天津西门子授权代理商CPU供应商
数控加工过程出现撞事故，特别是在数控技能人才的培训过程中，学员缺乏数控操作的实际经验与系统的理论知识，容易导致撞事故发生。撞事故不仅可能对昂贵的数控机床设备造成危害，严重的话，可能造成数控机床的报废，可怕的是可能造成人身伤害。因此，怎样防止撞事故的发生，一直都是从事数控机床技术人员考虑的问题之一。
1 撞信号的检测
所谓数控机床撞，指的是由于各种错误而导致以非正常切削速度(一般是G00指令快速移动)与工件或机床其他部件发生的碰撞。要防止撞事故的发生，可以考虑使用接近开关对与工件的位置关系进行判断，并此时车的移动速度和方向，以此通过判别。当判别到与工件距离在警戒范围内，且快速移动朝向工件时，就认为要发生撞事故。此时，控制系统发生动作，并实现电机制动。信号检测方法如下。
1.1 用接近开关对与工件的位置关系进行判断
由电磁场理论可知，在受到时变磁场作用的任何导体中，都会产生电涡流。据此原理可自制金属传感器电路。在图1中，电路由振荡电路、比较电路和整形电路三部分组成。将车套入传感器线圈中，检测电路接通电源后，线圈振荡产生一个交变磁场，金属工件在此磁场中移动时产生涡流而吸取了振荡器的能量，使振荡器输出幅度线性衰减，衰减量的变化正比于金属工件和车的距离。振荡电路的输出幅值经过比较器进行比较，比较后的输出信号经过整形电路整形，可直接输入控制电路进行检测状态的判别。电涡流式传感器的灵敏度和线性范围与线圈产生的磁场强度和分布状况有关。接近开关的警戒距离可以通过调整传感器线圈的尺寸、形状及图1中R1的电阻来实现调节。
引言
在保护材料生产行业，配料通常是将原材料按某种比例均匀混合在一起， 用以形成一种新的材料，因此配料是这类行业生产的重要组成部分。在生产过程中，各种原料要严格按比例进行均匀混合，就靠配料机械来完成，目前工厂一般使用两种方法，种方法采用人工称重，然后将成比例的各种原材料同时放入配料机中搅拌。另一种方法是自动称重，自动搅拌。由于很多原始材料为粉状或颗粒，人工配料时，人体容易吸入粉尘等杂物，导致职业病出现，增加了生产风险和劳动力成本，同时配料品种繁多，数量，因此人工配料难以现场管理，很容易出现误配，不但质量难以保证，同时也增加了管理成本。为了保证产品质量，提高生产效率，要求采用准确、的自动配料系统。
2 基于 PLC、 工控机和称重仪表的配料系统
在河南西峡保护材料集团现有的配料系统中，工人将材料运送到称重车间，称重完之后，再将材料手动送到配料机上进行配料，称重车间使用了杭州四方的称重仪表进行称重，通过RS232口和工控主机相连，位于中控室的工控主机负责记录称重结果，显示称重数据，同时，控制人员可以在中控室通过控制电路手动控制配料过程的起停。
这种方式效率低下，同时，主机上运行的是C语言开发的DOS程序 [1] ，可扩性差，人机交互困难，不能完成自动配料的所有要求。为了提高生产率，降，需要采用全自动配料系统。
新系统采用主从式结构。 以工控机为上位主机，以西门子PLC [2] 、变频器和称重仪表为下位从机。主机处于主导地位，实现对各从机的通信管理和控制，将工控机的RS-232异步通信口经电平转换后与PLC相连，形成上、下位机通信的一个物理通道；将主机的另一个RS-232口和称重仪表的通信口相连，构成二个物理通道。上位机采用轮询方式，逐个与从站通信。上位机把任务规划的结果传送给PLC，在PLC进行控制的过程中，上位机使用上位机连接命令监视下位机的运行状态和数据区内容，实时读取PLC的内部状态以及称重仪表的实时数据，在上位机上显示。
总体上讲，系统具有如下功能：
