機(jī)械手實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書西門子

TVT-99D機(jī)械手系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

目錄第一章系統(tǒng)介紹…………………………2第二章使用說明…………………………7第三章安裝……………8第四章系統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)課題………………………15基本指令操作訓(xùn)練…………………………13實(shí)驗(yàn)一輸入輸出指令操作訓(xùn)練………………………13實(shí)驗(yàn)二順序控制指令操作訓(xùn)練………………………17實(shí)驗(yàn)三旋轉(zhuǎn)碼盤及高數(shù)計(jì)數(shù)功能的應(yīng)用訓(xùn)練………20步進(jìn)電機(jī)控制操作訓(xùn)練……………………26實(shí)驗(yàn)一單軸步進(jìn)電機(jī)定位控制………………………26實(shí)驗(yàn)二單軸步進(jìn)電機(jī)速度控制………………………30實(shí)驗(yàn)三雙軸步進(jìn)電機(jī)定位控制………………………37實(shí)驗(yàn)四雙軸步進(jìn)電機(jī)速度控制………………………43實(shí)驗(yàn)五絕對坐標(biāo)系統(tǒng)下的位置控制訓(xùn)練……………53傳感器檢測技術(shù)訓(xùn)練………………………61實(shí)驗(yàn)一光電傳感器定位及限位檢測技術(shù)操作訓(xùn)練…………………61機(jī)械手操作訓(xùn)練……………65實(shí)驗(yàn)一機(jī)械手運(yùn)動軌跡控制訓(xùn)練操作………………65實(shí)驗(yàn)二機(jī)械手搬運(yùn)控制訓(xùn)練操作……………………69

第一章系統(tǒng)介紹一．99D機(jī)械手模型簡介TVT-99D機(jī)械手模型采用臺式結(jié)構(gòu)，配有帶位控功能的PLC主機(jī)、滾珠絲桿、滑軌、氣動元件、步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動模塊、傳感器、光電編碼器等?？蓪?shí)現(xiàn)機(jī)械手五維控制，完成料塊的碼放、移動等。該裝置可培養(yǎng)學(xué)生掌握PLC編程及系統(tǒng)調(diào)試、掌握直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)的使用及速度位置控制、插補(bǔ)控制、傳感器的使用及調(diào)整，通過該設(shè)備的學(xué)習(xí)可讓學(xué)生掌握位置控制技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建控制系統(tǒng)的能力。該裝置從機(jī)構(gòu)上分為：（1）機(jī)械手本體單元、（2）PLC控制單元、（3）接口單元、（4）電源單元等組成。（1）立體機(jī)械手本體單元：該單元由五自由度機(jī)械手、位置傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器單元等組成。（2）PLC控制單元：該單元可分別由松下PLC、西門子PLC、OMRON型PLC、三菱PLC等廠家組成。PLC主體具有脈沖輸出功能，能同時實(shí)現(xiàn)兩軸定位功能。（3）接口單元：該單元將系統(tǒng)中所有控制單元、執(zhí)行單元、檢測單元、輸入輸出單元的信號都引到面板上，由學(xué)生自行完成線路連接設(shè)計(jì)，不同性質(zhì)的節(jié)點(diǎn)采用不同的顏色進(jìn)行標(biāo)識，并且每個單元自身的線路具有獨(dú)立性，具備擴(kuò)展功能。（4）電源單元：電源單元是由開關(guān)電源提供系統(tǒng)工作的直流24V電壓。二．系統(tǒng)各部件名稱與功能該系統(tǒng)由機(jī)械手本體、PLC控制單元、電源單元、接口單元，其部件的實(shí)物結(jié)構(gòu)如下圖所示：TVT-99C立體機(jī)械手結(jié)構(gòu)實(shí)物示意圖1.機(jī)械手本體機(jī)械手本體按功能分為由二軸平移機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)底盤、旋轉(zhuǎn)手臂機(jī)構(gòu)、氣動夾手、支架、限位開關(guān)等部件組成；按活動關(guān)節(jié)分為S軸、L軸、U軸、T軸、B軸等機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)示意圖如下所示：機(jī)械手本體的活動范圍：（1）底盤的旋轉(zhuǎn)角度：大于270°（2）旋轉(zhuǎn)手臂的范圍：大于270°（3）水平移動的范圍：小于21cm（4）垂直移動的范圍：小于15cm2.PLC控制單元PLC控制單元采用西門子公司生產(chǎn)的S7-200CPU226型可編程序控制器，型號為CPU226CNDC/DC/DC，所有操作控制指令都是由PLC發(fā)出的。其基本參數(shù)如下表所示：（程序存儲器）在線程序編輯時16384bytes布爾量運(yùn)算執(zhí)行時間0.22μs本機(jī)數(shù)字量輸入/輸出24輸入/16輸出允許最大的擴(kuò)展I/O模塊7個模塊脈沖捕捉輸入24高速計(jì)數(shù)器單相計(jì)數(shù)器6，每個30KHz兩相計(jì)數(shù)器4，每個20KHz脈沖輸出2個20KHz(僅限于DC輸出)接口2個RS-485接口（PPI,DP/T波特率：9.6,19.2和187.5kbaud）輸入電壓20.4至28.8VDC輸入電流150mA(僅CPU，24VDC)輸入類型漏型/源型(IEC類型1/漏型)，24VDC，4mA典型值時邏輯1信號(最小)5VDC，1mA輸出類型固態(tài)-MOSFET(源型)額定電壓24VDC（電壓范圍：20.4至28.8VDC）3.電源單元電源單元是用于給系統(tǒng)提供DC24V電源，輸出功率為150W。4.接口單元該系統(tǒng)將所有元器件的接口都引到面板上，故學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時，只需要將相對應(yīng)的端子用安全接插線進(jìn)行連接，省去了元器件接線的麻煩。為了學(xué)生接線方便，所有接線端子的底座都用顏色進(jìn)行標(biāo)記。例如PLC的輸入端在面板上用藍(lán)色標(biāo)識，而面板上所有傳感器的輸出端、旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出端也是用藍(lán)色標(biāo)識；PLC的輸出端在面板上用綠色標(biāo)識，而變頻器、氣缸、步進(jìn)電機(jī)的控制信號也是用綠色標(biāo)識；電源輸出的正端是用紅色標(biāo)識，負(fù)端是用黑色標(biāo)識，因此其它器件的電源引線的正端是用紅色標(biāo)識，負(fù)端是用黑色標(biāo)識。為了引用電源線方便，在每個接口板的左右兩側(cè)都有電源輸出的正負(fù)端子，因此在接線時引用同側(cè)電源線即可。（參見安裝接線一章）注意在接線時必須斷開電源，同時注意信號的流向。三．功能及其出廠配置該裝置是將PLC控制技術(shù)、步進(jìn)電機(jī)速度位置控制驅(qū)動技術(shù)、傳感器檢測技術(shù)、氣動技術(shù)等有機(jī)結(jié)合成一種的教學(xué)儀器設(shè)備，適用于大中專院校學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)等，也可作為教師研究開發(fā)等實(shí)物實(shí)訓(xùn)。在實(shí)訓(xùn)過程中，主要完成下面兩方面的訓(xùn)練：（1）硬件方面的訓(xùn)練該裝置中所有器件的接口全部開放，在認(rèn)真學(xué)習(xí)了該設(shè)備硬件原理的基礎(chǔ)上，按照系統(tǒng)原理接線框圖，可要求學(xué)生單獨(dú)完成系統(tǒng)的硬件接線工作。（2）軟件方面的訓(xùn)練在充分了解機(jī)械手工作過程基礎(chǔ)上以及熟悉PLC指令系統(tǒng)后，按照系統(tǒng)流程框圖進(jìn)行編程訓(xùn)練；可要求學(xué)生理解系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)思想，掌握系統(tǒng)的編程設(shè)計(jì)方法。出廠配置：（1）機(jī)械手臂一套（含滾珠絲桿兩套、旋轉(zhuǎn)手臂一套、旋轉(zhuǎn)底盤一套）（2）主機(jī)模塊（S7-200CPU226）1個（3）步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器2個（4）電源單元1個（5）編程電纜1根（6）接口板1塊（7）連接導(dǎo)線若干四．控制原理及基本工作流程系統(tǒng)在電氣設(shè)計(jì)上，二軸平移機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，旋轉(zhuǎn)手臂及旋轉(zhuǎn)底盤采用直流電機(jī)進(jìn)行控制，夾手采用氣動電磁閥來進(jìn)行控制。機(jī)械手在動作過程的原點(diǎn)判斷及限位保護(hù)都是采用微動開關(guān)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，機(jī)械手臂以及旋轉(zhuǎn)底盤的原點(diǎn)判斷及限位保護(hù)都是采用接近開關(guān)進(jìn)行檢測。為了檢測底盤旋轉(zhuǎn)的位移，采用旋轉(zhuǎn)碼盤來記錄其旋轉(zhuǎn)位置。系統(tǒng)的接線原理框圖如下所示：

