机械手控制编程方法（精选8篇）
机械手控制编程方法 篇1
状态编程方法是将一个复杂的控制过程分解为若干个工作状态,明确各状态的任务、状态转移条件和转移方向,分别编程,然后依据总的控制要求,再组合成整体程序。状态编程方法可使编程工作程式化、规范化,而且思路清晰[1]。
本文用状态编程方法实现PLC控制的机械手系统。该系统控制设置有自动循环与手动操作工作方式。机械手按下降、夹紧、上升、右移、下降、松开、上升、左移的顺序依次转送。下降/上升,左移/右移中接触器控制双螺线管的电磁阀,夹紧使用接触器控制单螺线管的电磁阀(电磁阀用中间继电器控制)。
1 系统硬件设计
1.1 系统组成
该系统采用FX0N-40MR PLC作控制器,有24个输入点,16个输出点,继电器输出;有启动按钮、全自动按钮、手动按钮、限位开关、回原点,停止按钮。
1.2 I/O点数确定
输入点数确定:8个按钮需8个输入点,4个限位开关需4个输入点,1个光电开关,共需13个输入点。输出点数确定:因机械手的运行只有下降、上升、左行、右行以及夹紧/放松五种模式,所以只需6个输出点。
1.3 PLC选择
因需要13个输入点,6个输出点,再考虑到实际应用时应有10%的余量,所以综合多种因素选择三菱FX0N-40MR型PLC。
1.4 I/O分配
1.5 系统I/O接线图
系统I/O接线图如图1所示。
1.6 系统工作原理
(1)选择手动方式,接通上/下开关,按下开始键,机械手开始向下运动,“下降”灯亮,断开“上/下”开关,同时接通“夹/松”开关,按下“开始”键,“夹紧”灯亮。断开“夹紧”开关,接通“上/下”键,按一下“停止”键,机械手开始上升,“上升”灯亮。断开“上/下”开关,接通“左/右”开关,接着按一下“开始”键,机械手开始向右运动,“右移”灯亮。断开“左/右”开关,接通“上/下”开关,按一下开始键,机械手向下运动,“下降”灯亮。断开“上/下”开关,接通“夹/紧”开关,“夹/紧”灯熄灭,表示物件已经放下,机械手松开,断开“夹/紧”开关,接通“左/右”开关,按一下“停止”键,机械手向左运动”左移灯亮。回到原点,断开“左/右”开关,从而完成一个周期的运动。
(2)选择自动方式,同时按下“上限”及左限键,原点指示灯亮,机械手处于保持状态。按下“开始”键,“下降”灯亮,表示机械手开始向下运动。当运动到下限点时,接通“下限”开关,同时机械手夹紧物件,经2s后机械手已牢固物件后。机械手上升,上升指示灯亮。当到达上限点时,接通“上限”开关,这时机械手向右运动,“右移”指示灯亮,当到达右限制点时,接通“右限”开关。此时机械手下方有物体,“光电开关”断开,机械手不准下降。当物体拿走后,“光电开关”接通,机械手开始下降[2]。
2 系统软件设计
系统软件的编制采用状态编程方法,将复杂的顺控过程分解为小的“状态”分别编程,依据总的控制顺序要求,再组合成整体程序的编程思想。S2状态元件分配给初始状态,S20觸S27依次分配给各个中间状态,每个状态驱动各自的任务以及转移方向。由于控制设置分为自动和手动操作两部分,所以用CJ跳转指令来控制程序的流程[3]。其状态梯形图如图2、图3所示。
3 结论
状态转移图各状态的任务明确而具体,各状态间的联系清楚,转换条件直观,可读性强,编程思路清晰,特别适用于复杂的顺控过程。CJ跳转指令可以使程序出现跨越或跳跃以实现程序段的选择,满足自动与手动操作设置,实现控制要求。
参考文献
[1]钟肇新,范建东.可编程控制器原理与应用[M].广州:华南理工大学出版社,2003.
[2]王兰军.基于状态编程思想的PLC编程的新方法[J].机电工程技术,2006(8):35-37.
[3]张联瑞,陈志新.PLC编程中的几个常见错误[J].纺织机械,2008(01):37-39.