①全自动配料，在设定好配方之后，系统自动按照配方称重配料，操作人员干预；
②具有报表功能，可以产生日报表，实时报表和月报表、年报表等；
③动态增加和修改报表，系统通过设定权限，赋予技术人员或操作人员修改，增加配方的权利，同时该次的日期和操作人员编号；
④断电恢复功能，系统能够在突然断电的情况下， 恢复断电前的测量记录；
⑤局域网共享功能， 主机在局域网内可以共享数据，方便车间主管了解工程进度和其他情况。
2.1 系统的组成
整个全自动配料混合系统由工控机、PLC、工业称重仪表、变频器、振动电机、混料机、传感器、传送带等部分组成。
上位工控机提供人机交互界面， 完成控制信息输人、数据管理、进行数据显示、存储、统计和报表等功能，上位机采用IPC810工控机，它的主要工作如下： 工控主机根据操作人员的指令， 读取某个编号的配方， 然后， 根据配方中配料的比例及先后顺序，向PLC发出开始配料的指令，使得PLC能够起动特定的变频器。在配料过程中，工控主机以轮询的方式，一方面实时读取PLC的状态字，了解PLC及PLC下级设备的运行状态； 另一方面实时读取安装在配料机上的称重仪表的称重数据， 按照配料策略， 当称重接近配方中的设定值时， 主机向PLC发出停止本次配料的指令。 当一个配方上的所有材料都配完后， 整个配料过程暂停，等待操作人员的指令。
系统运行过程中，PLC与上位机实时通信，从而保证界面上显示的数据与现场实际数据的一致性，操作人员在上位机上发出的操作命令和设定参数都可以实时送到PLC，PLC的主要工作有：①接收上位机发送来的命令，通过变频器控制振动电机的起、停和快慢；②将变频器的运行状态实时写入内存数据区，供工控机读取；③将自身的各种状态以状态字的形式准备好，共工控机实时读取。
2.2 控制策略及配料过程
通过对配料过程的特点进行分析，得到配料过程具有如下特点：
（1）被控对象是单向的不可逆系统。原料没有办法从配料机中重新回到传送带上。
（2） 具有明显的时滞性。 当配料达到设定值时，PLC控制电机停止传送原料，这时传送带上具有部分原料无法回收，所以系统具有明显的时滞性。
（3）受控特性是开关性的。系统的起、停控制等都是开关量。
（4）配料系统在正常工作区内是线性的。
因此，我们考虑采用快速、慢速、提前发出停止加料指令等控制策略， 同时利用PLC的互锁技术确保配料的顺利进行。系统起动后，工控机向PLC发出开始加料信号，PLC控制变频器驱动电机进行快速加料， 同时， 工控主机通过串口持续不断的读取称重仪表的称重数据， 当重量值接近设定值时， 工控主机向PLC发出停止加料的控制指令，此时，PLC控制变频器进行慢加，通过事先估计出传送机构上原料的残余， 设定值和实际加料的差值和传送机构上原料的残余相当时，PLC真正发出停止指令，该指令由变频器执行， 从而控制电机停机， 停机后传送机构上的原料无残余，配料精度符合要求
1 系统概述
立式粉末喷涂生产线，该生产线控制部份主要由：输送系统、前处理、水份烘干炉、喷粉系统、固化炉几部份组成。控制部分均采用
PLC进行
智能化控制，并配合
触摸屏进行在线式监控及操作，以及上位机系统进行在线式远程、就地监控、数据采集分析、曲线存档、报表生成等功能。另喷控制器可按客户要求选用可通讯式增设上位机对其进行监控操作。
2 设计原则
1） 系统具有经济性及性
系统我们建议用一套PLC来统一控制，这样既能节约成本，同时有利于统一管理。同时，系统的PLC我们用在海内外名气比较大的AB 公司PLC，在世界各地很多企业中都有成功的应用经验以及长期的稳定运行记录。
2） 系统具有易维护性及可扩展性