第二章使用說明安裝環(huán)境：避免將設(shè)備安裝到下列場所：·日光直射或者環(huán)境溫度超出0到50·相對濕度超出35%RH到75%范圍或者由于劇烈溫度變化產(chǎn)生結(jié)露的場所?！た諝庵写嬖诟g氣體或可燃?xì)怏w場所?！Ρ倔w造成直接振動或撞擊的場所?！し蹓m、鐵屑或鹽分較多的場所?！贡驹O(shè)備附著水、油或化學(xué)物質(zhì)的場所?！た諝庵泻杏袡C(jī)溶濟(jì)的例如苯、涂料稀釋濟(jì)、酒精或者強(qiáng)堿物質(zhì)如氨和苛性堿的場所。靜電防護(hù)：在干燥的環(huán)境下有產(chǎn)生靜電累積的危險，所以當(dāng)需要觸摸設(shè)備時，應(yīng)選通過接地設(shè)備對其進(jìn)行放電再觸摸。清洗不要使用稀料或類似的溶液清洗，因?yàn)闀芙獗倔w的某些部件并且會造成褪色。供電順序在給變頻器供電之前控制單元應(yīng)處于停止工作狀態(tài)。在接通電源之前當(dāng)您是第一次接通供電時，請注意以下事項(xiàng)：·請確認(rèn)沒有接線的碎屑或者尤其是導(dǎo)電物質(zhì)在印制電路板上?！ご_認(rèn)電源接線、輸入/輸出接線和電壓是正確的?！ご_認(rèn)控制單元是處于停止工作狀態(tài)。

第三章安裝一．設(shè)備的安裝1．實(shí)驗(yàn)桌的選擇：TVT-99C采用平板式結(jié)構(gòu)，應(yīng)放置在一個平臺上，同時為了實(shí)驗(yàn)需要，最好配備一臺電腦，其尺寸應(yīng)滿足：·長度≥1600mm·寬度≥800mm·高度≥750mm2．電源的選擇·供電電壓：交流AC220V·輸出功率：大于150W3．電腦配置·CPU：主頻600MHz以上?！AM：256MB內(nèi)存（推薦512MB）·空余磁盤空間：600MB以上?！わ@示設(shè)備：XGA，支持1024*768分辨率，16bit以上彩色深度。4．氣源的選擇·工作壓力：0.8Mpa·功率：0.75KW·排氣量：0.06·轉(zhuǎn)速：2800rpm·儲氣罐容積：18L·供電電壓：交流AC220V/50Hz二．接線1.電源引線的連接在接口單元板上每一側(cè)都有電源輸出端，如下圖所示：當(dāng)系統(tǒng)需要DC電源供電時，只需要從最近的電源輸出端引出電源線。注意上述圖示的四個電源輸出正端部已經(jīng)內(nèi)部短接，四個電源輸出負(fù)端也已經(jīng)內(nèi)部短接。如果電源輸出電壓不正常，請先檢查外部供電電源是否正常，然后再檢查保險絲是否損壞，檢查完畢如果都正常，請查看開關(guān)電源是否正確。2.PLC的輸入輸出接線PLC的輸入輸出端子在接線之前，應(yīng)將其對應(yīng)的公共端與電源的相關(guān)的端子進(jìn)行連接。具體連接方式如下：PLC輸入端的“M”接電源輸出正端，PLC輸出端的“M”接電源輸出的負(fù)端，“L+”接電源輸出的正端。見下圖所示。連接完P(guān)LC的公共端以后，根據(jù)系統(tǒng)的I/O接線圖將對應(yīng)的輸入輸出端子與各執(zhí)行器或檢測器件進(jìn)行連接，以I0.0接SQ1，Q0.0接S軸F端（正轉(zhuǎn)）為例，如下圖所示：3.外圍設(shè)備的接線（1）傳感器的接線在該系統(tǒng)中，涉及到的傳感器從功能上分為：光電傳感器、光電開關(guān)、行程開關(guān)等。從接線方式上分為兩種，一種是三線式，另一種是二線式。光電傳感器采用三線式接線方式，光電開關(guān)、行程開關(guān)是二線式。三線式傳感器分為電源線和信號線，其中電源線為兩根，分別接24V直流電源的正負(fù)端子，信號線根據(jù)I/O分配表與PLC的輸入端進(jìn)行連接。（關(guān)于與PLC之間的連接可參見PLC的輸入輸出接線方式）。具體的接線方式如下圖所示：二線式傳感器分為信號線和公共線，公共線接24V直流電源的負(fù)端子，信號線根據(jù)I/O分配表與PLC的輸入端進(jìn)行連接。具體接線方式如下圖所示：在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，為了節(jié)省接線，將傳感器的電源線都短接在一起，因此在使用過程中可以預(yù)先將傳感器的電源線與電源輸出端進(jìn)行連接（參見電源引線的連接）。下面以接近開關(guān)SQ9為例說明一下傳感器的連接。接近開關(guān)的信號SQ9與PLC的輸入端I0.0進(jìn)行連接。其接線如下圖所示：（2）調(diào)試開關(guān)的接線為了實(shí)驗(yàn)方便，在每個接口板的右下方都設(shè)有調(diào)試開關(guān)區(qū)，用作手動調(diào)試時作為輸入信號使用，也可作為PLC的模擬輸入信號。開關(guān)的接線方式為二線式，其中一根為信號線，另一根為公共端。信號線與PLC的輸入端連接，公共端與電源輸出的負(fù)端進(jìn)行短接。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)單元板時，為了節(jié)省布線，將所有開關(guān)的公共端短接在一起。以一個開關(guān)的接線為例，假設(shè)開關(guān)的信號線為I0.0，則其實(shí)際接線圖如下所示：（3）直流電機(jī)的接線直流電機(jī)的控制是應(yīng)用PLC控制外部繼電器的吸合從而控制直流電機(jī)兩端的電壓方向，達(dá)到控制電流電機(jī)正反轉(zhuǎn)的目的，其直流電機(jī)控制接線如下所示：（4）步進(jìn)電機(jī)的接線步進(jìn)電機(jī)的控制是應(yīng)用PLC的脈沖輸出功能，對于西門子S7-200CPU來說，只有晶體管輸出型能輸出高速脈沖列和脈沖寬度可調(diào)的波形。因此對于步進(jìn)電機(jī)的接線方式來說，脈沖端CP只能與Q0.0或Q0.1連接。在習(xí)慣上為了接線方便，一般將Q0.2或Q0.3作為步進(jìn)電機(jī)的方向控制。步進(jìn)電機(jī)的公共端接電源輸出的負(fù)端。步進(jìn)電機(jī)是接有源的器件，因此在控制之前，需要外接24V直流電源。這樣步進(jìn)電機(jī)控制的接線如下所示：對于脫機(jī)電平，當(dāng)輸入高電平信號時，電機(jī)處于無扭矩狀態(tài)，是用來保護(hù)電機(jī)運(yùn)行的，在正常情況下，可以不需要接此信號。

