1、畢 業 設 計（論文）題目_機械手的設計 姓 名 學 號 系（院） 班 級指導教師_ 職 稱_ _第一章 機械手介紹1.1 機械手的意義機械手是在機械化、自動化生產過程中發展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技術特別是電子計算機的廣泛應用，機器人的研制和生產已成為高技術領域內迅速發展起來的一門新興技術，它更加促進了機械手的發展，使得機械手能更好地實現與機械化和自動化的有機結合。機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復工作和勞動、不知疲勞、不怕危險、抓舉重物的力量比人手大等特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應用，例如：(1)機床加工工件的裝卸，特別是在自動

2、化車床、組合機床上使用較為普遍。(2)在裝配作業中應用廣泛，在電子行業中它可以用來裝配印制電路板，在機械行業中它可以用來組裝零部件。(3)可在勞動條件差，單調重復易子疲勞的工作環境工作，以代替人的勞動。(4)可在危險場合下工作，如軍工品的裝卸、危險品及有害物的搬運等。(5)宇宙及海洋的開發。(6)軍事工程及生物醫學方面的研究和試驗。自上世紀六十年代，機械手被實現為一種產品后，對它的開發應用也在不斷發展，最典型的發展是生產者將此產品大量應用于衛生行業（全自動生化分析儀），從而實現了衛生檢驗中急需短時間、大量樣品數據的要求，但在衛生領域的機械手因采用樣品加單一酶試劑顯色法，且采用濾光片結構設計，造

3、成試劑價格昂貴，限制了產品市場的發展。隨著技術的進步，機械手的設計已經實破了單一試劑、加熱及濾光片的束縛。比如美國 OI 公司的產品，可針對單一項目，次序加 4 種試劑，加熱溫度也提高到 50 ，檢測器則采用二極管陳列技術，這些進步為新領域的應用提供了強大支持。有專家估計未來10 年，全自動流動分析儀的市場份額中，將有 50 被全自動化學分析機械手取代。 圖1-1 二指機械手機械手是近代自動控制領域中出現的一項新技術，并已成為現代科技的一個重要組成部分。機械手的積極作用正日益為人們所認識，其一，它能部分地代替人的勞動并能達到生產工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送。因此，它能

4、大大地改善工人的勞動條件，加快實現工業生產機械化和自動化的步伐。因此，受到各先進單位的重視并投入了大量的人力物力加以研究和應用。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲的場合，應用得更為廣泛。在我國，近代幾年來也有較快的發展，并取得一定的成果，受到各工業部門的重視。圖1-2搬運機械手 1.2項目概述機械手一般分為三類。第一類是不需要人工操作的通用機械手，它是一種獨立的不附屬于某一主機的裝置。它可以根據任務的需要編制程序，已完成各項規定操作。它的特點是除具備普通機械的物理性能之外，還具備通用機械、記憶智能的三元機械。第二類是需要人工操作的，稱為操作機。它起源于原子、軍事工業，先是通過操作機來完成特定的作業，

5、后來發展到用無線電信號操作機械手來進行探測月球等。工業中采用的鍛造操作機也屬于這一范疇。第三類是專用機械手，主要附屬于自動機床或自動線上，用以解決機床上下料和工件傳送。這種機械手在國外稱為“Mechanical Hand”，它是為主機服務的，由主機驅動，除少數外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。本項目要求控制的機械手模型可歸為第一類，即通用機械手。在現代生產企業中，自動化程度較高，大量應用到了機械手。通過本次設計，可以增強對工業機械手的認識，同時熟悉并掌握PLC技術、位置控制技術、氣動技術等工業控制中常用的技術。機械手控制的要素包括工作順序、到達位置、動作時間、運動速度和加減速度等。機械手

6、的控制分為點位控制和連續軌跡控制兩種，目前以點位控制為主，占90%以上。控制系統可根據動作的要求，設計采用數字順序控制，它首先要編制程序加以存儲，然后再根據規定的程序，控制機械手進行工作。對動作復雜的機械手則采用數字控制系統、小型計算機或微處理機控制的系統。本設計的控制系統采用小型可編程控制器實現，具有編程簡單、維修容易、可靠性高等優點。第二章 PLC概述2.1 可編程控制器的分類PLC的種類繁多，其規格和性能也各不相同，對PLC的分類，通常根據其形式的不同、功能的差異和I/O點數的多少等進行大致分類1根據PLC的結構形式可將PLC分為整體式和模塊式兩類（1）整體式PLC 整體式PLC是將電源

7、、CPU、I/O接口等各件都集中裝在一個機箱內，具有結構緊湊、體積小、價格低的特點。小型PLC一般采用這種整體式機構。整體PLC由不同PLC點數的基本單元和擴展單元組成，基本單元內有CPU、I/O接口，與I/O擴展單元相連的擴展口、以及編程器或EPROM寫入器相連的接口等。擴展單元內只有I/O和電等，沒有CPU，基本單元和擴展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴展。(2)模塊式PLC 模塊式PLC是將PLC各組成部分分別作成若干個單獨的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及其他模塊。模塊式P

