第一篇：研究PLC控制的工業(yè)機(jī)械手在自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用

研究PLC控制的工業(yè)機(jī)械手在自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用

摘要：在目前的全自動(dòng)化生產(chǎn)中，工業(yè)機(jī)械手在大量的環(huán)節(jié)中都占據(jù)著不可替代的位置，其中，PLC控制的工業(yè)機(jī)械手由于其自身自帶的很多優(yōu)點(diǎn)在實(shí)際生產(chǎn)中被越來越多的使用，本文將從對(duì)PLC對(duì)工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)、其軟硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法的探討等方面來闡述PLC控制的工業(yè)機(jī)械手在自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：PLC控制；工業(yè)機(jī)械手；自動(dòng)化 引言：

工業(yè)機(jī)械手作為一種能夠代替人們進(jìn)行危險(xiǎn)、繁重的工作的現(xiàn)代化工業(yè)裝置，近年來被大量應(yīng)用在各種專業(yè)領(lǐng)域，如電焊、烤漆、機(jī)械制造等，甚至在航空航天業(yè)都有它被大量使用的影子，它能按照人們?cè)O(shè)置的程序不斷地進(jìn)行幾乎無差錯(cuò)的工作。人們對(duì)機(jī)械手的控制既可以通過單片機(jī)，也可以通過PLC系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，但是相對(duì)與單片機(jī)來說，PLC所需的電壓比較低，驅(qū)動(dòng)電流也較小，并且抗干擾能力更強(qiáng)，穩(wěn)定性、可靠性更高，再加上其自帶非常豐富的IO接口而被人們廣泛的使用，但是其相對(duì)應(yīng)的技術(shù)要求也較高，這就要求我們的廣大操作人員要積極提升自己的業(yè)務(wù)水平和經(jīng)驗(yàn)，從而才能對(duì)該系統(tǒng)控制的機(jī)械手有更深入的了解，更好地利用PLC系統(tǒng)的性能來控制工業(yè)機(jī)械手。

一、機(jī)械手的工作要求

機(jī)械手基本工作要求是首先機(jī)械手要從工作臺(tái)一上方啟動(dòng)下移，當(dāng)移至工作臺(tái)一上的物件時(shí)，停止下移，接著，夾緊物件，然后上移，移至啟動(dòng)位置后向工作臺(tái)二方向移動(dòng)，移至工作臺(tái)二上方時(shí)，停止移動(dòng)，然后機(jī)械手下移，移至工作臺(tái)二上時(shí)松開機(jī)械手將物件放在工作臺(tái)二上，再然后上移，移到工作臺(tái)二的正上方，接著向工作臺(tái)一的方向平移，直至回到原來的位置，形成一個(gè)工作循環(huán)[1]。

二、機(jī)械手工作的原理

圖

一、機(jī)械手的工作原理

其工作原理如圖一所示，開始時(shí)機(jī)械手在工作臺(tái)一上方，當(dāng)機(jī)械手需要下移時(shí)，按下開關(guān)，電磁鐵5YA被通電，機(jī)械手被打開，接著2YA通電，機(jī)械手在氣缸5的活塞帶動(dòng)下下移，當(dāng)機(jī)械手移動(dòng)至工作臺(tái)一上的物件旁時(shí)，自動(dòng)壓到限位開關(guān)，2YA被斷電，機(jī)械手停止移動(dòng)，5YA斷電，機(jī)械手合攏夾緊物件，夾緊后1YA被通電，機(jī)械手在活塞帶動(dòng)下上升至原位置，當(dāng)移動(dòng)至原位置時(shí)，自動(dòng)壓到限位開關(guān)，1YA斷電，上升停止，與此同時(shí)3YA被通電，機(jī)械手在氣缸11的帶動(dòng)下平移，當(dāng)移動(dòng)至工作臺(tái)二的上方時(shí)壓到限位開關(guān)，3YA斷電，機(jī)械手停止移動(dòng)，然后2YA被通電，機(jī)械手開始下移，下移至工作臺(tái)二上時(shí)，壓到限位開關(guān)，2YA停止通電，機(jī)械手停止下移，然后，5YA被通電，機(jī)械手在氣缸17的帶動(dòng)下被打開，物件被放在工作臺(tái)二上，然后1YA通電，氣缸5的活塞帶動(dòng)機(jī)械手上升，上升到位是自動(dòng)壓到限位開關(guān)，1YA停止通電，機(jī)械手停止上升，接著電磁鐵4YA通電，機(jī)械手向工作臺(tái)一方向移動(dòng)，移動(dòng)至原位置時(shí)，壓到限位開關(guān)，4YA被斷電，機(jī)械手停止移動(dòng)，機(jī)械手就完成了一次循環(huán)作業(yè)[2]。圖中單向節(jié)流閥４、６、１０、１２、１６、１８能有效提高氣缸動(dòng)作時(shí)的速度的穩(wěn)定，液控單向閥３和７則可以防止在機(jī)械手停止時(shí)發(fā)生上下漂移的現(xiàn)象。

二、PLC對(duì)工業(yè)機(jī)械實(shí)現(xiàn)控制的原理

圖

二、PLC控制的具體流程圖

我們根據(jù)上述對(duì)機(jī)械手工作的要求，可以制定出PLC控制的具體流程圖，并規(guī)定系統(tǒng)中的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，本文講述所采用的是日常實(shí)際使用中被使用最廣泛的ＦＸ２Ｎ－４８ＭＲ型ＰＬＣ，該型號(hào)的PLC系統(tǒng)可靠性和抗干擾能力都相對(duì)較強(qiáng)，特別是其編程要求相對(duì)較簡單，控制系統(tǒng)也能在使用中隨時(shí)可變的優(yōu)點(diǎn)而被眾多使用者喜歡[3]。

三、PLC對(duì)工業(yè)機(jī)械手控制的軟硬件設(shè)計(jì)

（一）PLC系統(tǒng)的硬件要求。PLC系統(tǒng)對(duì)工業(yè)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)控制的過程中，PLC對(duì)機(jī)械手控制的接口全部采用的是觸摸屏控制，極大的方便了我們的使用人員，降低了工作難度，節(jié)省了大量的IO口連接，在工作時(shí)只要把PLC系統(tǒng)通上電源，并裝載好所有所需的程序在控制器中，通過觸摸屏來操作就能完成大部分的工作，但這同時(shí)也要求我們的工作人員文化知識(shí)水平要足夠，能夠正常理解并使用觸摸屏來控制機(jī)械手的運(yùn)作，并積極提升自己的業(yè)務(wù)和經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)儀器損壞時(shí)，要利用儀器工作原理來關(guān)停儀器以免對(duì)儀器有損害，以便儀器的維修。同時(shí)我們也應(yīng)該看到，觸摸屏控制器相比從前的機(jī)械式控制器有了很大的提升，極大的提高了工作效率和維修頻率。

（二）PLC系統(tǒng)的軟件要求。由該系統(tǒng)控制的機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的順序性很強(qiáng)，第一步完成以后采取進(jìn)行下一步，所以編程設(shè)計(jì)都相對(duì)比較容易，可提前將程序?qū)懭肟刂破鱽磉M(jìn)行控制。

四、結(jié)束語

工業(yè)機(jī)械手在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)中發(fā)揮著及其重要的作用，它是不可替代的，幫人們完成了非常多人們幾乎無法完成或非常危險(xiǎn)的工作，而在未來發(fā)展趨勢(shì)中，電氣化一體是不可避免的，所以就要求我們的設(shè)計(jì)人員和工作人員提升自己的水平，對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)要熟練掌握，與此同時(shí)多接觸最新的技術(shù)甚至是想法來提高對(duì)電氣化發(fā)展的認(rèn)識(shí)，只有這樣才能緊跟時(shí)代潮流，對(duì)自己所設(shè)計(jì)和使用的電氣化設(shè)備有新的認(rèn)識(shí)并在使用時(shí)熟練掌握其使用技巧，隨時(shí)應(yīng)付其突發(fā)狀況。在對(duì)PLC系統(tǒng)控制的工業(yè)機(jī)械手進(jìn)行調(diào)試過程中，應(yīng)先延長其定時(shí)器時(shí)間，待對(duì)整套系統(tǒng)流程控制無誤之后，再縮短其控制時(shí)間，提高它的運(yùn)行速度。

參考文獻(xiàn)

[1]張勁.基于PLC的工業(yè)機(jī)械手在自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化,2014,(4):133-134,139.[2]師亞娟,劉欣.基于PLC的自動(dòng)化生產(chǎn)線三自由度機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2013,26(6):112-113.[3]張玲莉.基于PLC控制的自動(dòng)識(shí)別、分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用,2010,29(5):110-111,122.[4]王思婷.西門子PLC自動(dòng)化生產(chǎn)線[J].青年與社會(huì),2014,(2):257-258.