第四章系統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)課題基本指令操作訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)一輸入輸出指令操作訓(xùn)練例題1：撥動控制開關(guān)SW0,信號燈L0亮，撥動控制開關(guān)SW1，信號燈L0熄滅。例題解析：1.根據(jù)系統(tǒng)要求，系統(tǒng)IO分配表如下：輸入接口輸出接口PLC端單元板端口注釋PLC端單元板接口注釋I0.0SW0控制開關(guān)Q0.0L0指示燈I0.1SW1停止開關(guān)2.系統(tǒng)接線圖3.梯形圖程序如下所示：4.思考題：（1）用一個開關(guān)如何完成題目要求的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。（2）按照下述時序圖編寫程序。提示：采用上升沿指令和下降沿指令來完成控制。（3）按照下述時序圖編寫程序。提示：可以采用計(jì)數(shù)器指令來完成實(shí)驗(yàn)控制。例題2：在三個不同的地方分別用三個開關(guān)控制一盞信號燈，任何一地的開關(guān)動作都可以使燈的狀態(tài)發(fā)生改變，即不管開關(guān)的當(dāng)前狀態(tài)是打開還是關(guān)閉，只要有開關(guān)動作則燈的狀態(tài)就發(fā)生改變。例題解析：根據(jù)該控制，系統(tǒng)用三個開關(guān)實(shí)際上達(dá)到了12種狀態(tài)的輸入，這12種狀態(tài)分別是：（1）開關(guān)1打開時，指示燈處于閉合狀態(tài)；（2）開關(guān)1打開時，指示燈處于打開狀態(tài)；（3）開關(guān)1閉合時，指示燈處于打開狀態(tài)；（4）開關(guān)1閉合時，指示燈處于閉合狀態(tài)；（5）開關(guān)2打開時，指示燈處于閉合狀態(tài)；（6）開關(guān)2打開時，指示燈處于打開狀態(tài)；（7）開關(guān)2閉合時，指示燈處于打開狀態(tài)；（8）開關(guān)2閉合時，指示燈處于閉合狀態(tài)；（9）開關(guān)3打開時，指示燈處于閉合狀態(tài)；（10）開關(guān)3打開時，指示燈處于打開狀態(tài)；（11）開關(guān)3閉合時，指示燈處于打開狀態(tài)；（12）開關(guān)3閉合時，指示燈處于閉合狀態(tài)；上述12狀態(tài)分別對應(yīng)于兩種結(jié)果，實(shí)際上就類似于一個“翻轉(zhuǎn)”操作，可以成對使用置位指令和復(fù)位指令。1.根據(jù)系統(tǒng)要求，系統(tǒng)IO分配表如下：輸入接口輸出接口PLC端單元板端口注釋PLC端單元板接口注釋I0.0SW0A地開關(guān)Q0.0L0指示燈I0.1SW1B地開關(guān)I0.2SW1C地開關(guān)2.系統(tǒng)接線圖3.程序梯形圖如下所示：4.思考題（1）現(xiàn)在一些賓館和家庭客廳中的裝飾燈，是利用一個開關(guān)來實(shí)現(xiàn)不同的控制組合。例如，房間內(nèi)有1，2，3號三個燈，按動一下開關(guān)，三個燈全亮；再按一下，1，3號燈亮，2號滅；再按一下，2號燈亮，1，3號滅；再按一下全部滅。寫出I/O分配表，設(shè)計(jì)梯形圖程序。

實(shí)驗(yàn)二順序控制指令操作訓(xùn)練例題3：撥動控制開關(guān)SW0，延遲10S后信號燈L0亮，經(jīng)過10S后信號燈斷開。例題解析：1.根據(jù)系統(tǒng)要求，系統(tǒng)IO分配表如下：輸入接口輸出接口PLC端單元板端口注釋PLC端單元板接口注釋I0.0SW0A地開關(guān)Q0.0L0指示燈2.系統(tǒng)接線圖3．程序設(shè)計(jì)如下圖所示：程序解釋：當(dāng)控制開關(guān)I0.0上電閉合時，中間繼電器M0.0得電自鎖，定時器T37開始工作，當(dāng)達(dá)到設(shè)定時間10s后，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，故M0.0失電，Q0.0得電自鎖。此時定時器T38得電開始工作，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值10s后，Q0.0斷開。4.思考題（1）設(shè)計(jì)一個密碼鎖控制電路，用撥碼開關(guān)輸入，正確輸入65后2秒室內(nèi)照明燈開。正確輸入87后2秒室內(nèi)空調(diào)通電運(yùn)行。例題4：用控制開關(guān)SW0控制三盞信號燈的動作。要求：打開控制開關(guān)SW0，信號燈L0亮，延遲2S后熄滅，緊接著信號燈L1亮，延遲2S后熄滅，緊接著信號燈L2亮，延遲2S后熄滅，然后信號燈L0亮，依次循環(huán)下去，直到控制開關(guān)SW0關(guān)閉，所有動作停止。例題解析：1.根據(jù)系統(tǒng)要求，系統(tǒng)IO分配表如下：輸入接口輸出接口PLC端單元板端口注釋PLC端單元板接口注釋I0.0SW0A地開關(guān)Q0.0L0指示燈0Q0.1L1指示燈1Q0.2L2指示燈22.系統(tǒng)接線圖3.梯形圖程序如下所示：4.程序解釋：當(dāng)控制開關(guān)I0.0觸發(fā)時，Q0.0得電自鎖，啟動定時器T37，經(jīng)過2秒后斷開，將Q0.0復(fù)位。當(dāng)定時器T37觸發(fā)后，Q0.1得電自鎖，同時啟動定時器T38，經(jīng)過經(jīng)過2秒后斷開，將Q0.1復(fù)位。當(dāng)定時器T38觸發(fā)后，Q0.2得電自鎖，同時啟動定時器T39，經(jīng)過經(jīng)過2秒后斷開，將Q0.2復(fù)位。當(dāng)定時器T39觸發(fā)后，Q0.0得電自鎖，同時啟動定時器T37，經(jīng)過經(jīng)過2秒后斷開，將Q0.0復(fù)位，依次循環(huán)下去。5.思考題：設(shè)計(jì)一個梯形圖程序完成如下功能：有9盞彩燈，排列成同心圓形狀，其中L1為圓心，L2、L3、L4、L5排列為小圓，L6、L7、L8、L9排列為大圓。要求當(dāng)啟動按鈕按下后，首先是L1亮，延時1s后L1滅，L2、L3、L4、L5亮，再延時1s后，L2、L3、L4、L5滅，L6、L7、L8、L9亮，形成內(nèi)外的放射效果，再延時1s后L6、L7、L8、L9滅，L1亮，開始下一個循環(huán)。任何時候按下停止按鈕，所有的燈都滅。但在下一次啟動時應(yīng)接著上一次停止時的狀態(tài)重新開始循環(huán)。

