毕业论文：PLC控制机械手的设计 ㊣ 精品文档 值得下载

多的有美国通用电气莫迪康公司日本松下三菱富士欧姆龙等德国西门子公司法国施耐德公司。

韩国三星公司等的发展前景产品规模向大小两个方向发展大点数达点，位微处理器，多并行工作，大容量存储器，扫描速度快高速小整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本在闭环过程中应用日益广泛不断加强通讯功能新器件和模块不断推出第三章可编程控制器的编程语言可编程控制器的几种编程语言可编程控制器的编程语言按国际标准来分主要包括图形化编程语言和文本化编程语言。

图形化编程语言包括梯形图功能块图顺序功能图。

文本化编程语言包括指令表和结构化文本。

这些语言是基于操作系统的编程语言而编程语言则在两类编程语言中均可使用。

下面分别来介绍这几种编程度语言。

梯形图编程语言梯形图来源于继电器逻辑控制系统的描述，是编程中被最广泛使用的种图形化语言，由于梯形图类似于继电器控制的电气接线图，便于理解，因此许多编程人员和维护人员都选择了这编程方式。

而且其图形结构类似于登高用的梯子，故名梯形图。

梯形图程序的左右两侧有两垂直的电力轨线，左侧的电力轨线名义上为功率流从左向右沿着水平梯级通过各个触点功能功能块线圈等提供能量，功率流的终点是右侧的电力轨线。

每个触点代表了个布尔变量的状态，每个线圈代表了个实际设备的状态，个简单的梯形图程序如图所示图梯形图程序示例梯形图的每个梯级表示个因果关系，事件发生的条件表示在梯形的左面，事件发生的结果表示在梯级的右面。

梯形图编程语言具有如下特点与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性与原有继电器逻辑控制技术相致，易于掌握和学习对于复杂控制系统描述，仍不够清晰可读性仍不够好。

几乎所有厂商提供的都支持梯形图编程语言，而且都比较容易理解，只是在梯形图结构上可能稍有变化。

比如西门子的系列梯形图就没有右边的电力轨线。

有时在有此参考书中右边的电力轨线也常常被省略。

功能块图编程语言功能块图编程语言采用功能模块表示所具有的功能，不同的功能模块具有不同的功能。

功能模块用矩形来表示，每个功能模块的左侧有不少于个的输入端，右侧有不少于个的输出端。

功能模块的类型名称通常写在块内，其输入输出名称写在块内的输入输出点对应的地方。

功能模块基本上分为两类基本功能模块和特殊功能模块。

基本功能模块如，等等特殊功能模块如延时，脉冲输出，计数器等等。

功能块编程语言具有以下特点以功能模块为单位，从控制功能入手，使控制方案的分析和理解变的容易功能模块用图形化的方式描述功能，较直观易掌握，方便组态，易操作。

是有发展前途的种编程语言对较复杂系统，由于控制功能关系能够比较清晰的描述，因此缩短了编程和调试时间因为每个功能模块要占用定程序存储空间，对功能块的执行需要定的执行时间，因此，这种语言在大中型可编程控制器和分散控制系统中应用较广泛。

第四章控制机械手的系统设计各电器设备的控制方式及控制要求机械手的技能和特性根据古典力学观点，物体在三维空间的静止位置是由三个坐标和绕三轴旋转的角度来决定的。

因此，抓握物体的位置和方向即关节间的角度能从理论上求得。

据资料介绍，如果采用的机械手，其机能要接近人的上肢，则需要具有个自由度，而每个自由度至少要有根人造肌肉。

这样就需要安装根重量轻小型和高输出力的人造肌肉。

就目前的技术状况而言，上述功能还很难办到。

而且把机械手的功能搞得那么复杂，动作彼此严重重叠也是完全不必要的。

退步，如果机械手要求具有完全通用的程度，那么它的整机本体手臂和手指都得有三个直线运动和三个旋转运动，总共就要有个自由度。

这在实际上也是不必要的，这样会使机械手结构复杂，费用增多。

因此，不应盲目模仿人手的动作，增加过渡的自由度，而应根据实际需要的动作，设计出最少的自由度就能完成作业所要求的动作。

所以般专用的机械手不包括握紧动作通常具有二到三个自由度。

而通用机械手般取四到五个自由度。

本设计中设计的机械手，它共有五个自由度。

即手臂伸缩手臂上下摆动手臂左右摆动手腕回转手指抓握。

躯干和传动系统机械手的示的功能表图，可设计出自动操作时的梯形图，如下图所示。

图机械手自动工作梯形图绘制机械手将控制梯形图将从初始化开始的系列梯形图，按照总体构成图的形式作何在起，得到机械手控制的梯形图，如下图所示。

图机械手控制梯形图该机械手在自动工作状态时，应先将其工作方式选择开关放在返回原位，并按下返回原位按钮，对状态器进行置位，然后再将工作方式选择开关放至自动工作方式下。

