1、高等教育自學考試畢業設計(論文)題 目：機械手分選大小球控制 專業班級： 學生姓名： 指導教師姓名.職稱： 所屬助學單位： 2013年4月22日目錄摘要1概述2 1.1可編程控制器（plc）歷史與發展趨勢2 1.2可編程控制器的基本功能和特點22可編程控制器的組成和工作原理4 2.1可編程控制器的硬件組成5 2.2可編程控制器的軟件系統和程序5 2.3可編程控制器的工作原理63機械手大小球分選設備的plc電氣控制6 3.1機械手大小球分選設備的電氣控制7 3.2大小球分選系統示意圖及操作面板7 3.3 plc的工序圖.梯形圖.指令變93.4操作原理簡要說明174調試18 4.1上機調試18 4

2、.2軟件與硬件的調試19致謝20結束語21參考文獻22摘要plc(可編程控制器)是以計算機技術為核心的通用自動控制裝置，在工業中得到了廣泛的應用。可編程控制器（plc）是繼電器技術和“3c技術”、c計算機computer、控制 control、通信（commutation）的綜合體，是一種控制機器動作順序的“程控型”控制裝置。它能適應工廠環境要求，工作可靠、體積小、功能強、而且“用途可隨時改變”用戶通常只要“修改plc的設置參數”或“更換 plc 控制程序”就可以改變plc的生產過程控制和應用與工廠自動化網絡，被譽為現代工業生產自動化的三大技術支柱之首。本設計采用順序控制設計的方法實現機械手分

3、揀大小球控制。本次課題的一些難點都是用圖解的形式表現出來的，明白易懂，運用了“因果分析法”來輔助說明那些以往用文字難以說明的問題。本次課題通俗易懂，注重實用。根據對有關plc方面的資料的收集并經過綜合的處理，對plc指令進行了注解，說明其在實例中的用法。關鍵詞：可編程控制器，機械手，梯形圖，電氣控制系統 1概 述1.1可編程控制器（plc）歷史與發展趨勢1.1.1 可編程控制器(plc)的歷史可編程控制器（progremmable controller,pc）是進幾年迅速發展并得廣泛應用的新一代工業自動化控制裝置。早年的可編程控制器在功能上只能實現邏輯控制，因此被稱為可編程順序邏輯控制器（pr

4、ogrammable logy controller）.這時的plc基本上是（硬）繼電器控制裝置的替代物，主要用于實現原先由繼電器完成的順序控制、定時、記數等功能。國際電工委員會（iec）與1985年在頒布的可編程控制器標準草案第二稿中，給plc做了如下定義：可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統專為工業環境應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算順序控制，定時、記數和算術運算等操作的指令，并通過數字或模擬式的輸入和輸出，控制各種機械或生產過程。近年來，plc的發展非常的迅速，除了具有邏輯（logic）判斷等功能還同時具有數據處理、pid調節和數據通信功能。世界上第一

5、臺plc是1969年美國數字設備公司（dec）研制成功。并在美國通用汽車自動化裝配線上試用并獲得成功。這種新型的工控裝置，以其體積小、可變性好、可靠性高、使用壽命長、簡單易懂、操作維護方便等一系列優點，很快就在美國的許可編程控制器（progremmable controller,pc）是進幾年迅速發展并得廣泛應用的新一代工業自動化控制裝置。早年的可編程控制器在功能上只能實現邏輯控制，因此被稱為可編程順序邏輯控制器（progremmable logi controller）.這時的plc基本上是（硬）繼電器控制裝置的替代物，主要用于實現原先由繼電器完成的順序控制、定時、記數等功能。近年來，plc

6、的發展非常的迅速，除了具有邏輯（logic）判斷等功能還同時具有數據處理、pid調節和數據通信功能。世界上第一臺plc是1969年美國數字設備公司（dec）研制成功。并在美國通用汽車自動化裝配線上試用并獲得成功。這種新型的工控裝置，以其體積小、可變性好、可靠性高、使用壽命長、簡單易懂、操作維護方便等一系列優點，很快就在美國的許多行業得到推廣使用。20世紀70年代，微處理器的出現使plc發生了巨變。美國、日本、德國等一些廠商先后開采用微處理器作為plc的cpu，這樣使plc的功能大大的增強。20世紀80年代，由于超大規模集成電路技術的發展微處理器價格大幅下跌，使得各種類型的plc所采用的cpu的