實(shí)驗(yàn)三旋轉(zhuǎn)碼盤及高數(shù)計(jì)數(shù)功能的應(yīng)用訓(xùn)練課題1：使用旋轉(zhuǎn)碼盤進(jìn)行定位控制，控制底盤旋轉(zhuǎn)30°后停止運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)解析：為了實(shí)現(xiàn)底盤的定位控制，需要用到旋轉(zhuǎn)碼盤。旋轉(zhuǎn)碼盤是一種將角位移轉(zhuǎn)換成脈沖值的檢測裝置，其結(jié)構(gòu)如下圖所示：當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時，帶動碼盤一塊旋轉(zhuǎn)，此時光電開關(guān)在碼盤的作用下發(fā)出一組脈沖信號，通過檢測這些脈沖信號就可以檢測電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度了。題目要求檢測底盤旋轉(zhuǎn)30°的距離，實(shí)際就是要求檢測旋轉(zhuǎn)碼盤輸出一定脈沖數(shù)值后，控制電機(jī)停止運(yùn)行。不失一般性，我們不妨假設(shè)底盤旋轉(zhuǎn)30°所需要的脈沖值為1000個脈沖（實(shí)際數(shù)值可以通過實(shí)驗(yàn)測量，在此不再贅述），下面我們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。1.PLC編程。輸入接口輸出接口PLC端單元板端口注釋PLC端變頻器接口注釋I0.0SW旋轉(zhuǎn)碼盤脈沖輸出Q0.0S軸-F控制底盤電機(jī)旋轉(zhuǎn)I0.1SW0啟動底盤旋轉(zhuǎn)信號Q0.1L1指示燈1I0.2SW1高數(shù)計(jì)數(shù)器復(fù)位信號Q0.2L2指示燈2在S7-200型CPU226PLC中，共有6個高數(shù)計(jì)數(shù)器，每個高數(shù)計(jì)數(shù)器有11種模式，針對題目要求，我們選擇計(jì)數(shù)器HSC0，選擇模式為1，通過編程軟件的向?qū)е噶?，可以完成題目要求。（1）打開編程軟件STEP7-MICRO/WIN，從[工具]欄進(jìn)入到“位置控制向?qū)А?，如下圖所示：（2）進(jìn)入指令向?qū)Ы缑?。在指令向?qū)е?，支持三種指令功能：PID、NETR/NETW、HSC。使用高數(shù)計(jì)數(shù)功能應(yīng)選擇HSC，然后點(diǎn)擊下一步，見下圖所示：（3）配置高數(shù)計(jì)數(shù)器。從HC0～HC5中選擇一個高數(shù)計(jì)數(shù)器。選擇不同的高數(shù)計(jì)數(shù)器所使用的外部輸入信號不同。針對此題目要求，我們選擇HC0，輸入點(diǎn)為I0.0、I0.1、I0.2。每個高數(shù)計(jì)數(shù)器最多有11種工作模式，選擇模式1，控制方式為帶有內(nèi)部方向控制的單相/減計(jì)數(shù)器，沒有啟動輸入，帶有復(fù)位輸入信號。結(jié)合選擇的高數(shù)計(jì)數(shù)器HSC0，則輸入點(diǎn)I0.0為脈沖時鐘輸入端口，I0.2為復(fù)位輸入操作。設(shè)置見下圖所示，完成后點(diǎn)擊下一步。（4）初始化HC0。在初始化選項(xiàng)中，需要給子程序命名，系統(tǒng)默認(rèn)名稱為HSC_INIT；設(shè)定高數(shù)計(jì)數(shù)器的預(yù)置值（PV）為1000，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值為0，計(jì)數(shù)器的初始計(jì)數(shù)方向?yàn)樵?，?fù)位輸入信號為高電平有效，具體設(shè)置參見下圖所示：（5）設(shè)置HC0的中斷事件，當(dāng)高數(shù)計(jì)數(shù)器的預(yù)置值與計(jì)數(shù)器當(dāng)前值相等時，產(chǎn)生中斷事件。設(shè)置如圖所示：（6）當(dāng)計(jì)數(shù)器的經(jīng)過值與預(yù)置值相等時，高數(shù)計(jì)數(shù)器的任何一個動態(tài)參數(shù)都可以被更新。在這里，我們更新預(yù)置值為0，操作見下圖所示：（7）完成指令向?qū)?。向?qū)瓿梢院螅瑫詣由梢粋€子程序HSC_INIT和一個中斷程序“COUNT_EQ”，在編程序時直接調(diào)用就可以了。（8）回到編程界面，在“調(diào)用子程序”中就會增加“HSC_INIT”，見下圖所示：（9）編寫程序主程序的梯形圖如下：中斷程序COUNT_EQ如下所示：當(dāng)系統(tǒng)開始運(yùn)行時，調(diào)用子程序HSC_INIT。子程序的目的是用于初始化HSC0，將其控制字節(jié)SMB47設(shè)置為16#F8，即允許計(jì)數(shù)、寫入新的當(dāng)前值、寫入新的預(yù)置值、寫入新的計(jì)數(shù)方向，設(shè)置初始計(jì)數(shù)方向?yàn)榧佑?jì)數(shù)，啟動輸入信號和復(fù)位輸入信號都是高電平有效。當(dāng)HSC0的計(jì)數(shù)脈沖達(dá)到設(shè)定值1000時，調(diào)用中斷程序“COUNT_EQ”,將SMD48的置變?yōu)?，即清除高數(shù)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值。同時設(shè)置完成標(biāo)志位M0.0。當(dāng)I0.1觸點(diǎn)閉合時，Q0.0吸合，底盤電機(jī)啟動，開始轉(zhuǎn)動，同時編碼器的經(jīng)過值HC0開始增加，當(dāng)經(jīng)過值達(dá)到1000時，啟動中斷程序，標(biāo)志位M0.0置1，底盤停止運(yùn)行。

步進(jìn)電機(jī)控制操作訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)一單軸步進(jìn)電機(jī)定位控制例題1：當(dāng)按下控制開關(guān)SW0時，機(jī)械手從當(dāng)前位置沿X軸右行10cm，當(dāng)撥回控制開關(guān)SW0時，機(jī)械手回到初始位置。例題解釋：根據(jù)題意，電機(jī)的運(yùn)動軌跡可以描述如下圖所示：由于題意中未設(shè)定電機(jī)的運(yùn)行速度，不妨假設(shè)的電機(jī)的速度為1000脈沖/s，這樣問題就歸結(jié)于控制一個電機(jī)恒速運(yùn)轉(zhuǎn)一段脈沖的問題，只需要用PLC自帶的脈沖輸出信號PLS指令就可以完成要求。1.根據(jù)系統(tǒng)要求，系統(tǒng)IO分配表如下：輸入接口輸出接口PLC端單元板端口注釋PLC端單元板接口注釋I0.4SW0手動控制開關(guān)Q0.0U軸-CP水平軸電機(jī)脈沖信號I0.7SQ6(LMT-)U軸原點(diǎn)Q0.2U軸-DIR水平軸電機(jī)方向信號I0.2SQ7(LMT+)U軸限位2.系統(tǒng)接線圖3.系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)如下：4.程序分析：第一段程序是用于初始化脈沖發(fā)生器PTO0，通過對控制字節(jié)SMB67傳送16#8D，實(shí)現(xiàn)單段脈沖輸出，掃描時間為1ms.。對控制字SMW68、SMD72傳送0實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的初始化。第二段程序是用于控制脈沖發(fā)生器PTO0發(fā)出13300個脈沖，用于完成10cm的行走。第三段程序是用于控制步進(jìn)電機(jī)的方向信號Q0.2。第四段程序是用于控制巷道起重機(jī)回到初始位置。5.思考題：（1）如何測算電機(jī)的脈沖數(shù)與其實(shí)際行走距離之間的換算關(guān)系？參考：可以測算1000個單位脈沖所行走的距離，然后進(jìn)行換算。（2）如果考慮電機(jī)的左右限位，應(yīng)該如何修改程序。（3）參照程序，編寫電機(jī)行走15cm的梯形圖程序，并上機(jī)調(diào)試

實(shí)驗(yàn)二單軸步進(jìn)電機(jī)速度控制例題2：當(dāng)按下控制開關(guān)SW0時，機(jī)械手從當(dāng)前位置以500Hz速度運(yùn)行5cm，然后以1000Hz速度運(yùn)行5cm，接著以1500Hz速度運(yùn)行5cm，最后以500Hz速度運(yùn)行5cm結(jié)束，打開控制開關(guān)SW0時，系統(tǒng)回到初始位置。例題解釋：該要求與上題的區(qū)別之處在于系統(tǒng)要求改變運(yùn)行速度，這就要求改變PTO/PWM周期值SMB68并且考慮行進(jìn)的時序性，可以采取步進(jìn)指令來完成該程序設(shè)計(jì)。1.根據(jù)系統(tǒng)要求，系統(tǒng)IO分配表如下：輸入接口輸出接口PLC端單元板端口注釋PLC端單元板接口注釋I0.4SW0手動控制開關(guān)Q0.0U軸-CP水平軸電機(jī)脈沖信號I0.7SQ6(LMT-)U軸原點(diǎn)Q0.2U軸-DIR水平軸電機(jī)方向信號I0.2SQ7(LMT+)U軸限位2.系統(tǒng)接線圖3.系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)如下：4.程序分析（1）程序第一段是用于完成脈沖發(fā)生器PTO0的初始化。（2）程序第二段至第八段是完成第一速度的行進(jìn)，第九段至第十四段完成第二速度的行進(jìn)，第十五段至第二十段完成第三速度的行進(jìn)，第二十一段至二十五段完成第四速度的行進(jìn)。（3）程序第二十六段完成系統(tǒng)的復(fù)位。5.思考題（1）不用步進(jìn)指令，完成題目要求。（2）仔細(xì)觀察電機(jī)在不同速度下的行走情況，試分析其原理，找出一個最佳速度，并說明理由。