8、LC由框架或基板和各種模塊組成，模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點是配置靈活、可根據需要選配不同規模的系統，而且裝配方便，便于擴展和維修。大、中型PLC一般采用這種模塊式結構。還有一些PLC將整體式和模塊式的特點結合起來，構成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC其CPU、電源、I/O接口等也是各自獨立的模塊，但它們之間是非電纜進行聯接，并且各模塊可以應地疊裝。這樣不但系統可以靈活配置，還可以做的體積小巧。2根據PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低，中，高檔次（1）低檔PLC 具有邏輯運算、定時、計數、移位以及自診斷監控等基本功能還可以少量模擬量輸入/輸出，算術運算，數據傳送和比較

9、等功能，主要用于邏輯控制，順序控制或少量模擬量控制的單機控制系統。（2）中檔PLC 除具有低檔PLC的功能外，還具有模擬量輸入/輸出，算術運算，數據傳送和比較；數據轉換，遠程I/O，子程序，通信聯網等功能，有些還可增設中斷控制，PID控制等功能，適應于復雜控制系統。（3）高檔PLC除具有中檔PLC的功能外，還增加了符號算術運算，矩陣運算，位邏輯運算，平方根運算及其他特殊功能函數的運算，制表及表格傳遞功能等。高檔PLC具有更強的通信聯網功能，可用于大規模過程控制或構成分布式網絡控制系統，實現工廠自動化。3按I/O點數分類，根據PLC的I/O點數的多少，可將PLC分為小型、中型和大型三類。（1）小

10、.型PLCI/O點數<256點，單CPU，8位或16微處理器，用戶存儲器容量4K字以下。（2）中型點數256-2048點，雙CPU，用戶存儲器容量2-8K，如：S7-300 德國西門子SR-400 中外合資無錫華光電子工業有限公司（3）大型PLCI/O點數>2048點，多CPU，16位、32位處理器，用戶存儲器容量8-16K，如：S7-400 德國西門子公司GE-IV GE公司2.2 國內PLC發展概況 PLC在問世以來，經過近40年的發展，在美、德國等工業發達國家已成為重要的產業之一，世界總銷售額不斷上升，生產廠家不斷涌現，品種不斷翻新，產量產值大幅度上升而價格則不斷下降。目前，

11、世界上有200多個廠家生產PLC。較多的有美國：AB通用電氣、莫迪康公司；日本：松下、三菱、富士、歐姆龍等；德國：西門子公司；法國：TE施耐德公司。韓國：三星、LG公司等。我國的PLC產品的研制和生產經歷了三個階段：順序控制（1937-1979）一位處理器為主的工業控制器（1979-1985）8位微處理器為主的可編程控制器（1985年以后）對外開放政策推動下，國外PLC產品大量進入我國市場，一部分隨成套設備進口，如：寶鋼，一、二期工程就引進了500多套。如咸陽顯像管廠，秦皇島煤碼頭，汽車廠等。現在在國內外的各行各業也有了極大的應用，技術含量也越來越高可編程控制器在工業控制領域的應用越來越寬廣，

12、既有單機做為繼電器邏輯電路的替代品，又有作為設備控制的核心部件的。隨著自動化程度的提高，可編程控制器既可做為現場控制的部件，又可作為更高一級的管理控制部件；并且隨著網絡技術的發展，它又衍生出了網絡功能。所有這一切，不僅要求可編程控制器具有相應的硬件功能，而且要求它的軟件技術也要獲得相應的發展。第三章 PLC程序設計方法3.1 可編程控制器的控制系統設計 1. 系統設計的基本原則在進行PLC控制系統的設計時，一般應遵循以下幾個原則：（1）完全滿足被控對象的工藝要求。（2）在滿足控制要求和技術指標的前提下，盡量使控制系統簡單、經濟。（3）控制系統要安全可靠。（4）在設計時要給控制系統得容量和功能預

13、留一定的預度，便于以后的調整和擴充。2系統設計的主要內容 （1）擬定控制系統設計的技術條件。技術條件一般以設計任務書的形式來確定，它是整個設計的依據； （2）選擇電氣傳動形式和電動機、電磁閥等執行機構； （3）選定 PLC 的型號； （4）編制 PLC 的輸入 / 輸出分配表或繪制輸入 / 輸出端子接線圖； （5）根據系統設計的要求編寫軟件規格說明書，然后再用相應的編程語言（常用梯形圖）進行程序設計； （6）了解并遵循用戶認知心理學，重視人機界面的設計，增強人與機器之間的友善關系； （7）設計操作臺、電氣柜及非標準電器元部件； （8）編寫設計說明書和使用說明書； 根據具體任務，上述內容可適當調