第二篇：PLC在物料搬運(yùn)機(jī)械手控制中的應(yīng)用

引言

機(jī)械手可在空間抓放物體，動(dòng)作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動(dòng)化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性自動(dòng)線[1>。筆者開發(fā)的用于熱處理淬火加工的物料搬運(yùn)機(jī)械手，采用PLC控制，是一種按預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行工件分揀、搬運(yùn)和淬火加工的自動(dòng)化裝置，可部分代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行單調(diào)持久的作業(yè)，并可根據(jù)工件的變化以及淬火工藝的要求隨時(shí)更改相關(guān)控制參數(shù)。物料搬運(yùn)機(jī)械手結(jié)構(gòu)

如圖1所示，物料搬運(yùn)機(jī)械手為三自由度氣壓式圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手，主要由機(jī)座、腰部、水平手臂、垂直手臂、氣爪等部分組成。其中，腰部采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，手臂及氣爪采用氣缸等氣動(dòng)元件。對(duì)應(yīng)的物料分揀裝置由4個(gè)普通氣缸構(gòu)成，用以將不同長度的工件經(jīng)分揀后送至各自的軌道中，并在軌道終端進(jìn)行淬火加工，加工完畢后再由機(jī)械手抓取、搬運(yùn)和分類堆放。機(jī)械手抓取長、短工件的順序不是固定的，要視物料分揀裝置的分揀結(jié)果以及長、短工件哪一個(gè)先到達(dá)軌道終端來定。但機(jī)械手對(duì)工件的堆放順序卻是固定的，要按照一定的規(guī)律堆放(如圖1中，長、短工件各放一邊，以4個(gè)為一組進(jìn)行堆放)，并且堆放工件的位置精度也是有要求的。

圖1 物料搬運(yùn)機(jī)械手裝置結(jié)構(gòu)示意圖 機(jī)械手控制系統(tǒng)組成

由于取工件和堆放工件都有定位精度要求，所以在機(jī)械手控制中，除了要對(duì)垂直手臂滑塊氣缸、氣爪等普通氣缸進(jìn)行控制外，還要涉及到對(duì)水平手臂氣缸以及機(jī)械手腰部回轉(zhuǎn)的伺服控制。其中，機(jī)械手水平手臂氣缸的伺服控制采用氣動(dòng)比例伺服控制系統(tǒng);機(jī)械手的回轉(zhuǎn)控制則采用三相混和式步進(jìn)電機(jī)及其控制系統(tǒng)?？紤]到機(jī)械手工作的穩(wěn)定性、可靠性以及各種控制元器件連接的靈活性和方便性，對(duì)這種混合驅(qū)動(dòng)機(jī)械手采用PLC作為核心控制器，上述各控制對(duì)象都必須在PLC的統(tǒng)一控制下協(xié)同工作(如圖2所示)，PLC采用日本三菱公司的FX2N-32MR型PLC(16點(diǎn)輸入、16點(diǎn)輸出)。

圖2 基于PLC的機(jī)械手控制系統(tǒng)硬件原理圖

步進(jìn)電機(jī)選用深圳白山機(jī)電公司的BS110HB3L142-04型三相混合式步進(jìn)電機(jī)，最大扭矩:12Nm;保持轉(zhuǎn)矩:13.5Nm;額定電流4.2A。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器性能的優(yōu)劣，直接關(guān)系到步進(jìn)電機(jī)的正常運(yùn)行，必須合理選配。為此，我們?nèi)赃x擇白山公司與BS110三相混合式步進(jìn)電機(jī)配套的Q3HB220M等角度恒力矩細(xì)分型驅(qū)動(dòng)器，定位精度可達(dá)30000步/轉(zhuǎn)。為了確保步進(jìn)電機(jī)控制的穩(wěn)定性、可靠性以及便于日后維護(hù)，我們選擇與FX2N系列PLC配套的脈沖發(fā)生單元FX2N-1PG作為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制單元[2>。PLC通過擴(kuò)展電纜、控制信號(hào)以及FROM/TO指令對(duì)1PG進(jìn)行控制，向1PG發(fā)出定位命令，然后由1PG通過向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸出指定數(shù)量的脈沖(最大100KPPS)來具體執(zhí)行這個(gè)定位命令，從而最終實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)步進(jìn)電機(jī)的伺服定位控制，既提高了控制的靈活性和可靠性, 又便于控制程序的編寫。

在圖2中，F(xiàn)X2N-1PG的FP和RP分別與步進(jìn)電機(jī)的DR-和PU-端子相連，表示輸出脈沖類型分別為前向脈沖和反向脈沖。1PG的DOG端為確定步進(jìn)電機(jī)原點(diǎn)位置時(shí)所用。在調(diào)試時(shí)，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)接近原點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)通過此端對(duì)應(yīng)的按鈕接通24V電源，從而使步進(jìn)電機(jī)開始以原點(diǎn)返回速度(爬行速度)轉(zhuǎn)動(dòng)，以便在到達(dá)設(shè)定的原點(diǎn)位置時(shí)方便于PG0端的控制。PG0+和PG0-為步進(jìn)電機(jī)到達(dá)原點(diǎn)位置時(shí)的停轉(zhuǎn)控制信號(hào)，需外加一個(gè)5V電源，正端接PG0+，負(fù)端通過開關(guān)K與PG0-相連。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)在DOG信號(hào)的控制下緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)到達(dá)設(shè)定的原點(diǎn)位置時(shí)，可通過手動(dòng)或行程開關(guān)觸發(fā)PG0+和PG0-，使兩端接通5V電源，于是電機(jī)停轉(zhuǎn)，并將原點(diǎn)位置記錄下來，存貯在1PG的BFM#26和#27這2個(gè)寄存器中，作為PLC對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)一步控制的基準(zhǔn)和重要參數(shù)。

氣動(dòng)比例伺服控制系統(tǒng)采用德國Festo公司的相關(guān)產(chǎn)品，主要由HMP坐標(biāo)氣缸、伺服定位控制器SPC200以及與之配套的內(nèi)置位移傳感器MLO-POT-0225、氣動(dòng)伺服閥MPYE-5-1/8-LF-010-B和伺服定位控制連接器SPC-AIF-POT等裝置組成。在圖2的控制系統(tǒng)硬件接線中，主要涉及其中SPC200的DIO數(shù)字量I/O模塊的接線[3>。從該圖中可見，一方面PLC通過輸出端Y0-Y3控制SPC200的定位指令(Record Select工作方式)記錄號(hào)選取，并通過Y6啟動(dòng)伺服定位;另一方面SPC200又通過定位任務(wù)完成信號(hào)Q0.4(MC-A)將定位執(zhí)行情況反饋到PLC的輸入端X12，以便于PLC 的程序控制。

在滑塊氣缸和氣爪上都安裝有磁性開關(guān)傳感器，用于檢測(cè)氣缸活塞的位置。通過這些傳感器的信號(hào)，并結(jié)合步進(jìn)電機(jī)和氣動(dòng)伺服的啟停信號(hào)，在PLC的控制下，就能夠?qū)瑝K氣缸和氣爪對(duì)應(yīng)的電磁閥進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣缸的動(dòng)作?？刂葡到y(tǒng)PLC程序設(shè)計(jì) 4.1 步進(jìn)電機(jī)初始化控制程序