實(shí)驗(yàn)三雙軸步進(jìn)電機(jī)定位控制例題3：使用下面圖示的兩種路徑完成起重機(jī)的動作。要求起重機(jī)從初始點(diǎn)A運(yùn)行到目標(biāo)點(diǎn)B，以兩種路徑進(jìn)行，速度要求為1000脈沖/s（1）路徑A：起重機(jī)從X軸右行20cm，然后沿Y軸下行15cm，如路徑1所示軌跡到達(dá)B點(diǎn)。（2）路徑B：起重機(jī)的X軸、Y軸同動，合成軌跡為路徑2，同樣到達(dá)B點(diǎn)。例題解釋：起重機(jī)的雙軸控制實(shí)際上就是同時控制兩個脈沖發(fā)生器的動作。兩路脈沖的輸出可分成兩種形式：（1）串行輸出方式。顧名思義，就是讓脈沖發(fā)生器一個一個的動作，依次完成脈沖輸出的動作，所有的動作軌跡均為直線。（2）并行輸出方式。多路脈沖發(fā)生器同時動作，被控對象以合成速度運(yùn)行，動作軌跡既可以是直線，也可以是曲線。本題目就是要求分別用上述兩種方式完成實(shí)驗(yàn)。第一種輸出方式的控制可以參見前面的實(shí)驗(yàn)。第二種輸出方式所走的軌軌跡是一條直線，故要求電機(jī)所給的速度應(yīng)該與其路徑成正比。1.根據(jù)系統(tǒng)要求，系統(tǒng)IO分配表如下：輸入接口輸出接口PLC端單元板端口注釋PLC端單元板接口注釋I0.4SW0手動控制開關(guān)Q0.0U軸-CP水平軸電機(jī)脈沖信號I0.7SQ2(XLMT+)X軸原點(diǎn)Q0.2U軸-DIR水平軸電機(jī)方向信號I0.2SQ1(XLMT-)X軸限位Q0.1L軸-CP垂直軸電機(jī)脈沖信號I0.1SQ4(YLMT+)Y軸原點(diǎn)Q0.3L軸-DIR垂直軸電機(jī)方向信號I0.3SQ3(YLMT-)Y軸限位2.系統(tǒng)接線圖3.程序設(shè)計(jì)如下所示：（1）按照軌跡1設(shè)計(jì)的梯形圖程序如下所示：（2）按照軌跡2設(shè)計(jì)的梯形圖程序如下所示：程序分析：軌跡1的程序?qū)嶋H就是順序控制兩個脈沖發(fā)生器動作，起到過渡作用的信號是第一個脈沖發(fā)生器的狀態(tài)標(biāo)志位SM66.7，通過巧妙的取其動作邊沿，達(dá)到了在脈沖發(fā)生器PTO0完成脈沖輸出后立即啟動脈沖發(fā)生器PTO1的作用。軌跡2的程序相對而言比較易于理解，利用一個控制信號同時控制兩個脈沖發(fā)生器，達(dá)到實(shí)現(xiàn)兩個脈沖發(fā)生器動作的目的。5.思考題（1）試分析上述兩種控制方法的適用環(huán)境。參考：由于運(yùn)行軌跡不同，故其適用的場合有差異。（2）選擇一種理解方便的方法，完成三個坐標(biāo)點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移。

實(shí)驗(yàn)四雙軸步進(jìn)電機(jī)速度控制課題4：控制機(jī)械手完成例題3所要求的路徑B的同時，機(jī)械手的運(yùn)行過程分為三個過程：起動、運(yùn)行、停止，其速度曲線如下圖所示：例題解釋：在實(shí)際的電機(jī)控制過程中，電機(jī)的啟停體現(xiàn)在速度的變化上一般是某種特定的曲線，最常見的方式就是如上圖所示的包絡(luò)線。西門子公司為了方便用戶控制電機(jī)實(shí)際包絡(luò)線控制電機(jī)，在軟件設(shè)計(jì)上增加了向?qū)Чδ?，利用向?qū)Э梢苑奖愕膶?shí)現(xiàn)電機(jī)的控制。1.根據(jù)系統(tǒng)要求，系統(tǒng)IO分配表如下：輸入接口輸出接口PLC端單元板端口注釋PLC端單元板接口注釋I0.4SW0手動控制開關(guān)Q0.0U軸-CP水平軸電機(jī)脈沖信號I0.7SQ2(XLMT+)X軸原點(diǎn)Q0.2U軸-DIR水平軸電機(jī)方向信號I0.2SQ1(XLMT-)X軸限位Q0.1L軸-CP垂直軸電機(jī)脈沖信號I0.1SQ4(YLMT+)Y軸原點(diǎn)Q0.3L軸-DIR垂直軸電機(jī)方向信號I0.3SQ3(YLMT-)Y軸限位2.系統(tǒng)接線圖3.程序設(shè)計(jì)：（1）進(jìn)入指令向?qū)Ы缑?。點(diǎn)擊“工具”，進(jìn)入“位置控制向?qū)А薄棾龅膶υ捒蛞笥脩暨x擇是用內(nèi)置的脈沖發(fā)生器還是使用擴(kuò)展單元EM253，根據(jù)設(shè)備情況，我們選擇“配置S7-200PLC內(nèi)置PTO/PWM操作“模式，如下圖所示。設(shè)置完成后，點(diǎn)擊下一步。（2）在彈出的對話框中要求用戶選擇一個脈沖發(fā)生器。S7-200型PLC提供了兩個脈沖發(fā)生器，一個分配在數(shù)字輸出點(diǎn)Q0.0，另一個分配在數(shù)字輸出點(diǎn)Q0.1。首先選擇脈沖發(fā)生器Q0.0，如下圖所示：（3）在彈出的對話框中選擇“線性脈沖串輸出（PTO）”方式，如下圖所示，設(shè)置完成后點(diǎn)擊下一步：（4）彈出的對話框是要求用戶設(shè)置電機(jī)的速度，分別設(shè)置電機(jī)的最高速度為5000脈沖/秒，啟停速度為500脈沖/秒，如下圖所示：（5）彈出的對話框是要求用戶設(shè)置加減速時間，分別設(shè)定為300ms，如下圖所示：（6）彈出的對話框是要求用戶實(shí)際包絡(luò)線的繪制，點(diǎn)擊新包絡(luò)線，系統(tǒng)會提示您是否“增加一個新的運(yùn)動包絡(luò)線”，如下圖所示：（7）確認(rèn)完成增加一個新的運(yùn)動包絡(luò)線后，系統(tǒng)將要求定義包絡(luò)線，包括指定的目標(biāo)速度和位置。設(shè)定操作模式為相關(guān)位置，目標(biāo)速度為1500脈沖/秒，目標(biāo)位置為1500個脈沖，如下圖所示，設(shè)定完成后點(diǎn)擊“繪制包絡(luò)線”，在右邊的方框中則會顯示出預(yù)期的包絡(luò)線圖案，如下圖所示：（8）完成包絡(luò)線的定義后，需要給系統(tǒng)分配一定的存儲區(qū)，用于存儲上述的設(shè)定。系統(tǒng)會自動從VB0開始，根據(jù)配置要求自動完成地址的輸入，如下圖所示：（9）完成上述設(shè)定后，系統(tǒng)會自動生成三個子程序，如下圖所示，在程序中直接調(diào)用即可。（10）配置另一個脈沖發(fā)生器，基本步驟與上述方式一致，只是在選擇脈沖發(fā)生器的對話框中選擇“Q0.1”（11）設(shè)定完成后系統(tǒng)會自動為Q0.1同樣生成一組子程序用于完成包絡(luò)線的控制。（12）回到主程序，調(diào)用剛才設(shè)定的子程序，如下圖所示：4.程序分析：利用向?qū)瓿傻奈恢每刂瞥绦?，簡單易讀，程序的第一段和第二段分別是用于控制脈沖發(fā)生器的停止操作。第三段和第四段是用于控制脈沖發(fā)生器按照繪制的包絡(luò)線完成步進(jìn)電機(jī)的動作。5.思考題：（1）根據(jù)上述程序，完成兩軸同時動作程序設(shè)計(jì)參考：兩軸同時動作的程序在第一段和第二段的設(shè)計(jì)上面沒有什么差導(dǎo)，只是在控制信號上選擇同個信號即可，如下圖所示：（2）利用指令向?qū)В謩e完成前面幾個課題的設(shè)計(jì)任務(wù)。