所选用产品符合标准，可采用通用的工具进行维护。本系统不仅可以满足当前的工程需求，而且可以方便的实现日后的系统扩充。以后系统需要扩充其他控制功能，仅需增加I/O模块。
3） 系统具有简单性
本系统采用AB公司功能性强、经济型的中型可编程逻辑控制器SLC 500。该逻辑控制器具有便捷的内置通讯接口，易扩展的输入输出模块，简单方便的bbbbbbs平台编程软件，用户易学易懂。
3 系统分析
1） 输送系统：
上下料输送系统由链条输送、上下料输送带两部份组成，在整个系统中起到一个衔接的作用，其三条输送带在自动运行时保持同步。其中链条输送带为电磁调装置，上下料输送带同为一变频器控制，通过旋转编码器反馈信号采样运算后进行同步调节。
4 部1.1kw电机，带冷却风扇。要求电机能够实现变频控制，并且能够反馈回PLC。在触摸屏能够实现监控，能够实现速度的调整。
2） 前处理：
前处理主要是清洁铝型材表面的污渍，并在表面形成一层铬化膜，为喷粉作好前期工作。工艺流程：装筐→脱脂→水洗→（碱蚀）→水洗→表调（中和）→水洗→铬化→水洗→热（纯）水洗→滴干→烘干→送喷涂上架其中：脱脂、碱蚀、表调、铬化剂的浓度是根据供应厂家提供的浓度配槽液。水洗槽用一般的自来水。热水洗用纯水。（碱蚀可以不用）槽体结构： 脱脂槽：主要为清洁铝型材表面污渍，以防铝材表面的油污等对静电粉末的吸附。槽体防腐采用软PVC，槽液主要成分为，温度为常温即可。槽体大小依大型材的长度及产量而定。水洗槽：清洗上个工艺槽的化学残留物质。槽体防腐采用软PVC，槽液主要成分为自来水，温度为常温即可。槽体大小依大型材的长度及产量而定。表调槽（中和）：中和因在脱脂槽残留的酸性物质。槽体防腐采用软PVC，槽液主要成分为，温度为10度～60度。槽体大小依大型材的长度及产量而定。铬化槽：即化学转化，以防被吸附的静电粉末脱落，有铬化和磷化两种，这两个方法已使用多年，性能相当稳定，生产上容易操作，可根据其处理后的颜色进行辨别转化效果，其中 铝化膜显黄色，磷铬化膜显，这两种工艺的操作温度和时间范围较宽，涂层厚度一般为0.3～0.8g/M2.铬化槽的防腐采用软PVC，槽液主要成分为氟锆酸盐或氟钛酸盐，温度为25度～55度。槽体大小依大型材的长度及产量而定。热水洗槽：铬化后的处理工艺，其防腐采用全不锈钢结构，槽液成分为纯水，槽温控制为60－80度。其温度控制可通过热水炉或蒸气加热。
前处理系统控制包括2.2kw电机5台，11kw电机5台，4kw电机1台。
其中电机要分开控制，能够实现每台电机的单控制，即每台电机都有单的开，停按钮来控制。但为了提率，在开机是也能够一次把电机全部开启。
3） 水分烘干炉：
对铬后的铬化膜进行烘干，使表面不残留水分，如果工件表面留有水分进入喷粉工序，则涂层会产生气泡缺陷。烘干温度不宜过高否则将使转化的膜过多失去结晶水而发生转型，导致膜疏松而使涂层附着力下降。烘干炉的加热可依据不同客户需用使用燃气燃烧机或柴油燃烧机。通过温度控制系统对其进行温度控制，可设定目标温度。炉体采用不锈钢结构。
烘干炉控制系统包括3kw风机5台；燃烧1把；温度2点。
4） 大粉房：
喷粉系统喷粉系统为整条生产线的部分：主要由两台上下止点可调、速度可调的往复机以及喷粉系统组成。往复机：其高度由客户所喷的大型材长度有关，喷按装在往复机的移动平台上，移动平台按直线导轨作上下往复运动。其上下止点调整由编码器反馈给PLC计算脉冲定位，调节精度为1mm，其上下止点位置可通过触摸屏或上位机设定。其运行速度由电位器调节输入至变频器，速度调整范围0HZ～50HZ（0m/s～8m/s），具体依客户所需的喷粉厚度现场实际调节。