PLC與1PG間通過FROM/TO指令進(jìn)行聯(lián)系。通過TO指令，PLC將控制命令及參數(shù)寫入1PG的緩存，而在1PG控制下，步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)則由PLC通過FROM指令讀入，以便程序處理。在圖3所示的部分步進(jìn)電機(jī)初始化程序中，PLC一旦通電運(yùn)行，便在每一個(gè)循環(huán)執(zhí)行周期中將其M0～M15寄存器的內(nèi)容寫入1PG的操作命令緩存“BFM#25”中，控制1PG的工作。同時(shí)，PLC還不斷從1PG的“BFM#28”、“BFM#27”和“BFM#26”緩存中讀入步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和當(dāng)前位置值，以便在邏輯控制中通過對(duì)這些輸入值的處理來進(jìn)一步控制機(jī)械手的動(dòng)作。

圖3 步進(jìn)電機(jī)初始化控制程序

按設(shè)計(jì)要求，同類型工件每4個(gè)為一組放置，兩種工件各自的堆放順序不能互相干擾。因此，同類型的4個(gè)工件搬運(yùn)為一個(gè)基本循環(huán)，在各自的工件循環(huán)中分別設(shè)置了相應(yīng)的工件計(jì)數(shù)標(biāo)志位。

4.2 機(jī)械手綜合控制程序

綜合前述的步進(jìn)電機(jī)和氣動(dòng)伺服控制技術(shù)，同時(shí)結(jié)合對(duì)垂直手臂滑塊氣缸、氣爪的控制要求, 下面給出機(jī)械手完成一次定位并抓取工件的部分PLC程序(如圖4所示):

圖4 機(jī)械手綜合控制程序

該程序表明:當(dāng)工件分揀加工完畢后，機(jī)械手首先轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度指向取工件位置，待步進(jìn)電機(jī)定位結(jié)束后，垂直手臂滑塊氣缸活塞落下，然后水平手臂氣缸在氣動(dòng)伺服控制下伸出設(shè)定的定位位移。定位位移是由PLC的輸出端子(Y2～Y0)控制SPC200輸入端子(I0.2～I(xiàn)0.0)的狀態(tài)來決定的，如附表所示，從而實(shí)現(xiàn)了PLC對(duì)氣動(dòng)伺服定位的控制。當(dāng)氣動(dòng)伺服定位結(jié)束后，氣爪動(dòng)作,夾緊工件。后續(xù)的搬運(yùn)和放置工件的控制程序原理與之類似。

附表 PLC輸出端子與SPC200輸入端子接口狀態(tài)對(duì)應(yīng)表結(jié)束語

上述針對(duì)機(jī)械手的控制方法充分利用了PLC和其它控制裝置的特性，結(jié)構(gòu)緊湊、控制可靠，目前在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行良好。作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的PLC控制系統(tǒng)，它還可以通過RS-485總線或CC-Link總線與生產(chǎn)線上的其它PLC及控制器組成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò), 實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步的自動(dòng)化生產(chǎn)控制。

參考文獻(xiàn)

[1> 張建民.工業(yè)機(jī)器人[M>.北京:北京理工大學(xué)出版社,1996.[2> 三菱公司.FX2N-1PG PULSE GENERATOR UNIT USER’S MANUAL[Z>.2003.[3> FESTO公司.Pneumatic positioning system Smart Positioning Controller SPC200 Manual[Z>.2002

來源：[http://004km.cn]機(jī)電之家·機(jī)電行業(yè)電子商務(wù)平臺(tái)！

第三篇：傳送帶工業(yè)機(jī)械手的PLC控制課程設(shè)計(jì)

工業(yè)機(jī)械手的PLC控制

一、課題概述（1）機(jī)械手作用

工業(yè)機(jī)械手的任務(wù)是搬運(yùn)物品，要求它將傳送帶A上的物品搬運(yùn)到傳送帶B上，由于傳送帶A、B都按規(guī)定的方向和規(guī)律運(yùn)行，故可將物品春送到指定位置.傳送帶A為步進(jìn)式傳送，每當(dāng)機(jī)械手從傳送帶A上取走一個(gè)物品時(shí)，該傳送帶向前步進(jìn)一段距離，將下一個(gè)物品傳送到位，以便機(jī)械手在下一個(gè)工作循環(huán)取走物品。機(jī)械手按照規(guī)定的動(dòng)作，將傳送帶A上的物品搬運(yùn)到傳送帶B上。傳送帶B是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的。（2）機(jī)械手操作流程

工業(yè)機(jī)械手工作流程如圖所示，其工作過程說明如下：

三、方案設(shè)計(jì)與論證

用三菱FX軟件編寫程序，畫出SFC圖，編寫相應(yīng)的內(nèi)置梯形圖，寫入PLC，運(yùn)行監(jiān)控，按照輸入輸出模塊連接開關(guān)和二極管。通過按鍵開關(guān)，按照設(shè)計(jì)要求步驟控制程序步進(jìn)運(yùn)行，通過二極管發(fā)光表示機(jī)械手的電動(dòng)機(jī)控制。實(shí)現(xiàn)任務(wù)要求。

1、I/O地址

X0：啟動(dòng)按鈕 Y0: 機(jī)械手工作指示 X1：停止按鈕 Y1：傳送帶B X2:單步/連續(xù)控制開關(guān) Y2：傳送帶A X3：機(jī)械手下限位開關(guān) Y3：控制右旋 X4：機(jī)械手上限位開關(guān) Y4：控制左旋 X5: 機(jī)械手左旋限位開關(guān) Y5：機(jī)械手上升 X6: 機(jī)械手右旋限位開關(guān) Y6：機(jī)械手下降

X7: 機(jī)械手夾緊限位開關(guān) Y7：機(jī)械手夾緊/放松 X10:傳送帶A向前送物控制信號(hào) X11:機(jī)械手手動(dòng)上升 X12:機(jī)械手手動(dòng)下降 X13:機(jī)械手手動(dòng)右旋 X14:機(jī)械手手動(dòng)左旋

X15:機(jī)械手手動(dòng)夾緊/放松

2、系統(tǒng)的PLC I/O地址分配表

3、畫出PLC 的I/O硬件接線圖

4、指令表程序

5、梯形圖

四、上機(jī)調(diào)試程序（驗(yàn)證能否完成功能，寫出過程）操作步驟： 連動(dòng)部分：

1、按下X0（P01）啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B開始運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手從右下限位開始上升Y5(ZJ6)燈亮

2、按下X4(PS4), 機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手開始左旋Y4(ZJ5)燈亮

3、按下X5(PS5), 機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手開始下降Y6(ZJ7)燈亮

4、按下X3(PS3)、X10(TD), 機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，傳送帶A啟動(dòng)Y2(ZJ3)燈亮

5、按下X7（HL2），機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手上升Y5(ZJ6)燈亮

6、按下X4(PS4), 機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手開始右旋Y3(ZJ4)燈亮

7、按下X6（HL1）, 機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手開始下降Y6(ZJ7)燈亮

8、按下X3(PS3), Y0機(jī)械手工作指示(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手開始抓物Y7(TL4)燈亮 點(diǎn)動(dòng)部分：

1、按下X2（PS2）、X0（P01）、X11（P02），機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手上升Y5(ZJ6)燈亮

2、按下X14（P05），機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手開始左旋Y4(ZJ5)燈亮

3、按下X12（P03），機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手開始下降Y6(ZJ7)燈亮

4、按下X10（TD），機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，傳送帶A啟動(dòng)Y2(ZJ3)燈亮

5、按下X15（P06），機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手開始抓物Y7(TL4)燈亮

6、按下X11（P02），機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手上升Y5(ZJ6)燈亮

7、按下X13（P04），機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手開始右旋Y3(ZJ4)燈亮

8、按下X12（P03），機(jī)械手工作指示Y0(ZJ1)燈亮，傳送帶B繼續(xù)運(yùn)行Y1(ZJ2)燈亮，機(jī)械手開始下降Y6(ZJ7)燈亮