机械手控制编程方法 篇2
【摘 要】传统的可编程控制器实验由于种种原因存在學生积极性不高、实验效果不理想等问题，针对这个现状并结合技术本科院校“技术立校，应用为本”的教学方略及办学特色，本文提出适合可编程控制器原理及应用课程的配套实验改进措施，充分调动学生的积极性和主动性，显著提高学生的创新意识和动手能力。
【关键词】可编程控制器原理及应用课程 实验方法 创新
一、引言
实验教学在高等教育中占有极其重要的地位，是教育教学改革的重要组成部分。传统的验证性实验比较单调枯燥，不能充分调动学生的学习兴趣和学习热情，不能满足技术本科教学的发展要求。通过可编程控制器实验的课程建设，尝试将新的实验规则和实验内容应用于实验教学，可以不断提高学生将所学的理论知识应用于具体实践环节的应用能力和动手能力，激发学生自动自觉学习。
二、传统验证性实验教学中存在的问题
实验教学是技术应用型本科教学的重要组成部分。随着教育事业的发展和教育改革的推进，实验室建设得到加强，实验教学条件不断改善，实验教学活动深入开展，促进了教育理念的更新，教师的教学方式得到改进，学生的创新能力得到不断加强。但传统实验教学存在很多不足，实验室建设和发展中还有很多地方需要改革创新。
首先，实验室开放共享不到位，造成实验资源浪费。由于实验室师资有限，更是出于安全考虑，除了课堂时间外，实验室都是不开放的。很多时候实验设备都无人使用，造成了实验资源的巨大浪费。
其次，学生自主实验严重不足，缺乏参与实践教学的积极性。传统实践教学，课时比较少，内容比较固定，提供给学生发挥的空间有限。因为课时和学分比较少，多为考查性质，只要记忆相关内容就能应付考查，因此大部分学生缺少对实践课程的重视，对实践教学也缺少兴趣。
本着面向技术本科“技术立校，应用为本”的办学方略，充分发挥学生积极性，提高学生动手能力的原则，学院多个实验室开展了开放性实验教学尝试，收到了良好的效果。
三、可编程控制器实验的多方法设计
《可编程控制器技术及应用》是电气工程专业的必修课，配套的《可编程控制器技术及应用实验》是十六个学时考查课，两学时/双周，一个学分。每个实验安排两学时，学生两人一组，可做八个实验。
前两次实验，分别为认识实验和基础实验，考虑到学生所学内容较少，掌握的方法有限，实验为传统的验证性实验。随着教学的推进，后续实验可以采用开放式、多种方法实现模式。
每个开放性实验都要先做好实验前准备工作。为达到良好效果，给学生两周自由安排练习时间。故在上一次实验结束时布置下次实验任务，提出实验要求，介绍实验面板，提示可行性方法等。学生自拟题目练习，不是死记硬背，而是掌握方法，下次实验时每组同学随机抽取一个实验课题，两个同学相互协调帮助，当场编写程序，调试修改，并最终完成。
例如LED数码显示实验，可能要求学生编程实现控制由八组LED发光二极管模拟的八段数码管开始显示学号，（例如学号是091001130501），每个数字停留2秒，并循环，按下停止按钮后停止显示。显示的内容可以是今天的日期“20120426”，也可以是“SDJU。EDU”，还可以是“S7-200PLC”或者“HELLO-PLC”等等。除显示内容外，可以增加暂停等要求，这些要求可根据课程教学的进展以及学生掌握情况而定。“五相步进电机的模拟控制实验”、“喷泉彩灯控制实验”等可以采用多方法实现的开放式实验模式。
多方法实现型实验，要根据学生的实际能力，对学生提出要求，学生通过一定努力才能完成任务；避免固定形式，统一要求时，学生可以蒙混过关，可以抄袭或者死记硬背的情况。学生通过自己编程、自己调试，不但提升了动手能力，培养了学习兴趣，更增强了学习信心。
四、实验室开放环节
多方法实现型实验，在过程中加入了学生开放型实验的环节，因此最困难的是实验室管理环节。为了能使学生在各个时间段都能进行实验练习，需要有细致的管理规范、严谨认真的管理态度以及吃苦耐劳的牺牲精神。实验室老师通过不断研究和总结经验，结合监控系统等设备，克服各种困难，为学生提供了良好的实验环境。学生预约后，可以在上午、中午、下午等各时间段进行实验。
研究制订出能够体现学校定位及保障实验教学培养目标实现、教学方法实施、教学考核规范的教学过程相关管理规章制度和教学流程，汇编成册。编辑、整理、细化实验指导书都是需要完善之处。
五、培养考查环节及教学效果
通过一学期的多方法实现的开放型实验培养，学生动手能力和信心、兴趣都有所提高，在考查环节，学生表现良好，绝大多数能正常发挥，出色完成考查任务。
学期末尾的课程设计环节，学生的表现令人满意，很多学生对可编程控制器产生了兴趣，希望毕业设计也做相关内容。
结合技术应用型本科院校“技术立校，应用为本”的教学方略以及学校培养技术应用型人才的育人目标，不断设计、研究、开发、引导学生提高实验能力，提高自觉性，提高学习兴趣，建立信心，是我们开展多方法实现实验的目标。
【参考文献】
[1]刘树郁，林明河.实验室管理体制改革的实践和探索[J].实验室研究与探索，2001，20（02）：6-8.
[2]左铁镛.高等学校实验室建设的作用与思考[J].实验室研究与探索，2011，30（04）：1-5.
[3]苏春梅，杨红，姚金风，等.高职药学专业实验教学过程规范化管理[J].实验室研究与探索，2011，30（04）：117-119.
[4]夏建国.技术应用型本科教育探索与实践[M].上海：东方出版中心，2008：1-7.