14、整。3系統設計的基本步驟（1）深入了解和分析被控對象的工藝條件和控制要求被控對象就是受控的機械、電氣設備、生產線或生產過程，控制要求主要指控制的基本方式、應完成的動作、自動工作循環的組成、必要的保護和聯鎖等。對較復雜的控制系統，還可將控制任務分成幾個獨立部分，這種可化繁為簡，有利于編程和調試。（2）確定I/O設備 根據被控對象對PLC控制系統的功能要求，確定系統所需的用戶輸入、輸出設備。常用的輸入設備有按鈕、選擇開關、行程開關、傳感器等，常用的輸出設備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。（3）選擇合適的PLC類型根據已確定的用戶I/O設備，統計所需的輸入信號和輸出信號的點數，選擇合適的 PLC

15、 類型，包括機型的選擇、容量的選擇、 I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。 （4）分配I/O點 分配PLC的輸入/輸出點，編制出輸入/輸出分配表或者畫出輸入/輸出端子的接線圖。接著就可以進行PLC程序設計，同時可進行控制柜或操作臺的設計和現場施工。 （5）設計應用系統梯形圖程序 根據工作功能圖表或狀態流程圖等設計出梯形圖即編程。這一步是整個應用系統設計的最核心工作，也是比較困難的一步，要設計好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設計的實踐經驗。 （6）將程序輸入PLC 使用簡易編程器將程序輸入PLC時，需要先將梯形圖轉換成指令助記符，以便輸入；當使用可編程序控制器的輔助編程軟件

16、在計算機上編程時，可通過上下位機的連接電纜將程序下載到PLC中去。 （7）進行軟件測試 在程序設計過程中，難免會有疏漏的地方，因此在將PLC連接到現場設備上去之前，必需進行軟件測試，以排除程序中的錯誤。同時，軟件測試也為整體調試打好基礎，縮短整體調試的周期。 （8）應用系統整體調試 在PLC軟硬件設計和控制柜及現場施工完成后，就可以進行整個系統的聯機調試，如果控制系統是由幾個部分組成，則應先作局部調試，然后再進行整體調試；如果控制程序的步序較多，則可先進行分段調試，然后再連接起來總調。調試中發現的問題，要逐一排除，直至調試成功。 （9）編制技術文件 系統技術文件包括說明書、電氣原理圖、電器布置

17、圖、電氣元件明細表、 PLC梯形圖。 3.2可編程控制器的編程語言PLC在控制系統的應用中，外部硬件接線部分較為簡單，對被控對象的控制作用，都體現在PLC程序上。因此，PLC程序設計的好壞，直接影響控制系統的性能可編程控制器的編程語言按IEC61131-3國際標準來分主要包括圖形化編程語言和文本化編程語言。圖形化編程語言包括:梯形圖(LD-Ladder Diagram)、功能塊圖(FBD-Function Block Diagram)、順序功能圖(SFC-Sequential Function Chart)。文本化編程語言包括:指令表(IL-Instruction List)和結構化文本(ST

18、-Structured Text)。這些語言是基于WINDOWS操作系統的編程語言，而SFC編程語言則在兩類編程語言中均可使用。（1）梯形圖編程語言(LD-Ladder Diagram)梯形圖來源于繼電器邏輯控制系統的描述，是PLC編程中被最廣泛使用的一種圖形化語言，其圖形結構類似于登高用的梯子，故名梯形圖。由于梯形圖類似于繼電器控制的電氣接線圖，便于理解,因此許多編程人員和維護人員都選擇了這一編程方式。梯形圖程序的左右兩側有兩垂直的電力軌線，左側的電力軌線名義上為功率流從左向右沿著水平梯級通過各個觸點、功能、功能塊、線圈等提供能量，功率流的終點是右側的電力軌線。每一個觸點代表了一個布爾變量的

19、狀態，每一個線圈代表了一個實際設備的狀態。 梯形圖法是用梯形圖語言去編制PLC程序，這是一種模仿繼電器控制系統的編程方法，其圖形甚至元件名稱都與繼電器控制電路十分相近。這種方法很容易地就可以把原繼電器控制電路移植成PLC的梯形圖語言。這是一種比較方便的編程方法。1. 編程原則（1）輸出線圈（包括輸出繼電器、輔助繼電器和定時器/計數器）在程序中只能使用一次，但觸點可以無限次使用。（2）并聯觸點和串聯觸點的個數無限制。（3）線圈不能從母線直接輸出。如果需要始終保持通電，可以使用特殊繼電器（常ON）。（4）輸出線圈可以并聯，不能串聯，但定時器的線圈可以串聯。（5）一般以輸出線圈和右母線相連，線圈后面

20、不允許有觸點。（6）不準使用沒有定義過的觸點和線圈。（7）主程序必須以EMD指令結束。（8）定時器/計數器不能直接產生外部輸出信號，必須用對應的觸點編程到一個輸出。（9）在梯形圖的豎線上不能安排任何元件。PLC的CPU采用循環掃描的工作方式，一般包括五個階段：內部診斷與處理、與外設進行通訊、輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新。當方式開關處于關閉時，只執行前兩個階段：內部診斷與處理，與外設進行通訊。 2. 使用起/保/停電路的編程方式 起/保/停電路僅僅使用與觸點和線圈有關的指令，無需編程元件做中間環節，各種型號PLC的指令系統都有相關指令，加上該電路利用自保持，從而具有記憶功能，且與傳統繼電器控