粉房控制系统包括2.2kw电机1台，要求变频控制，能实现速度的灵活调整，能够在触摸屏设定速度，显示速度，显示反馈；0.37kw电机2台；45kw电机，变频启动；16个脉冲阀，每10秒钟吸合2个阀，吸合0.5秒，关闭2秒；两个气阀 气阀1开2秒，关1秒；气阀2开2秒，关1秒，如此循环。
5） 固化炉：
固化炉为后期处理，由两台燃烧机进行炉内温度加热，通过对四个温控点的采样来控制炉内温度，温控器均可与PLC通讯，温度设定在温控器上均可设定。在设定的温度下将喷好的材料进行固化、流平。
固化炉包括1.1kw电机5台；3kw电机5台；2.2kw电机1台；燃烧2把：分两段温度控制；温度检测三点。
其中每个电机能够单控制，也能够在启动时一次启动全部电机，以提率。每个燃烧分两段火焰控制，大火和小火，在温度某一数值1，大火关闭；当温度数值2（数值1《数值2）时，小火关闭。但温度小于数值2时大于数值1时，小火自动打开。当数值小于数值1时，大火自动打开。
4 电气系统主要配置
i. PLC选型
从度以及性、稳定性上，我们选用美国罗克韦尔公司SLC系列PLC作为主要控制设备。SLC具有如下特点：
A． 功能强大：完成任务多
B． 配置灵活：需要费用省
SLC有多款不同容量和内置通讯接口的处理器可选。提供大容量多可达64K字（128K字节）的数据/程序内存，精心设计的控制内核保证了同样功能程序对内存的占用率只有其它竞争产品的50%不到；SLC的模块化I/O系统提供了包括开关量、模拟量和模块在内的60多种I/O模块。
C． 稳定：无论是单机应用，还是分布式控制，在单一平台上，SLC就能实现高速离散控制和过程控制；功能的诊断功能让使用过程中的故障排查变得简单。
D． 贯通全厂直至信息层的通讯功能-----内置不同通讯接口的SLC系列处理器，提供多种控制器联网方式供用选择，以构成不同要求的工业监控网络。
E ． 应用广泛的多种现场总线集成：SLC提供了与各类“智能”设备的现场总线接口，这类设备包括各种传感器、按钮、马达启动器、现场操作员站和传动设备等等，信息全部无缝通讯。
ii. 变频器选型
本系统选用了罗克韦尔的PowerFlex4系列和PowerFlex400系列变频器。这两款系列变频器专门针对风机和水泵的应用，为满足OEM和终用户对于灵活性、节省空间和使用方便的要求而设计。
特点：
1 集成的PID控制器可自动调整输出频率，调节过程变量
2 三个可编程的跳变频率段防止了变频器在共振频率中连续运行，避免机械损坏
3 可选的风扇/泵类曲线针对离心风扇和泵类负载提供降电压模式
4 特的休眠功能在系统需求降低到预先设定标准时，自动关闭机器；当系统需求增加时，自动启动机器
5 针对某些无人看管运行环境，系统断电后恢复时，变频器将自动重起运行
6 Freeze/Fire和Purge等特定输入，可直接连接到消防紧急系统
7 集成到变频器中的RS485通讯
8 成套变频器满足UL标准，增强了安装灵活性，允许变频器直接安装在开关柜中
9 成套变频器断路器和接触器旁路设备只需简单的装配就可以通过组合操作员面板、控制器、通讯和预先装配的功率选件进行起动
10 成套变频器旁路接触器提供三对接触器结点，当变频器处于旁路模式时，可以测试变频器的功能和隔离变频器
iii. PLC电控柜
PLC电控柜是自动控制系统的部分，所有的逻辑控制功能及状态监控都在此进行实现。柜内元器件包括PLC、空气开关、直流电源、接线端子等。
电控柜体采用国产柜体，防护等级达到IP55，防锈。
柜内所有元件采用导轨安装。空气开关、接线端子采用国产产品，24VDC电源采用闽台明伟牌电源，24VDC继电器采用日本欧姆龙产品。