五、結(jié)論與心得（設(shè)計(jì)中遇到的問題，如何解決的，有何收獲）

我們持續(xù)一周的關(guān)于工業(yè)機(jī)械手的PLC控制的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束了，通過此次PLC程序設(shè)計(jì)實(shí)踐,我實(shí)在是獲益不淺!PLC是今年剛接觸的一門新課，剛開始對(duì)這門課程很感興趣，可是學(xué)起來的時(shí)候感覺有點(diǎn)難度，所以學(xué)起來有點(diǎn)畏懼感，以致沒怎么學(xué)好！每次上實(shí)驗(yàn)課的時(shí)候，雖然都是嘗試著去操作，可還是只會(huì)簡單的輸入程序。我知道PLC程序設(shè)計(jì)是一門重要的基礎(chǔ)課程，是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫原理和軟件工程等后繼課程的基礎(chǔ)。適用于大型系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的開發(fā)。而此次課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新月異，當(dāng)今PLC應(yīng)用在生產(chǎn)生活中可以說得是無處不在，因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握PLC技術(shù)是十分重要的，例如，這次的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容是工業(yè)機(jī)械手的PLC控制設(shè)計(jì)。通過這次實(shí)訓(xùn)，我了解到了很多關(guān)于PLC程序設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，如：工業(yè)機(jī)械手的PLC控制，這就是PLC的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，在這次的實(shí)訓(xùn)中，利用PLC相關(guān)知識(shí)，將工業(yè)機(jī)械手PLC的硬件圖、IO表、流程圖以及梯形圖編輯出來，然后在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行模擬，讓我們目睹了這一模擬過程，使我們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到PLC的重要性。雖然在這次實(shí)訓(xùn)過程中我也遇到了很多難題。但在通過查閱資料，以及向同學(xué)請(qǐng)教后，也終于成功的運(yùn)行了課程設(shè)計(jì)所要求的程序。有許多東西，許多事，不是想像中的那么容易，不去實(shí)踐，永遠(yuǎn)也不會(huì)有提高，尤其是學(xué)習(xí)PLC上。當(dāng)然，我也學(xué)到了很多關(guān)于步進(jìn)順控指令系統(tǒng)中畫SFC圖，梯形圖和調(diào)試的小技巧。如：在加停止按鈕時(shí)要實(shí)現(xiàn)任何工作狀態(tài)下都可以停止的功能則可以在主干路或則在輸出線圈前串聯(lián)一個(gè)X1常閉觸點(diǎn)，那么任何時(shí)候按下X1則會(huì)使常閉斷開，從而使?fàn)顟B(tài)斷開。還有調(diào)試時(shí)為了便于觀察現(xiàn)象和快速走完全程觀察總體結(jié)構(gòu)是否正確，可以將狀態(tài)圖中的定時(shí)器數(shù)值定為3秒左右，時(shí)間太長會(huì)浪費(fèi)太多時(shí)間，太短則效果不明顯誤以為沒有動(dòng)作。還有在試驗(yàn)?zāi)M前先列出I/O表及操作步驟與現(xiàn)象，在實(shí)驗(yàn)時(shí)一步步操作驗(yàn)證猜想是否一致，若不一致在檢查錯(cuò)誤排錯(cuò)，這樣思路清晰也會(huì)更節(jié)省時(shí)間等等。同時(shí)，在這次課程設(shè)計(jì)的過程中，我認(rèn)識(shí)到學(xué)好PLC要重視實(shí)踐操作，不僅僅是學(xué)習(xí)PLC程序設(shè)計(jì)，還是其它的課程設(shè)計(jì)，以及其它方面的知識(shí)都要重在實(shí)踐，不能只是學(xué)習(xí)和重視書本上的理論知識(shí)，所以日后在學(xué)習(xí)過程中，我會(huì)更加注視實(shí)踐操作，使自己更好地學(xué)好PLC這門課程.六、參考文獻(xiàn)

1．電氣控制與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)（第2版）郁漢琪

2．百度文庫

3．三菱FX系列可編程控制器

第四篇：PLC在光源機(jī)械上泡機(jī)械手控制中的應(yīng)用

題目：光源機(jī)械上泡機(jī)械手的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一、控制要求：

在光源機(jī)械中，上泡機(jī)械手的功能是從間歇運(yùn)轉(zhuǎn)的上泡盤上抓取泡殼，并將其送到運(yùn)轉(zhuǎn)的封口機(jī)上。為此，上泡機(jī)械手在一個(gè)工作循環(huán)中需要完成上升與下降、左旋與右旋、抓泡與放泡等一系列動(dòng)作。

在自動(dòng)化生產(chǎn)線上，工作開始后，上泡機(jī)械手在一個(gè)工作循環(huán)中需要按順序依次完成以下動(dòng)作：上升、左旋、下降、抓泡、上升、右旋、下降、放泡。采用PLC實(shí)現(xiàn)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)控制，需要設(shè)置檢測(cè)各步動(dòng)作是否到位的傳感器，并確定從一個(gè)工步到下一工步的轉(zhuǎn)步條件。

二、課題要求：

1．根據(jù)設(shè)備工藝要求，制定合理的設(shè)計(jì)方案；

2．確定輸入/輸出設(shè)備，正確選用PLC；

3．PLC I/O點(diǎn)分配，并繪制I/O接線圖以及其它外部硬件圖；

4．繪制系統(tǒng)功能表圖；

5．設(shè)計(jì)梯形圖并模擬調(diào)試；

6．正確計(jì)算選擇電器元件，列出電器元件一覽表；

7．課程設(shè)計(jì)的心得；整理技術(shù)資料，編寫使用說明書。

第五篇：工業(yè)控制與PLC應(yīng)用總結(jié)

工業(yè)控制與PLC應(yīng)用總結(jié)

經(jīng)過一段時(shí)間的學(xué)習(xí)、使用，對(duì)可編程邏輯控制器（PLC）在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用有了比較深刻的理解，PLC為我們實(shí)現(xiàn)某種流程或過程的自動(dòng)化搭建了一種控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)，其實(shí)際上與傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)已經(jīng)沒有嚴(yán)格的區(qū)分，是工控領(lǐng)域中最基本、最常用的控制設(shè)備，也是我們最應(yīng)該會(huì)使用的一種控制器。

從本質(zhì)上講，PLC僅僅是實(shí)現(xiàn)控制目的的一種工具，一種具有特殊功能和特點(diǎn)的工具，工具本身的使用方法很簡單，大部分功能通過“傻瓜式”的組態(tài)設(shè)置而實(shí)現(xiàn)，重要的是在使用此工具完成某種任務(wù)的過程中所體現(xiàn)的思想和技巧。我認(rèn)為實(shí)現(xiàn)一臺(tái)機(jī)器自動(dòng)化的過程，就是賦予此機(jī)器“靈魂”的過程，而PLC是我們賦予機(jī)器靈魂的工具，“靈魂”即是在實(shí)現(xiàn)工藝要求的控制程序中所體現(xiàn)的編程者的思想，顯然，相比而言重點(diǎn)是“靈魂”而不是工具。

下面是我在編寫程序和調(diào)試過程中的一些體會(huì)和思考，供大家參考。

一、理解工藝

實(shí)現(xiàn)工藝要求是控制的核心目的，因此工藝的要求即是我們編寫程序的根本依據(jù)和衡量程序質(zhì)量的最終標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)工藝特點(diǎn)理解的深淺程度也就決定了編寫程序框架的完善程度。需要強(qiáng)調(diào)的是，要站在控制的角度去分析工藝，要精確到每一個(gè)輸入輸出控制點(diǎn)，每一個(gè)設(shè)備的執(zhí)行動(dòng)作及對(duì)其他設(shè)備或動(dòng)作的影響，而不是僅僅停留在宏觀的、整體的流程，因?yàn)榭刂迫藛T得到的幾乎所有工藝流程資料都是工藝人員要求的最佳運(yùn)行狀況，也是所要實(shí)現(xiàn)的控制目的，它僅僅是一個(gè)目標(biāo)狀態(tài)，而要實(shí)現(xiàn)這種目標(biāo)運(yùn)行狀態(tài)還需要考慮大量的非理想情況，這就需要思考在工藝流程中，哪些地方、環(huán)節(jié)會(huì)出現(xiàn)哪些異常情況，這些信息對(duì)于控制人員而言，算是工藝要求中的隱含信息，需要去分析尋找，分析的越細(xì)越好，總之，沒有最細(xì)只有更細(xì)。