7、檔次譜偏提高，一般采用16位和32位的cpu。目前，世界上約有200家plc生產廠家。其中，美國的（rockwell）、(ge)，德國的西門子（siemems）,法國的施耐德（schmeider）, 日本的三菱，歐姆龍（omron）,他們從只有幾十個點（i/o總點數）的微型plc到上萬個點的巨型plc。可以預見plc將會是電氣控制裝置的主要控制元件。1.1.2 可編程控制器的發展與趨勢由于工業生產對自動控制系統的多樣性，今后幾年的plc技術將圍繞如下幾個方面發展。（1）進一步加快cpu的處理速度。可以采用的方法有：全面使用高速cpu芯片和24位、32位、64位rist芯片，采用多cpu并進行處

8、理或分時處理或分任務處理；采用新型體系結構，工作方式使掃描和中斷并存；各種模塊自能化，部分系統程序用門陣列電路固化，這樣可以使速度達到ns級。（2）變革操作控制方式。由于處理速度的加快和多cpu的使用，操作控制不采用單一的循環掃描方式，將大量使用中斷驅動方式，以增加對輸入/輸出（i/o）的快速反應能力。（3）發展自能化模塊。自能化模塊主要有：通信模塊、位置控制模塊、數據處理模塊與控制模塊、數/模（d/a）轉換模塊、pid控制模塊及一些自能化i/o模塊。（4）進一步提高可靠性。有些場合對plc的可靠性要求特別高，根據不同需要可采用相應的技術，除提高半導體的可靠性外，plca將在硬件上采用多cpu

9、的容錯系統，軟件上開發更加高級的診斷程序，以及發展軟件的容錯技術，增強plc的自診斷和外部故障檢測功能等。（1）提供更方便靈活的編程方法，plc的使用更加的方便。（2）plc的結構和規模將更加兩極化，即大型化和小型化。（3）plc產品更加規范化、標準化將有利于plc的設計、生產、使用和維護。（4）加強plc的聯網功能。加強plc與plc之間，plc與計算機的聯網能力，為實現工廠自動化提供必要的條件。（5）plc存儲容量及存儲特性。從發展角度來看，單機的存儲能力達到1mb就能滿足通常的要求，對于特殊的需要可采用外部存儲方式。為增加外部存儲的容量和存儲的速度，將采用激光光盤取代普通的磁盤和磁帶。為

10、滿足對存儲器芯片的存取速度、ram的可重寫性和rom的非易失性等要求，必須研制和采用新型存儲器芯片。1.2 可編程控制器的基本功能和特點1.2.1 plc的基本功能（1)邏輯控制功能邏輯控制功能實際上就是位處理功能，是可編程控制器的最基本的功能之一。plc設置有“與”、“或”、“非”等邏輯指令，利用這些指令，根據外部現場（開關、按扭或其他傳感器）的狀態，按照制定的邏輯進行運算處理后，將結果輸出到現場的被控對象（電磁閥、接觸器、繼電器、指示燈等）。因此plc中一個邏輯位的狀態可以無限次地使用，邏輯關系的修改變更也十分方便。（2）定時控制功能plc中用戶提供使用的定時器，功能類似與繼電器、線路中的

11、時間繼電器。定時器的設定值（定時時間）可以在編程時設定，也可以在運行過程中根據需要進行修改，使用方便靈活。（3）記數控制功能plc為用戶提供了很多計數器。計數器到某一定值時（設定值），產生一個狀態信號，利用該信號實現對某個操作的記數控制。記數器的設定值可以是在編程是設定，也可以在運行過程中根據需要進行修改。程序執行時，plc將根據用戶用計數器指令指定的計數器對某個控制信號的狀態改變次數進行計數，以完成對某個工作過程的計數控制。（4）步進控制功能plc為用戶提供了若干個狀態器，可以實現由時間、技術和其他指定邏輯信號為轉移條件的步進控制，即在一道工序完成以后，在轉移條件滿足時，自動進行下一道工序。

12、（5）數據處理功能大部分plc都有數據處理功能，可實現算術運算、數據傳送、數據比較、數據轉換、譯碼等操作。現在一些新型的plc數據處理功能更加齊全，可以完成開方、pid運算、浮點運算等操作，還可以和crt、打印機連接，實現程序、數據的顯示和打印。（6）過程控制功能有些plc具有a/d、d/a轉換功能馬克眼方便地膃肭廠對模擬量的控制調節。（7）通信聯網功能有些plc采用通信技術，可以多臺plc之間的同位鏈接、plc與計算機之間的通信等。（8）監控功能plc設置了較強的監控功能。操作人員利用編程器或監視器可對plc的運行狀態進行監控。利用編程器可以調整定時器、計數器的是、設定值和當前值，并根據需要