21、制電路基本相類似，因此得到了廣泛的應用。這種編程方法通用性強，編程容易掌握，一般在原繼電器控制系統的PLC改造過程中應用較多。圖3-1順序功能圖所對應的梯形圖，有常開觸點、常閉觸點及輸出線圈組成。圖3-1     起/保/停電路編程順序功能圖 （2）功能表圖編程語言1功能表圖概述功能表圖又稱流程圖。它是描述控制系統的控制過程、功能和特征的一種徒刑。功能表圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術，是一種通用的技術語言，因此，功能表圖也可用于不同專業的人員進行技術交流。功能表圖是設計順序控制程序的有力工具。在順序控制設計法中，功能表圖的繪制是最關鍵的一

22、個環節，它直接決定用戶設計的PLC程序的質量。各個PLC廠家都開發了相應的功能表圖，各國也動制定了功能表圖的國家標準，我國于1986年也頒布了功能圖的國家標準（GB6988.686）。2功能表圖的組成要素功能表圖主要是由步、轉換、轉換條件、有向連線和動作等要素組成。圖 3-2 功能表圖一般形式1） 步與動作 前面已介紹過，用順序控制設計法設計PLC程序時，應根據系統輸出狀態的變化，將系統的工作過程劃分成若干個狀態不變的階段，這些階段稱為“步”。步在功能表圖中用矩形框表示，如圖3-3所示各步的編號為X-1、X、X+1。編程時一般用PLC內部軟繼電器來代表各步，因此經常直接用相應的內部軟繼電器編號

23、作為步的編號。當系統正工作于某一步時，該步處于活動狀態，稱為“活動步” 。在功能表圖中初始步用雙線框表示，每個功能表圖至少應該有一個初始步。所謂“動作”是指某步活動時，PLC向被控系統發出的命令，或被控系統應該執行的動作。動作用矩形框中的文字或符號表示，該矩形框應與相應步的矩形框相連接。如果某一步有幾個動作，可用下圖中的兩種畫法來表示，但并不隱含這些動作間的任何順序。圖3-3 多個動作畫法當步處于活動狀態時，相應的動作被執行。但應注意表明動作是保持型還是非保持型的。保持型的動作是指該步活動時執行該動作，該步變為不活動后繼續執行該動作；非保持型動作是指該步活動時執行，該步變為不活動時動作也停止執

24、行。一般保持型的動作在功能表圖中應該用文字或助記符標注，而非保持型動作不要標注。2）有向連線、轉換和轉換條件 如圖3-2功能表圖的一般形式所示，步與步之間用有向連線連接，并且用轉換將步分隔開。步的活動狀態進展是按有向連線規定的路線進行。有向連線上無箭頭標注時，其進展方向是從上倒下、從左到右。如果不是上述方向，應在有向連線上用箭頭注明方向。步的活動狀態進展是由轉換來完成的。轉換是用與有向連線垂直的短劃線來表示。步與步之間不允許直接相連，必須有轉換隔開，而轉換與轉換之間也同樣不能直接相連，必須由步隔開。轉換條件是與轉換相關的邏輯命題。轉換條件可以用文字語言、布爾代數表達式或圖形符號標注表示轉換的短

25、劃線旁邊。轉換條件和，分別表示當二進制邏輯信號為“1”和“0”狀態時條件成立；轉換條件和分別表示的是，當從“0”（斷開）到“1”（接通）和從“1”到“0”狀態條件成立。3）功能表圖中轉換的實現步與步之間實現轉換應同時具備兩個條件：前幾步必須是“活動步”；對應的轉換條件成立。當同時具備以上兩個條件時，才能實現步的轉換，即所有由有向連線與相應轉換符號相連的后續步都變為活動，而所有由有向連線與相應轉換符號相連的前幾步都變為不活動。3. 功能表圖的基本結構根據步與步之間轉換的不同情況，功能表圖有以下幾種不同的基本結構形式。（1）單序列結構 功能表圖的單序列結構形式最為簡單，它由一系列按順序排列、相繼激

26、活的步組成，每一步的后面只有一個轉換，每一個轉換后面只有一步。（2）選擇序列結構 選擇序列有開始和結束之分。選擇序列的開始稱為分支，選擇序列的結束稱為合并；選擇序列的分支是指一個前級步后面緊接著有若干個后續步可供選擇，各分支都有各自的轉換條件。分支中表示轉換的短劃線只能標在水平線之下。如圖3-4所示為選擇序列的分支。假設步3為活動步，如果轉換條件x成立，則步3向步4實現轉換；如果轉換條件y成立，則步3向步6轉換；如果轉換條件z成立，則步3向步8轉換。分支中一般同時只允許選擇其中一個序列。圖 3-4 選擇序列分支選擇序列的合并是指幾個選擇分支合并到一個公共上。各分支也都有各自的轉換條件，轉換條件