柜内走线全部走于线槽内，220V电源线与控制线走于不同的线槽内。电源线采用2..5平方电缆，火线、零线、地线按照国家规定采用不同颜色。柜内控制线采用1平方电缆，直流控制电缆为蓝色，交流控制电缆为红色。电控柜与外界线管用工业软管及锁紧。
总结
目前该立式铝型材喷涂系统控制系统运行良好，在华南地区很多铝型材厂都有应用，为客户创造了很好效益
S7-300系列作为西门子的中型PLC在国内拥有众多的用户，紫金桥软件也是国内非常的组态软件在国内各个领域应用的非常广泛。S7-300 PLC与紫金桥软件有几种常用的通讯接口:①多点接口(MPI)。②PROFIBUS-DP 接口。③工业以太网接口。紫金桥软件提供MPI驱动可直接与MPI接口通讯,而要实现与PROFIBUS-DP及工业以太网接口的通讯则通过OPC方式。接下来详细介绍这两种通讯方式。
1、紫金桥软件与S7-300的MPI通讯方式
MPI(Multi-Point)为多主站的通讯方式。在西门子公司的可编程控制器S7-300集成有MPI口，可与PC机、S7-200建立小型的MPI网。由于S7-300可以作为MPI从站，所以装有紫金桥的PC机与S7-300仍为主/从协议。PC机通过MPI卡(如CP5611通讯卡)接入MPI网中作为主站。
图1 PC 与PLC 的连接方式
还要安装通信软件PRODAVE 和编程用的PC/MPI 适配器，通过PLC的MPI 编程接口，实现计算机与S7-300/400 的通信。将CP5611通讯卡安装在PC机中，并根据硬件安装向导安装卡的驱动程序，用PC-MPI通讯电缆将CP5611卡与MPI通讯口相连，CP5611作为主站。然后安装PRODAVE S7，运行PG/PC-interface bbbbbeterisation，对通信参数进行配置。
（1）在桌面执行菜单命令“开始→程序→PRODAVE_S7→PG-PC Interface”，打开接口参数设置对话框。
图2 PG/PC 接口设置
（2）选中接口参数配置列表框中的“PC Adapter(MPI)”，在上面的“Access Point of the Application（应用程序访问点）”列表框内选择“S7ONLINE(STEP 7)”。点击“Properties...”（属性）按钮，打开属性对话框。将“MPI”栏中的“Transmission Rate”（波特率）设置为187.5 kbit/s，其他参数可以采用默认的设置。在“Local Connection”选项卡的“COM Port”选择框中设置实际使用的PC 串口的编号，波特率可以设置为19.2kbit/s。
然后对紫金桥软件MPI通讯的设置进行介绍，进入紫金桥开发环境建立设备，点开左侧“数据库”标签“设备驱动”->“PLC”->“siemens”->“S7-300/400(MPI)”对话框，在其中对S7-300设备MPI地址和槽号参数进行设置。S7-300设备的出厂设置是：MPI地址为2，槽号为2。接下来进入紫金桥点组态数据库进行点组态，也就是我们要哪些S7-300的监视量和控制量，并与S7-300设备实际地址进行外部连接。后在画面上就可以应用这些点来显示生产的过程。这样紫金桥软件就可以与S7-300/400 MPI 编程接口通信了。
2、紫金桥软件与S7-300的Profibus-DP及工业以太网通讯方式
Profibus-DP是用于分布式的I/O设备高速通信的一种协议，该协议定义了主站和从站，支持单主或多主系统，各主站间为令牌传递，主站与从站间为主/从传送，主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。