實(shí)驗(yàn)五絕對坐標(biāo)系統(tǒng)下的位置控制訓(xùn)練例題5：編寫步進(jìn)電機(jī)程序，要求在絕對坐標(biāo)系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的位置控制。要求：步進(jìn)電機(jī)根據(jù)系統(tǒng)提供的脈沖坐標(biāo)數(shù)進(jìn)行移動，當(dāng)目標(biāo)值大于當(dāng)前值時，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)目標(biāo)值小于當(dāng)前值時，電機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)目標(biāo)值與當(dāng)前值相等時，電機(jī)不動作。例題解釋：在機(jī)械手的控制系統(tǒng)中，由于起重機(jī)運(yùn)行于各個倉位之間，而每個倉位的坐標(biāo)是一個定位，故要求其位置控制最好在一個絕對系統(tǒng)下工作，這樣通過輸入不同的倉位坐標(biāo)值，系統(tǒng)能自動完成起重機(jī)的上下左右行進(jìn)工作。在程序的編寫過程中，僅僅依靠前面章節(jié)講述的步進(jìn)控制方式，已經(jīng)不足以完成系統(tǒng)的控制，故下面介紹一種方式，通過自制子程序完成步進(jìn)電機(jī)的絕對控制方式。這個子程序就是在前面章節(jié)中用到的PLS_CH0，這個子程序的入口參數(shù)有三個，包括電機(jī)的起始速度、運(yùn)行速度和目標(biāo)值，分別用參數(shù)#speed_L，#speed_H，#position來表示。其中目標(biāo)值是采用絕對坐標(biāo)方式來描述的，它代表的含義是系統(tǒng)即將到達(dá)的目標(biāo)脈沖數(shù)，而不是常規(guī)意義下的增量脈沖數(shù)。假定運(yùn)行所走的路線按照下列包絡(luò)線控制電機(jī)運(yùn)行。上述包絡(luò)表中的數(shù)值表明運(yùn)行的脈沖總數(shù)為1000個脈沖，起動頻率為500Hz，最大脈沖頻率為1000Hz，這要求PTO發(fā)生器包括三段管線，由于包絡(luò)表中的值是用周期而不是用頻率表示的，需要將頻率值轉(zhuǎn)換成周期值。起始周期為2000μs，最高頻率為1000μs，則對于第一段包絡(luò)線來說，脈沖發(fā)生器調(diào)整脈沖周期的增量值：周期的增量值=（1000-2000/110=-9μs/周期/式5-2-1這樣對于第一段包絡(luò)線來說，其初始周期為2000μs，每個脈沖的周期增量-9μs/周期，脈沖數(shù)值為110個。對于第二段包絡(luò)線來說，其初始周期為1000μs，由于電機(jī)恒速運(yùn)行，每個脈沖的周期增量為0，脈沖個數(shù)為780個。對于第三段包絡(luò)線業(yè)說，其初始周期為1000μs，由于減速斜率與加速斜率大小相等，方向相反，故其周期增量為9μs/周期，脈沖個數(shù)為110個。根據(jù)上述計(jì)算，可得出多段PTO的包絡(luò)表如下：從包絡(luò)表開始的字節(jié)偏移包絡(luò)段數(shù)數(shù)據(jù)描述03段數(shù)，如果為0將產(chǎn)生錯誤，無PTO輸出112000初始周期3-9每個脈沖的周期增量5110脈沖數(shù)921000初始周期110每個脈沖的周期增量13780脈沖數(shù)1731000初始周期199每個脈沖的周期增量21110脈沖數(shù)1.根據(jù)系統(tǒng)要求，系統(tǒng)IO分配表如下：輸入接口輸出接口PLC端單元板端口注釋PLC端單元板接口注釋I0.4SW0手動控制開關(guān)Q0.0U軸-CP水平軸電機(jī)脈沖信號I0.7SQ2(XLMT+)X軸原點(diǎn)Q0.2U軸-DIR水平軸電機(jī)方向信號I0.2SQ1(XLMT-)X軸限位2.系統(tǒng)接線如下圖所示：3.系統(tǒng)梯形圖程序見下表主程序如下：子程序2stop-ch0://脈沖發(fā)生器復(fù)位程序注解:為了實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)要求,程序塊中包含四個程序:主程序、子程序1、子程序2、子程序3。主程序主要是為了構(gòu)建系統(tǒng)運(yùn)行的框架。下面首先介紹子程序的設(shè)計(jì)過程。子程序1是整個程序設(shè)計(jì)的核心，用于PLC發(fā)出三段包絡(luò)線的脈沖。由前面的計(jì)算過程（式5-2-1）可知，對于給定了起始頻率、運(yùn)行頻率以及行程的包絡(luò)線，可以根據(jù)公式計(jì)算出頻率上升的斜率，基于此原則，子程序是假定外部給定三個孌量：起始頻率、運(yùn)行頻率、脈沖數(shù)（即行程），計(jì)算出各段運(yùn)行脈沖數(shù)。網(wǎng)絡(luò)2中用于將步進(jìn)電機(jī)的當(dāng)前脈沖值存儲于VD4200中，通過運(yùn)算得出設(shè)定值與當(dāng)前脈沖值的差值A(chǔ)C0，即為步進(jìn)電機(jī)將要行走的距離。網(wǎng)絡(luò)3用于將實(shí)際走行距離轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)量，通過直接外部輸入工程坐標(biāo)值，系統(tǒng)就可以將其轉(zhuǎn)換成實(shí)際運(yùn)行脈沖值。在本例中，由于要求的脈沖數(shù)，故其當(dāng)量值為1。網(wǎng)絡(luò)4是實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)操作。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)的距離為正值時，方向信號Q0.2為正，電機(jī)向左運(yùn)行，同時將走行距離直接傳送給AC2；當(dāng)步進(jìn)電機(jī)的距離為負(fù)值時，方向信號Q0.2復(fù)位，電機(jī)向右運(yùn)行，同時將走行距離取反后直接傳送給AC2。網(wǎng)絡(luò)7、8、9是用于將包絡(luò)表傳送給系統(tǒng)相應(yīng)的存儲區(qū)。網(wǎng)絡(luò)7用于傳送第一段包絡(luò)線。首先根據(jù)前面計(jì)算公式（式5-2-1）得出周期增量為-9，傳送給VW4503，然后將公式（式5-2-1）進(jìn)行反推，可以從周期增量算出所走的脈沖數(shù)，這也是網(wǎng)絡(luò)7計(jì)算的原則，最終計(jì)算出脈沖數(shù)值傳送給VD4505，做為第一段包絡(luò)線所走的距離。經(jīng)過上面的計(jì)算可知，對于固定的加速率，每個起始頻率、運(yùn)行頻率都一一對應(yīng)于一個脈沖值。所以當(dāng)系統(tǒng)給定了速度以后，其加速段所走的距離是一個定值。網(wǎng)絡(luò)8是用于將第二包絡(luò)表里面的數(shù)據(jù)傳送給系統(tǒng)，由于恒速度運(yùn)行，故其周期增量為0。由前面可知，在加速段和減速段運(yùn)行的脈沖值對于一個給定的系統(tǒng)是個定值，故將總共的脈沖數(shù)Pv減去加速段Pu和減速段Pd的數(shù)據(jù)就是在恒速運(yùn)行區(qū)所走的脈沖值?；诖嗽瓌t，網(wǎng)絡(luò)8給出了計(jì)算過程，最終將差值A(chǔ)C0傳送給VD4513。網(wǎng)絡(luò)9是用于將第三段包絡(luò)表里面的數(shù)據(jù)傳送給系統(tǒng)。由于加速區(qū)和減速區(qū)的脈沖值相同，只是周期增量的方向相反，故可將第一段的脈沖值傳送給VD4521，將第二段的初始周期傳送給VW4517，周期增量VW4519為9。網(wǎng)絡(luò)10是為了所行距離過短導(dǎo)致意外產(chǎn)生而設(shè)計(jì)的。當(dāng)脈沖總粗線條Pv小于加速段和減速段的脈沖之和時，恒速區(qū)所走的脈沖值就是一個負(fù)值，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不正常，故設(shè)定當(dāng)VD4513小于0時，即恒速區(qū)的脈沖值為負(fù)時，采用單段PTO輸出方式，速度恒度為1000Hz。為了使包絡(luò)表可用，在網(wǎng)絡(luò)11中調(diào)用PLS指令，寫入系統(tǒng)參數(shù)。子程序2是用于停止脈沖輸出，將SMB67的參數(shù)置為0，即不啟用脈沖輸出，同時初始化系統(tǒng)參數(shù)，將步進(jìn)電機(jī)的當(dāng)前值VD4200清零。子程序3是當(dāng)管線已滿時，如果試圖裝入脈沖列參數(shù)，狀態(tài)寄存器中的PTO溢出位就會置為1，如果檢測到溢出，通過該程序?qū)⑾到y(tǒng)復(fù)位。主程序是整個系統(tǒng)構(gòu)成的框架，通過調(diào)用不同的子程序，完成控制要求。當(dāng)觸點(diǎn)I0.4動作時，PTO0發(fā)出脈沖。當(dāng)遇到限位開關(guān)后，脈沖發(fā)生器停止脈沖輸出并復(fù)位。