13、改變plc內部邏輯信號的狀態及數據區的數據內容為調試和維護提供極大的方便。（9）停電記憶功能plc內部的部分存儲器所使用的 ram 設置了停電保持器件（如備用電池），以保證斷電后這部分存儲器中的信息不會丟失。（10）故障診斷功能plc可對系統組成、某些硬件狀態及指令的合法性等進行自診斷，發現異常情況，發出報警并顯示錯誤類型，如屬嚴重錯誤則自動終止運行。1.2.2 plc的特點plc作為通用工業控制計算機，30年來，可編程控制器從無到有，實現了工業控制領域接線邏輯到存儲邏輯的飛躍，其功能從弱到強，實現了邏輯控制到數字控制的進步，其領域從小到大，實現了單體設備控制到勝任運動控制、過程控制、及集散控

14、制等各種任務的跨越，今天的可編程控制器正在成為工業控制領域的主流控制設備，在世界各地發揮著越來越大的作用，主要特點有：（1） 可靠性高，抗干擾能力強，能適應工廠環境（2） 編程簡單、直觀，可邊學邊用（3） 適應性好，維護簡單（4） 體積小、功能強大、用途廣1.2.3 plc的分類plc的種類很多，其實現的功能、內存容量、控制規模、外型等方面均存在較大的差異。因此，plc的分類并沒有一個統一的標準，而是按結構形式、控制規、實現的功能大致地分類。a.按結構形式分類 plc按硬件的結構形式可以分整體式和組合式。（1） 整體式plc 整體式plc的 cpu、存儲器、i/o 安裝在同一機體內（如三菱的f

15、x系列）。這種結構的特點是：結構簡單、體積小、價格低。（2） 組合式plc 組合式plc為總線結構。其總線做成總線板，上面有若干個總線槽，每個總線槽上可安裝一個plc模塊，不同的模塊實現不同的功能。b.按控制規模分類i/o的點數是衡量plc 控制規模的重要參數。因此，按控制規模可分為小型plc、中型plc和大型plc.（1） 小型plc i/o點數在256點以下。（2） 中型plc i/o點數在256點2048點之間。（3） 大型plc i/o點數在2048以上。c.按控制實現的功能分類按照plc所能實現的功能不同，可以把plc大致地分為低檔plc、中檔plc高檔plc三類。2可編程控制器的組

16、成和工作原理2.1 可編程控制器的硬件組成plc主要有中央處理器（cpu）、存儲器（ram、eprom）、i/o、電源、擴展接口和編程器接口等幾部分組成，其結構圖如下圖2-1所示輸入板塊輸出板塊cpu板塊電源塊(acdc)rs422編程口3.6鋰電池運run停stop(cpu芯片+存貯器芯片)接觸器電磁閥按鈕測位開關【plc內部】+24v+5v+12v方式選擇開關關電動機采樣運算算刷新新新新【現場開關】 圖2-1 plc硬件組成圖（1）cpu模塊 在plc系統中，cpu模塊相當于人的大腦，它不斷地采集輸入信號，執行用戶程序，刷新系統的輸出。（2）i/o模塊 輸入（input）模塊和輸出（out

17、put）模塊簡稱i/o模塊，他們是系統的眼、耳、手、腳，是聯系外部現場和cpu模塊的橋梁。 輸入模塊用來接受和采集輸入信號，數字量輸入模塊用來接受從按鈕、選擇開關、數字開關、線位開關、接近開關、光電開關、等數字信號，模擬輸入模塊用來接收電位器，測速發電機和各種變送提供的連續變化的模擬量電流電壓信號。數字量輸入模塊用來控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、批示燈、數字顯示裝置和報警器裝置等輸出設備，模擬量輸出模塊用來控制調節閥、變頻器等執行裝置。 cpu模塊的工作電壓一般是dc5v，而plc的輸出/輸出信號電壓信號一般較高，如dc5v和acc220v，從外部引入的尖峰電壓和干燥聲可能損壞cpu模塊中的元器