S7-300可作为Profibus-DP从站。使用Profibus-DP协议方式S7-300和紫金桥通讯时，需要通过OPC方式来实现，西门子提供OPC Server，紫金桥可作为OPC Client进行数据通讯。另外紫金桥与S7-300的工业以太网通讯也可通过OPC方式来实现。
具体Profibus-DP和工业以太网通讯方式配置过程为:
(1)将CP5611通讯卡安装在PC机中，并根据硬件安装向导安装卡的驱动程序，用Profibus-DP通讯电缆将CP5611卡与S7-300Profibus-DP通讯口相连，CP5611作为DP主站；以太网方式通讯则在S7-300上加装以太网通讯模块，在PC机一侧使用普通网卡或西门子网卡都可以，但普通网卡不能完成双机热备的通讯。
(2) 在PC机上安装Simatic net 6.4软件，它用于实现OPC功能。软件安装后，选择SIMATIC NET→Settings→Configuration Console，在PC Station中添加OPC Server程序及CP5611通讯卡;然后使用SIMATIC NET→Settings→Commissioning Wizard→PC Station Wizard创建项目和虚拟PC Station;在PC Station中设置CP5611卡的地址和通讯波特率及协议模式，此处我们将CP5611卡的地址设为1，通讯波特率设为1.5M，协议选择DP，并将CP5611卡操作模式选择设为DP Master;在HW Config窗口的DP Master 总线上添加S7-300 CPU模块作为DP从站，设置其地址为2，并建立数据交换区，可根据实际需要选择交换区大小;在SET PG/PC Interface设置为S7ONLINE(STEP 7)→PC internal(local), CP_L2_1:→CP5611(PROFIBUS);然后将以上配置信息下载到虚拟PC站中；以太网方式通讯则选择相应参数。
(3) 通过西门子提供的OPC Server程序读写PLC中的的数据。用鼠标点击SIMATIC NET→Profibus→Softnet Profibus→OPC Scout"，进入OPC Server的项目配置环境;在OPC Server中用鼠标双击"OPC.SimaticNet"，新建一个组名，双击创建的组则可打开"OPC-Navigator"，此时可看到在配置网络过程中选择的协议;双击“DP”项，在OPC中作相应的定义。定义完毕后，运行OPC Server程序，则可通过Profibus-DP总线协议和PLC建立连接。以太网方式通讯则选择相应参数。
(4) 用紫金桥OPC Client读取OPC Server中的数据。紫金桥软件和OPC软件连接大概分3部分，步建立OPC CLIENT客户端设备，二部在紫金桥数据库里建点与外部连接，三部建立一些监控画面，把数据库里的过程数据呈现出来。在紫金桥中建立一种OPC IO设备，选择OPC.SimaticNET建立OPC服务器，定义OPC通讯参数。在建立完OPC（Client）设备定义后，就可以进行数据IO连接定义了。在数据库组态导航器上双击“点组态”节点项，打开数据点组态管理界面。数据库点可直接引用OPC中所定义的所有变量元素;在制作好的画面上建立变量的连接并运行紫金桥，则紫金桥可通过OPC与S7-300通信。
(5) 紫金桥软件也提供S7 NET驱动可直接与西门子OPC Server通讯。