傳感器檢測技術(shù)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)一光電傳感器定位及限位檢測技術(shù)操作訓(xùn)練例題1：分別用六個傳感器檢測三個軸的原點(diǎn)及限位，要求：當(dāng)系統(tǒng)初始化時，各個軸回到自己的原點(diǎn)；當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中達(dá)到某個軸的限位時，立即停止當(dāng)前軸的動作。例題解釋：傳感器在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中一般是用于定位及限位作用的。定位就是利用傳感器來判定系統(tǒng)是否處于指定位置，而限位就是要求系統(tǒng)不能超過指定位置。因此在程序設(shè)計(jì)中常利用傳感器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的定位以及限位保護(hù)。1.根據(jù)系統(tǒng)要求，系統(tǒng)IO分配表如下：輸入接口輸出接口PLC端單元板端口注釋PLC端單元板接口注釋I0.0SQ3旋轉(zhuǎn)碼盤脈沖輸出Q0.0U軸-CP水平軸脈沖信號I0.1SQ4L軸原點(diǎn)（水平方向）Q0.1L軸-CP垂直軸脈沖信號I0.2SQ7U軸限位（垂直方向）Q0.2U軸-DIR水平軸方向信號I0.3SQ5L軸限位（水平方向）Q0.3L軸-DIR水平軸方向信號I0.7SQ6U軸原點(diǎn)垂直方向）Q0.4S軸-F底盤順時針轉(zhuǎn)動I1.0SQ1T軸原點(diǎn)（手臂）Q0.5S軸-R底盤逆時針轉(zhuǎn)動I1.1SQ2T軸限位（手臂）Q0.6T軸-F手臂順時針轉(zhuǎn)動I1.2SQ8S軸原點(diǎn)（底盤）Q0.7T軸-R手臂逆時針轉(zhuǎn)動I1.3SQ9S軸限位（底盤）Q1.0B軸-YV氣動夾手2.系統(tǒng)接線圖3.系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)如下所示：4.程序分析：程序第一段是實(shí)現(xiàn)U軸的復(fù)位，當(dāng)上電時U軸不在原點(diǎn)則回到原點(diǎn)。第二段是實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)L軸的復(fù)位，當(dāng)上電時L軸不在原點(diǎn)則回到原點(diǎn)。第三段是實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)S軸的復(fù)位，當(dāng)上電時S軸不在原點(diǎn)則回到原點(diǎn)。第四段是實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)T軸的復(fù)位，當(dāng)上電時T軸不在原點(diǎn)則回到原點(diǎn)。第五段至第八段是實(shí)現(xiàn)S軸和T軸運(yùn)轉(zhuǎn)的限位保護(hù)，當(dāng)設(shè)備在每個方向動作超過行程范圍即要求其停止動作。第九段是實(shí)現(xiàn)U軸的停止復(fù)位動作。第十段是實(shí)現(xiàn)L軸的停止復(fù)位動作。STOP_CH0、STOP_CH1是分別控制脈沖發(fā)生器PTO1、PTO1停止輸出脈沖的。至于其詳細(xì)程序，請參見后述章節(jié)的說明。5.思考題：（1）分析傳感器限位和定位在程序設(shè)計(jì)中不同點(diǎn)。（2）思考在限位過程中為何需要用上升指令？

機(jī)械手操作訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)一機(jī)械手運(yùn)動軌跡控制訓(xùn)練操作課題1：完成下列控制要求：在下面的坐標(biāo)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)系統(tǒng)從A點(diǎn)移動到B點(diǎn)，假定A點(diǎn)的坐標(biāo)為（x0，y0）,B點(diǎn)的坐標(biāo)為（x1,y1）,試編寫一個通用程序，當(dāng)輸入A點(diǎn)坐標(biāo)及B點(diǎn)坐標(biāo)后，系統(tǒng)能完成A點(diǎn)到B點(diǎn)的轉(zhuǎn)移。程序解釋：系統(tǒng)從A點(diǎn)到B點(diǎn)，在坐標(biāo)系統(tǒng)中可以分解成三個步驟，即從原點(diǎn)到A點(diǎn)，A點(diǎn)到C點(diǎn)，C點(diǎn)到B點(diǎn)，其中C點(diǎn)是A點(diǎn)在平面L的映射點(diǎn)，如下圖所示：由于機(jī)械手本身的原點(diǎn)不在坐標(biāo)原點(diǎn)，因些需要進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，假設(shè)機(jī)械手的機(jī)械原點(diǎn)為（x’，y’），則機(jī)械手運(yùn)動到A點(diǎn)的相對路徑為（x0-x’，y’-y0），運(yùn)動到C點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度為а，運(yùn)動到B點(diǎn)的相對路徑為（x1-x0+x’，y1-y’+y0），故在設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序時，運(yùn)動到A點(diǎn)的時，U軸行走的距離Lx為：Lx=x0-x’L軸行走的距離Ly為Ly=y’-y0從C點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的時，U軸行走的距離Lx為：Lx=x1-x0+x’L軸行走的距離Ly為Ly=y1-y’+y0考慮到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的簡單性原則，我們采用絕對坐標(biāo)系統(tǒng)來設(shè)計(jì)程序，用數(shù)據(jù)寄存器VD500存儲到U軸從原點(diǎn)運(yùn)動A點(diǎn)的脈沖數(shù)，數(shù)據(jù)寄存器VD504存儲L軸從原點(diǎn)運(yùn)動A點(diǎn)的脈沖數(shù)，數(shù)據(jù)寄存器VD508存儲到U軸從C運(yùn)動B點(diǎn)的脈沖數(shù)，數(shù)據(jù)寄存器VD512存儲到L軸從C點(diǎn)運(yùn)動B點(diǎn)的脈沖數(shù)，VD516存儲S軸從A點(diǎn)運(yùn)動C點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)脈沖個數(shù)則系統(tǒng)的運(yùn)動主程序如下所示：（1）程序分析：程序的第一段進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位，從第二段開始，分三個過程完成從A點(diǎn)到B點(diǎn)的動作，用戶在使用過程中只需要將數(shù)據(jù)將相關(guān)的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)寄存器中去就可以完成實(shí)驗(yàn)。（2）思考題：機(jī)械手按下圖（2）所示進(jìn)行平面位置移動，先移動到位置（1），然后經(jīng)過位置（2）、位置（3）、位置（4）后運(yùn)動到位置（5）。1.系統(tǒng)的I/O分配如下表所示：輸入接口輸出接口PLC端單元板端口注釋PLC端單元板接口注釋I0.0SQ3旋轉(zhuǎn)碼盤脈沖輸出Q0.0U軸-CP水平軸脈沖信號I0.1SQ4L軸原點(diǎn)（水平方向）Q0.1L軸-CP垂直軸脈沖信號I0.2SQ7U軸限位（垂直方向）Q0.2U軸-DIR水平軸方向信號I0.3SQ5L軸限位（水平方向）Q0.3L軸-DIR水平軸方向信號I0.7SQ6U軸原點(diǎn)垂直方向）Q0.4S軸-F底盤順時針轉(zhuǎn)動I1.0SQ1T軸原點(diǎn)（手臂）Q0.5S軸-R底盤逆時針轉(zhuǎn)動I1.1SQ2T軸限位（手臂）Q0.6T軸-F手臂順時針轉(zhuǎn)動I1.2SQ8S軸原點(diǎn)（底盤）Q0.7T軸-R手臂逆時針轉(zhuǎn)動I1.3SQ9S軸限位（底盤）Q1.0B軸-YV氣動夾手2.接線原理圖