18、件或影響plc的正常工作。i/o模塊中，用光電耦合器、小型繼電器等器件來隔離外部輸入電路和負載，i/o模塊除了傳遞信號外，還有電平轉換與隔離的作用。（3） 編程裝置編程裝置用來生成用戶程序，并對它進行編輯、檢查和修改，手持式編程器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序，因此又叫做指令編程器。它體積小，價格便宜，一般用來給小型plc編程，或者用來現場調試和維修。使用編程軟件可以在屏幕上直接生成和編輯梯形圖、指令表、功能塊圖和順序功能圖程序，并可以實現不同的編程語言的相互轉換，程序被編譯下載到plc也可以實現遠程編程和傳送。可以用編程軟件設置plc內部的各種參數，通過通信，可以顯示梯形

19、圖中的觸點和線圈的通斷情況，以及運行時plc內部的各種參數，對于查找鼓掌非常有用。（4） 電源 plc一般使用220v交流電源或24v直流電源，內部的開關電源為各模塊提供各種直流電源，驅動plc負載的直流電源一般由用戶提供。2.2 可編程控制的軟件系統和程序plc是一種工業控制計算機，不僅有硬件，軟件也是必不可少的。在plc中軟件分為兩大部分，即系統程序和用戶程序。(a) 系統程序是plc賴以工作的基礎，采用匯編語言編寫，在plc出廠時就已固化于rom型系統程序存儲器中，不需要用戶干擾。系統程序分為系統監控程序和解釋程序。 (b) 用戶程序又稱為應用程序，是用戶為完成某一特定任務而利用plc的

20、編程語言而編制的程序。用戶程序通過編程器輸入到plc的用戶存儲器中，通過plc的運行而完成這一特定的任務。2.3 可編程控制器的工作原理plc內部有許多具有不同功能的器件，實際上這些器件是由電子電路和存儲器組成的。例如，輸入繼電器 x由輸入電路和映像輸入觸點的存儲器組成；輸出繼電器y由輸出電路和映像輸出點的存儲器組成；定時器t、記數器c、助繼電器m、狀態器s、數據寄存器d、變址積存器v/z等都有存儲器組成。為了把它們與普通的硬件區分開，通常把上面的器件成為軟器件。從工作過程看，只注重器件的功能和器件的名稱。如，輸入繼電器x、輸出繼電器y等，而且每個器件都有確定的地址編號，這對編程十分重要。pl

21、c的工作原理可概括為：在系統管理程監控下，對i/o集中采樣、順序執行用戶程序并將運算結果集中輸出的工作過程。與計算機不同的是，計算機一般采用查詢等待命令的工序的執行并轉到相應子程序。因此，當控制軟件發生故障時，會一直等待鍵盤或i/o命令，可能發生死機現象。而plc作為專用工業控制機，一般采用掃描用戶程序工作方式，系統管理及應用程序的執行全部是以循環掃描方式完成。當軟件發生故障時，可以定時執行下一輪掃描，避免了死機現象，因此可靠性更高。3機械手大小球分選設備的plc電氣控制3.1機械手分選裝置及工作方式 機械手分選裝制大小球（見圖3-1），控制面板如圖3-3所示，圖3-1是plc的外部接線圖。輸

22、出繼電器y4為on時剛球被電磁鐵吸住，為off時釋放。plcl火220vkmy升y0plcx1左限k1代x2大右限k2代x3小右限k3代x4上限k4代x5下限k5代x10手動x11回原x12單步x13單周x14多周選k0代自動plcx15回啟p1代x16啟p2代x17預停p3代x20手吸p0代x21釋x22手升x23降x24手右x25左手動按鈕n零com2(+)24vcom1(+)24vkm降y1km左行y3km右行y2ya吸持y4 圖3-1機械手分選抓裝制大小球圖 工作方式的選擇開關的5個位置分別位于5種工作方式之中，操作面板左下部的6個按鈕是手動按鈕，為了保證在緊急的情況下（包括plc發生

23、故障時）能可靠地切斷plc電源，設置交流接觸器km見圖3-1，在plc開始運行時按下負載電源按鈕，是km線圈得電并自鎖，km的主觸點接通，給外部負載提供交流電源，出現緊急情況時用“緊急停車”按鈕斷開負載電源，對于電磁鐵吸盤這一類執行機構，在“緊急停車”時如果斷開它的電源，它吸住的鐵磁物體會掉下來，在某些情況下可能造成事故，是不允許這樣處理的。右行和左行是異步電動機控制的，在控制電動機的交流器km1和km2的線圈回路中，使用了由它們的常閉觸點組成的硬件互鎖電路。系統設有手動、單周期、單步、連續和回原點5種工作方式，機械手在最上面、最左邊且電磁鐵線圈斷電時，稱為系統處于原點狀態（或稱為初始狀態）。