弄通有关PLC程序设计理论是重要的。没有这方面的理论准备或指导，仅靠在实践中摸索，简单的问题还好办。复杂的就不好办了。不仅无从下手，而且花了很多时间与精力，也难编出效率较高、质量也较高的程序，常常是事倍功半。
但是，编程的具体实践，以及在这个实践中得来的知识或技能，即经验，也是重要的。没有经验，仅有理论，既无法深刻理解理论，又无法灵活应用理论。这正如学数学，如仅了解一些定理或记住一些公式，没有作相应的练习，肯定是学不好的。不用说，任何理论也都只是经验的总结，归根到底也都有是来自实践。
1、经验积累
经验有别人的，也有自己的，都很重要。前者要靠细心学习，后者要靠用心积累，都要在一定的时间与必要的精力。
别人的经验有上了书的或登载在杂志上的。有的是细心学习别人的，但多数是我自己的经验。所有的例子都经我测试过，都经实践证明是可行的。我想，别的书本或杂志上介绍的也会是这样的。所以学习这样杨功的经验是必要的。
还有就是你同事的经验，也是值得学习。这种经验离你很“近”，很易借鉴。
自己的经验则是重要的。要在自己的实践中，积累自己的经验。同时，在学别人的经验时，也能亲自作些测试，能使自己也有类似的经历，进而把这些经验变成自己的。这也是自己经验的重要积累。
还有一些失败的经验，这往往是不会公开的，但这些经验也要学习，也要积累。
经验的积累要用自己的脑记，要用电脑记。作些分类，建立一个自用的程序库，以便于随时引用。
2、经验升华
经验还有待升华。升华有三个层次：
的层次就是建立一个典型的程序库，供今后再用。若程序复杂，还可建一些功能块，或子程序，以便以后引用。
其次，要总结出有效算法。如单按钮起停程序库等。
层次的升华是把经验上升到理论的高度，为丰富PLC程序设计理论作贡献。我想，随着PLC使用的普及与提高，是会有越来越多从经验中升华出来的，而又能用以指导实践的PLC编程理论的。
3、经验应用
经验积累、经验升华都是为了应用。经验应用有三方面：
1)用作工程设计模板。设计新系统时，选用一个或几个与现设计工程类似的，已成功的工程，作样板进行设计。这既可减轻设计的工作量，又增加设计的成功率。这也是信息可重用的一大好处。
2)用作程序设计参考。在无成功的工程可作样板时，在新设计的逻辑中，仍有相当一部分控制逻辑，可采用或借用已有典型逻辑，这也可减少设计的工作量，增加设计的成功率。
3)用作算法设计参考。在既无样板可参照，又无典型可采用时，还可运用过去的一些成功的算法。
经验是宝贵的，但是经验特别是个人经验，总是有限的。所以，经验的应用也还要与编程理论相结合。1.引言
当今社会，科学技术飞速发展，人类活动给世界带来了的改变。在科技进步的同时，以各种控制器控制的不同类型的机械手以其的性能越来越多的被人们所应用。机械手在不同的作业场合，尤其是在特殊的环境背景下，为人类活动的顺利快速进行带来了大的方便和益处，尤为明显的是在工业及军事领域内。工业中大量的生产活动，存在着很多不便于人类操纵的环节，特别是在工作环境较危险的情况下[1]，如果使用具有远程控制功能的机械手，则可以增加系统的性，大大的节约损耗，提率。可见，在自动化、工业化进程中，在特殊背景环境中使用机械手已成为一种必然的趋势[2]。
2.控制系统组成
2.1 系统组成
本控制系统中选用三菱公司的FX2N系列PLC，控制结构采用主从式，以一台上位计算机为主站，实现对远程机械手工作过程的监控;以PLC为从站，作为控制器，实现对机械手的现场控制。将计算机的串口与FX-485PC-IF的RS232C的接口连接，FX-485PC-IF的RS422/485的接口与FX2N-485BD连接，完成RS232与RS485之间电平转换。FX2N-485BD作为PLC的通信扩展模块，实现PLC与上位机的串行通信。PLC将上位机发送过来的控制信息转换成控制命令，驱动机械手动作;PLC再将机械手的工作状态，通过串行通信传递给上位机，由上位机监视机械手的工作过程。上位机软件以实时动画的形式，向操作人员机械手的运动情况，实现操作过程的可视化。系统组成原理如图1所示。
