机绕组电流按规定次序通断的脉冲分配器、一个保证电动机正常运行的功率放大器，以及一个直流功率电源等组成一个

35、驱动系统，如图4所示 。我们采用北京斯达特机电科技发展有限公司生产的SH系列步进电动机驱动器，型号为SH-2H057。主要由电源输入部分、信号输入部分、输出部分组成。SH-2H057步进电动机驱动器采用铸铝结构，此种结构主要用于小功率驱动器,这种结构为封闭的超小型结构，本身不带风机，其外壳即为散热体，所以使用时要将其固定在较厚、较大的金属板上或较厚的机柜内，接触面之间要涂上导热硅脂，在其旁边加一个风机也是一种较好的散热办法。其接线示意图见图 5。 步进电机驱动器接线示意图3、传感器接近开关：接近开关有三根连接线（红、兰、黑）红色接电源的正极、黑色接电源的负极、兰色为输出信号，当与挡块接近时输出

36、电平为低电平，否则为高电平。 接近开关微动开关：当挡块碰到微动开关动作（常开点闭合） 微动开关5、直流电机：输入电压为12V24V，两根导线输入红色为直流电机正极，兰色为负极。3.3 PLC机型选择3.3.1PLC的类型 PLC 的基本结构 ，PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数，功能扩展

37、方便灵活，一般用于大中型控制系统。 3.3.2输入输出模块的选择 输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点；可控硅输出模块适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等，与应用要求应一致。可根据应用要求，合理选用智能型输入输出模块，以便提高控制水平和降低应用成本。 考虑是否需要扩展机架或远程I/O机架等。 3.3.3电源的选择 PLC的供电

38、电源，除了引进设备时同时引进PLC应根据产品说明书要求设计和选用外，一般PLC的供电电源应设计选用220VAC电源，与国内电网电压一致。重要的应用场合，应采用不间断电源或稳压电源供电。 如果PLC本身带有可使用电源时，应核对提供的电流是否满足应用要求，否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入PLC，对输入和输出信号的隔离是必要的，有时也可采用简单的二极管或熔丝管隔离。 3.3.4存储器的选择 由于计算机集成芯片技术的发展，存储器的价格已下降，因此，为保证应用项目的正常投运，一般要求PLC的存储器容量，按256个I/O点至少选8K存储器选择。需要复杂控制功能时，应选择容量更大，档

39、次更高的存储器。 3.3.5冗余功能的选择 1控制单元的冗余 (1)重要的过程单元：CPU（包括存储器）及电源均应1B1冗余。 (2)在需要时也可选用PLC硬件与热备软件构成的热备冗余系统、2重化或3重化冗余容错系统等。 2I/O接口单元的冗余 (1)控制回路的多点I/O卡应冗余配置。 (2)重要检测点的多点I/O卡可冗余配置。3）根据需要对重要的I/O信号，可选用2重化或3重化的I/O接口单元。 3.3.6经济性的考虑 选择PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出较满意的产品。 输入输出点数对价格有直接影响。每增

40、加一块输入输出卡件就需增加一定的费用。当点数增加到某一数值后，相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加，因此，点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。在估算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理的性能价格比。第4章 机械手控制系统的软件程序设计4.1 GX-Developer软件的介绍GX Developer 三菱全系列PLC程序设计软件，支持梯形图、指令表、SFC、ST及FB、Label语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，结构化程序的编写(分部程序设计)，可制作成标准化程序，在其它同类系统中使用。4.2 软件程序流程图 4.3 I/O地

41、址分配表输入信号输入设备功能地址限位开关SQ1夹紧限位X0限位开关SQ2放松限位X1限位开关SQ3上限位X2限位开关SQ4下限位X3限位开关SQ5伸出限位X4限位开关SQ6缩回限位X5限位开关SQ7底盘电机正传限位X6限位开关SQ8底盘电机反转限位X7输出信号输出设备功能地址步进电机驱动器CP步进脉冲Y0步进电机驱动器CP步进脉冲Y1电磁阀YV1上升/下将Y2电磁阀YV2伸出/缩回Y3夹紧/放松电机正转KM1夹紧Y4夹紧/放松电机反转KM2放松Y5底盘电机正转KM3底盘电机正转Y6底盘电机反转KM4底盘电机反转Y74.4 程序状态图 第5章 机械手控制系统的调试1.接上实验台上控制板的各模块所

42、需的直流电源（DC24V），同时接上PLC主机电源及COM点COM（）接电源的正极，COM（）接电源的负极。2.定义实验板上的步进驱动器，上为1号下为2号。将1号的步进驱动器输出的信号与机械手横轴的步进电机线相连。将2号的步进驱动器输出的信号与机械手竖轴的步进电机线相连。其它的线，根据线标接在实验板或主机上的相应位置。3.PLC输出脉冲信号接入步进电机的驱动器（Y0、Y2为一通道的脉冲与方向；Y1、Y3为二通道的脉冲与方向；驱动器的OPTO端接电源的正极）Y01-CP Y12-CPY21-DIR Y32-DIR4.确定接线无误时，先把主机的RUN-PROG的开关拨在PROG上，避免通上电就立即动作，通上电后拨动各个的微动开关的信号是否是相对应的信号。如拨动竖轴的上微动开关主机X1点亮；拨动竖轴的下微动开关主机X3点亮；拨动横轴靠手边的微动开关主机X0点亮；拨动横轴靠步进电机微动开关主机X2点