27、只能標在水平線之上。如圖3-5所示為選擇序列的合并。如果步5為活動步，轉換條件e成立，則由步5向步10轉換；如果步7為活動步，且轉換條件f成立，則步7向步10轉換；如果步9為活動步，轉換條件f成立，則步9向步10轉換。 圖 3-5 選擇序列合并（3）并列序列結構 并列序列也有開始與結束之分。并列序列的開始也稱為分支，并列序列的結束也稱為合并。如圖3-6（a）所示為并列序列的分支，它是指當轉換實現后將同時使多個續步激活。為了強調轉換的同步實現，水平連線用雙線表示。如果步2為活動步，且轉換條件b也成立，則3、5、7三步同時變成活動步，而步2變為不活動。應當注意，當步3、5、7被同時激活后，每一序列

28、接下來的轉換將是獨立的。如圖3-6（b）所示為并列序列的合并，當直接在雙線上的所有前級步4、6、8都為活動步時，轉換條件k成立，才能使轉換條件實現，即步9變為活動步，而步4、6、8均變為不活動步。圖 3-6 并列序列結構（4）子步結構 在繪制復雜控制系統功能表圖時，為了使總體設計時容易抓住系統的主要矛盾，能更簡潔地表示系統的整體功能和全貌，通常采用“子步”的結構形式，可避免一開始就陷入某些細節中。所謂子步的結構是指在功能表圖中，某一步包含著一系列子部和轉換。如下圖所示的功能表圖采用了子步的結構形式。功能表圖中步7包含了7.1、7.2、7.3、7.4四個子步。圖 3-7 子步結構這些子步序列通常

29、表示整個系統中的一個完整子功能，類似于計算機編程中的子程序。因此，設計時只要先畫出簡單的描述整個系統的總功能表圖，然后再進一步畫出更詳細的子功能表圖。子步中可以包含更詳細的子步。這種采用子步的結構形式，邏輯性強，思路清晰，可以減少設計錯誤，縮短設計時間。功能表圖除以上四種基本結構外，在實際使用中還經常碰到一些特殊序列，如跳步、重復和循環序列等。（5）跳步、重復和循環序列 如圖3-8（a）所示為跳步序列，當步3為活動步時，如果轉換條件w成立，則跳過步4和步5直接進入步6。如圖3-8(b)所示為重復序列，當步6為活動步時，如果轉換條件x步成立而條件y成立，則重復返回步5，重復執行步5和步6。直到轉

30、換條件x成立，重復結束，轉入步7。如圖3-8（c）所示為循環序列，在序列結束后，即步3為活動步時，如果轉換條件y成立，則直接返回初始步0，形成系統的循環。圖 3-8 跳步、重復和循環序列在實際控制系統中，功能表圖中往往不是單一地含有上述某一種系列，而經常是上述各種序列結構的組合。4.功能表圖設計的基本步驟及內容1）步的劃分 分析被控對象的工作過程及控制要求，將系列的工作過程劃分成若干階段，這些階段稱為“步”。步是根據PLC輸出量的狀態劃分的，只要系統的輸出量狀態發生變化，系統就從原來的步進入新的步。如下圖所示，某液壓動力滑臺的整個工作過程可劃分為四步，即：0步A、B、C均不輸出；1步A、B輸出

31、；2步B、C輸出；3步C輸出。在每一步內PLC各輸出量狀態均保持不變。 圖3-9 步的劃分方法一步也可根據被控對象工作狀態的變化來劃分，但被控對象的狀態變化應該是由PLC輸出狀態變化引起的。如圖3-10所示，初始狀態是停在原位不動，當得到起動信號后開始快進，快進到加工位置轉為工進，到達終點加工結束又轉為快退，快退到原位停止，又回到初始狀態。因此，液壓滑臺的整個工作過程可以劃分為停止（原位）、快進、工進、快退四步，但這些狀態的改變都必須是由PLC輸出量的變化引起的，否則就不能這樣劃分。例如：若從快進轉為工進與PLC輸出無關，那么快進、工進只能算一步。圖3-10 步的劃分方法二總之，步的劃分應以P

32、LC輸出量狀態的變化來劃分，因為我們是為了設計PLC控制的程序，所以PLC輸出狀態沒有變化時，就不存在程序的變化。2）轉換條件的確定確定各相鄰步之間的轉換條件是順序控制設計法的重要步驟之一。轉換條件是使系統從當前步進入下一步的條件。常見的轉換條件有按鈕、行程開關、定時器和計數器觸點的動作（通/斷）等。如圖3-10所示，滑臺由停止（原位）轉為快進，其轉換條件是按下起動按鈕SB1（即SB1的動合觸點接通）；由快進轉為工進的轉換條件是行程開關SQ2動作；由工進轉為快進的轉換條件是終點行程開關SQ3動作；由快退轉為停止（原位）的轉換條件是原位行程開關SQ1動作。轉換條件也可以是若干個信號的邏輯（與、或