實(shí)驗(yàn)二機(jī)械手搬運(yùn)控制訓(xùn)練操作課題2：完成下列控制要求：機(jī)械手工作過程如下：通電后，機(jī)械手先行復(fù)位。然后，機(jī)械手臂前伸，手開始旋轉(zhuǎn)至所需位置；機(jī)械手臂下降至物品處，手張開，然后抓手夾緊物品；機(jī)械手臂上升將物品拿起；機(jī)械手臂收回，底盤旋轉(zhuǎn)，底盤旋轉(zhuǎn)至指定位置后；機(jī)械手臂前升，機(jī)械抓手旋轉(zhuǎn)；手臂下降，手張開將物品放下；機(jī)械手臂上升，手復(fù)位。至此，一個工作周期結(jié)束。例題解釋：把物體從A點(diǎn)搬運(yùn)到B點(diǎn)，物體擺放位置如圖（1）。取物過程就是機(jī)械手臂前升——底盤順時針轉(zhuǎn)動——?dú)鈩幼ナ中D(zhuǎn)——機(jī)械手臂下降——?dú)鈩幼ナ肿ゾo——機(jī)械手臂上升——底盤逆時針轉(zhuǎn)動——機(jī)械手臂下降——?dú)鈩幼ナ炙砷_，取物過程完成。根據(jù)動作順序，其流程動作如下所示：該流程圖的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)機(jī)械手的動作要求來完成的，它要求在接通電源，程序傳入后，不論機(jī)械手原來在什么位置，都先回到初始位置，為機(jī)械手開始動作做準(zhǔn)備。系統(tǒng)的初始復(fù)位包括硬件復(fù)位和軟件復(fù)位。其中硬件復(fù)位是指機(jī)械手臂處于左限位狀態(tài)和上限位狀態(tài)，機(jī)械抓手處于回位狀態(tài)，底盤處于回位狀態(tài)；軟件復(fù)位是指系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置恢復(fù)到初始狀態(tài)。當(dāng)初始化完成后（這是以機(jī)械手碰到限位后為標(biāo)志），橫軸前升，手開始旋轉(zhuǎn)至所需位置，手張開，豎軸下降至物品處，手加緊物品，豎軸上升將物品拿起。橫軸收回，底盤旋轉(zhuǎn)；橫軸前升，手旋轉(zhuǎn)；豎軸下降，手張開將物品放下；豎軸上升，手復(fù)位。至此，整個機(jī)械手的動作全部結(jié)束。1.根據(jù)系統(tǒng)要求，系統(tǒng)IO分配表如下：輸入接口輸出接口PLC端單元板端口注釋PLC端單元板接口注釋I0.0SQ3旋轉(zhuǎn)碼盤脈沖輸出Q0.0U軸-CP水平軸脈沖信號I0.1SQ4L軸原點(diǎn)（水平方向）Q0.1L軸-CP垂直軸脈沖信號I0.2SQ7U軸限位（垂直方向）Q0.2U軸-DIR水平軸方向信號I0.3SQ5L軸限位（水平方向）Q0.3L軸-DIR水平軸方向信號I0.7SQ6U軸原點(diǎn)垂直方向）Q0.4S軸-F底盤順時針轉(zhuǎn)動I1.0SQ1T軸原點(diǎn)（手臂）Q0.5S軸-R底盤逆時針轉(zhuǎn)動I1.1SQ2T軸限位（手臂）Q0.6T軸-F手臂順時針轉(zhuǎn)動I1.2SQ8S軸原點(diǎn)（底盤）Q0.7T軸-R手臂逆時針轉(zhuǎn)動I1.3SQ9S軸限位（底盤）Q1.0B軸-YV氣動夾手2.接線原理圖3.程序代碼參見如下：MIAN:OB1Network1//初始化LDSM0.1CALLSBR31CALLSBR36CALLSBR2Network2//限位LDSM0.0CALLSBR1Network3//步進(jìn)電機(jī)的坐標(biāo)//步進(jìn)電機(jī)的坐標(biāo)(mm)LDSM0.0MOVR120.0,VD100MOVR110.0,VD104MOVR100.0,VD108MOVR110.0,VD112Network4LDSM0.1SS0.0,1RS0.1,10Network5LSCRS0.0Network6//網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題LDSM0.0CALLSBR0CALLSBR2Network7LDI0.7AI0.1AI1.0AI1.2SCRTS0.1Network8SCRENetwork9LSCRS0.1Network10LDSM0.0TONT121,5Network11LDT121EUCALLSBR30,1000.0,3000.0,VD100Network12LDT121ASM66.7SCRTS0.2Network13SCRENetwork14LSCRS0.2Network15//入庫LDNI1.1ASM0.0SQ1.0,1Network16LDI1.1EUCALLSBR35,1000.0,3000.0,VD108Network17LDI1.1ASM76.7TONT37,5AT37SCRTS0.3Network18SCRENetwork19LSCRS0.3Network20LDSM0.0SQ1.4,1TONT122,5Network21LDT122EUCALLSBR35,1000.0,3000.0,10.0Network22LDT122ASM76.7SCRTS0.4Network23SCRENetwork24LSCRS0.4Network25LDSM0.0TONT123,5TONT146,6Network26LDT123EUCALLSBR30,1000.0,3000.0,10.0Network27LDSM66.7AT146ANI1.3SQ1.2,1Network28LDD>=HC0,8LPSASM66.7SCRTS0.5LPPRQ1.2,1Network29SCRENetwork30LSCRS0.5Network31LDSM0.0TONT124,5Network32LDT124EUCALLSBR30,500.0,3000.0,VD104Network33LDT124ASM66.7TONT38,5AT38SCRTS0.6Network34SCRENetwork35LSCRS0.6Network36LDNI1.0ASM0.0SQ1.1,1Network37LDSM0.0TONT125,5Network38LDT125EUCALLSBR35,500.0,3000.0,VD112Network39LDT125ASM76.7TONT39,5AT39SCRTS0.7Network40SCRENetwork41LSCRS0.7Network42LDSM0.0TONT126,5Network43LDT126RQ1.4,1Network44LDNQ1.4LPSAT127SCRTS0.0LPPTONT127,10Network45SCRE子程序`initialize:SB0//初始化復(fù)位TITLE=子例行程序注釋BEGINNetwork1//U軸初始化復(fù)位LDI0.1ANI0.7ASM66.7CALLSBR30,800.0,2000.0,-3800.0Network2//L軸初始化復(fù)位LDNI0.1ASM66.7CALLSBR35,800.0,2000.0,-3800.0Network3//T軸（手臂）復(fù)位LDI0.1ANI1.0SQ1.1,1Network4//S軸（底盤）復(fù)位LDI0.1ANI1.2SQ1.3,1子程序limit:SBR1//限位保護(hù)Network1//手臂原點(diǎn)限位LDI1.0RQ1.1,1Network2//手臂正轉(zhuǎn)限位保護(hù)LDI1.1RQ1.0,1Network3//底盤原點(diǎn)限位LDI1.2RQ1.3,1Network4//底盤正轉(zhuǎn)限位LDI1.3RQ1.2,1Network5//U軸限位保護(hù)LDI0.7EULDI0.2EUOLDCALLSBR31Network6//L軸限位保護(hù)LDI0.1EULDI0.3EUOLDCALLSBR36子程序hsc0:SBR2//高速計(jì)數(shù)器Network1//網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題LDSM0.0MOVB16#F8,SMB37HDEF0,0MOVD0,SMD38HSC0子程序pls_ch0:SBR30//控制脈沖發(fā)生器PTO0Network1//當(dāng)目標(biāo)值與當(dāng)前值一致時，停止動作LDR=LD8,VD4200CRETNe