基于通用编程法的机械手控制设计 篇3
关键词：通用,机械手,编程方法
0 引言
以机械手装箱为控制对象, 采用“三步分析法” (首先通过结构示意图明确任务, 然后分析设计I/O分配图, 最后依任务和I/O分配图及程序分块表编制程序梯形图) 进行机械手装箱控制设计。
1 明确任务
1.1 机械手装箱结构
机械手的“信号定位”是指通过“测位开关”发出“位置到达信号”, PLC收到该信号之后, 立即停发输往步进驱动器 (或伺服驱动器) 的脉冲, 从而使步进电机 (或伺服电机) 预定位置。机械手装箱结构如图1所示。
原位、装箱位均通过金属接近开关SS0、SS1发出“位置到达信号”, 伸缩电磁铁YT将通电吸盘下推到料位, 机械微动开关SQ因不再受外压而复位, 电磁铁YT断电将吸盘上拉回初始位, SQ受压动作。上料槽有料时, 光电开关SSy发出“有料信号”。电磁吸盘通电时能将料吸住, 断电后能将料释放。步进电机M2正转时机械手前进 (右) , 反转机械手后退 (左) 。该机械手控制过程中有3种运动状态:机械手伸缩来确定取料或放料;机械手吸上 (抓取) 和释放 (放下) ;整体机械手的前进装箱和退回取料。
1.2 工步流程
根据图1, 设计机械手装箱工步流程, 如图2所示。
1.3 通用编程设计步骤
(1) 从生产设备动作顺序的控制要求出发, 拟定SFC顺序切换图及PLC动作表。
(2) 将SFC顺序切换图按“启停关系规则”转换成当前步切换微型关系图, 以直观揭示当前步开关与后继步开关之间的启停关系。
(3) 将当前步切换微型关系图所揭示的当前步开关与后继步开关之间的启停关系按“因触点串果转圈规则”转换成当前步的切换代码 (当前步的切换代码完全由PLC的基本指令构成, 不使用亚系PLC的步进梯形图指令及欧系PLC的顺控继电器切换指令, 以实现PLC程序代码结构的通用化) 。
(4) 将PLC动作表按“启停关系规则”转换成当前步动作微型关系图, 以直观揭示当前步开关与其动作开关之间的启停关系。
(5) 将当前步动作微型关系图所揭示的当前步开关与其动作开关之间的启停关系按“因触点串果转圈规则”转换成当前步的动作代码。
(6) 将“当前步的动作代码”插入到“当前步的切换代码”之后、“其它代码”之前, 以确保动作的先后顺序性。
2 设计I/O分配图
根据图2工步流程, 设计机械手装箱I/O分配图, 如图3所示。
3 控制梯形图设计
机械手装箱控制程序是顺序进行的, 机械手的初始状态很重要, 因此程序开始要设定机械手的初始状态及运动轨迹。机械手伸缩大小, 吸释位置是否恰当, 前进、后退的位移是否合理都由PLC控制, 限位开关起传感器信号定位作用。机械手装箱程序分块表如表1所示。
自动程序是程序设计的主体, 是在工作方式切换到自动档时机械手自动控制运行的程序。
自动控制的切换码梯形图、自动控制的切换码+动作码梯形图分别如图4、图5所示。
4 结语
编写的梯形图程序可以可靠实现该机械手装箱的各项功能, 根据应用场合的需要进行相应修改, 就可以将此机械手应用到自动化生产线的许多领域, 可大大减少人力并提高生产效率。
另外, 对程序设计过程中方法的通用性、可移植性进行了相应研究, 使其不仅适用于西门子PLC, 也适用于三菱PLC中。
该编程方法在实际电气控制PLC教学中得到应用和证明, 教学效率明显提高。
参考文献
[1]叶先明, 李杭生.基于欧姆龙PLC控制的机械手[J].微计算机信息, 2010, 26 (9-2)
机械手控制编程方法 篇4
1.1 按下启动按钮后, 要求机械手能够自动复位到原点。
1.2 复位后应启动供料转盘电动机, 若出料口
的光电传感器检测到有料后, 则启动机械手进行拾取工件;若持续20秒后尚未检测到工件, 则转盘电动机应停止工作, 同时并报警。
1.3 机械手启动后, 应该有四种工作方式的选
择, 即单步方式运行, 单周期方式运行, 连续方式运行, 手动方式运行。
1.4 当落料口的光电传感器检测到有料时, 便启动变频器, 以控制传送带的启动。
若光电传感器持续30秒钟尚未检测到物料, 传送带应停止运行。
1.5 物料分拣时, 如果物料为金属, 则1号传
感器送出信号使1号推杆伸出, 伸出到位时则缩回1号推杆;同理, 若物料为红色非金属时, 则2号传感器送出信号使2号推杆伸出, 伸出到位时则缩回2号推杆;若物料为白色非金属时, 则3号传感器送出信号使3号推杆伸出, 伸出到位时则缩回3号推杆。
2 方案论证
2.1 程序类型:
该工程是一个典型的具有多种工作方式的顺序控制程序。对于顺序控制程序的编程有多种方法可以实现。2.1.1可以由基本指令实现, 典型的程序设计方法可采用“起-保-停”来实现。2.1.2也可以通过厂家提供的专门的步进接点指令STL, 通过画状态转移图来实现。2.1.3也可以通过位移位寄存器指令SFTL或SFTR来实现。2.1.4还可以通过初始化指令IST来实现。
2.2 设计内容:
机械手的程序设计包括以下几个方面的设计:2.2.1原点归零的程序设计。2.2.2转盘启动和报警的程序设计。2.2.3启动机械手的程序设计。2.2.4物料分拣的程序设计。2.2.5手动程序的设计。2.2.6单周期方式运行的程序设计。2.2.7单步方式运行的程序设计。2.2.8连续方式运行的程序设计。
2.3 机型的选择:三菱可编程序控制器
3 程序设计方法
3.1 手动程序的设计