33、、非）組合。如：A1*A2、B1+B2。3）功能表圖的繪制根據以上分析畫出描述系統工作過程的功能表圖，是順序控制設計中最為關鍵的一個步驟。4）梯形圖的編制根據功能表圖，采用某種編程方式設計出梯形圖程序。有關編程方式建在下一節中介紹。（3）指令表編程語言(IL-Instruction List) 指令表編程語言又稱為語句表或布爾助記符，它是一種類似匯編語言的低級語言，屬于傳統的編程語言，用布爾助記符表示的指令來描述程序。是在借鑒、吸收世界范圍的PLC廠商的指令表語言的基礎上形成的一種標準語言，可以用來描述功能，功能塊和程序的行為，還可以在順序功能流程圖中描動作和轉變的行為。第四章 PLC控制機械

34、手的設計4.1 控制要求 圖4-1是機械手控制的示意圖，其作用是使A處的物體能被放置到B處。其工作流程圖如圖4-2所示。從圖4.1-1 中可以看出，機械手的工作過程如下： 0初始狀態：機械手處于原位狀態，即左限位X404、X402受壓。1按下啟動按鈕，機械手開始從原位下降。2機械手下降至下限位X401動作，下降結束，同時Y431導通。3設定時間到后夾持動作完成，機械手開始上升動作。4機械手上升至上限位時，X402動作，上升結束，同時機械手開始右移動作。5機械手右移至右限位，X403動作，右移結束，同時機械手開始下降動作。6機械手下降至下限位，X401動作，下降結束，同時Y431斷電，機械手開始

35、松開手爪。7設定時間到后松開動作完成，機械手開始上升動作。8機械手上升至上限位時，X402動作，上升結束，同時機械手開始左移動作。9機械手左移至左限位，X404動作，左移結束，結束一次傳物。圖4-1 機械手工作示意圖圖4-2 機械手工作流程圖其控制要求是：1. 手臂左右直線運動2. 手臂上下直線運動3. 手爪的松開與夾緊動作4. 多操作方式 要求有連續控制和手動控制等操作方式，工作方式的選擇可以很方便地在操作面板上表示出來。當旋鈕打向回原點時，系統自動地回到左上角位置待命。當旋鈕打向自動時，系統自動完成提前布下的操作，且循環動作。當旋鈕打向手動時，每一下步都要按下該按鈕才能實現。4.2 PLC

36、輸入、輸出分析及PLC機型選擇1.確定輸入/輸出接點的總數根據對機械手的控制分析，可以確定輸入信號有啟動、停止限位開關SQ1SQ4，啟動按鈕SB1、停止按鈕SB2、手動操作按鈕SB3、連續操作按鈕SB4等共計15點輸入；輸出信號為上升、下降、左移、右移及夾緊，共計5點。2.PLC機型的選擇 進行PLC選型時，基本原則是滿足控制系統的功能需要，同時要兼顧維修、備件的通用性。對開關量控制的系統，當控制速度要求不高時，一般的PLC都可以滿足要求，如對小型泵的順序控制、單臺機械的自動控制等。當控制速度要求較高、輸出有高速脈沖信號等情況時，要考慮輸入/輸出點的形式，可采用晶體管形式輸出也可以采用繼電器輸

37、出。輸入/輸出的點數可以衡量PLC規模的大小。準確統計被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數并考慮今后系統的調整和擴充，在實際統計I/O點數基礎上，一般應加上10%-20%的備用點數。多數小型PLC為整體式，具有體積小、價格便宜等優點，適于工藝過程比較穩定，控制要求比較簡單的系統。模塊式結構的PLC采用主機模塊與輸入模塊、功能模式塊組合使用的方法，比整體式方便靈活，維修更換模塊、判斷與處理故障快速方便，適用于工藝變化較多、控制要求復雜的系統。此外，還應考慮用戶儲存器的容量、PLC的處理速度是否能滿足實時控制的要求、編程器與外圍設備的選擇等。PC內存總數取決于程序指令總條數。PC內存總數又是選取P

38、C類型的重要依據，為此依據下面的經驗公式對指令總條數進行估算。指令總條數=（1020）*（輸入點數+輸出點數）本控制系統中指令總條數為（1020）*（15+5）=200400條。綜合分析控制系統要求，考慮系統的經濟性和技術指標，可選用三菱公司的FX248MR，該機基本單元有24個開關量輸入點，有16個開關量輸出點，能夠滿足控制系統要求。據此可以做出機械手PLC控制的輸入、輸出分配。如表4-1所示，其接線如圖4-3所示。表4-1 I/O地址分配一覽表名 稱代號輸入名 稱代號輸入名 稱代號輸出啟動SB1X000夾緊SB5X012電磁閥下降Y530Y0下限行程SQ1X500放松SB6X506電磁閥夾