24、在公用程序中，左線位開關x1、上限位x4的常開觸點和表示電磁線圈斷電的y4的常閉點的串聯電路接通時，原點條件輔助繼電器m5變為on。 如果選擇的是單周期工作方式，按下啟動按鈕x16后，從初始步mo，機械手按順序功能圖的規定完成一個 周期的工作后，返回并停留在初始步。如果選擇連續工作方式，在初始狀態下啟動按鈕后機械手從初始步一個周期的反復連續工作，按下停止按鈕并不馬上停止工作，完成最后一個周期的工作后，系統才返回并停留在初始步。在單步工作方式，從初始步開始，按下啟動按鈕，系統轉換到下一步，完成改步的任務后，自動停止工作并停留在改步，再按一下啟動按鈕，才往前走一步。單步工作方式常用于系統的調試。在

25、單周期、連續和單步工作方式之前，系統應處于原點狀態，如果不滿足這一條件，可選擇回原點工作方式，然后按回原點啟動按鈕x15，使系統自動返回原點狀態。在原點狀態，順序功能、圖中的初始步m0為on，為進入單周期、連續和單步工作方式做好準備。3.2 大小球分選系統示意圖及操作面板3.2.1機械手大小球分選設備的控制要求 初始態要求機械手在原點位置（原點狀態 手臂位于左限位處 +右限位處 +手爪釋放）各開關在關閉狀態，m停轉。按下啟動按鈕，機械手動作，升降桿下件下降并要求機械手此時停留兩秒，在機械手吸球和釋放球后停留一秒后動作。由sitp判斷機械手的工作方（當s0=1時切換到手動方式、當s1=1時切換到

26、回原點方式、當s2=1時切換到自動方式），在由sitl利用m8041來實現單周、多周的運行。當按下預停按鈕后，一直要到一個周期完成才能停止，中途不能停止。（要有手動、回原點、單步、單周、多周等5種可選工作方式）。x1左限位y2右行y3左行x2大球右限x3小球右限x4上限位x5下限位y0升y1降吸頭y4大球小球(吸抵小球時)x5動作(吸抵大球時)x5不動作吸圖3-2機械手分選大小球示意圖2操作面板 工作方式選擇開關的5個位置分別位于5種方式，操作面板左下部的6個按鈕是手動按鈕。 圖3-3機械手分選大小球操作面板圖3.2.2 plc的外部接線圖 圖3-4是plc的外部接線圖，輸出繼電器y4為on時

27、剛球被磁鐵吸住，為off時被釋放，為了保證在緊急情況下（包括plc發生故障時）能可靠的切斷plc的負載電源，設置了交流接觸器kmya吸持y4plcl火220vkmy升y0plcx1左限k1代x2大右限k2代x3小右限k3代x4上限k4代x5下限k5代x10手動x11回原x12單步x13單周x14多周選k0代自動plcx15回啟p1代x16啟p2代x17預停p3代x20手吸p0代x21釋x22手升x23降x24手右x25左手動按鈕n零com2(+)24vcom1(+)24vkm降y1km1右行y2km2左行y3 圖3-4plc的外部接線圖3.3 plc的工序圖、梯形圖、指令表 fx系列plc的狀

28、態初始化指令表ist（initial staate）的功能指令編號為fnc60，它與stl指令一起使用，專門用來設置具有多種工作方式的控制系統的初始狀態和設置有關的特殊輔助繼電器的狀態，可以大大簡化復雜的順序控制程序的設計工作。ist指令只能使用一次，它應放在程序開始的地方，被它控制的stl電路應放在它的后面。 3.3.1 ist指令與程序的組成初始程序手動程序回原程序s0=1s1=1自動程序s2=15種方式選擇x10x14回原完成m8043其它由ist判決s0手動s1回原s2自動 圖3-5機械手指令與程序3.3.2.順序功能（sfc）圖自動程序待命s2m8044原點降2ss20t0m8041

29、啟續吸起1ss21t1升s22x4上限右行s23x2大右限吸起1ss24t1升s25x4上限右行s26x3小右限降s27x5下限釋1ss28t2升s29x4上限左行s30x1左限(由ist選入s2)x5大球x5小球t0t1t1t2 圖3-6機械手自動程序回原點程序待命s1x15回啟r y1返上限s10x4上限返左限s11x1左限返釋態s12(由ist選入s1)y0降升r y2右行左行r y4釋放s mmmm8043mmmmmmm8043回原點完成r s12s12()y3步10步11s10x4切s s11步11r y1降y0升步11步12s11x1切s s12步12r y2右行y3左行步120s