3.1.1 控制要求:
通过一个程序的入口地址X4 (选择开关) 来选择手动程序, 通过开关X10、X11、X12分别来选择机械手的升/降、紧/松、左/右等动作。当按下操作按钮X0时, 机械手执行右行、下降、抓紧等动作。当按下停止按钮X1时, 机械手执行左行、上升、放松等动作。该手动操作均为点动操作方式, 当实现紧/松动作时, 要求必须在下限位置处才能执行该动作, 以确保安全。3.1.2控制分析:在采用状态转移图SFC设计程序的时候, 可以考虑选择性分支来处理手动程序的设计。选择手动程序后, 开关X4接通, 此时应进入等待步S0。在步S0的后面可以设计一个具有三个分支的选择性分支, 通过开关X10、X11、X12分别来选择机械手的升/降、紧/松、左/右等动作。以左/右分支为例, 当进入该分支后, 可以设计一个空步, 因为该空步的后面还应有一个小的选择性分支, 来处理是执行操作按钮X0的动作 (右行) , 还是执行停止按钮X1动作 (左行) 。当处理完左行或右行后, 松开按钮应控制程序跳回等待步, 以便来选择其它的动作。其他两个分支的处理和左/右分支基本相同。在处理紧/松动作时, 应在执行条件处作一个“逻辑与”的处理, 即用下限开关和紧/松开关X11进行串联, 这样才能保证在下限处来执行抓紧和放松的动作。
3.2 连续方式运行程序的设计
3.2.1 控制要求:
按下启动按钮后要求机械手能够连续运行执行各动作。a.要求机械手必须在原点位置上才能启动。要求进行原点指示。b.按下启动按钮后, 机械手臂开始下降。c.当下降到下限位置开关处, 机械手爪执行夹紧动作, 将工作台A上的工件夹紧。d.当夹紧2秒后, 机械手臂开始上升。e.当上升到上限位置开关处, 机械手臂开始向右伸出。f.当伸出到右限位置开关处, 机械手臂开始下降。g.当下降到下限位置开关处, 机械手爪执行放松动作, 松开工件放到工作台B上。h.当放松2秒后, 机械手臂开始上升。i.当上升到上限位置开关处, 机械手臂开始向右收缩。j.当收缩到左限位置开关处, 机械手臂将开始下一个周期的连续动作。
3.2.2 控制分析:
在采用状态转移图SFC设计程序的时候, 可以考虑单序列来处理连续方式运行程序的设计。a.首先设初始步S0, 该步为原点指示并实现等待的一步。步S1为下降步, 步S2为夹紧步, 步S3为上升步, 步S4为右行步, 步S5为下降步, 步S6为放松步, 步S7为上升步, 步S8为左行步。b.其次, 各步的转换条件分别为启动按钮X0, 下限位置开关, 定时器T1, 上限位置开关, 右限位置开关, 下限位置开关, 定时器T2, 上限位置开关, 左限位置开关。c.最后为了实现能够连续运行, 应控制程序跳转到步S1。
3.3 单周期方式运行程序的设计
按下启动按钮后要求机械手只能够连续运行一个周期的动作 (从原点出发再回到原点) 。
3.3.1 控制要求:
和连续方式运行程序相同。只是每个周期的开启都要通过启动按钮X0。3.3.2控制分析:可以采用连续方式运行程序的设计方法, 只是在最后的一步跳转时, 应跳转到步S0, 以便等待下一个周期的启动信号。
3.4 单步方式运行程序的设计
按下启动按钮后要求机械手只能动作一步, 每个动作的开启都要通过启动按钮。
3.4.1 控制要求:
和单周期方式运行程序相同。只是每个动作的开启都要通过启动按钮X0。3.4.2控制分析:可以采用单周期方式运行程序的设计方法, 只是在每一步的转换条件中, 都要串联一个启动按钮的常开触点。
3.5 原点归零程序设计
3.5.1 控制要求:
当按下启动按钮时, 机械手自动进行复位而回到原点。3.5.2控制分析:在采用状态转移图SFC图设计时, 可以考虑选择性分支。
3.6 启动转盘并报警程序
3.6.1 控制要求:
机械手回到原点后为转盘发出一个启动信号, 使转盘电动机启动并拖动转盘工作, 当出料口光电传感器检测到有物料时, 则驱动机械手来拣持工件, 当转盘启动后20秒仍然没有检测到物料的光电信号, 则转盘电动机停止转动并灯光报警和蜂鸣器报警。当按下报警解除按钮后可以解除报警状态。3.6.2控制分析:在采用状态转移图SFC图设计转盘程序时, 可以考虑采用选择性分支来处理程序。首先设置等待步S0, 机械手一旦回到原点后便发出一个启动信号, 使程序将自动进入步S1。步S1为转盘输出处理, 在该步的后面可设置一个选择性的分支, 如果出料口有物料的光电信号 (光电信号的常开触点) , 将再跳回到步S1, 同时为驱动机械手的程序提供一个脉冲信号;如果出料口没有物料的光电信号 (光电信号的常闭触点) , 程序将自动进入步S2。步S2为定时器启动和转盘输出处理的一步, 在该步的后面可以设置一个选择性分支, 如果不到定时时间并且又一次出现光电信号 (定时器的常闭触点和光电信号的常开触点串联) , 则跳转到步S1;如果定时时间到但并无光电信号 (定时器的常开触点和光电信号的常闭触点串联) , 程序将自动进入步S3。步S3为转盘停机和报警输出处理。当按下解除报警按钮后, 程序将自动跳转到步S0, 实现了报警的解除。
3.7 物料分拣程序设计
3.7.1 控制要求:
运动控制模块M代码编程方法 篇5