因此，理解工藝的重點(diǎn)就是去思考那些可能的異常情況，它與確定的工藝要求有著直接的關(guān)系，這種對(duì)工藝的認(rèn)識(shí)思想是必要的。比較重要的思考方向大體有以下幾點(diǎn)：

1、根據(jù)整體工藝和設(shè)備特點(diǎn)，需要將整體流程細(xì)分為哪些子工序。

2、子工序之間是否存在接口不統(tǒng)一的問題。

3、整個(gè)工藝中的控制難點(diǎn)是什么。

4、哪些設(shè)備或動(dòng)作之間存在著嚴(yán)格的互鎖，或者說是哪些動(dòng)作必須考慮安全因素。

5、生產(chǎn)如何連續(xù)進(jìn)行，需要整體考慮循環(huán)運(yùn)行的狀況。

以上內(nèi)容僅僅列出了一部分，不容否認(rèn)，對(duì)工藝特點(diǎn)和各種狀況的思考深淺程度是和經(jīng)驗(yàn)有關(guān)系的，應(yīng)該在學(xué)習(xí)中逐漸積累經(jīng)驗(yàn)并培養(yǎng)這種思考習(xí)慣。

二、順序控制法編程

順序控制法是相對(duì)于經(jīng)驗(yàn)控制法而言的，使用順序控制法編寫梯形圖程序的優(yōu)點(diǎn)是邏輯縝密、思路清晰、可讀性好，同時(shí)便于維護(hù)和差錯(cuò)修改，這種特點(diǎn)在工程中是非常重要的，尤其對(duì)于邏輯復(fù)雜的大型項(xiàng)目，沒有順序控制思想，很難實(shí)現(xiàn)編寫高質(zhì)量的程序。

其實(shí)順序控制的原理很簡單，很容易理解，即當(dāng)前步有效的條件是上一步有效且滿足當(dāng)前步有效的其他條件，當(dāng)前步無效的條件是下一步變?yōu)榛顒?dòng)步，并且要求在程序中的某一順序邏輯段中只有一個(gè)活動(dòng)步，且步有效與否不直接對(duì)應(yīng)輸出，只體現(xiàn)工藝要求的具體執(zhí)行邏輯。這種用步來體現(xiàn)程序執(zhí)行過程的方式的特點(diǎn)就是邏輯非常清晰。然而需要指出的是，只分析兩步之間的順序控制并不能完整體現(xiàn)順序控制法的好處，最好便是在一個(gè)控制邏輯復(fù)雜一些的大程序中去體會(huì)這種編寫方法的優(yōu)點(diǎn)。我認(rèn)為順序控制法是一種思想，其表現(xiàn)形式也沒有像書上所表述的那么嚴(yán)格，非得下一步有效即關(guān)閉上一步，或者只有一個(gè)活動(dòng)步，主要還是看程序的具體內(nèi)容，步是一種概念，并不一定就是指一行梯形圖程序，它們之間可以理解為是本質(zhì)和表現(xiàn)形式的關(guān)系，只要在程序中思路清晰，可以多行程序表示為一步；相反，對(duì)步的認(rèn)識(shí)不全面，反而會(huì)限制編寫程序的靈活性。

在閱讀或調(diào)試程序中去理解順序控制法的思想會(huì)更加深刻，否則很難體會(huì)到其優(yōu)點(diǎn)，也很難變?yōu)樽约旱木幊塘?xí)慣，容易出現(xiàn)這種現(xiàn)象：談及順序控制方法很簡單，但是編寫梯形圖程序卻又體現(xiàn)不出這種思想。所以只看資料無助于養(yǎng)成使用順序控制法的編程習(xí)慣，應(yīng)該多實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)交流。

另外，關(guān)于程序的組織方式并不固定，有很多不同的模式，實(shí)驗(yàn)室以往做過的工控項(xiàng)目主要使用了西門子系列PLC的S7-300，并形成了統(tǒng)一的編程方法和模式，主要思想是：輸入輸出點(diǎn)統(tǒng)一映射到PLC內(nèi)部存儲(chǔ)器中，所有的輸出信號(hào)以“起保停”的方式在單獨(dú)的功能塊中統(tǒng)一處理，這樣也便于應(yīng)用順序控制法編寫程序；在控制功能實(shí)現(xiàn)方式上，將整體工藝細(xì)分為不同的子工藝，即可以在手動(dòng)模式下單獨(dú)執(zhí)行，也可以由另一程序在自動(dòng)運(yùn)行模式下按照某種邏輯調(diào)用。有些專業(yè)公司的編程模式會(huì)不同，也是由其編程人員在實(shí)踐中總結(jié)形成的，但是，目前實(shí)驗(yàn)室的這種模式是相對(duì)很成熟和規(guī)范的，我們應(yīng)該繼續(xù)發(fā)展和完善，程序組成如圖1所示，具體情況可了解實(shí)際工程案例。

輸入映射自動(dòng)/手動(dòng)程序其他OB檢修程序OB1/主程序系統(tǒng)功能塊子程序1子程序n數(shù)據(jù)塊輸出程序輸出映射 圖1 程序一般組成內(nèi)容

三、程序編寫

當(dāng)其他工作已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，開始著手編程，編程期間的主要工作就是完成控制流程圖繪制，寫流程圖的本質(zhì)就是寫程序，其好處就是在一段時(shí)間內(nèi)集中思考如何實(shí)現(xiàn)工藝流程的控制要求，并以文本形式記錄下來，這樣便于保持在思考如何實(shí)現(xiàn)控制要求時(shí)的思維連續(xù)性和縝密性，同時(shí)也生成了一份控制程序詳細(xì)文檔，為程序的后續(xù)修改、維護(hù)提供了直接技術(shù)資料，完整的流程圖應(yīng)該體現(xiàn)控制所需的全部程序。據(jù)我了解，很多從事工控職業(yè)的控制人員并不知道流程圖概念，他們是直接上機(jī)編程，問題就是程序質(zhì)量比較低，也許是項(xiàng)目太簡單，或者是工藝太熟悉，總之，給人的感覺很不正規(guī)。編寫流程圖是我們實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)良傳統(tǒng)，其是完成工控項(xiàng)目的核心步驟之一，通過流程圖編程也應(yīng)該是工控領(lǐng)域的正統(tǒng)做法。

在工藝熟悉后，要根據(jù)具體的工藝特點(diǎn)劃分出若干個(gè)子工藝，做到這些子工藝組合起來即是整體工藝，關(guān)于如何劃分子工藝的問題，沒有固定的規(guī)范，因編程者、工藝特點(diǎn)等而不同，但是一般而言，子工藝劃分的越多，程序會(huì)越靈活，而程序越靈活，對(duì)一些條件的要求也會(huì)相應(yīng)增多。因此，工藝劃分的粗細(xì)程度可以視情況具體權(quán)衡。

子工藝劃分完成后，可以編寫與其一一對(duì)應(yīng)的子程序了，細(xì)分后的子工藝對(duì)應(yīng)的子程序一般不會(huì)有太復(fù)雜的邏輯，因此寫起來會(huì)容易的多，子程序在整個(gè)控制程序中是一個(gè)個(gè)具體的主體程序，之所以是主體程序，是因?yàn)樵O(shè)備的有序運(yùn)行是由它們實(shí)際控制的，自動(dòng)程序也不過是組織這些子程序按照某種邏輯或時(shí)間順序執(zhí)行而已，所以子程序的編寫質(zhì)量對(duì)控制系統(tǒng)的性能十分重要。鑒于此，在寫子程序時(shí)需要特別注意一些問題，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

1、程序執(zhí)行的條件

一般稱為程序入口條件，考慮這一點(diǎn)時(shí)，主要判斷依據(jù)對(duì)工藝的深刻理解，對(duì)當(dāng)前子程序?qū)?yīng)的子工藝包含哪些設(shè)備和輸入輸出點(diǎn)，是如何動(dòng)作的，運(yùn)行時(shí)需要哪些機(jī)構(gòu)處在哪些狀態(tài)，是否存在程序互鎖等，必須有清晰明確的認(rèn)識(shí)，在確定啟動(dòng)條件時(shí)一定要找到關(guān)鍵條件，其實(shí)關(guān)鍵條件的確定貫穿于編寫程序的整個(gè)過程。需要強(qiáng)調(diào)的是要考慮其他子工藝的結(jié)束狀態(tài)，如果其他工藝與當(dāng)前工藝有直接關(guān)聯(lián)且其結(jié)束狀態(tài)不滿足當(dāng)前工藝的啟動(dòng)條件，這時(shí)要考慮如何處理，是在其他工藝結(jié)束時(shí)處理還是在當(dāng)前工藝執(zhí)行時(shí)處理或是其他的處理方式，依據(jù)實(shí)際情況而定。另外，需要判斷子程序手動(dòng)模式單獨(dú)執(zhí)行同自動(dòng)模式調(diào)用是不是使用同一入口，有時(shí)是需要不同入口的。