若自动工作状态解除，则应将工作方式选择开关放至单步操作位置。

功能表图设计步的划分分析被控对象的工作过程及控制要求，将系列的工作过程划分成若干阶段，这些阶段称为步。

步是根据输出量的状态划分的，只要系统的输出量状态发生变化，系统就从原来的步进入新的步。

如下图所示，液压动力滑台的整个工作过程可划分为四步，即步均不输出步输出步输出步输出。

在每步内各输出量状态均保持不变。

步也可根据被控对象工作状态的变化来划分，但被控对象的状态变化应该是由输出状态变化引起的。

如下图所示，初始状态是停在原位不动，当得到起动信号后开始快进，快进到加工位置转为工进，到达终点加工结束又转为快退，快退到原位停止，又回到初始状态。

因此，液压滑台的整个工作过程可以划分为停止原位快进工进快退四步。

但这些状态的改变都必须是由输出量的变化引起的，否则就不能这样划分。

例如若从快进转为工进与输出无关，那么快进工进只能算步。

总之，步的划分应以输出量状态的变化来划分，因为我们是为了设计控制的程序，所以输出状态没有变化时，就不存在程序的变化。

转换条件的确定确定各相邻步之间的转换条件是顺序控制设计法的重要步骤之。

转换条件是使系统从当前步进入下步的条件。

常见的转换条件有按钮行程开关定时器和计数器触点的动作通断等。

如上图步的划分方法二所示，滑台由停止原位转为快进，其转换条件是按下起动按钮即的动合触点接通由快进转为工进的转换条件是行程开关动作由工进转为快进的转换条件是终点行程开关动作由快退转为停止原位的转换条件是原位行程开关动作。

转换条件也可以是若干个信号的逻辑与或非组合。

如。

功能表图的绘制根据以上分析画出描述系统工作过程的功能表图，是顺序控制设计中最为关键的个步骤。

绘制功能表图的具体方法将在下面介绍。

梯形图的编制根据功能表图，采用种编程方式设计出梯形图程序。

有关编程方式建在下节中介绍。

功能表图的绘制方法功能表图概述功能表图又称流程图。

它是描述控制系统的控制过程功能和特征的种徒刑。

功能表图并不涉及所描述的控制功能的具体技术，是种通用的技术语言，因此，功能表图也可用于不同专业的人员进行技术交流。

功能表图是设计顺序控制程序的有力工具。

在顺序控制设计法中，功能表图的绘制是最关键的个环节。

它直接决定用户设计的程序的质量。

各个厂家都开发了相应的功能表图，各国也动制定了功能表图的国家标准。

我国于年也颁布了功能图的国家标准。

功能表图的组成要素如下图所是为功能表图的般形式。

它主要是由步转换转换条件有向连线和动作等要素组成。

步与动作前面已介绍过，用顺序控制设计法设计程序时，应根据系统输出状态的变化，将系统的工作过程划分成若干个状态不变的阶段，这些阶段称为步。

步在功能表图中用矩形框表示。

如，框内的数字是该步的编号。

如下图所示各步的编号为。

编程时般用内部软继电器来代表各步，因此经常直接用相应的内部软继电器编号作为步的编号，如。

当系统正工作于步时，该步处于活动状态，称为活动步。

在功能表图中初始步用双线框表示，如，每个功能表图至少应该有个初始步。

所谓动作是指步活动时，向被控系统发出的命令，或被控系统应该执行的动作。

动作用矩形框中的文字或符号表示，该矩形框应与相应步的矩形框相连接。

如果步有几个动作，可用下图中的两种画法来表示，但并不隐含这些动作间的任何顺序。

当步处于活动状态时，相应的动作被执行。

但应注意表明动作是保持型还是非保持型的。

保持型的动作是指该步活动时执行该动作，该步变为不活动后继续执行该动作非保持型动作是指该步活动时执行，该步变为不活动时动作也停止执行。

般保持型的动作在功能表图中应该用文字或助记符标注，而非保持型动作不要标注。

有向连线转换和转换条件如上图功能表图的般形式所示，步与步之间用有向连线连接，并且用转换将步分隔开。

步的活动状态进展是按有向连线规定的路线进行。

有向连线上无箭头标注时，其进展方向是从上倒下从左到右。

如果不是上述方向，应在有向连线上用箭头注明方向。

步的活动状态进展是由转换来完成的。

转换是用与有向连线垂直的短划线来表示。

步与步之间不允许直接相连，必须有转换隔开，而转换与转换之间也同样不能直接相连，必须由步隔开。

转换条件是与转换相关的逻辑命题。

转换条件可以用文字语言布尔代数表达式或图形符号标注表示转换的短划线旁边。

转换条件和，分别表示当二进制逻辑信号为和状态时条件成立转换条件和分别表示的是，当从断开到接通和从到状态条件成立。

功能表图中转换的实现步与步之间实现转换应同时具备两个条件前几步必须是活动步对应的转换条件成立。

当同时具备以上两个条件时，才能实现步的转换，即所有由有向连线与相应转换符号相连的后续步都变为活动，而所有由有向连线与相应转换符号相连的前几步都变为不活动。

功能表图的基本结构根据步与步之间转换的不同情况，功能表图有以下几种不同的基本结构形式。

单序列结构功能表图的单序列结构形式最为简单，它由系列按顺序排列相继激活的步组成。

，每步的后面只有个转换，每个转换后面只有步。

选择序列结构选择序列有开始和结束之分。

选择序列的开始称为分支，选择序列的结束称为合并选择序列的分支是指个前级步后面紧接着有若干个后续步可供选择，各分支都有各自的转换条件。

分支中表示转换的短划线只能标在水平线之下。

如下图所示为选择序列的分支。

假设步为活动步，如果转换条件成立，则步向步实现转换如果转换条件成立，则步向步转换如果转换条件成立，则步向步转换。

分支中般同时只允许选择其中个序列。

选择序列的合并是指几个选择分支合并到个公共上。

各分支也都有各自的转换条件，转换条件只能标在水平线之上。

如下图所示为选择序列的合并。

如果步为活动步，转换条件成立，则由步向步转换如果步为活动步，且转换条件成