目前,制造业中几何形状复杂、精度要求高的零件大都由数控机床加工而成,数控机床的专用数控系统的功能已发展到非常完善的境地。但是,若采用专用数控系统开发专用设备或对普通机床进行数控化改造,代价很大,功能的利用率却不高。在要求不是特别高的情况下,则可选用带有运动控制模块(以下简称MC模块)的可编程序控制器,不仅在经济上合算,而且也可达到较为完善的功能。如某公司生产的C200H-MC221、CS1W-MC221、CS1W-MC421型MC模块,它们也采用G代码编程,编程简便,不仅可以进行位置控制,而且可以实现直线插补、圆弧插补、甚至螺旋插补等控制功能,为专用设备或机床实现比较完善的功能创造了条件。本文以C200H-MC221型MC模块为例,说明运动控制程序中M代码指令的用法和PLC梯形图程序中M代码信号的转换方法。
1 MC模块简介
专用数控系统在逻辑上分为轨迹控制和顺序控制两个部分。轨迹控制部分通过插补计算、位置控制、速度控制等步骤,对机床的各坐标轴进行运动控制,使刀具走出加工轨迹。顺序控制部分负责对主轴的起停、正反转、刀具的更换、工件的夹紧松开、冷却、润滑等动作进行控制。MC模块,即用来实现轨迹控制。MC模块自带CPU,与PLC并行工作,两者通过数据接口区交换信息,MC模块从PLC接受命令,执行与PLC梯形图程序完全独立的运动控制程序,通过伺服驱动器控制伺服电机。MC模块中的G代码运动控制程序、系统参数、定位数据通过CX-MOTION软件设定。
2 M代码指令与M代码信号
在运动控制程序中,主要有准备功能G代码指令和辅助功能M代码指令。G代码指令是用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、操作模式等多种加工操作的。M代码指令是用来控制机床的辅助设备动作及开关状态的,如主轴的转与停,冷却液的开与关等。在专用数控系统中,M代码指令大多指定了一定的用途,而在运动控制模块中,很少指定用途。MC模块只是区分了两种M代码指令。一种M代码指令是M000-M499,被驱动时,输出M代码信号,用于与辅助设备的联锁,运动控制程序将暂停执行,直到M代码复位信号输入。另一种M代码指令是M500-M999,被驱动时,仅仅输出M代码信号,并不联锁,运动控制程序会继续执行,而不需要等待M代码复位信号。当M代码指令被驱动时,M代码信号(包括M代码选通信号、M代码编号),便输出到数据接口区的特定寄存器中。
数据接口区位于PLC内存中配置给特殊I/O模块的一个区域(IR100-IR199)。具体由特殊I/O模块的单元号决定。本文中MC模块的单元号为2,n=100+10x2=120,数据接口区为IR120-IR139,共20个字。根据需要,还可以在DM区或EM区扩展23个字。M代码信号对应的数据接口区寄存器号如表1所示。
图2是MC模块的运动控制程序,用CX-MO-TION软件创建后直接下载到MC模块的闪存中。图3是其时序图。当MC模块收到来自PLC的启动命令时,开始执行运动控制程序。当X轴以直线插补的方式定位到100 mm时,输出M代码选通信号(IR131.08ON)和M代码编号(IR130=044),同时,MC模块暂停执行运动控制程序,直到从PLC收到M代码复位信号(IR121.06ON)。当MC模块从PLC收到M代码复位信号时,M代码选通信号复位(IR131.08 OFF),M代码编号清零(IR130=000),又开始执行下一个程序块N002。当X轴以直线插补的方式定位到200mm时,再次输出M代码选通信号(IR131.08 ON)和M代码编号(IR130=599),由于M代码编号在500-999范围内,MC模块将继续执行运动控制程序,直到程序结束。
3 M代码信号在PLC梯形图程序中的编程方法
PLC梯形图程序中与M代码信号有关的部分如图4所示。每当PLC收到MC模块输出的M代码选通信号(IR131.08 ON)时,通过比较指令CMP (20)和译码指令MLPX (76),把IR区域中与M代码编号相对应的位置1,如IR004.04对应于M044,IR059.09对应于M599。IR004.04置1,驱动联锁的辅助设备(IR110.00),联锁的辅助设备的动作完成后,PLC输出M代码复位信号(IR121.06),并复位M代码编号及其对应位IR004.04;IR059.09置1,驱动非联锁的辅助设备(IR110.01)。非联锁的辅助设备的动作完成后,PLC只复位M代码编号对应位IR059.09。
需要指出的是,本文假设只用到M代码编号M000-M099 (对应于IR000.00-IR009.09)和M500-M599 (对应于IR050.00-IR059.09)。如实际应用需要,可用比较指令和译码指令进行扩充。
4 结束语
M代码信号在PLC和MC模块之间传递着非常重要的信息,使定位、进给运动与辅助设备协调动作,为专用设备实现比较完善的功能起到了非常重要的作用。本文所述方法已应用于某公司的冲床数控化改造中。近一年来的运行情况表明,控制系统运行稳定、定位精确,设备性能和产品质量得到了很大的提升。相信本文介绍的方法对同行会有所帮助。
摘要：介绍了C200H-MC221型运动控制模块的M代码通信技术，详细阐述了运动控制程序中M代码指令的用法和PLC梯形图程序中M代码信号的转换方法。
关键词：M代码指令,运动控制,PLC,梯形图程序,编程方法
参考文献
[1]欧姆龙公司．C200H-MC221 Motion Control Module Op eration Manual:Introduction[Z].