39、緊Y531Y1上限行程SQ2X501單步上升SB7X504電磁閥上升Y532Y2右限行程SQ3X503單步下降SB8X010電磁閥右行Y533Y3左限行程SQ4X502單步左移SB9X505電磁閥左行Y534Y4停止SB2X001單步右移SB10X011手動操作SB3X002回原點SB11X004連續操作SB4X003圖4-3機械手PLC控制輸入/輸出分配4.3 梯形圖設計 機械手的控制屬于順序控制，采用步進指令，根據說明機器工作狀態轉換的圖形，很容易進行程序設計。1梯形圖總體設計“單步操作”方式時，應執行“單步操作”程序；在選擇“返回原位”方式時，應執行“返回原位”程序; “自動”方式時，應

40、執行“自動”程序，故梯形圖的總體構成如圖4-4所示其中，自動程序要在啟動按鈕按下時才執行。圖4-4 控制梯形圖總體構成2各部分梯形圖設計（1）通用部分梯形圖設計 1）狀態器的初始化：初始狀態器S600在手動方式下被置位、復位。當方式選擇開關處于“返回復位”（X501接通）時，按下返回復位按鈕（X505）時被置位;在“單步操作”（X500接通）時，S600復位，處于被置位;在“單步操作”（X500接通）時，S600復位。 處于中間工步的狀態器用手動作復位操作，即在方式選擇 開關位于“單步操作”或 “返回復位”時，中間狀態器 同步復位，故初始狀態梯形圖如下圖4-5所示（如果狀態器要在供電時從斷電前

41、條件開始繼續工作，則不需要M71）。 圖4-5狀態器初始化梯形圖2）狀態器轉換啟動：若機械手工作在自動工作方式下，當初始狀態器S600被置位后，按下啟動按鈕，輔助繼電器M575工作，狀態器的狀態可以一步步向下傳遞，即可以進行轉換。在執行“連續操作”程序時，轉換啟動繼電器M575一直保持到停機按鈕按下為止。另一方面，采用M100檢查機器是否處于原位。當M575和M100都接通時，從初始狀態開始進行轉換，其梯形圖如圖4-6所示。圖4-6狀態器轉換啟動梯形圖3）狀態器轉換禁止梯形圖：激活特殊輔助繼電器M574，并用步進指令控制狀態器轉換時，狀態器的自動轉換就被禁止。 在“單周期”工作期間，按下停止按

42、鈕時，M574應被激勵并保持，操作停止在現行工步。當按下啟動按鈕時，從現行工序重新開始工作，M574應復位，即重新允許轉換。在“步進”工作方式時，M574應始終工作，此時，禁止任何狀態轉換。但每按下一次啟動按鈕時，M574斷開一次，允許狀態器轉換一步。在“手動”工作方式（單一操作，返回原位）情況下，禁止進行狀態轉換。在手動方式解除之后，按下啟動按鈕，則狀態轉換禁止解除，M574復位。PLC在啟動時，用初始化脈沖M71使M574自保持，以次禁止狀態轉換，直到按下啟動按鈕。狀態器轉換禁止梯形圖如圖4-7所示。圖4-7狀態器轉換禁止梯形圖通過對上圖的分析可得出：在執行“單步操作”和“返回原位”程序時

43、，M575一直不能被接通，而M574長期被接通（按下啟動按鈕時除外）；執行“步進”程序時，每按一次啟動按鈕，M574斷開一次，M575接通一次，狀態器轉換一次；在執行“單周期操作”程序時，按下啟動按鈕，M574斷開，M575接通，狀態器的狀態可一步一步向下轉換，直至按下停止按鈕時，M574自鎖，狀態器的狀態轉換被禁止，操作停止現行工序（再次按下啟動按鈕時從現行工序開始工作）；在執行“連續操作”程序時，M575一直接通到按下停止按鈕，此時M574一直不能接通。（2）單步操作梯形圖 手動操作方式由于不需要任何復雜的順序控制，可以用常規繼電器順序方法來設計梯形圖。“單步操作”時，按下夾持按鈕時，夾持

44、輸出Y431自保持，只有按下松開按鈕時，Y431才會復位；按下上升按鈕，上升輸出Y432保持接通；按下下降按鈕，Y430保持接通；在上限位按下左行按鈕，左行輸出Y434保持接通；在上限位按下右行按鈕，右行輸出Y433保持接通。單步操作是梯形圖如圖4-8所示。 圖4-8 機械手單步操作梯形圖（3）返回原位梯形圖 在“返回原位”狀態下，“夾持”與“下降”動作應被停止，上限位未動作時應進行“上升”；上限位動作時，“右行”動作應停止，并左行至左限位位置。返回原位梯形圖如圖4-9。 圖4-9機械手返回原位梯形圖（4）“自動”狀態梯形圖 如圖4-10表示了機械手自動工作時執行各工步的情況。表明了各工步的實

