plc機械手操作控制裝置課程設計

1、PLC課程設計專業(yè)：電氣工程及其自動化班級：姓名:學號:設計題目：pic機械手操作控制裝置課程設計設計報告格式20分設計內(nèi)容60分10分10分總計 得分封面3頁 面 布 局5目 錄 格 式3圖 表 質(zhì) 量4間距、行距、字體6工-藝 過 程 分 析8系 統(tǒng) 控 制 要 求81/O分配5設備選 型5電氣原理圖系 統(tǒng) 程 序 設 計10動手實 踐能力10總 印 象 評 分10主電 路8控 制 電 路8外 圍 接 線 圖8前言3一設計目的及主要內(nèi)容41.1設計目的412主要內(nèi)容41氣動機械手的操作要求及功能 42.1. 操作要求 42.2 操作功能 5三 PLC 及機械手的選擇和論證 . 63.13.

2、1.2 PLC 的結(jié)構及基本配置 . 63.1.3 PLC 的選擇及論證 . . 73.2 機械手 . 73.2.1 機械手簡介 73.2.2 機械手的選擇 8四 硬件電路設計及描述 84.1 操作方式 . 84.2 輸入與輸出分配表及 I/O 分配接線 . 9五 軟件電路設計及描述 105.1 機械手的操作系統(tǒng)程序 . 105.2 回原位程序 . 105.3 手動單步操作程序 . 115.4 自動操作程序 . 125.5 機械臂傳送系統(tǒng)梯形圖 . 125.6 指令語句表 . 13六 心得體會 15參考文獻 16、八前言大學四年的本科學習即將結(jié)束，畢業(yè)設計是其中最后一個環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識

3、及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用PLC 的技術得到愈來愈廣泛的應用?？删幊绦蚩刂破?Programmable Logic Controller ),簡稱PLC,是在繼電順序控制 基礎上發(fā)展起來的以微處理器為核心的通用的工業(yè)自動化控制裝置。隨著電子技術和計算機技術的迅猛發(fā)展，PLC的功能也越來越強大，更多地具有計算機的功能，所以又簡稱PC( PROGRAMMABLE CONTROL但是為了不和 PERSONAL COMPUTE淆，仍習慣稱為PLC。目前PLC已經(jīng)在智能化、網(wǎng)絡化方面取得了很好的發(fā)展，并且現(xiàn)今已出現(xiàn)SOFTPLC 更是PLC領域無限的發(fā)展前景。本文主要通

4、過氣動機械臂的 PLC控制來介紹PLC的具體 應用，讓我們更熟悉PLC，為今后學習打下基礎。機械手采用 plc 控制，具有可靠性高，改變程序靈活等優(yōu)點。無論進行時間控制還 是控制或混合控制，都可以通過設置 plc 的程序?qū)崿F(xiàn)。可以根據(jù)機械手的動作順序改變 程序，是機械手通用性更好 。采用氣壓傳動，動作迅速，反應靈敏，能實現(xiàn)過載保護，便于自動控制。工作環(huán)境 適應性好。阻力損失和泄露減少。不會污染環(huán)境，造價低。一 設計目的及主要內(nèi)容1.1 設計目的1、培養(yǎng) plc 設計能力； 2、擴展知識結(jié)構； 3、培養(yǎng)綜合運用能力； 4、是課堂教學的 有益補充。通過本次課程設計，進一步加強自己對機械手和 PLC

5、的認識，以及它們在生 活中廣泛應用。1.2 主要內(nèi)容1. 正確選用機械手和PLC類2.繪制I/O分配3.設計梯形圖4.指令語句5.模 擬調(diào)試二 氣動機械手的操作要求及功能2.1 操作要求氣動機械手的動作示意圖如圖1所示，氣動機械手的功能是將工件從 A處移送到B 處?？刂埔鬄椋?、氣動機械手的升降和左右移行分別由不同的雙線圈電磁閥來實現(xiàn)，電磁閥線圈失 電時能保持原來的狀態(tài)，必須驅(qū)動反向的線圈才能反向運動；2、上升、下降的電磁閥線圈分別為 YV2 YV1;右行、左行的電磁閥線圈為 YV3 YV4;3、機械手的夾鉗由單線圈電磁閥 YV5來實現(xiàn)，線圈通電時夾緊工件，線圈斷電時松開工件；4、機械手的夾