30、12r y4釋放s m8043回原點完成r s12步12()s1s s10步10步1步10x15切ret圖3-7機械手回原點程序手動程序初態s0s y4y0吸升x20手吸x21r y4釋x22x23x24x25x4上限y1互y1降x5y0互y2右行x3y3y3左行x1y2s y4y0吸升x20手吸x21r y4釋x22x23x24x25x4上限y1互y1降x5y0互y2右行x3y3y3左行x1y2s0ret 圖3-8機械手手動程序3.3.3機械手“梯形圖”程序匯總(初始化程序)(m8044)ist x10 s20 s30運行態原點ists0s1s2y4釋x1左限x4上限m8000指定x10開始

31、的8路輸入為預定功能指定自動各步的起、止號圖3-9機械手初始化程序 ist指令中的s20和s30用來指定在自動操作中的最低和最高的繼電器的元件號(手動程序)s y4y0吸升x20手吸x21r y4釋x22x23x24x25x4上限y1互y1降x5y0互y2右行x3y3y3左行x1y2s0ret3-10圖機械手手動程序手動程序如圖3-10手動操作時用x20x25對應的6個按鈕控制鋼球的抓緊、放松，和升、降，左行和右行，手動程序用初始狀態繼電器s0控制，因為手動程序、自動程序（不包括回原點程序）和原點程序都用stl觸點驅動，但這三個部分不回同時驅動。(自動回原點程序)步10步11s10x4切s s

32、11步11r y1降y0升步11步12s11x1切s s12步12r y2右行y3左行步120s12r y4釋放s m8043回原點完成r s12步12()s1s s10步10步1步10x15切ret 圖3-11機械手自動回原點程序 自動返回原點程序如圖3-11所示，當原點條件滿足時，特殊繼電器m8044為on，自動返回原點程序結束手用set指令將m8043置位為on并用rst指令將回原點的最后一步s12復位返回到原點程序中s10s19(自動程序)m8044s s20步20s2m8041步20步21步22步2步20s20x5下限y1降t0 k202秒t0s s21步21x5是大t0s s24步

33、24x5是小步21步22s21t1 k101秒t1切s s22步22s y4吸起步22步23x4切s s23步23y0升x4上限s22步23步27x2切s s27步27y2右行x2大右s23步24步25s24t1 k101秒t1切s s25步25s y4吸起步25步26x4切s s26步26y0升x4上限s25步26步27x3切s s27步27y2右行x3小右s26ret步28步29s28t2 k101秒t2切s s29步29r y4釋放步29步30x4切s s30步30y0升x4上限s29步30步2x1切s s2步2y3右行x1右限s30步27步28x5切s s28步28y1降x5下限s27

34、end 圖3-12機械手自動程序(程序完)用stl指令設計的自動程序的順序如圖所示特殊輔助繼電器m8041（轉換 啟動）m8044（原點條件）是從自動程序的初始步s2轉換到下一步s20的轉換條件自動程序的梯形圖見3-12使用stl指令后，系統的自動、手動、單周、單步、回原點、多周等幾種工作方式的切換系統程序是系統自動完成的，安排ist指令中的控制工作方式用的是輸入繼電器x10x17的元件順序，工作方式的切換是通過特殊輔助繼電器m8040m8042實現的ist指令自動驅動m8042。3.3.4指令運用與說明指令編號指令符號編程元件名指令運用的說明0ldx001取常開x0011andx004串常開

35、x0042aniy004串線圈y0043outm8044檢出機械原點時動作4ldm8000取繼電器（run監控）5istx10 s20 s30狀態初始化6stls0步進指令（切換條件滿足時就從上一狀態轉移到下一狀態，而上一狀態自動復位）7ldx020取常開x0208sety004置位（置1）9ldx021取常開x02110rsty004復位（清0）11ldx022取常開x02212anix004串常閉x00413aniy001串線圈y00114outy001連線圈y00115ldx023取常開x02316anix005串常閉x00517aniy000串線圈y00018outy001連線圈y00