45、現以及各工步的轉換條件。在第一次下降工步中，下降電磁閥Y430接通。自下限位置時，X401接通，轉化為“夾持”過程。在夾持工步中，夾持電磁閥Y431置位，同時驅動T450。T450接通后，轉化為第一次上升。此后執行類似的操作，完成由初始條件到下一個初始條件的一系列操作。在夾持輸出Y431置位后，保持夾持，直到夾持輸出復位松開。如上述一步步按順序驅動各個負載動作，稱為順序控制或過程步進型控制，這種控制過程用繼電器符號程序很難實現程序設計。用狀態器替代自動工作流程圖中的各工步，可得到如下圖4-11所示的功能表圖。圖4-10機械手自動工作流程圖 圖4-11機械手自動工作功能圖表根據上圖所示的功能表圖

46、，可設計出自動操作時的梯形圖，如圖4-12所示。 圖4-12 機械手自動工作梯形圖3.繪制機械手PLC將控制梯形圖將從初始化開始的一系列梯形圖，按照總體構成圖的形式作何在一起，得到機械手PLC控制的梯形圖，如下圖4-13所示。 圖4-13 機械手PLC控制梯形圖第六章 設計總結經過這次機械手的設計使我更加明白知識的重要性，在設計的過程中使我發現了很多以前所沒有注意到的細節問題。在科學的領域里，任何微小的偏差都會造成每一個成果的失敗，科學是嚴謹的。尤其是在本次設計的過程中，我對利用可編程控制器進行控制系統的設計與開發有了深刻的認識，對機械手的工作原理有了進一步的掌握，對控制系統的分析與設計有了切

47、身的認識和體會，并在學習和實踐過程中增長了知識、豐富了經驗。控制系統的開發設計是一項復雜的系統工程，必須嚴格按照系統分析、系統設計、系統實施、系統運行于調試的過程來進行。系統的分析和設計師一項很辛苦的工作，同時也是一個充滿樂趣的過程，在設計過程中，要邊學習，邊實踐，遇到新的問題就不斷探索和努力問題得到解決。在設計中，充分理解到機械手的調試不光是要在紙上算的。我們應將其運用到實踐中去，只有在實踐中才能從根本上發現問題。任何理論都離不開實踐的檢查，任何空想都不如在實踐中檢驗。或許會失敗很多次但只有在失敗中才能看清正確的方向，我將繼續不懈的努力，以求在前人經驗的領路下走出自己不同的路。參考文獻1 鐘

48、肇新、彭侃 編譯 可編程控制器原理及應用  第二版  廣州：華南理大學出版社，2003.52 鐘肇新、范建東主編. 可編程控制器原理及應用 第三版  廣州：華南 理大學出版社，2003.53 常曉玲主編 電氣控制系統與可編程控制器    北京：  機械工業出版社   20044 李乃夫主編  可編程控制器原理、應用、實驗  北京：中國輕工業出版社，20035 章文浩主編 可編程控制器原理及實驗 北京：國防工業出版社，2003年6

49、0;張建民主編 機電一體化系統設計 北京：高等教育出版社，2001年7 廖兆榮主編 數控機床電器控制 北京：高等教育出版社，2006年 ag an employment tribunal clai Emloyment tribunals sort out disagreements between employers and employees. You may need to make a claim to an employment tribunal if: you don't agree with the disciplinary action your employer has

50、 taken against you your employer dismisses you and you think that you have been dismissed unfairly. For more informu, take advice from one of the organisations listed under Further help. Employment tribunals are less formal than some other courts, but it is still a legal process and you will ne

51、ed to give evidence under an oath or affirmation. Most people find making a claim to an employment tribunal challenging. If you are thinking about making a claim to an employment tribunal, you should get help straight away from one of the organisations listed under Further help. ation about dis

52、missal and unfair dismissal, see Dismissal. You can make a claim to an employment tribunal, even if you haven't appealed against the disciplinary action your employer has taken against you. However, if you win your case, the tribunal may reduce any compensation awarded to you as a

53、 result of your failure to appeal. Remember that in most cases you must make an application to an employment tribunal within three months of the date when the event you are complaining about happened. If your application is received after this time limit, the tribunal will not usually accept i. If y

54、ou are worried about how the time limits apply to you If you are being represented by a solicitor at the tribunal, they may ask you to sign an agreement where you pay their fee out of your compensation if you win the case. This is known as a damages-based agreement. In England and Wales, your s

55、olicitor can't charge you more than 35% of your compensation  if you win the case.you're clear about the terms of the agreement. It might be best to get advice from an experienced adviser, for example, at a Citizens Advice Bureau.  To find your nearest CAB, including those that give advice by e-mail, click on nearest CAB.For more information about making a claim to an employment tribunal, see Employment tribunals.The (lack of) air up there Watch m Cay man Islands-based Webb, the head of Fifa's anti-racism taskforce, is in London for the