6、鉗的松開、夾緊通過延時 1.7S 實現(xiàn)；5、機械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程開關SQ1 SQ2 SQ3 SQ4來實現(xiàn)；2.2 操作功能機械手的操作面板如圖 2 所示。機械手能實現(xiàn)手動、回原位、單步、單周期和連續(xù) 等五種工作方式。1、手動工作方式時，用各按鈕的點動實現(xiàn)相應的動作；2、回原位工作方式時，按下“回原位”按鈕，則機械手自動返回原位；3、單步工作方式時，每按下一次啟動安鈕，機械手向前執(zhí)行一步；4、單周期工作方式時，每按下一次啟動安鈕，機械手只運行一個周期；5、連續(xù)工作方式時， 機械手在原位， 只要按下啟動安鈕， 機械手就會連續(xù)循環(huán)工作， 直到按下停止安鈕；6、傳送工件時，機械手

7、必須升到最高點才能左右移動，以防止機械手在較低位置運 行時碰到其他工件；7、出現(xiàn)緊急情況，按下緊急停車按鈕時，機械手停止所有的操作。三 PLC 及機械手的選擇和論證3.1 PLC3.1.1 PLC 簡介可編程控制器（簡稱PLC：是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用 而設計的。它采用一類可編程的存儲器， 用于其內(nèi)部存儲程序， 執(zhí)行邏輯運算 , 順序控制， 定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 / 輸出控制各種類型 的機械或生產(chǎn)過程。PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特 點。可以預料：在工業(yè)控制領域中，PLC控制技術的應用

8、必將形成世界潮流。3.1.2 PLC 的結(jié)構及基本配置一般講，PLC分為箱體式和模塊式兩種。但它們的組成是相同的，對箱體式 PLC有 一塊CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，當然按 CPU性能分成若干型號，并按 I/O點數(shù)又有若干規(guī)格。對模塊式 PLC，有CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板 或機架。無任哪種結(jié)構類型的PLC都屬于總線式開放型結(jié)構，其I/O能力可按用戶需要 進行擴展與組合。CPU PLC中的CPU是 PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺 PLC至少有一個CPU 與通用計算機一樣，主要由運算器、控制器、存儲器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制 及狀態(tài)總線構成，還有外

9、圍芯片、總線接口及有關電路。它確定了進行控制的規(guī)模、工 作速度、內(nèi)存容量等。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。存儲器：可編程序控制器的存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。I/O模塊：PLC的對外功能，主要是通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的。電源模塊：有些PLC中的電源，是與CPU莫塊合二為一的，有些是分開的，其主要用 途是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為交流 220VAC或110VAC直流電源，加的 為直流電壓，常用的為 24V。PLC的外部設備：外部設備是 PLC系統(tǒng)不可分割的

10、一部分，它有四大類1. 編程設備 2. 監(jiān)控設備 3. 存儲設備 . 4. 輸入輸出設備 .3.1.3 PLC 選擇及論證 考慮到機械手工作的穩(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，采用PLC作為核心控制器，各控制對象都必須在 PLC的統(tǒng)一控制下協(xié)同工作，同時考慮 到工作流程和造價。所以我們采用日本三菱公司的FX2N-32MF型PLC（16點輸入、16點輸 出）。三菱FX2N系列可編程控制器是小型化，高速度，高性能的產(chǎn)品，是FX系列中最高檔次的超小型程序裝置。性能規(guī)格：FX2N性能規(guī)格運轉(zhuǎn)控制方法通過儲存的程序周期運 轉(zhuǎn)I/O控制方法 批次處理方法（當執(zhí)行END旨令時）I/O指令