2、程序的結(jié)束狀態(tài)

跟入口條件類似，程序的結(jié)束狀態(tài)有可能會(huì)影響到其他子工藝的啟動(dòng)，所以結(jié)束狀態(tài)也是需要考慮權(quán)衡的，與程序執(zhí)行條件類似，不再詳述。需要注意的是，結(jié)束狀態(tài)同樣存在手動(dòng)模式程序退出與自動(dòng)模式程序退出是否使用同一出口的問題，根據(jù)工藝特點(diǎn)，有可能需要設(shè)置自動(dòng)模式和手動(dòng)模式從不同出口退出程序。

3、程序體編寫

重要的工作是考慮程序如何處理異常情況，僅僅按照工藝流程寫出程序邏輯是很簡單的事情，應(yīng)該考慮到各種各樣的狀況，而不是僅僅停留在“如果A則B，如果B則C”這樣的思路上，這種邏輯是不嚴(yán)密的，應(yīng)該考慮到所有的條件可能性并編寫與其對(duì)應(yīng)的處理程序，我覺得可以形象地比喻為把一個(gè)“房子”的漏洞都堵上，僅留下固定的入口和出口。

另外，寫子程序時(shí)，每寫一步都應(yīng)該知道設(shè)備會(huì)如何動(dòng)作，我覺得與其說是編寫程序控制設(shè)備不如說是構(gòu)思設(shè)備的工作流程后映射出程序，這樣有利于考慮問題更加全面。當(dāng)子程序編寫完成時(shí)，其一般具有這樣的特性：

（1）程序啟動(dòng)后退出以前，任何信號(hào)都無法再次啟動(dòng)它。（2）程序運(yùn)行結(jié)束后，可以再次啟動(dòng)，或者說是可以反復(fù)啟動(dòng)。（3）程序運(yùn)行結(jié)束后，程序內(nèi)沒有任何活動(dòng)步。

（4）急停信號(hào)有效時(shí)，除非有特殊設(shè)置，否則必須立刻清掉所有活動(dòng)步，即使有特殊設(shè)置，最終也必須清掉所有活動(dòng)步，并且不影響下次啟動(dòng)。

（5）如果程序內(nèi)存在循環(huán)，當(dāng)程序停止信號(hào)有效時(shí)，若正在執(zhí)行循環(huán)程序段，應(yīng)該跳出當(dāng)前循環(huán)程序段，執(zhí)行完剩余程序后退出。

（6）至于程序的功能性，考慮到設(shè)備有可能處在任何狀態(tài)下，除非出現(xiàn)特殊情況，否則必須在滿足工藝要求的基礎(chǔ)上，保證在程序上做到安全可靠。

以上幾條特點(diǎn)，基本上反映了對(duì)子程序的要求，但是絕不局限于這些，所有的程序都是為工藝服務(wù)的，一切要以具體工藝而定。

子程序編寫完成后，就要考慮如何使它們組合起來完成整體工藝的要求，這就需要另外編寫一個(gè)程序以確定他們執(zhí)行的節(jié)拍，這個(gè)程序即是所謂的自動(dòng)程序，有時(shí)候也不一定單獨(dú)編寫一個(gè)程序塊，可以在主程序中去處理，當(dāng)遇到子程序較多且邏輯復(fù)雜的時(shí)候，為了使程序結(jié)構(gòu)清晰一些，一般會(huì)單獨(dú)編寫自動(dòng)程序。自動(dòng)程序與子程序沒有本質(zhì)的區(qū)別，但是有一些特點(diǎn)：程序段之間往往沒有嚴(yán)密的順序邏輯，具有關(guān)鍵條件的單獨(dú)指令比較多，沒有直接的輸出信號(hào)而主要是反復(fù)地調(diào)用子程序等。這時(shí)就需要整體考慮工藝流程了，比較重要的工作就是尋找流程中的一些關(guān)鍵條件，這也是難點(diǎn)，這些條件與子程序的劃分有關(guān)系，如果關(guān)鍵條件找的恰當(dāng)，在功能實(shí)現(xiàn)上就會(huì)容易的多，編寫思路也會(huì)清晰的多。

自動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)方式多種多樣，某些細(xì)節(jié)體問題的處理完全取決于編程者的思想，但同時(shí)也受子程序的影響，最好由編寫子程序的人員一并完成自動(dòng)程序。由于工藝的不同，自動(dòng)程序會(huì)體現(xiàn)出截然不同的特點(diǎn)，所以對(duì)于具體的技巧、方法問題很難概括，一般需要注意的問題有以下幾條。

（1）調(diào)用子程序脈沖時(shí)序問題

也許這種問題不經(jīng)常遇到，但是在編寫時(shí)需要有意識(shí)地去分析，尤其對(duì)于初學(xué)者，其出現(xiàn)時(shí)序問題的原因會(huì)是多樣的，主要存在子程序的啟動(dòng)條件中。比如如果某一子程序的某一啟動(dòng)條件同樣與自動(dòng)程序發(fā)出的啟動(dòng)脈沖有關(guān)，則容易出現(xiàn)時(shí)序問題，還跟此條件位在程序掃描過程中處于那一子程序的前后有關(guān)，具有不確定性，時(shí)序問題與簡單的邏輯問題相比一般不容易被發(fā)現(xiàn)，因此寫程序時(shí)盡量不要使用這種邊緣的、不確定的方法。

（2）異常情況處理問題

這一點(diǎn)還是體現(xiàn)在關(guān)鍵條件的確定上，也就是調(diào)用子程序的條件，由于自動(dòng)程序包含了所有的工藝流程，為了達(dá)到某些環(huán)節(jié)的穩(wěn)定和可靠，需要考慮異常情況的處理，體現(xiàn)為邏輯條件往往會(huì)相對(duì)比較復(fù)雜。比如如果在執(zhí)行自動(dòng)程序過程中，某一工藝流程受條件限制必須結(jié)束但又沒有完成相應(yīng)的功能任務(wù)，造成下面的環(huán)節(jié)無法進(jìn)行，可是考慮到自動(dòng)程序的循環(huán)特點(diǎn)，在下一循環(huán)周期，沒有完成任務(wù)的工藝流程會(huì)繼續(xù)工作并完成功能任務(wù)，所以在這種異常情況下，需要考慮某些子程序不執(zhí)行對(duì)整體程序運(yùn)行的影響。異常情況可能是多種多樣的，總之，希望自動(dòng)程序能夠自動(dòng)處理并保持生產(chǎn)的連續(xù)性。

（3）效率問題

整體工藝流程是由自動(dòng)程序調(diào)用子程序來實(shí)現(xiàn)的，應(yīng)該盡可能地保證程序執(zhí)行的緊湊性，以提高生產(chǎn)效率。效率問題實(shí)現(xiàn)起來沒有難點(diǎn)，應(yīng)該是一種意識(shí)問題，關(guān)鍵是要有對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的理解，站在生產(chǎn)人員的角度考慮問題。

（4）初始化問題

自動(dòng)程序運(yùn)行時(shí)，必須首先對(duì)設(shè)備進(jìn)行初始化操作，對(duì)設(shè)備進(jìn)行初始化是基于這樣一種考慮：自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，設(shè)備有可能處于任何一種狀態(tài)下，必須使設(shè)備回到符合自動(dòng)運(yùn)行條件的初始位置，這也是基于安全考慮。