可编程控制器教学方法初探 篇6
一、改进教学方法, 提高学生的学习兴趣
在从事PLC的教学过程中, 笔者发现学生在学习PLC时相对较为吃力, 久而久之便丧失了学习的热情和兴趣。那么, 究竟如何才能有效提高学生学习的兴趣呢?笔者认为, 可从改进教学方法入手。
(一) 以通俗形象的实例上好起始课
俗话说, 良好的开端是成功的前提和基础。刚开始上PLC课程时, 学生对课程不了解, 很容易理解为计算机编程之类的课程, 产生难学没有信心的念头。教师一定要在教材、教法的研究上下工夫, 提高教学的艺术性和科学性。特别在这个信息时代, 教师应多获取与本专业相关的资料, 提高自身素质, 给学生以信心, 激发学生的学习兴趣。比如讲授PLC课程时, 首先列举PLC在工业、农业、交通运输业及日常生活中广泛应用的例子, 如汽车生产流水线、数控机床、机械手的控制、电梯控制以及货物的存取、运输、检测等, 还有繁华城市的霓虹灯、交通灯, 舒适小区里的人工喷泉等等, 使学生对这门课程有一个初步的了解, 知道PLC其实与我们的生活息息相关。同时教师还可以联系就业市场的需求 (有较多单位提出“懂得PLC者优先”) , 激发学生的学习欲望。
(二) 采用直观教学
直观教学可以激发学生的兴趣, 同时还能培养学生的观察能力, 增强感性认识, 扩大学生的思维空间, 开阔学生的想象力, 利于对知识的理解。例如, 在讲解PLC的结构时, 教师带学生到实验室观看PLC示教板, 了解PLC的外部结构及外部设备等, 使学生对PLC的外部结构有一个感性的认识, 与教师在黑板上详细讲解这些理论知识比较起来, 学生愿意选择前者, 教学效果会好得多。而对于PLC的内部结构, 我们不能解体PLC, 则利用挂图讲解, 这样, 学生对PLC就有一个较清晰的印象。
(三) 逐步培养学生解决实际问题的能力
课题实例来自生产、生活, 要处理及注意的问题我们都向学生交代清楚, 引导学生找到具体解决问题的方法。通过多个实例的学习、实践与积累, 学生能逐渐地提高解决实际问题的能力。
任课教师把PLC技术应用教程分为若干个单元, 每个单元中的几个实例都是以某个重点指令的应用为主线。应用程序由简单到复杂。这样, 通过一个单元的学习, 学生已将该单元的重点指令很深刻地留在脑海中。他们灵活应用指令的能力会逐步增强。课题式教学中通过恰当的引导, 就能逐步提高学生的编程能力和应用PLC的能力。在解决实际问题的过程中, 学生的兴趣会越来越强烈。
二、合理使用教材, 适应本校学生的学习特点
我们知道, 用于教学的PLC教材, 在编写时一般是分基本原理、基本指令、基本应用、基本操作等几个独立的章节。教师实施教学时, 要考虑学习者的认知过程而开展教学。这是教材使用者要注意处理好的问题。如果任课教师按照教材的顺序进行教学, 就是要先将全部基本指令学习完毕, 再学习基本应用, 之后再进行基本操作的学习。这样, 在一段期间内学习完所有指令, 学生学习后的印象不深刻, 容易混淆, 到基本应用的复习时, 又得重新对所涉及的指令进行复习, 效率不高。所有理论学习完后, 才进行基本操作, 教学效果不好。
为此, 笔者在PLC教学中采用了课题式单元教学, 重新组织教学内容。任课教师通过多种途径搜集了上百个PLC应用实例, 每个应用实例为一个课题, 其内容包括:应用实例的生产目的、生产条件和生产环境的介绍, 用PLC实现控制的线路, 所用的基本指令、编程方法、调试应用。由几个应用同类指令的实例课题组合成为一个教学单元, 全部教学内容分为五个教学单元, 五个单元主题分别是PLC原理、时序控制、计数控制、位置控制和特殊功能的综合应用。单元内的课题按照其难易程度安排教学的先后顺序。第一单元有电机的点动控制、电动机的连续控制、电机的正反转控制、电机的手动Y-Δ控制、抢答器控制系统、数学显示控制系统这六个实例, 用于对PLC工作原理部分的学习 (其中也包含几个最简单指令的学习) 。第二单元以电机自动Y-Δ降压启动控制、两灯来回闪亮循环控制、多台电机顺序控制、货物传输带控制系统等四个实例为学习对象。从以上列举的两个单元可知, 任课教师精选设计的每个实例课题有一定的科学性、连贯性, 由简到繁、由易到难。单元内的实例都能有效地为该单元核心内容的教学服务。因此, 要改革传统教学为课题式单元教学, 首要任务是合理地设计好每一个实例课题。这些实例课题既能方便学生的学习, 又要包含本课程的所有知识点。
三、在实习过程中, 更新教学方法
目前的可编程控制器课程实践教学, 由于教师所编写的实训指导书详尽有余, 加之所做的实习实训都是“简单验证式”或“机械重复式”的项目, 在一定程度上为学生“依葫芦画瓢”提供了方便, 学生在实习实训时只需要进行程序输入、线路连接等简单操作即可顺利完成。但是笔者认为, 没有问题的、不需学生动脑的实习实训是毫无意义的。对于与PLC技术应用密切配合的实习实训教学, 教师只有指导学生运用PLC编程方法亲自编程操作, 在实习实训中既动手又动脑, 既能发现问题又能在教师启发指导下分析问题和解决问题, 才能从本质上学好这门课程, 从而最终实现本课程在技工学校的教学目标。
首先, 在编写实习实训指导书时, 教师应该根据企业对PLC技术人才的需求, 结合学校实际设备情况, 针对技工学校该课程教学特点和教学目标, 在如何引导广大学生在实习实训中既动手又动脑上多下工夫。技工学校是一个学生学习基础、动机和习惯差异很大的群体, 因此实习实训教学同样要做到因材施教, 采取因人而异的分层教学, 即按学生学习能力分组, 确定每组不同的实习实训目标, 从而使成绩好的和成绩差的学生在实习实训中, 都能够得到相应的锻炼和培养。除要求学生在规定时间做完基本的实习实训项目外, 还要安排一定量的选修实验项目和研究性课题, 让广大学生自主选择, 教师现场指导, 或者督而不导, 从而促使学生自主地分析在实习实训中所遇到的问题, 写出实验报告交教师评判, 师生共同找出问题的解决办法。对于大型的实训项目, 还可以采取分工合作的教学形式, 将全班同学分成不同的小组, 由教师明确各小组在实训中的任务和目标, 从而培养广大学生团结协作的职业素质和能力。