11、可以刷新運轉(zhuǎn)處理時間 基 本指令：0.08卩s應用指令：1.52至幾百微秒，指令編程語言 邏輯梯形圖和指令清單 使 用步進梯形圖能生成SFC類型程序程式容量8000步內(nèi)置。3.2 機械手3.2.1 機械手簡介mecha nical ha nd也被稱為自動手，auto hand能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生 產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、 冶金、電子、輕工和原子能等部門。機械手簡述 : 機械手的形式是多種多樣的，有的較為簡單，有的較為復雜，但基本的 組成形式是相同的，

12、一般由執(zhí)行機構、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助裝置組成。1執(zhí)行機構機械手的執(zhí)行機構，由手、手腕、手臂、支柱組成。手是抓取機構，用來夾緊和松 開工件，與人的手指相仿，能完成人手的類似動作。手腕是連接手指與手臂的元件，可 以進行上下、左右和回轉(zhuǎn)動作。支柱用來支撐手臂，也可以根據(jù)需要做成移動。2傳動系統(tǒng)執(zhí)行機構的動作要由傳動系統(tǒng)來實現(xiàn)。常用機械手傳動系統(tǒng)分機械傳動、液壓傳動、 氣壓傳動和電力傳動等幾種形式。3. 控制系統(tǒng)機械手控制系統(tǒng)的主要作用是控制機械手按一定的程序、方向、位置、速度進行動 作，簡單的機械手一般不設置專用的控制系統(tǒng)，只采用行程開關、繼電器、控制閥及電 路便可實現(xiàn)動傳動系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行機

13、構按要求進行動作動作復雜的機械手則要采 用可編程控制器、微型計算機進行控制。3.2.2 機械手選擇由于機械手是在搬運中的應用，所以采用傳送帶加旋轉(zhuǎn)的機械手類型。此機械手易 于操作，性能可靠。并且根據(jù)要求，我們設計的是氣動機械式。四 硬件電路設計及描述4.1 操作方式設備的操作方式一般可分為手動和自動兩大類，手動操作方式主要用于設備的調(diào)整， 自動操作方式用于設備的自動運行。手動操作方式 手動操作：用單個按鈕接通或斷開各自對應的負載?；卦c：按下回原點按鈕，使設備自動回歸到原點位置。自動操作方式 單步運行：每按一次啟動按鈕，設備前進一個工步。單周期運行：在原點位置時，按下啟動按鈕設備自動運行一個周

14、 期后停止原位；途中按下停止按鈕，設備停止運行；再按下啟動按鈕 時，設備從斷點處繼續(xù)運行，直到原位停止。 連續(xù)運行：在原點位置按下啟動按鈕，設備按既定工序連續(xù)反復運行。中途按下停止按鈕，設備運行到原位停止。4.2 輸入和輸出點分配表及I/O分配接線I/O分配及接線圖I表1機械臂傳送系統(tǒng)輸入和輸出點分配表名稱代號輸入名稱代號輸入名稱代號輸出啟動SB1X0左限位SQ1X8單周期SB13X16停止SB2X1右限位SQ3X9回原點啟動SB14X17上升SB3X2上限位SQ2X10電磁閥下降YV1Y0下降SB4X3下限位SQ4X11電磁閥上升YV2Y1左移SB5X4手動SB9X12電磁閥左行YV3Y2右