图1 系统组成原理图
2.2 控制方式
系统设有三种控制方式：远程分步动作控制、远程循环动作控制和现场手动控制，前两种控制方式在上位机监控界面上进行操作控制，后一种控制方式在工业现场通过手动实现控制。
2.2.1 远程分步动作控制
在上位机监控界面分步动作控制区，通过选择“启动”、“停止”、“上升”、“下降”、“左移”、“右移”、“松开”、“夹紧”、“制动”等命令按钮，即可实现相应的动作。操作人员根据软件的实时监视动画，任意组合九种动作，实现对机械手的远程分步动作控制。
2.2.2 远程循环动作控制
在上位机监控界面循环动作控制区，选择“启动”按钮，机械手从起始位置开始，按如图2所示流程自动地、连续不断地循环动作，直到按下“停止”按钮。按下“停止”按钮后，机械手完成一个周期的动作后，回到起始位置停止。
图2 循环动作顺序图
2.2.3 现场手动控制
在工业现场，通过选择机械手控制箱上的各种命令按钮，可实现对机械手的控制。此项控制主要用于机械手的安装调试，以及远程通信线路出现故障时能够在现场有效的控制机械手。
3.PLC控制系统设计
3.1 硬件设计
控制系统的PLC选用日本三菱公司的FX2N-48MR，该产品具有24点输入，24点输出，用于对机械手的控制，PLC外部I∕O地址分配如表1所示。
表1 机械手远程控制系统I∕O地址分配表
输入端有8个按钮，用于现场手动控制;1个2档选择开关，用于远程∕现场控制选择;4个限位开关，用于控制机械手上、下、左、右的限位置。
输出端有6个电磁阀，控制机械手上升、下降、左移、右移、松开、夹紧。为避免断开电流时电磁阀会在其两端产生高的感应电压，在每个电磁阀线圈两端并联续流二管。
3.2 软件设计
按照机械手的动作先后顺序，在远程∕现场控制信号的作用下，根据内部状态和时间顺序，机械手内部各执行机构自动地、有序地进行动作。为简化PLC程序、增强程序的可读性，利用控制系统的顺序功能图设计梯形图，系统软件采用模块化的结构，如图3所示。
图3 PLC控制系统软件结构图
3.2.1 远程分步动作控制
在上位机分步动作控制区选择“启动”∕“停止”按钮，上位机远程控制PLC辅助触点M1闭合∕断开，决定远程分步动作控制子程序是否执行。PLC根据接收到的不同控制命令，使辅助触点M101～M106分别闭合∕断开，从而控制输出继电器Y0～Y5通断，实现机械手的远程分步动作控制。
3.2.2 远程循环动作控制
只要接收到上位机“循环动作启动”命令（辅助触点M0闭合），PLC就会根据机械手的动作顺序，利用4个限位开关的输入信号X12～X15和松开、夹紧定时器的触点状态依次控制输出继电器Y0～Y5通断，实现机械手的远程循环动作控制。
完成一个周期动作，机械手返回起始位置，开始二个周期动作，直到上位机向PLC发送“循环动作停止”命令。在循环动作期间，收到“停止”命令，系统将完成一个完整循环动作后返回起始位置停止。
3.2.3现场手动控制
手动控制比较简单，利用X0～X7对应的现场手动输入信号，控制PLC的输出继电器Y0～Y5通断。为保证系统运行，在手动控制程序中，设置了必要的互锁，以防止功能相反的两个输出继电器同时接通
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