36、119ldx024取常開x02420anix003串常閉x00321aniy003串線圈y00322outy002連線圈y00223ldx025取常開x02524anix001串常閉x00125aniy002串線圈y00226outy003連線圈y00327stls1步進指令（同上stl作用相同）28ldx015取常開x01536sets10置位指令（s10置位“1態”）29stls10步進指令（同上stl作用相同）30rsty001復位指令（y001為“0態”）31outy000連線圈y00032ldx004取常開x00433sets11置位指令（s11置位“1態”）34stls11步進指令

37、（同上stl作用相同）35rsty002復位指令（y002為“0態”）36outy003連線圈y003指令編號指令符號編程元件名指令運用的說明37ldx001取常開x00138sets12置位指令（s12置位“1態”）39stls12步進指令（同上stl作用相同）40rsty004復位指令（y004為“0態”）41setm8034置位指令42rsts12復位指令（s12為“0態”）43outret連線圈（步母完）44stls2步進指令（同上stl作用相同）45ldm8044取指令（檢出機械原點時動作）46andm8041串輔助繼電器（狀態轉移開始）47sets20置位指令（s20置位“1態”）

38、48stls20步進指令（同上stl作用相同）49ldix005取常閉點x00550outy001連線圈y00151ldt0取時間繼電器t052anix005步進指令（同上stl作用相同）52sets21置位指令（s21置位“1態”）53ldt0取時間繼電器t054andx005串常閉x00555sets24置位指令（s24置為“1態”）56stls21置位指令（s21置位“1態”）57sety004置位指令（y004置為“1態”）58outt1 k10連時間繼電器（t1定時為1）59ldt1取時間繼電器t160sets22置位指令（s22置位“1態”）61stls22步進指令（同上stl作用

39、相同）62ldix004步進指令（同上stl作用相同）63outy000串線圈y00064ldx002取常開點x00265sets23置位指令（s23置位“1態”）66stls23步進指令（同上stl作用相同）67ldix002取常閉點x00268ldx002取常開點x00269sets27置位指令（s27為“1態”）70stls24步進指令（同上stl作用相同）71sety004置位指令（y004置為“1態”）72outt1 k10連時間繼電器（t1定時為1）73ldt1取時間繼電器t174sets25置位（s25置為“1態”）75stls25步進指令（同上stl作用相同）76ldix004

40、取常閉x004指令編號指令符號編程元件名指令運用的說明77outy000串線圈y00078ldx00479sets26置位指令80stls26步進指令（同上stl作用相同）81ldix003取常閉點x00382outy002連線圈y00283ldx003取常開點x00384sets27置位指令85stls27步進指令（同上stl作用相同）86ldix005取常閉點87outy001連線圈88ldx005取常開點x00589sets28置位指令（s28為“1態”）90stls28步進指令（同上stl作用相同）91rsty004復位指令（y004為“0態”）92outt2 k10連時間繼電器 （t

41、2定時1秒）92ldt2取t293sets29置位指令94stls29步進指令（同上stl作用相同）95ldix004取常閉x00496outy000連線圈y00097ldx004取常開x00498sets30置位指令（s30置位為“1態”）99stls30步進指令（同上stl作用相同）100ldix001取常閉x001101outy003連線圈y003102ldx001取常開x001103sets2s2置位104ret步母完105end程序完3.3.5 plc編程元件明細表編程元件名稱各編程元件的功能輸入繼電器xx1左限位x2大球右限位x3小球右限位x4上限位x5下限位x10手動工作方式x1

42、1按下此按鈕機械手就自動回原點x12-14自動加工方式、x12單步、x13單周、x14多周x15回啟動按鈕x16按下此按鈕機械運行x17預停按鈕輸出繼電器yy0 控制升降桿上升y1km控制升降桿下降y2km1控制升降桿右行y3km2控制升降桿左行y4吸頭(抓起)吸起大小球輔助繼電器(m)m8000run監控(常開觸點)m8040m8040置no時禁止狀態轉移m8041狀態轉移開始m8043回原點完成m8044檢出機械原點時動作狀態器(s)s0s0-9均為初始狀態器s20-30用于存放步的狀態(步20-30)定時器(t)t0t0定時 k20(2秒)t1t1定時 k10(1秒)t2t2定時 k10

43、(1秒)注:此編程元件表只限于此次課題設計所涉及的元件.3.4 操作原理簡要說明機械手有手動、單周期、多周期和回原點五種工作方式，機械手在最上面、最左邊且電磁鐵線圈斷電，稱為系統處于原點狀態（或稱初始狀態）。在用戶程序中，左限位開關x1，上限位開關x4的常開觸點和表示電磁鐵線圈斷電的y4的常閉觸點的串聯電路接通時，“原點條件”輔助繼電器s1變為no。在通過初始化指令ist利用輔助繼電器m8041/m8040來決定機械手的工作方式（當s0=1時，用戶程序執行手動程序；當s1=1時，用戶程序執行回原點程序；當s2=1時，用戶程序執行自動程序）。在單周期工作方式下，按下啟動按鈕x16后，（初始化指令