机械手控制编程方法 篇7
道路交通灯的正常运行是交通畅通的重要保证, 以往交通信号控制大都采用继电器或单片机实现, 存在着功能少、可靠性差、维护量大等缺点, 越来越不适应城市交通高速发展的要求。现仅讨论常规交通灯控制, 其工作情况可用以下时序图描述:图1为十字路口交通灯示意图, 图2为十字路口交通灯动作时序, 图3为硬件配置常规交通灯控制电路。
交通灯在进行控制交通时, 控制现象如下:
(1) 自动控制阶段:系统工作受开关控制, 按下起动开关SA0则系统工作;按下停止开关SA1则系统停止工作。上午6:00~下午18:00为交通控制一般时段, 其余时段为空闲时段, 黄灯闪烁。
(2) 手动控制 (SA2控制) 阶段:在遇到紧急情况时, 可以手动强制南北 (SA3控制) 或东西 (SA4控制) 方向通行。
在设计PLC程序前必须首先设计输入/输出地址及符号表, 通过图3硬件配置常规交通灯控制电路, 可以看出设计输入/输出地址及符号表。通过它们设计就简单多了。具体的设计情况如下:
(1) 时间上的判断利用PLC的内部特殊数据寄存器D8015与K6、K18比较, D8015存储为当前PLC的内置时钟的时针值 (0~23) 。
当D8015大于等于K6且小于K18时为交通灯工作的一般时段, M1得电, 即其它时段, M3得电。利用比较指令可以方便实现。
(2) 初始化程序梯形图
FX系列的状态继电器为停电保持型, 所以在系统上电时, 用ZRST指令将要用的状态继电器进行复位。
(3) 周期脉冲产生程序
通过对时序图研究, 可以发现交通灯工作一个周期是60S, 并且每个周期分成四段双流程控制过程。以东西为例:东西方向红灯 (0~27S) 、东西方向黄灯闪烁 (27S~30S) 、东西方向绿灯 (30S~57S) 、东西方向黄灯闪烁 (57S~60S) 。在程序中采用60S的脉冲定时器T0作为系统控制时钟, 然后在四个时刻分别触发四个控制功能时段。
(4) 自动及手动状态选择
通过判断SA2状态, 采用分支选择程序, 例如:
STL S0;LD X002;SET S2;LDIX002;SET S1;
(5) 黄灯闪烁三次程序梯形图设计
通过判断计数器上的C值大小分支进入相应程序段, 例如:
STL S10;OUT T2 K5;LD T2;SETS11;STL S11;OUT Y002;OUT T3 K5;LD T3;OUT C1 K3;LD T3;ANI C1;SETS12;LD T3;AND C0;SET S14
(6) 手动控制状态程序设计
可以用分支程序方便设计, 例如:
STL S2;OUT Y006;OUT Y002;LDX003;SET S60;LD X004;SET S61;
STL S60;OUT Y001;LDI X003;SETS0;STL S61;OUT Y005;LDI X004;SETS0;
长期以来, PLC始终处于工业控制自动化领域的主战场, 为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案, 与DCS和工业PC形成了三足鼎立之势。专家认为PLC作为一门控制技术已从工业控制逐渐向其他行业扩展, 相信随着其本身性能的不断提高, 其应用领域将不断拓宽, PLC将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一。
摘要：交通信号灯控制是典型的时间顺序控制, 利用PLC可以简便、准确地实现该类控制, 构建该控制系统的主要任务是程序设计。以日本三菱电工FX1s-30MR型小型PLC为例, 介绍了实现常规交通灯控制的编程方法。
关键词：交通灯,PLC,时间顺序控制,编程方法
参考文献
[1]谢海鸿, 李萍, 林德斌.基于DEA技术的交通信号灯定时控制系统[Z].
[2]任中民.交通灯数字控制系统的电路设计[Z].
机械手控制编程方法 篇8
随着数控机床在机械加工中的广泛应用, 计算机辅助设计与制造 (CAD/CAM) 软件也得到了迅速的发展, 对于数控编程与操作人员来说正确应用CAD/CAM软件在机床加工中是非常重要的。对于现有的CAD/CAM软件由于零件设计过程一般按照图样中的理论尺寸进行, 然后标注其尺寸公差, 其公差信息仅仅相当于CAD模型的一种点缀与符号, 在模型的几何数据及公差所传递的技术信息之间不存在什么联系[1], 因此在CAM设计过程中所生成的NC程序并不能解决加工中对零件尺寸公差的要求。同时在加工中受刀具磨损等因素的影响也会导致其实际加工尺寸不能满足尺寸公差的要求。因此必须考虑在自动编程和加工中如何控制零件尺寸公差, 使其满足设计要求。
1 CAD/CAM设计与机械加工的关系
手工编程中为了解决零件轮廓与刀具中心之间相差一个刀具半径的问题, 往往采用刀具半径补偿指令进行编程, 同时在不修改NC程序的情况下可通过修改CNC刀补参数实现零件加工尺寸的修改, 对于零件深度方向尺寸的修改则可通过刀具长度补偿指令来实现[2]。因此在自动编程中如果可以生成含有刀具补偿指令的NC程序则可以像手工编程那样灵活调整零件尺寸, 而不需要修改NC程序, 其自动编程与机械加工的关系如图1所示。