15、移SB6X5自動SB10X13電磁閥右行YV4Y3放松SB7X6回原點SB11X14電磁閥夾緊YV5Y4夾緊SB8X7單步SB12X15五軟件電路設計及描述5.1機械手的操作系統(tǒng)程序操作系統(tǒng)包括回原點程序，手動單步操作程序和自動連續(xù)操作程序，如圖3所示。其原理是：把旋鈕置于回原點，X16接通，系統(tǒng)自動回原點，Y5驅(qū)動指示燈亮。再把旋鈕置于 手動，則X6接通，其常閉觸頭打開，程序不跳轉(zhuǎn)（CJ為一跳轉(zhuǎn)指令，如果CJ驅(qū)動，則 跳到指針P所指P0處），執(zhí)行手動程序。之后，由于 X7常閉觸點，當執(zhí)行CJ指令時， 跳轉(zhuǎn)到P1所指的結(jié)束位置。如果旋鈕置于自動位置，（既X6常閉閉合、X7常閉打開）則 程序執(zhí)行

16、時跳過手動程序，直接執(zhí)行自動程序。5.2回原位程序回原位程序如圖4所示。用S10S12作回零操作元件。應注意，當用 S10S19作回 零操作時，在最后狀態(tài)中在自我復位前應使特殊繼電器M8043置1。5.3手動單步操作程序如圖5所示。圖中上升/下降，左移/右移都有聯(lián)鎖和限位保護。5.4自動操作程序自動操作狀態(tài)轉(zhuǎn)移見圖6所示。機械臂處于原位時，按啟動 X0接通， 態(tài)轉(zhuǎn)移到S20,驅(qū)動下降Y0,當?shù)竭_ 限位使行程開關X1接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S21,而S20自動復位。S21驅(qū)動Y1置 位，延時1秒，以使電磁力達到最大 緊力。當T0接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S22, 動丫2上升，當上升到達最高位，X2接 通，狀態(tài)轉(zhuǎn)

17、移到 S23o S23驅(qū)動丫3右 移。移到最右位，X3接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移S24下降。下降到最低位，X1接通，磁鐵放松。為了使電磁力完全失掉，時1秒。延時時間到，T1接通，狀態(tài)乎自動方式初始狀態(tài) -狀態(tài)轉(zhuǎn)移開始原點位畫條件S20XI 下限位下降Y0S21夾緊TO Y1SETTO K10S22S23上升Y2上限位器二二右移限位右移Y3S24T1一K4下限位下降YHRSTY1放松T1n上升Y4=左移X2上升結(jié)束左移限位圖6白動按1'卜長奩轉(zhuǎn)環(huán)圖移到S26上升。上升到最高位，X2接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S27左移。左移到最左位，使 X4 接通，返回初始狀態(tài)，再開始第二次循環(huán)動作。在編寫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖時注意各狀

18、態(tài)元件只能使用一次，但它驅(qū)動的線圈，卻可以使用 多次，但兩者不能出現(xiàn)在連續(xù)位置上。因此步進順控的編程，比起用基本指令編程較為 容易，可讀性較強。5.5 機械臂傳送系統(tǒng)梯形圖如圖 7所示。圖中從第 0 行到第 27 行為回原位狀態(tài)程序。從第 28行到第 66行，為 手動單步操作程序。 從第 67行到第 129行為自動操作程序。 這三部分程序（又稱為模塊） 是圖 3 的操作系統(tǒng)運行的。回原位程序和自動操作程序。 是用步進順控方式編程。 在各步進順控末行， 都以 RET 結(jié)束本步進順控程序塊。但兩者又有不同。回原位程序不能自動返回初始態(tài)S1。而自動操作程序能自動返回初態(tài) S2。5.6 指令語句表心得體會可編程控制器課程設計是課程當中一個重要環(huán)節(jié)， 通過了 2 周的課程設計使我對 plc 設計過程有進一步了解，對 plc 產(chǎn)品的有關的控制知識有了深刻的認識。因為理論知識學的不牢固，在設計遇到了不少問題，通過理論與實際的結(jié)合，進一 步提高觀察、分析和解決問題的實際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠主動適應社會主義現(xiàn) 代化建設需要的高素質(zhì)的復合