44、ist使m8040清0就是永久解禁0）從初始步s0開始機械手按順序功能圖的規定完成一個周期的工作后，返回并停留在初始步。在多周期工作方式下，在初始狀態按下啟動按鈕后，機械手從初始步開始一個接一個周期地反復連續的工作。在按下停止按鈕并不馬上停止工作，完成最后一個周期的工作后，系統才返回并停留在初始步。在單步工作方式下，從初始步開始，按一下啟動按鈕系統轉換到下一步完成該步的任務后，自動停止工作并停留在該步，再按一下啟動按鈕才轉到下一步。單步工作方式常用于系統的調試。在選擇單周期，多周期和單步工作方式之前，系統應處于原點狀態，如果不滿足這一條件，可選擇回原點工作方式（讓機械手在左限位x1，在做實驗時

45、用k1來代替，而機械手臂上限位x4由k4來代替，然后按下回原點啟動按鈕x15，使系統自動回原點狀態，即使程序中的輔助繼電器m8043變為1態。機械手的一個工作周期（動作順序）為下降、吸球、上升、右行、下降、釋放、 上升、左行返回。當機械手在原點狀態時，按下啟動按鈕，機械手下降到為達下限位x5時，x5處于斷電狀態，電磁鐵頭通電吸起大球，然后機械手上升，上升到上限位x4時，機械手臂右行。當右行到大球右限位x2時，機械手下降，下降到下限位x5時電磁鐵斷電，釋放大球，大球被放入大球容器。然后回到原點。當機械手在原點時，按下啟動按鈕，機械手下降到為達下限位x5時，x5接通，電磁鐵通電吸起小球，機械手上升

46、，上升到上限位x4時，機械受臂右行，當右行到小球右限位x3時機械手下降，下降到下限位x5時，電磁鐵斷電釋放小球到小球容器。然后回到原點位置，機械手分選大小球動作完成。 4調 試4.1 上機調試（1）調試的目的首先：熟悉和掌握“plc-大小球分選系統”的“5種工作方式”及實踐步驟。其次：熟悉plc編程軟件/及編程器的使用方法。最后：學會plc-3型實驗臺的使用方法。（2）使用的實驗器材plc-3型可編程控制器實驗臺plc大型演示面板“計算機和plc編程軟件”/及fx-20p-e編程器編程電纜連接導線（3）調試步驟a.預備階段：在接線時負載設備要處在斷電狀態設備線要接觸良好將設計好的程序輸入到計算

47、機中打開plc的電源將程序寫到plc將負載通上電b.調試階段：按下k1、k4、p1等開關和按鈕時，機械手是否回到原點位置。按下啟動按鈕x16時，機械手是否按照用戶要求的工作方進行（手動、單周、單步、多周、回原點）等動作。在按下急停按鈕時是否在完成最后一個周期的工作后，系統才返回并停留在初始步。4.2軟件與硬件的調試4.2.1 軟件的調試 調試順序控制程序的主要任務是檢查程序的運行是否符合順序功能圖的規定，即在某一轉換實現時，是否發生的活動狀態的正確的變化，該轉換所有的前級步是否變為不活動步，所有的后續步是否變為活動步，以及被驅動的負載是否相應的變化。在調試時應充分考慮各種情況，對系統各種不同的工作方式，順序工能圖的每一條支路，各種可能的進展路線，都應逐一檢查，不能遺漏。發現問題后即時修改程序，直到各種可能的情況下輸入信號與輸出信號之間的關系完全符合要求。4.2.2 硬件的調試在對程序進行模擬調試的同時可以設計設計、制作控制屏，plc之外其他硬件的安裝，接線工作也可以同時進行，完成控制屏內部的安裝線，應對控制屏的接線進行調試，可在控制屏的接線端子上模擬plc外部的開關輸入信號，或操作控制面板的按鈕和開關指令，觀察對應的plc輸入點的狀態是否變化正確。用編程成器或編程軟件將plc的輸出點強制為off/on，觀察對應的控制屏內的plc負載（如外部的繼電器、接觸器）的動作是否正常，