（5）循環(huán)執(zhí)行

關(guān)于自動(dòng)程序的循環(huán)執(zhí)行，不能簡單地理解為“A—B—C?D—A—B?”模式，有的情況可以那樣去處理，有的情況則不能那樣去處理，要擺脫這種思維的限制，這種簡單的理解也許可以通過一些處理解決大部分自動(dòng)程序中的邏輯，但是會(huì)使程序變得很僵硬，并且不穩(wěn)定不靈活，有時(shí)候這種思維也會(huì)影響子程序的編寫質(zhì)量，這是我個(gè)人體會(huì)。

（6）靈活性

靈活性可以理解為根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的不同狀態(tài)作出不同的調(diào)整，簡單地調(diào)整一些參數(shù)或設(shè)置就可以自動(dòng)適應(yīng)，無需修改程序本身，這種功能對(duì)實(shí)際生產(chǎn)來說非常有價(jià)值，實(shí)現(xiàn)起來相對(duì)會(huì)比較困難一些，但是是程序編寫質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，也應(yīng)該是編程者的努力方向。

靈活性可以體現(xiàn)為整體程序具有可組態(tài)功能，算是一種比較新的編程思想，為了實(shí)現(xiàn)這種可組態(tài)功能，需要搭建一個(gè)“組態(tài)平臺(tái)”，這種“平臺(tái)”即是經(jīng)過分析得出的所有子工藝的邏輯組合，由操作人員具體選擇當(dāng)前運(yùn)行哪種組合，由于每個(gè)子工藝都由子程序去控制完成的，所以每種組合都一一對(duì)應(yīng)著一種自動(dòng)程序。

實(shí)現(xiàn)這種功能應(yīng)該從以下幾個(gè)方向考慮：

a.必須根據(jù)工藝特點(diǎn)在滿足安全生產(chǎn)的條件下，統(tǒng)計(jì)出所有可能的運(yùn)行工況。

b.子程序的調(diào)用條件必須重新考慮，因?yàn)檎{(diào)用條件中增加了工況組合內(nèi)容。c.要保證每種組合都能順序執(zhí)行，甚至考慮組合的靈活、實(shí)時(shí)切換。d.靈活性高也一定程度上意味著可靠性低，所有尤其要思考程序的安全性。總之，自動(dòng)程序運(yùn)行后，整體上應(yīng)該具有以下特點(diǎn)；

（1）自動(dòng)程序運(yùn)行后，除非急停信號(hào)有效，否則操作人員無法停止程序執(zhí)行。

（2）自動(dòng)程序運(yùn)行后，為了避免不穩(wěn)定因素，除非某些特殊參數(shù)，否則不應(yīng)該支持在線參數(shù)修改。

（3）自動(dòng)程序運(yùn)行后，可以正常退出程序和自動(dòng)運(yùn)行模式，沒有任何活動(dòng)步保留，并且不能影響程序再次啟動(dòng)。

（4）自動(dòng)程序運(yùn)行后退出以前，無法再次啟動(dòng)，或者說再次給出啟動(dòng)信號(hào)是無效的。

（5）急停信號(hào)有效時(shí)，除非有特殊設(shè)置的保護(hù)條件，否則應(yīng)該立刻依次清除所有活動(dòng)步和狀態(tài)位，并且任何時(shí)候急停后，都不能影響程序的再次啟動(dòng)。

（6）一次正常運(yùn)行不能說明程序是穩(wěn)定的，自動(dòng)程序尤其具有這樣的特點(diǎn)，至少需要連續(xù)自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行10次以上。

四、關(guān)于程序運(yùn)行模式和停止、急停

1、運(yùn)行模式

整體程序依據(jù)調(diào)試和生產(chǎn)要求會(huì)設(shè)置成不同的運(yùn)行模式，基本上都會(huì)設(shè)置成檢修、手動(dòng)和自動(dòng)三種運(yùn)行模式，某些簡單工藝的程序也會(huì)設(shè)置為手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行模式，這時(shí)的手動(dòng)模式和檢修模式效果是一樣的。

檢修模式。檢修運(yùn)行模式下，操作人員只能操作單一的輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的設(shè)備，只能一個(gè)一個(gè)地去動(dòng)作控制對(duì)象。需要注意的是要考慮動(dòng)作之間的關(guān)聯(lián)情況，不當(dāng)操作會(huì)造成事故的設(shè)備應(yīng)該設(shè)置程序互鎖，但也并不是互鎖越嚴(yán)密越好，那樣會(huì)影響檢修操作的靈活性，如何平衡是情況而定。手動(dòng)模式。手動(dòng)運(yùn)行模式下，可以單獨(dú)啟動(dòng)事先編寫的子程序，也就是說可以運(yùn)行某一子工藝，設(shè)備會(huì)有一連串的動(dòng)作按照相應(yīng)邏輯在執(zhí)行，在不相互影響的前提下可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)子程序，需要根據(jù)工藝在子程序之間做嚴(yán)格的互鎖條件。

自動(dòng)模式。自動(dòng)運(yùn)行模式下，設(shè)備完全按照自動(dòng)程序進(jìn)行動(dòng)作，無需人員參與。

2、停止與急停

在多種程序運(yùn)行模式中，會(huì)有不同的啟動(dòng)、停止及急停信號(hào)，程序在不同狀態(tài)下應(yīng)對(duì)停止、急停信號(hào)有不同的反應(yīng)，具體的實(shí)現(xiàn)方法不在此詳述，只明確停止信號(hào)的分類、名稱和停止或急停信號(hào)有效時(shí)的常規(guī)要求。

系統(tǒng)停止，即是運(yùn)行模式的停止，包括“檢修停止”、“手動(dòng)停止”和“自動(dòng)停止”；“程序停止”即是手動(dòng)運(yùn)行模式下的子程序停止；“系統(tǒng)急停”是程序運(yùn)行中的緊急停止?？梢酝ㄟ^以下描述來體現(xiàn)停止或急停信號(hào)有效時(shí)的常規(guī)要求：

（1）無論程序運(yùn)行于哪種模式下，“系統(tǒng)急停”有效時(shí)，除非有設(shè)置的特殊保護(hù)功能，應(yīng)該立刻、依次清除所有活動(dòng)步和狀態(tài)標(biāo)志位。

（2）檢修運(yùn)行模式下，“檢修停止”與“系統(tǒng)急?！钡男Ч耆粯?。（3）手動(dòng)運(yùn)行模式下，是否設(shè)置“程序停止”信號(hào)，取決于子程序的特點(diǎn)，往往在程序包含循環(huán)時(shí)設(shè)置“程序停止”，當(dāng)“程序停止”有效時(shí)，要求子程序執(zhí)行結(jié)束后退出，若還沒執(zhí)行到循環(huán)程序段，則不再體現(xiàn)循環(huán)特點(diǎn)，若正在執(zhí)行循環(huán)程序段，則跳出循環(huán)，其他不變。若某個(gè)或某幾個(gè)子程序正在執(zhí)行，這時(shí)“手動(dòng)停止”有效時(shí)，不影響當(dāng)前子程序的執(zhí)行，程序也不會(huì)立刻退出手動(dòng)運(yùn)行模式，而是等所有子程序運(yùn)行結(jié)束后，才退出手動(dòng)運(yùn)行模式，并且在退出手動(dòng)運(yùn)行模式之前，無法啟動(dòng)其他沒有運(yùn)行的子程序，“手動(dòng)停止”兼有“程序停止”的功能。

（4）自動(dòng)運(yùn)行模式下，“自動(dòng)停止”有效時(shí)，與手動(dòng)運(yùn)行模式下的“程序停止”有些類似，可以當(dāng)所有子程序運(yùn)行標(biāo)志位無效時(shí)退出，也可以執(zhí)行完一個(gè)整體工藝流程后退出，依據(jù)具體情況而定，方式方法可以討論，集思廣益。

另外，關(guān)于“系統(tǒng)急?！钡膶?shí)現(xiàn)方法需要特別說明，一般而言，系統(tǒng)急停信號(hào)來自為了應(yīng)對(duì)突發(fā)事件而設(shè)置的緊急停止按鈕，因此還不能將急停的作用簡單等同為清除所有活動(dòng)步、輸出位和狀態(tài)標(biāo)志位，其最終目的是設(shè)備發(fā)生異常情況時(shí)，按下此按鈕使得設(shè)備、人員安全，損失最小，清除活動(dòng)步或狀態(tài)位只是實(shí)現(xiàn)設(shè)備、人員安全目的的程序變化情況之一。為了實(shí)現(xiàn)急停功能，主要考慮程序結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，與之對(duì)應(yīng)的處理方法是使用分步急停和設(shè)置急停附加流程。