从图1中可以看出采用刀具补偿指令控制尺寸公差有两大优点。一是分工明确, 在企业中数控编程和机床操作为两个不同的部门, 如果在加工时为了保证尺寸公差而对NC程序进行修改则必须先让编程人员对其CAD/CAM设计文件加以修改重新生成刀具路径和NC程序, 同时需要再次传输NC程序至数控机床, 这一工作不仅会影响企业的生产效率, 也不利于设计文件的管理。在图1的流程中由于NC程序中已包含刀补信息, 实际加工时可通过调整机床数控系统的刀补参数对尺寸公差加以控制, 因此保证了设计文件一般无需修改, 设计过程不受加工过程的影响;二是刀具调整方便, 在加工中无论是刀具磨损还是刀具更换, 只需更改数控系统中的刀补参数即可, 而不需要修改NC程序。
2 自动编程及加工与尺寸公差的保证
从图1可以看出, 在零件加工工艺合理的情况下要想保证零件加工后的尺寸公差符合要求, 必须解决自动编程过程中刀补信息的生成、CNC刀补值的设置和磨损量的计算, 下面就这3个问题进行阐述。
a) 自动编程中刀补信息的生成:图2为待加工的外形零件, 下面以Mastercam软件对其加工进行自动编程为例说明NC程序中如何生成刀补信息。在零件CAD造型过程中可直接绘制待加工轮廓的二维图形, 图形按照给定的基本尺寸绘制, 无需考虑尺寸公差。完成零件造型后, 选择二维加工方式中的Contour命令进行外形加工[3], 在拾取完待加工轮廓后即弹出参数设置页面, 在此页面中包含刀具参数和外形参数两个部分。其中刀具参数页面的Dia和Len参数分别用来设置刀具半径补偿指令和刀具长度补偿指令的补偿号, 而要想使将来生成的NC程序中应用刀具半径补偿指令还必须设置外形参数页面中的Compensation type (补偿类型) 选项为Control (采用CNC控制器补偿) , Compensation direction选项为Left或Right (左补偿或右补偿, 此处考虑顺铣加工应选左补偿) , 其参数设置界面如图3所示。完成所有参数设置后即可生成刀具路径, 通过后置处理选项生成适合FANUC系统的NC程序如下:
以上程序中已包含刀具半径补偿指令G41和刀具长度补偿指令G43, 其补偿号分别为D01和H01。
b) CNC刀补值的设置:下面以FANUC-0i-MC数控系统为例说明其CNC刀补值的设置原理和方法。进入CNC系统OFFSET (刀补设置) 界面后可以看到其刀具半径补偿和长度补偿分别用D参数和H参数描述, 且分别由形状值和磨损值两个部分构成, 用公式描述以上两参数的构成可写为:
D=D (形状) +D (磨损)
H=H (形状) +H (磨损)
其中, D参数表示刀具中心在半径方向偏离待加工轮廓的距离, D (形状) 一般为刀具的半径值, 而D (磨损) 可理解为刀具中心偏置的微调;H参数表示刀具底端在长度方向偏离零件上表面的距离, H (形状) 对于基准刀具其值应该是零, 如有多个刀具则应根据当前刀具相对基准刀具的长短设置其值为正或负, 而H (磨损) 可理解为刀具长度偏置的微调, 因此要使加工的零件符合尺寸公差的要求可通过调整D参数和H参数的磨损值来实现。
下面以d8mm立铣刀加工图2中的外形结构为例说明其粗加工过程时如何设置其CNC刀补值。由于当前只有一把刀具, 可以设置其为基准刀, 刀具号为T01, 由此可得D01 (形状) =4, H01 (形状) =0;粗加工如需在外形和深度方向均留出0.3mm余量, 则设置D01 (磨损) =0.3, H01 (磨损) =0.3。对于零件的精加工, 则只需修改此时的磨损值即可, 而形状值保持不变。
c) 磨损量的计算:粗加工完成后, 可测出当前零件的外形尺寸和深度尺寸, 并通过与零件的公差尺寸进行比较, 获得最终的磨损值, 该磨损值包含了对零件精加工余量、尺寸公差及刀具磨损量的补偿。其具体公式可写为:
D (磨损) =原有D (磨损) + (外形基本尺寸+外形上下偏差平均值-外形测量值) /2
H (磨损) =原有H (磨损) + (深度测量值-深度基本尺寸-深度上下偏差平均值)
以上D (磨损) 计算公式中的“除以2”是因为外形测量尺寸为双边值, 而刀具半径的补偿则是单边补偿, 如果遇到测量结果已经是单边值的情况则不能“除以2”。
下面以图2中的外形结构进行精加工为例说明其磨损量的计算方法。假设粗加工后经测量外形尺寸为50.31mm, 深度尺寸为2.75mm, 由以上磨损量计算公式可求出D01 (磨损) =0.3+[50+ (-0.04) -50.31]/2=0.125, H01 (磨损) =0.3+[2.75-3- (-0.025) ]=0.075。将计算后新的磨损量值输入CNC刀补参数中覆盖原有的磨损量值后, 即可开始进行外形结构的精加工。
3 结语
讨论了在自动编程及加工中如何控制零件尺寸公差的方法, 该方法不仅可以有效保证零件加工中的尺寸公差要求, 同时在刀具更换或磨损时只需修改CNC刀补参数, 无需修改CAD/CAM设计文件, 即可快速适应加工要求, 大大提高了设计文件的可管理性和企业的生产效率。
摘要：针对现有CAD模型的公差信息不能用来支持后续的CAM工作, 在零件的自动编程和加工中必须考虑控制其尺寸公差的方法和具体操作流程。通过研究不仅可以有效保证零件加工中的尺寸公差要求, 同时在刀具更换或磨损时只需修改CNC刀补参数, 无需修改CAD/CAM设计文件, 即可快速适应加工要求, 大大提高了设计文件的可管理性和企业的生产效率。
关键词：尺寸公差,自动编程,加工,刀具补偿
参考文献
[1]刘玉生, 吴昭同.基于特征的层次式公差信息表示模型及其实现[J].机械工程学报, 2003 (3) :1-7.
[2]李健, 韦灵南, 靳龙.CAD/CAM自动编程中零件尺寸公差的保证[J].组合机床与自动化加工技术, 2004 (7) :52-54.