（1）分步急停。由于程序中存在運(yùn)行模式的選擇和嵌套調(diào)用，所以不能在同一時(shí)刻清除所有活動(dòng)步、輸出位和狀態(tài)標(biāo)志位等，這會(huì)影響下一次程序的運(yùn)行，解決的方法是使用分步急停，依據(jù)嵌套順序由里向外依次清除活動(dòng)步和狀態(tài)標(biāo)志等。

（2）急停附加流程?？紤]的具體工藝要求和實(shí)際控制對(duì)象特點(diǎn)，可能存在不能保證任意時(shí)刻復(fù)位所有輸出位是安全的，這與上述的“設(shè)備、人員安全，損失最小”的目標(biāo)相違背，所以這就需要判斷急停信號(hào)有效時(shí)所處的生產(chǎn)階段，根據(jù)不同階段希望系統(tǒng)做出不同的反應(yīng)，有時(shí)必須在急停信號(hào)清除其他所有活動(dòng)步和狀態(tài)位的同時(shí)適時(shí)啟動(dòng)急停附加流程以應(yīng)對(duì)急停信號(hào)在生產(chǎn)的特殊階段有效時(shí)所產(chǎn)生的不良后果。

五、程序調(diào)試

程序編寫完成需要經(jīng)過全面調(diào)試才能應(yīng)用于生產(chǎn)，程序調(diào)試即是在保證安全的前提下，按照要求逐一檢驗(yàn)系統(tǒng)功能，由于程序是第一次聯(lián)機(jī)控制設(shè)備運(yùn)行，這時(shí)可能會(huì)遇到各種各樣的問題，所以安全因素就變得尤其重要，最基本的原則是不管以哪種方式進(jìn)行調(diào)試，必須保證設(shè)備和人員是安全的。

調(diào)試應(yīng)該按照從簡單到復(fù)雜的順序有序進(jìn)行，按照預(yù)先制定的調(diào)試計(jì)劃從控制系統(tǒng)接線情況到程序功能實(shí)現(xiàn)效果等逐一進(jìn)行，具體步驟為：檢修→手動(dòng)→自動(dòng)。除驗(yàn)證程序功能之外，程序調(diào)試需要做的工作和注意事項(xiàng)還有：

1、制定調(diào)試計(jì)劃

制定調(diào)試計(jì)劃是為了避免沒有針對(duì)性和目的性的盲目調(diào)試，需要分析程序的關(guān)鍵部分并有針對(duì)性地去驗(yàn)證，這樣可以在最短的時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)程序中的問題。調(diào)試計(jì)劃一般包括調(diào)試時(shí)間、調(diào)試內(nèi)容等，即便沒有書面的調(diào)試計(jì)劃，調(diào)試人員至少要有清晰的調(diào)試思路，方式方法依據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和能力而定，但是應(yīng)該養(yǎng)成制定調(diào)試計(jì)劃的習(xí)慣。

2、完成調(diào)試記錄

在調(diào)試過程中，需要將調(diào)試的效果和出現(xiàn)的問題詳細(xì)記錄下來，以便于繼續(xù)完善程序，同時(shí)也總結(jié)了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。調(diào)試記錄一般包括調(diào)試時(shí)間、參加人員、調(diào)試內(nèi)容及實(shí)際效果、出現(xiàn)的問題及原因等。

3、雖然控制臺(tái)/柜在出廠之前一般已經(jīng)測(cè)試完畢，但是在系統(tǒng)從新運(yùn)行之前，必須再次測(cè)試，內(nèi)容是檢查所有電源線路是否存在短路情況，保證控制系統(tǒng)設(shè)備安全，其他信號(hào)線可以等系統(tǒng)運(yùn)行后測(cè)試。

4、一定要和現(xiàn)場(chǎng)人員保持密切、流暢的溝通，根據(jù)實(shí)時(shí)工況合理設(shè)置參數(shù)，并且必須得到現(xiàn)場(chǎng)人員的認(rèn)可后才能進(jìn)行操作。

5、應(yīng)該首先調(diào)試系統(tǒng)急停功能，系統(tǒng)急停有效是最基本的要求，而且要驗(yàn)證任意時(shí)刻的系統(tǒng)急停功能，要保證在調(diào)試其他功能出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)急停的有效性。

6、調(diào)試中發(fā)現(xiàn)有程序編寫錯(cuò)誤或其他問題，若需修改程序，要盡量做到程序與流程圖同步修改，并且務(wù)必做到程序備份，并記錄備份程序的內(nèi)容。

調(diào)試過程中的其他事宜會(huì)根據(jù)工藝的不同而不同，但是必須強(qiáng)調(diào)的是，要時(shí)刻將安全因素放在首位，要盡可能全面、完整地模擬實(shí)際生產(chǎn)的工況，以檢驗(yàn)程序的穩(wěn)定性、可靠性。

六、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

以上內(nèi)容主要是總結(jié)了在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)各階段中需要特別注意的事項(xiàng)，跟實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的關(guān)系比較密切，下面從整體的角度概括控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程，其一般步驟為：

1、制定控制系統(tǒng)總體方案

控制系統(tǒng)總體方案主要是明確項(xiàng)目的控制功能、控制指標(biāo)、工藝流程分析、控制對(duì)象及I/O點(diǎn)統(tǒng)計(jì)、需求分析、設(shè)計(jì)思路、系統(tǒng)總體框架、設(shè)備選型、程序設(shè)計(jì)思路、控制柜設(shè)計(jì)思路、現(xiàn)場(chǎng)布線思路和其他接口等，要以文本的形式明確以上內(nèi)容。

2、繪制控制系統(tǒng)電氣接線原理圖

圖紙內(nèi)容主要包括圖紙目錄、設(shè)計(jì)說明、電機(jī)設(shè)備、電氣設(shè)備、系統(tǒng)框圖、控制柜正面組合圖、控制柜電氣原理圖、系統(tǒng)DI原理圖、DO原理圖、AI原理圖、AO原理圖、儀表原理圖等，要求圖紙?jiān)O(shè)計(jì)必須清晰、規(guī)范，是第三方加工控制柜的技術(shù)依據(jù)，也是向甲方提供的竣工資料之一。

3、繪制控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)施工圖

主要是依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確定控制柜與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的線纜連接情況，一般與甲方人員會(huì)商后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定。

4、明確控制系統(tǒng)采購清單

以上內(nèi)容確定之后，就應(yīng)該確定所有的系統(tǒng)材料采購清單，主要包括名稱、品牌型號(hào)、單價(jià)、數(shù)量、有無附件、供貨周期等。

5、編寫控制系統(tǒng)程序流程圖 其實(shí)本質(zhì)是開始編寫程序，不再詳述

6、編寫控制系統(tǒng)上位機(jī)設(shè)計(jì)說明書

內(nèi)容是介紹上位機(jī)監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)原則，主要包括組態(tài)軟件介紹、系統(tǒng)畫面組成和畫面設(shè)計(jì)風(fēng)格，另外還需詳細(xì)介紹操作畫面的功能設(shè)置。

7、程序調(diào)試

8、整理其他技術(shù)資料

主要內(nèi)容有控制系統(tǒng)編程資料，包括內(nèi)存分配、通信設(shè)置、IO點(diǎn)地址分配等，除此之外，還有操作說明書和維護(hù)說明書。

以上內(nèi)容主要體現(xiàn)了工控領(lǐng)域編程的大體要求以及某些工程思想，對(duì)寫程序流程圖、繪制電氣接線原理圖和編程方法、技巧等具體問題涉及不多，主要是我認(rèn)為工控思想的建立比編程本身要高一個(gè)層次?？傊?，控制領(lǐng)域入門簡單卻又深不可測(cè)，上述有不妥、不對(duì)之處，望能給予指正，彼此學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步！

陳成瑞 2012.08.27